KR20210147444A - 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법 - Google Patents

콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 온도추종 양생장치용 공시체와 대기중 공시체(80)를 준비하는 단계(S200); 제어부(100)가 콘크리트 구조물(10)에 설치된 온도센서의 출력에 기초하여 온도추종 양생장치(50)의 온도를 제어하면서 상기 온도추종 양생장치용 공시체를 양생시작하고(S210), 대기중 공시체(80)를 대기중에서 양생시작하는 단계(S300); 제어부(100)가 온도추종 양생장치용 공시체의 적산온도를 산출하여(S221, S223), 등가 재령을 계산함으로써(S225) 압축강도를 추정하는 단계(S227); 온도추종 양생장치용 공시체의 압축강도 시험을 통해 압축강도를 측정하는 단계(S230); 추정 압축강도와 측정 압축강도의 차가 소정범위 이내인지를 판단하는 단계(S240); 만약, 소정범위에 속한다면, 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 이상인지 판단하는 단계(S260); 만약 추정 압축강도가 기준 압축강도 이상인 경우, 인장변형 캐패시티(εctu)와 균열발생 변형률(εcr)을 산출하여 상기 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰지를 판단하는 단계(S270); 및 만약, 인장변형 캐패시티(εctu)가 상기 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰 경우, 콘크리트 구조물(10)의 거푸집을 탈형하는 단계(S280);를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법이 제공된다.

Description

콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법{Method for determination of the time of mold removal using concrete temperature-following curing device}
본 발명은 콘크리트 거푸집의 탈형시기를 결정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법에 관한 것이다.
건축생산에 있어 콘크리트는 가장 일반적이며 보편화된 주요 구조재로 폭넓게 사용되고 있으며, 성능의 향상 및 안정적인 품질관리에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
특히, 콘크리트 구조물에 있어서 강도는 구조물의 안정성을 평가하는 기본적인 요소로서 소요의 강도를 확보하고 균질성을 유지하는 것은 구조물 자체의 안정성을 확보하는데 필수적이며 다른 여러 가지 성질을 평가할 수 있는 기본적인 기준이 된다.
일반적으로, 건설현장에서는 콘크리트의 강도를 측정하기 위해 별도 시험체를 제작하여 강도시험을 수행하고 있다. 그러나 현재 적용되는 있는 별도로 제작된 공시체(시험체)와 실제 구조물은 온도조건에 차이가 있어 실제 구조물의 콘크리트 강도를 정확하게 측정하지 못한다는 문제점이 있다.
따라서 실제 구조물과 동일한 온도조건을 추종하는 온도추종 양생장치에서 공시체를 양생하고, 공시체의 압축강도를 시험하는 방법이 사용되고 있다. 참고로, 건설교통부제정 콘크리트 표준시방서(한국콘크리트학회편저, 1999년, 이하, '콘크리트 표준시방서'라 약칭함)에서는, 콘크리트의 양생이 적당한 지의 여부, 거푸집을 제거할 시기 및 프리스트레스의 도입시기를 정할 경우, 또는 조기에 재하 할 때의 안전여부를 확인하고자 할 경우에는 가능한 현장의 콘크리트와 동일한 상태로 양생한 공시체를 사용하여 강도를 시험해야 한다(제2장 일반콘크리트)고 규정하고 있는 등, 현장 구조체 콘크리트와 동일한 상태로 양생된 공시체를 사용하도록 규정하고 있다.
도 1은 종래 거푸집 탈형시기의 결정방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 콘크리트를 타설한 후, 동일한 콘크리트로 공시체를 제작한다(S100). 그 다음, 제작된 공시체를 콘크리트 구조물의 주변에서 양생한다(S110). 이는 가급적 구조물과 동일 유사한 조건을 맞추기 위함이다. 그 다음, 필요한 시점에서 공시체의 압축시험을 실시한다(S120). 만약, 압축강도의 시험값이 시방서의 거푸집 탈형 기준값 보다 큰 경우(S130), 충분한 강도가 발현되었다고 판단하여 거푸집을 탈형한다(S140). 만약, 압축강도의 시험값이 시방서의 거푸집 탈형 기준값 에 미치지 못하는 경우, 거푸집을 그대로 둔 채 양생기간을 연장한다(S150). 이와 같은 과정이 일정 기간마다. 반복되면서 거푸집의 탈형 시기를 결정하게 된다.
