KR20200077196A - 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치에 관한 것으로써, 특히 콘크리트 구조체로부터 미세 깊이별로 시료분말의 채취를 가능하게 하고 또한 종래보다 깊이별로 채취한 분말 시료의 양을 증대시킬 수 있도록 한 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치에 관한 것이다.

Description

콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치{Apparatus for gathering concrete powder}

본 발명은 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치에 관한 것으로써, 특히 콘크리트 구조체로부터 미세 깊이별로 시료분말의 채취를 가능하게 하고 또한 종래보다 깊이별로 채취한 분말 시료의 양을 증대시킬 수 있도록 한 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치에 관한 것이다.

현재 많은 콘크리트 구조물들이 유해 환경하에서 건설되어 지고 있으며, 이와 관련된 콘크리트 구조물의 성능 및 안정성 확보를 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.

해양환경에 건설된 콘크리트 구조물은 해수 및 기중 비래 염분이 공용연수가 증가함에 따라 콘크리트 내부로 침투하여 철근 부식의 심각성이 꾸준히 제기되고 있다.

환경오염이 심한 공장이나 발전소 및 지하 매설구조물 등의 유해환경에서 황산은 콘크리트 표면에서 침투하여 콘크리트의 부식 및 열화를 가중할 수 있다.

또한, 인구 밀집 환경인 대도시에서는 대기중 이산화탄소 가스의 농도가 지속적으로 상승하고 있어서 콘크리트의 탄산화가 촉진하여 수산화칼슘이 소비되고 탄산칼슘이 생성되기 때문에 공극수의 pH가 감소하여 철근 부식이 진행된다.

이러한 철근 부식이 발생할 경우, 내부 응력의 증가로 인해 콘크리트 구조물의 균열 및 탈락 현상이 발생할 수 있고, 이러한 철근 부식으로 인한 철근 단면이 손실됨에 따라 구조적 안정성 문제와도 직결된다.

이에 따라 콘크리트 내에서 철근 부식의 주요 인자인 탄산가스에 의한 수산화칼슘의 잔존량 및 탄산칼슘 생성량, 황산 및 염화물량을 측정하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 경화된 콘크리트 시료의 채취 및 측정 과정의 번거로움이 존재하고, 또한, 측정 방법의 결과에 따른 환산법에 대한 특별한 규정이 마련되어 있지 않은 실정이다.

통상적으로, 철근콘크리트 구조물에 대한 내구 수명을 평가하기 위해서는, 철근콘크리트 구조물에서 철근의 부식 시기 및 구조물의 잔존수명 예측이 선행되어야 한다.

콘크리트의 내구성 저하는 유해물질이 콘크리트의 표면에서부터 침투하여 철근위치까지 도달하여 철근부식이 발생하는 것이 주요원인이기 때문에, 표면부로부터 미세 깊이별 유해물질의 침투량을 파악하는 것이 매우 중요하다.

이를 위해 철근콘크리트 구조물에서 채취한 시료로부터 분쇄시료를 깊이별로 개별적으로 획득하고, 획득된 분쇄시료에 포함된 유해물질의 양을 측정 및 분석하여 실제 철근콘크리트 구조물에 대한 내구 수명을 평가하게 된다.

이러한 유해물질 함유량 시험 방법으로서, 전동드릴에 의한 분말시료 채취 방식과 코어 채취 방식이 있다.

전동드릴에 의한 분말시료 채취모듈의 일 예가 한국특허등록 10-1743970호에 개시되고 도 1에 도시되어 있다.

이는 시료 채취통(110), 신축 벨로우즈통(120) 및 전동드릴(200)을 고정하는 체결부(130)로 이루어지고, 신축 유도봉(140) 및 길이 측정자(150)가 길이 방향을 따라 상기 시료 채취통(110) 내에 설치된 구조를 가진다.

상기와 같은 구성의 시료 채취 모듈(100)은 전동드릴(200)의 드릴헤드에 체결되며, 전동드릴(200)의 드릴비트(220)를 전진시켜 콘크리트 구조체(300)를 천공하여 분쇄함으로써 삭공가루(310)를 콘크리트 염화물 시험을 위한 시료로 채취할 수 있게 한다.

