KR20160046015A - 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치 및 이를 이용한 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법 - Google Patents

굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치 및 이를 이용한 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 「판형부재로 이루어진 하부평판; 수밀성의 판형부재로 이루어진 상부평판; 댐퍼로 이루어진 길이부재로서 하단은 상기 하부평판의 상면에 결합되고 상단은 상기 상부평판의 하면에 결합되어 상기 상부평판이 상기 하부평판의 상부에 이격되어 평행하게 배치 고정될 수 있도록 해주는 3 이상의 레그; 상기 상부평판의 상면에 개구부가 상방향을 향하도록 결합된 원통형 용기; 및 상기 상부평판의 하면에 부착되어 상기 상부평판에 진동을 유발하는 진동장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치」 및 「상기 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치를 이용하여 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시를 측정하는 방법으로서, (a) 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체를 상기 원통형 용기에 채워 다지는 단계; (b) 상기 원통형 용기의 내경에 상응하는 지름을 가지는 투명 원판을 상기 원통형 용기에 채워진 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체 위에 올려 놓는 단계; 및 (c) 상기 진동장치를 가동하여 상기 상부평판에 진동을 유발하고, 상기 투명 원판이 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트 시험체에서 떠오르는 모르타르에 의해 완전히 젖기까지 걸리는 시간을 측정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법」을 제공한다.

Description

굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치 및 이를 이용한 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법{An apparatus for measuring consistency of fresh concrete and a method for measuring consistency of fresh concrete using the same}
본 발명은 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시(consistency) 측정 장치 및 이를 이용한 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 고강도 콘크리트 파일(Pre-cast High-Strength Concrete Pile, 이하 'PHC 파일'), 전주(Pole), 침목, 박스 암거(Box Culvert), 흄관(Hume Pipe), 수로채널(Channel) 등의 공장 제작시에 사용되는 굳지 않은 콘크리트의 반죽질기 즉, 컨시스턴시를 수치화시켜 정량적으로 측정할 수 있게 해주는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치 및 이를 이용한 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법에 관한 것이다.
굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시를 측정하기 위한 종래의 방법으로는 KS F 2427(굳지않은 콘크리트의 반죽 질기 시험 방법)이 존재하며, 이의 수행을 위한 시험 장치는 [도 1]에 나타난 바와 같다. [도 1]의 시험 장치를 이용한 구체적인 시험 방법은 다음과 같다. 우선 반죽 질기 측정기를 수평하게 놓고, 용기(A)를 너트로 진동대(G) 위에 고정시키고, 몰드(B)를 축축하게 하여 용기(A) 안에 넣은 다음, 깔대기(D)를 몰드 위에 놓는다. 다음으로 KS F2401에 따라 채취한 시료를 깔대기(D)를 통해 몰드(B)에 채우고 다짐봉으로 다지고 콘크리트의 윗면을 몰드(B)의 윗면에 맞추어 고른 후, 몰드를 연직으로 올려서 빼고 투명한 원판(C)을 얹은 다음 진동기를 가동한다. 마지막으로 진동시작 시점부터 진동기에 의해 콘크리트가 다져지며 내려간 투명한 원판(C)의 전면에 모르타르가 접촉되는 시점까지의 시간을 측정하게 된다.
위와 같은 종래 KS F 2427에 의할 경우 일관성 있는 시험 데이터를 얻기가 어렵다. 이는 시험체가 진동에 의해 무너져 내릴 때 일방향으로 기울어짐이 발생하는 경우가 많아 투명 원판이 모르타르에 의해 완전히 젖는데 걸리는 시간이 실제 시험체로 사용되는 콘크리트의 컨시스턴시에 의해서만 좌우되지 않게 되기 때문이다. 그 결과 종래 KS F 2427에 의해서 얻어지는 데이터들은 정확한 선형성을 가지지 못하고 변동이 크게 나타난다.
이와 같은 문제는 PHC 파일 등의 제작을 위하여 공장에서 사용되는 콘크리트의 컨시스턴시를 측정할 때 더욱 부각되게 되는데 이는 PHC 파일 등의 제작을 위하여 공장에서 사용되는 콘크리트의 경우 유동성이 낮기 때문이다. 따라서 현장에서는 PHC 파일 등의 제작을 위한 콘크리트에 혼화제를 배합할 때에는 시공자가 육안으로 굳지 않은 콘크리트의 점성을 대략적으로 파악하고 있는 실정이다. 이는 콘크리트 제품의 품질관리에 있어 바람직하지 못한 요인으로 작용한다.