그런데, 이와 같은 종래의 탈형 시기 결정방법에는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 공시체의 압축강도로 탈형시기를 결정하기 때문에 공시체의 온도보다 높은 콘크리트 구조물의 압축강도와는 차이가 있었다. 이는 콘크리트 구조물의 체적이 공시체 체적 보다 커서 구조물의 온도가 더 높고, 더 일찍 강도가 발현되기 때문이며, 결국 공시체의 시험 결과보다 더 일찍 거푸집을 탈형할 수 있음을 의미한다.
또한, 공시체로 부터 기준치 이상의 압축강도가 발현되더라도 구조물의 내외부 온도차로 인한 균열 발생 가능성이 있기 때문에 거푸집을 함부로 탈형(해체)하지 못하고 있어서, 탈형시기가 지연되곤 하였다. 이는 전체 공사 기간 뿐만 아니라, 총 공사 비용도 증가하게 되는 폐단을 가져온다.
그리고, 압축강도의 시험때마다 공시체를 파손하기 때문에 다량의 공시체를 준비해야 했다.
1. 대한민국 특허등록 제 10-1807942호(온도제어가 되는 슬립폼을 갖는 인양 시스템, 및 인양방법), 2. 대한민국 특허등록 제 10-0983000호(적산 온도의 디스플레이가 가능한 온도 추종 공시체 양생장치), 3. 대한민국 특허공개 제 10-2005-0018080호(실제 구조체 콘크리트의 강도 발현 정도에 대응하여 제어되는 온도 추종 공시체 양생 장치), 4. 대한민국 특허공개 제 10-2011-0007502호(구조체콘크리트의 압축강도 평가방법).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은 콘크리트 구조물의 강도와 온도 균열 발생 여부를 실시간으로 알 수 있음으로써 거푸집의 탈형 시기를 앞당길 수 있는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은, 적산온도에 따른 압축강도와 균열 발생 여부를 실시간으로 알 수 있기 때문에 공시체를 계속 파손할 필요가 없는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 온도추종 양생장치용 공시체와 대기중 공시체(80)를 준비하는 단계(S200); 제어부(100)가 콘크리트 구조물(10)에 설치된 온도센서의 출력에 기초하여 상기 온도추종 양생장치(50)의 온도를 제어하면서 상기 온도추종 양생장치용 공시체를 양생시작하고(S210), 대기중 공시체(80)를 대기중에서 양생시작하는 단계(S300); 제어부(100)가 온도추종 양생장치용 공시체의 적산온도를 산출하여(S221, S223), 등가 재령을 계산함으로써(S225) 압축강도를 추정하는 단계(S227); 온도추종 양생장치용 공시체의 압축강도 시험을 통해 압축강도를 측정하는 단계(S230); 추정 압축강도와 측정 압축강도의 차가 소정범위 이내인지를 판단하는 단계(S240); 만약, 소정범위에 속한다면, 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 이상인지 판단하는 단계(S260); 만약 추정 압축강도가 기준 압축강도 이상인 경우, 인장변형 캐패시티(εctu)와 균열발생 변형률(εcr)을 산출하여 상기 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰지를 판단하는 단계(S270); 및 만약, 인장변형 캐패시티(εctu)가 상기 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰 경우, 콘크리트 구조물(10)의 거푸집을 탈형하는 단계(S280);를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예로서, 온도추종 양생장치용 표면부 공시체(70), 온도추종 양생장치용 중심부 공시체(75) 및 대기중 공시체(80)를 준비하는 단계(S400); 온도제어부(60)가 콘크리트 구조물(10)의 표면과 중심에 각각 설치된 표면부 온도센서(20) 및 중심부 온도센서(24)의 출력에 기초하여 온도추종 양생장치(50)의 온도를 제어하면서 표면부 공시체(70)와 중심부 공시체(75)를 양생시작하고(S410), 대기중 공시체(80)를 대기중에서 양생시작하는 단계(S500); 제어부(100)가 표면부 공시체(70)와 중심부 공시체(75)의 적산온도를 각각 산출하여(S421, S423), 등가 재령을 계산함으로써(S425) 각 압축강도를 추정하는 단계(S427); 표면부 공시체(70)와 중심부 공시체(75)의 압축강도 시험을 통해 각 압축강도를 측정하는 단계(S430); 추정 압축강도와 측정 압축강도의 차가 소정범위 이내인지를 판단하는 단계(S440); 만약, 소정범위에 속한다면, 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 이상인지 판단하는 단계(S460); 만약 추정 압축강도가 기준 압축강도 이상인 경우, 인장변형 캐패시티(εctu)와 균열발생 변형률(εcr)을 산출하여 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰지를 판단하는 단계(S470); 및 만약, 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰 경우, 콘크리트 구조물(10)의 거푸집을 탈형하는 단계(S480);를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법이 제공될 수도 있다.