이와 같은 시료 채취 모듈(100)은 신축 벨로우즈통(120)을 구비함으로써, 삭옥가루(310)의 분진이 비산하는 것을 방지하여 작업자의 안전을 도모할 수 있다.

그러나 상기와 같은 시료 채취 모듈(100)은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 작은 직경의 드릴비트(220)가 콘크리트 구조체(300)를 천공하면서 분쇄하여 삭공가루(310)를 채취하게 되므로, 채취된 삭공가루(310)의 양이 소량이어서 여러 군데를 천공하여 삭공가루(310)를 채취하여야 하는 번거로움이 있다.

둘째, 콘크리트 구조체(300)의 깊이별로 개별적으로 삭공가루(310)를 채취하여서 각 깊이 별로 채취된 삭공가루(310)에 포함된 염화물의 양을 측정 및 분석하여 콘크리트 구조물에 대한 내구 수명을 평가하여야 하는데,

상기 시료 채취모듈(100)은 길이측정자(150)를 관측하면서 작업자가 전동드릴(200)을 가압하여 콘크리트 구조체(300)를 천공하게 되므로 예컨대, 0.5~1mm 정도의 미세 깊이 단위로 시료를 채취하기 어려운 문제점이 있다.

즉, 시료의 채취깊이 간격을 작게 할수록 내구수명 평가의 신뢰도가 높아지는데, 상기 시료 채취 모듈(100)은 높은 신뢰도의 내구수명 평가를 기대할 수 없다.

한국특허등록 10-1743970호 한국특허공개 10-2012-0103172호 한국특허등록 10-1858738호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 콘크리트 구조체로부터 미세 깊이별로 시료분말의 채취를 가능하게 하고 또한 종래보다 깊이별로 채취한 분말 시료의 양을 증대시킬 수 있도록 한 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치는 드릴비트와, 상기 드릴비트를 회전가능하게 지지하는 드릴몸체와, 상기 드릴비트를 회전구동시키는 구동부를 구비하는 드릴과;

중공형으로서 상기 드릴몸체가 내부에 수용되어 고정되는 고정몸체와, 상기 고정몸체의 하측에 상기 드릴비트의 단부가 돌출되도록 배치되는 중공의 하부결합부가 형성된 드릴고정체와;

상기 콘크리트 구조체의 상면에 밀착되고 중앙에 하부구멍이 형성된 하판과, 상기 하판의 상측에 배치되고 중앙에 상기 하부구멍보다 상대적으로 큰 상부구멍이 형성된 상판과, 상기 하판과 상판의 가장자리를 연결하는 측판을 구비하는 가이드부재와;

상측에 상기 하부결합부와 착탈가능하게 결합되는 중공의 상부결합부가 형성되고, 상기 상부결합부의 하단부 가장자리에 상기 하판과 상판 사이에 이동가능하게 결합되는 플랜지를 구비하는 어댑터와;

상기 플랜지의 하측으로 돌출되는 상기 드릴비트의 돌출길이를 조절하는 조절수단과;

상기 가이드부재를 상기 콘크리트 구조체에 밀착 고정시키는 클램핑수단;을 구비하여서,

상기 드릴비트를 상기 하부구멍의 면적범위내에서 이동시키면서 상기 콘크리트 구조체의 상면부를 연삭하여 콘크리트 분말을 채취하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 장치에 있어서, 상기 조절수단은 상기 하부결합부와 상부결합부가 상호 나사결합되어서, 상기 상부결합부가 하부결합부에 상측으로 전진 결합되어 질수록 상기 드릴비트의 돌출길이가 길어지도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 장치에 있어서, 상기 조절수단은 상기 하부결합부는 상기 고정몸체와 분리 형성되고, 상기 하부결합부의 상단부와 상기 고정몸체는 상호 나사결합되며,

상기 하부결합부의 하단부와 상기 상부결합부가 상호 나사결합되어서,

상기 고정몸체에 결합되는 상기 하부결합부의 나사 결합길이에 따라 상기 하부결합부의 하부로 돌출되는 상기 드릴비트의 돌출길이를 1차 조절하고,

상기 하부결합부에 결합되는 상기 상부결합부의 나사 결합길이에 따라 상기 플랜지의 하부로 돌출되는 상기 드릴비트의 돌출길이를 2차 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

첫째, 어댑터(30)를 회전 조절함으로써 드릴비트(41)의 돌출길이를 미세조절 가능하게 하여, 콘크리트 구조체(1)의 미세 깊이별로 분말 채취를 가능하게 한다.