등록특허 제0953942호 "콘크리트 플로우 테스터 및 이를 이용한 콘크리트 컨시스턴시 측정방법", 2010. 04. 22.
KS F 2427(굳지 않은 콘크리트의 반죽 질기 시험 방법)
본 발명은 PHC 파일, 전주(Pole), 침목, 박스 암거(Box Culvert), 흄관(Hume Pipe), 수로채널(Channel) 등의 공장 제작시에 사용되는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시를 수치화시켜 정량적으로 측정할 수 있게 해주는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치 및 이를 이용한 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 과제의 해결을 위해 본 발명은 「판형부재로 이루어진 하부평판; 수밀성의 판형부재로 이루어진 상부평판; 댐퍼로 이루어진 길이부재로서 하단은 상기 하부평판의 상면에 결합되고 상단은 상기 상부평판의 하면에 결합되어 상기 상부평판이 상기 하부평판의 상부에 이격되어 평행하게 배치 고정될 수 있도록 해주는 레그; 상기 상부평판의 상면에 개구부가 상방향을 향하도록 결합된 원통형 용기; 및 상기 상부평판의 하면에 부착되어 상기 상부평판에 진동을 유발하는 진동장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치」를 제공한다.
이때 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치는, 상기 레그가 중량을 감지하는 로드셀을 포함하며, 상기 레그의 로드셀에 의해 감지된 중량을 측정하여 표시하여 주는 전자제어 디스플레이부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명은 「본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치를 이용하여 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시를 측정하는 방법으로서, (a) 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체를 상기 원통형 용기에 채워 다지는 단계; (b) 상기 원통형 용기의 내경에 상응하는 지름을 가지는 투명 원판을 상기 원통형 용기에 채워진 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체 위에 올려 놓는 단계; 및 (c) 상기 진동장치를 가동하여 상기 상부평판에 진동을 유발하고, 상기 투명 원판이 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트 시험체에서 떠오르는 모르타르에 의해 완전히 젖기까지 걸리는 시간을 측정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법」을 함께 제공한다.
본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치 및 이를 이용한 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
1. 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정에 있어 일관되고 신뢰성 있는 정량적 데이터를 얻을 수 있게 된다.
2. 특히 종래 작업자의 육안과 경험에 의존하여 판단되어 그 정확성을 담보할 수 없었던 PHC 파일 등의 제작에 사용되는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시에 관해 객관적 데이터를 얻을 수 있게 된다.
[도 1]은 종래 KS F 2427(굳지않은 콘크리트의 반죽 질기 시험 방법)에 사용되는 시험 장치이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치의 일실시예이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법의 각 단계를 촬영한 사진이다.
[도 4]는 종래 KS F 2427(굳지 않은 콘크리트의 반죽 질기 시험 방법)과 본 발명에 의해 얻어진 시험데이터를 비교한 그래프이다.
이하에서는 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치 및 이를 이용한 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명하도록 한다.
1. 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치
[도 3]에는 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치의 일실시예가 도시되어 있다.
[도 3]의 실시예에 나타난 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치는 하부평판(10), 상부평판(20), 4개의 레그(30), 진동장치(50) 및 전자제어 디스플레이부(60)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 하부평판(10)은 판형부재로 이루어져 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치의 베이스부가 되는 부분이다. [도 3]의 실시예에서는 직사각형 형태의 평판으로 되어 있다.
상기 상부평판(20)은 수밀성의 판형부재로 이루어져 상기 진동장치(50)에 의해 진동되는 부분이다. 상기 상부평판(20)은 시험체와 직접 접촉하게 되기 때문에 수밀성으로 되어 있어야 하며, 그 형상은 다양하게 구성될 수 있으나 [도 3]의 실시예에서는 상기 하부평판(10)과 동일한 직사각형 형태의 평판으로 이루어져 있다.