둘째, 드릴고정체(10) 및 어댑터(30)가 가이드부재(20)에 안내되므로 안정적인 시료 분말의 채취를 가능하게하고,

드릴비트(41)를 하판(21)의 하부구멍(21a) 면적범위내에서 이동시키면서 콘크리트 구조체(1)의 상면부를 연삭하여 분말을 채취할 수 있으므로, 동일한 깊이에서 종래보다 많은 양의 분말 시료를 얻을 수 있게 한다.

세째, 채취되는 분말은 콘크리트 구조체(1)의 표면, 가이드부재(20) 및 어댑터(30)에 의해서 밀폐된 공간에 포위되므로 외부로 누출되는 것이 방지되어, 작업공간의 오염을 방지하고 시료 분말의 손실을 방지할 수 있게 한다.

도 1은 종래 콘크리트 시료 채취 모듈을 나타낸 다면도,
도 2는 본 발명 실시예의 콘크리트 시료 분말 채취장치를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명 실시예의 분말 채취장치에 적용되는 클램핑수단의 다른예를 나타낸 단면도,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명 채취장치의 사용상태를 설명하는 개략도,
도 5는 본 발명 채취장치의 다른 예를 나타낸 단면도이다.

본 발명 실시예의 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치는 콘크리트 구조체로부터 미세 깊이별로 시료분말의 채취를 가능하게 하고 또한 종래보다 깊이별로 채취한 분말 시료의 양을 증대시킬 수 있도록 한다.

본 발명 실시예의 콘크리트 분말 채취장치를 나타낸 도 1 내지 도 3을 참조하면, 이는 드릴(40), 드릴고정체(10), 아답터(30), 가이드부재(20) 및 클램프(50)로 구성된다.

상기 드릴(40)은 드릴비트(41)와, 상기 드릴비트(41)를 회전가능하게 지지하는 드릴몸체(42)와, 상기 드릴비트(41)를 회전구동시키는 구동부를 구비한다.

상기 드릴고정체(10)는 중공형으로서 상기 드릴몸체(42)가 내부에 수용되어 고정되는 고정몸체(11)와, 상기 고정몸체(11)의 하단에서 연장되고 상기 드릴비트(41)의 단부가 돌출되도록 배치되는 중공의 하부결합부(12)가 형성된다.

상기 고정몸체(11)의 외면에는 작업자가 파지하기 위한 손잡이(13)가 형성될 수 있다.

상기 가이드부재(20)는 상기 콘크리트 구조체(1)의 상면에 밀착되고 중앙에 하부구멍(21a)이 형성된 하판(21)과, 상기 하판(21)의 상측에 배치되고 중앙에 상기 하부구멍(21a)보다 상대적으로 큰 상부구멍(22a)이 형성된 상판(22)과, 상기 하판(21)과 상판(22)의 가장자리를 연결하는 측판(23)을 구비한다.

상기 어댑터(30)는 상측에 상기 하부결합부(12)와 착탈가능하게 결합되는 중공의 상부결합부(31)가 형성되고, 상기 상부결합부(31)의 하단부 가장자리에 상기 하판(21)과 상판(22) 사이에 이동가능하게 결합되는 플랜지(32)를 구비한다.

즉, 상기 어댑터(30)는 상기 가이드부재(20) 내부에서 임의방향으로 이동이 가능하다.

또한, 본 발명 채취장치는 상기 플랜지(32)의 하측으로 돌출되는 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 조절하는 조절수단과, 상기 가이드부재(20)를 상기 콘크리트 구조체(1)에 밀착 고정시키는 클램핑수단(50)을 구비한다.

상기 조절수단은 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 이는 상기 하부결합부(12)와 상부결합부(31)가 상호 나사결합되어서, 상기 상부결합부(31)가 하부결합부(12)에 상측으로 전진 결합되어 질수록 상기 드릴비트(41)의 돌출길이가 길어지도록 한 것이다.

상기 조절수단의 다른 실시예를 나타낸 도 5를 참조하면, 이는 도 4의 실시예와는 달리 상기 하부결합부(12)를 상기 고정몸체(11)와 분리 형성시키고, 상기 하부결합부(12)의 상단부와 상기 고정몸체(11)를 상호 나사결합시킨 것이다.

이와 같은 조절수단은 상기 고정몸체(11)에 결합되는 상기 하부결합부(12)의 나사 결합길이에 따라 상기 하부결합부(12)의 하부로 돌출되는 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 1차 조절하고, 상기 하부결합부(12)에 결합되는 상기 상부결합부(31)의 나사 결합길이에 따라 상기 플랜지(32)의 하부로 돌출되는 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 2차 조절할 수 있도록 한다.

이 실시예는 드릴(40)에 장착되는 드릴비트(41)의 길이에 따라, 상기 고정몸체(11)에 대해 상기 하부결합부(12)의 돌출길이를 조절함으로써, 다양한 길이의 드릴비트(41)를 채택하여 사용할 수 있도록 한다.

도 2를 참조하면, 상기 클램핑수단은 콘크리트 구조체(1)로부터 시편블럭(1a)을 커팅하여 채취한 후, 시편블럭(1a)을 상기 가이드부재(20)와 고정대(60) 사이에 배치시킨 상태에서 고정볼트(50)로 체결 고정한 구성이다.

다른 예의 클램핑수단을 나타낸 도 3을 참조하면, 이는 콘크리트 구조체(1)로부터 직접 콘크리트 분말을 채취할 수 있도록 한 것으로써, 콘크리트 구조체(1)에 앵커볼트(51)를 고정시키고, 상기 앵커볼트(51)에 상기 가이드부재(20)를 체결 고정한 것이다.

상기와 같은 구성의 채취장치는 다음과 같이 사용되어진다.

먼저, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가이드부재(20)를 콘크리트 시편블럭(1a) 또는 콘크리트 구조체(1)에 밀착되도록 클램핑시킨다.

이때 상기 가이드부재(20)의 저면에는 탄성시트(미도시)를 부착하여서 상기 드릴(40) 구동시 진동을 흡수하고, 채취되는 분말의 누출이 방지되도록 함이 바람직하다.

이어서 상기 드릴(40)을 상기 드릴고정체(10)에 결합시키고, 상기 하부결합부(12)에 대하여 상기 어댑터(30)를 회전조절하여 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 조절한다.

이때 상기 드릴비트(41)의 돌출길이는 0.5 ~ 1mm 단위로 조절하여서 미세 깊이별로 시료 분말을 채취할 수 있도록 한다.

이어서 상기 어댑터(30)의 플랜지(32)를 상기 가이드 부재(20)에 결합시키고, 상기 드릴(40)에 전원을 인가하여 시료 분말을 채취한다.

이때 상기 드릴(40), 드릴 고정체(10) 및 어댑터(30)를 임의방향으로 이동시키면서 콘크리트 분말을 채취하는 데, 상기 드릴비트(41)를 상기 하부구멍(21a)의 면적범위내에서 이동시키면서 상기 콘크리트 구조체(1)의 상면부를 연삭하여 콘크리트 분말을 채취한다.

상기 채취되는 분말은 콘크리트 구조체(1)의 표면, 가이드부재(20) 및 어댑터(30)에 의해서 밀폐된 공간에 포위되므로 외부로 누출되는 것이 방지되어, 작업공간의 오염을 방지하고 시료 분말의 손실을 방지할 수 있게 된다.

도 4a에서와 같이, 드릴비트(41)의 최초 조절된 길이로 분말의 채취가 완료되면, 어댑터(30)를 가이드부재(20)로부터 분리하고 채취된 분말을 수집한다.

이어서 도 4b에서와 같이, 상기 어댑퍼(30)를 회전조절하여 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 길게 한후, 상기 가이드부재(20)에 결합하여서 상기와 같은 분말 채취작업을 수행한다.