상기 레그(30)는 댐퍼로 이루어진 길이부재로서 하단은 상기 하부평판(10)의 상면에 결합되고 상단은 상기 상부평판(20)의 하면에 결합되어 상기 상부평판(20)이 상기 하부평판(10)의 상부에 이격되어 평행하게 배치 고정될 수 있도록 해주는 역할을 수행한다. [도 3]의 실시예를 살펴보면 직사각형 형상의 상부평판(20)이 같은 형상의 하부평판(10)의 상부에 이격되어 평행하게 배치 고정될 수 있도록 4개의 레그(30)가 상기 하부평판(10) 및 상기 상부평판(20)의 각 코너부에 결합되어 있다. 상기 레그(30)의 개수는 반드시 [도 3]의 실시예와 같을 필요는 없으며 상기 하부평판(10) 및 상기 상부평판(20)의 형상에 따라 또는 상기 레그(30)의 제원에 따라 달라질 수 있다.
상기 원통형 용기(40)는 상기 상부평판(20)의 상면에 개구부가 상방향을 향하도록 결합되어 콘크리트 시험체가 채워지고 다져지는 부분이다. 상기 원통형 용기(40) 역시 상기 상부평판(20)과 마찬가지로 수밀성 부재로 형성되어야 한다.
상기 진동장치(50)는 상기 상부평판(20)의 하면에 부착되어 상기 상부평판(20)에 진동을 유발하는 역할을 수행한다. 이 진동은 상기 원통형 용기(40)에 채워져 다져진 콘크리트 시험체에서 모르타르가 떠오르도록 유도하여 준다. 상기 레그(30)는 전술한 바와 같이 댐퍼로 이루어져 있으므로 상기 진동장치(50)에 의해 상기 상부평판(20)에 진동이 효율적으로 전달되게 된다.
상기 전자제어 디스플레이부(60)는 선택적인 구성으로서 상기 레그(30)가 중량을 감지하는 로드셀을 포함하고 있는 경우에 상기 레그(30)의 로드셀에 의해 감지된 중량을 측정하여 표시하여 주는 역할을 수행한다. 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치는 일정한 중량의 시험체를 상기 원통형 용기(40)에 직접 채워 다지도록 되어 있다. 이는 몰드(슬럼프콘)을 이용하는 종래 방법의 경우 콘크리트의 부피를 기준으로 시험체를 만들게 되어 비중이 다른 콘크리트 간에 정확한 상대적 비교데이터의 축적이 어려웠음을 감안한 것이다. 따라서 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치는 상기 레그(30)에 로드셀이 포함되고, 상기 전자제어 디스플레이부(60)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
2. 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법
[도 3]에는 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법의 각 단계를 촬영한 사진이 나타나 있다.
[도 3]의 방법은 위에서 설명한 본 발명에 따른 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치를 이용하여 이루어지는 것으로서, 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체를 상기 원통형 용기(40)에 채워 다지는 단계((a)단계), 상기 원통형 용기(40)의 내경에 상응하는 지름을 가지는 투명 원판을 상기 원통형 용기(40)에 채워진 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체 위에 올려 놓는 단계((b)단계) 및 상기 진동장치(50)를 가동하여 상기 상부평판(20)에 진동을 유발하고, 상기 투명 원판이 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트 시험체에서 떠오르는 모르타르에 의해 완전히 젖기까지 걸리는 시간을 측정하는 단계((c)단계)를 포함하여 이루어진다.
상기 (a)단계는 종래 방법과 달리 몰드(슬럼프콘)을 사용하지 않고 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체를 상기 원통형 용기(40)에 채워넣는 단계이다. 본 단계를 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의할 경우 시험체의 중량을 기준으로 시험이 진행되기 때문에 굳이 몰드(슬럼프콘)을 이용할 필요가 없다. 따라서 원추대형으로 시험체가 만들어지는 기존의 방법과 달리 시험체가 진동과정에서 한쪽으로 기울어지는 현상이 발생할 염려가 없으며 이는 정확한 데이터의 획득으로 이어지게 된다.
상기 (b)단계는 상기 원통형 용기(40)의 내경에 상응하는 지름을 가지는 투명 원판을 상기 원통형 용기(40)에 채워진 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체 위에 올려 놓는 단계이다. 본 단계에서 시험체 위에 올려진 투명 원판은 시험체와 전면이 접촉하게 되지만 그 접촉면은 젖지 않은 상태를 유지하게 된다.