상술한 바와 같이, 상기 어댑터(30)를 회전 조절함으로써 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 미세조절 가능하게 하여, 콘크리트 구조체(1)의 미세 깊이별로 분말을 채취할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명 실시예에서는 상기 드릴비트(41)가 상기 가이드부재(20)의 하부구멍(21a)의 면적범위내에서 이동되면서 상기 콘크리트 구조체(1)의 상면부를 연삭하여 콘크리트 분말을 채취하게 되므로, 동일 깊이에서 채취되는 콘크리트 분말의 양을 증대시킬 수 있게 한다.

상기와 같은 채취장치는 미세 깊이별로 채취한 분말에 포함된 염화물의 양을 측정 및 분석하여 콘크리트 구조물에 대한 내구수명 평가시 그 신뢰도를 높일 수 있게 한다.

한편, 도 4c를 참조하면, 콘크리트 구조체(1)의 깊은 위치에서의 시료 분말 채취를 하고자 한다면, 시편 블럭(1a)을 커팅하여 절취해낸 후 상기 본 발명 실시예의 분말 채취장치로 깊은 위치에서의 분말을 간편하게 채취할 수 있게 된다.

1...콘크리트 구조체 1a...시편 블럭
10...드릴 고정체 11...고정몸체
12...하부결합부 20...가이드부재
21...하판 21a...하부구멍
22...상판 22a...상부구멍
23...측판 30...어댑터
31...상부결합부 32...플랜지
40...드릴 41...드릴비트
50...고정볼트 51...앵커볼트

Claims (3)

1. 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치에 있어서,
   드릴비트(41)와, 상기 드릴비트(41)를 회전가능하게 지지하는 드릴몸체(42)와, 상기 드릴비트(41)를 회전구동시키는 구동부를 구비하는 드릴(40)과;
   중공형으로서 상기 드릴몸체(42)가 내부에 수용되어 고정되는 고정몸체(11)와, 상기 고정몸체(11)의 하측에 상기 드릴비트(41)의 단부가 돌출되도록 배치되는 중공의 하부결합부(12)가 형성된 드릴고정체(10)와;
   상기 콘크리트 구조체(1)의 상면에 밀착되고 중앙에 하부구멍(21a)이 형성된 하판(21)과, 상기 하판(21)의 상측에 배치되고 중앙에 상기 하부구멍(21a)보다 상대적으로 큰 상부구멍(22a)이 형성된 상판(22)과, 상기 하판(21)과 상판(22)의 가장자리를 연결하는 측판(23)을 구비하는 가이드부재(20)와;
   상측에 상기 하부결합부(12)와 착탈가능하게 결합되는 중공의 상부결합부(31)가 형성되고, 상기 상부결합부(31)의 하단부 가장자리에 상기 하판(21)과 상판(22) 사이에 이동가능하게 결합되는 플랜지(32)를 구비하는 어댑터(30)와;
   상기 플랜지(32)의 하측으로 돌출되는 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 조절하는 조절수단과;
   상기 가이드부재(20)를 상기 콘크리트 구조체(1)에 밀착 고정시키는 클램핑수단;을 구비하여서,
   상기 드릴비트(41)를 상기 하부구멍(21a)의 면적범위내에서 이동시키면서 상기 콘크리트 구조체(1)의 상면부를 연삭하여 콘크리트 분말을 채취하도록 된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 조절수단은 상기 하부결합부(12)와 상부결합부(31)가 상호 나사결합되어서, 상기 상부결합부(31)가 하부결합부(12)에 상측으로 전진 결합되어 질수록 상기 드릴비트(41)의 돌출길이가 길어지도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 조절수단은,
   상기 하부결합부(12)는 상기 고정몸체(11)와 분리 형성되고, 상기 하부결합부(12)의 상단부와 상기 고정몸체(11)는 상호 나사결합되며,
   상기 하부결합부(12)의 하단부와 상기 상부결합부(31)가 상호 나사결합되어서,
   상기 고정몸체(11)에 결합되는 상기 하부결합부(12)의 나사 결합길이에 따라 상기 하부결합부(12)의 하부로 돌출되는 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 1차 조절하고,
   상기 하부결합부(12)에 결합되는 상기 상부결합부(31)의 나사 결합길이에 따라 상기 플랜지(32)의 하부로 돌출되는 상기 드릴비트(41)의 돌출길이를 2차 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 미세 깊이별 분말 채취장치.

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