상기 (c)단계는 상기 진동장치(50)를 가동하여 상기 상부평판(20)에 진동을 유발하고, 상기 투명 원판이 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트 시험체에서 떠오르는 모르타르에 의해 완전히 젖기까지 걸리는 시간을 측정하는 단계이다. 본 단계에서 상기 진동장치(50)가 가동되면 그에 의해 유발되는 진동이 상기 상부평판(20)에 전달되게 되고, 그 결과 상기 원통형 용기(40)에 채워져 다져진 시험체에서 모르타르가 시험체 위로 떠오르면서 상기 투명 원판이 흙탕물에 젖는 것과 같은 양상으로 모르타르에 의해 젖게 된다. 본 단계에서는 상기 진동장치(50)의 가동 시점부터 상기 투명 원판이 시험체에서 떠오르는 모르타르에 의해 그 접촉면이 완전히 젖는 시점까지의 시간을 측정하여 시험체의 컨시스턴시를 산출하게 된다.
[도 4]에는 종래 KS F 2427(굳지 않은 콘크리트의 반죽 질기 시험 방법)과 본 발명에 의해 얻어진 시험데이터를 비교한 그래프가 도시되어 있다. [도 4]에서 기존 측정방법으로 표시된 것이 종래 KS F 2427에 의한 것이고, 개발방법으로 표시된 것이 본 발명에 의한 것이다.
[도 4]의 데이터는 PHC 파일 제작용 콘크리트를 시험체로 하여 얻어진 것이다. 구체적으로 종래 KS F 2427에 의한 시험의 경우 해당 규격에 맞추어 진행하였고, 본 발명에 의한 시험의 경우 시험체 12.8㎏을 가지고 진행하으며, 각각의 시험에서 시험체 위에 놓여진 투명 원판이 완전히 젖기까지 걸린 시간과 슬러지 양과의 상관관계를 도출하였다. 종래 KS F 2427에 의한 시험의 경우 시험체가 무너지는 과정에서 기울어짐으로 인한 오차가 발생한 반면 본 발명에 의하 시험의 경우 그러한 원인에 의한 오차는 발생하지 않았다. 그 결과 본 발명에 의해 얻어진 데이터의 R2는 0.97로 나타난 반면 종래 KS F 2427에 따른 시험에 의해 얻어진 데이터의 R2는 0.70로 나타났다. 이를 통해 본 발명에 의할 경우 데이터의 선형성이 더욱 명확하게 드러나는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명에 관하여 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 살펴보았으나 본 발명은 위의 실시예에 의하여 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 다소간의 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
10: 하부평판 20: 상부평판
30: 레그 40: 원통형 용기
50: 진동장치 60: 전자제어 디스플레이부

Claims (3)

  1. 판형부재로 이루어진 하부평판(10);
    수밀성의 판형부재로 이루어진 상부평판(20);
    댐퍼로 이루어진 길이부재로서 하단은 상기 하부평판(10)의 상면에 결합되고 상단은 상기 상부평판(20)의 하면에 결합되어 상기 상부평판(20)이 상기 하부평판(10)의 상부에 이격되어 평행하게 배치 고정될 수 있도록 해주는 레그(30);
    상기 상부평판(20)의 상면에 개구부가 상방향을 향하도록 결합된 원통형 용기(40); 및
    상기 상부평판(20)의 하면에 부착되어 상기 상부평판(20)에 진동을 유발하는 진동장치(50);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 레그(30)는 중량을 감지하는 로드셀을 포함하고,
    상기 레그(30)의 로드셀에 의해 감지된 중량을 측정하여 표시하여 주는 전자제어 디스플레이부(60);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항의 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 장치를 이용하여 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시를 측정하는 방법으로서,
    (a) 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체를 상기 원통형 용기(40)에 채워 다지는 단계;
    (b) 상기 원통형 용기(40)의 내경에 상응하는 지름을 가지는 투명 원판을 상기 원통형 용기(40)에 채워진 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트의 시험체 위에 올려 놓는 단계; 및
    (c) 상기 진동장치(50)를 가동하여 상기 상부평판(20)에 진동을 유발하고, 상기 투명 원판이 일정 중량의 굳지 않은 콘크리트 시험체에서 떠오르는 모르타르에 의해 완전히 젖기까지 걸리는 시간을 측정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 굳지 않은 콘크리트의 컨시스턴시 측정 방법.
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