또한, 만약, 추정 압축강도와 측정 압축강도의 차가 소정범위에 속하지 않는다면, 대기중 공시체(80)의 압축강도 시험을 통해 압축강도를 측정하는 단계(S310, S510);를 더 포함할 수 있다.
또한, 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 미만인 경우, 콘크리트 구조물(10)의 양생기간을 연장하거나 표면을 보온하거나 급열하는 단계(S320, S520)를 더 포함할 수 있다.
또한, 소정범위는 0 ~ 10 % 범위이다.
또한, 인장변형 캐패시티(εctu)는 콘크리트의 인장강도/탄성계수에 의해 산출될 수 있다.
또한, 콘크리트의 인장강도와 탄성계수는 콘크리트의 물성값으로부터 결정될 수 있다.
또한, 균열발생 변형률(εcr)은 다음 식으로 부터 산출되고,
εcr = εr - 0.5ㆍεctu,
εr (초기재령구속변형률)= K1 ㆍ△T ㆍαc ㆍR,
여기서, K1 은 응력완화계수, △T 는 상기 콘크리트의 내외부 온도차, αc 는 골재의 열팽창계수, R은 구속도이다.
또한, 응력완화계수(K1)는 0.65, 골재의 열팽창계수(αc)는 13 με, 구속도(R)는 0.42일 수 있다.
또한, 온도추종 양생장치용 표면부 공시체(70)는 온도추종 양생장치(50)의 제 1 챔버(52)에서 양생되고, 온도추종 양생장치용 중심부 공시체(75)는 온도추종 양생장치(50)의 제 2 챔버(54)에서 양생될 수 있다.
또한, 온도제어부(60)는, 표면부 온도센서(20)의 출력에 기초하여 제 1 챔버(52)의 온도를 제어하고, 그리고 중심부 온도센서(24)의 출력에 기초하여 제 2 챔버(54)의 온도를 제어한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 콘크리트 구조물의 강도와 온도 균열 발생 여부를 실시간으로 알 수 있음으로써 거푸집의 탈형 시기를 앞당길 수 있고, 가장 빠른 탈형 시기를 결정할 수 있다. 이는 공기 단축과 건설비용의 절감 효과로 나타난다.
또한, 적산온도에 따른 압축강도와 균열 발생 여부를 실시간으로 알 수 있기 때문에 공시체를 계속 파손할 필요가 없다. 따라서, 다량의 공시체를 제작하지 않아도 되는 편리함이 있다.
그리고, 추정 압축강도의 신뢰성이 일단 확보되면, 그 다음부터는 공시체의 압축강도 시험을 생략할 수 있고, 적산온도만으로 강도 추정이 가능해지는 편리함이 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 거푸집 탈형시기의 결정방법을 나타내는 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법의 흐름도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의 구성
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물(10)은 고층 건물(빌딩, 아파트, 백화점, 호텔 등), 구조물(교량, 항만, 케이슨, 터널 등) 등이 될 수 있다.
표면부 온도센서(20)는 거푸집에 의해 양생중인 콘크리트 구조물(10)에서 표면이나 표면에 가까운 곳에 설치되는 온도센서이고, 양생중 발생하는 열을 감지하여 제어부(100)로 전송한다.
중심부 온도센서(24)는 거푸집에 의해 양생중인 콘크리트 구조물(10)에서 중심 영역에 설치되는 온도센서이고, 양생중 발생하는 열을 감지하여 제어부(100)로 전송한다.
표면부 온도센서(20)와 중심부 온도센서(24) 사이에 깊이에 따라 복수개의 온도센서를 더 설치할 수 있고, 구조물(10)의 형상에 따라 주의가 요구되는 곳에 온도센서를 더 설치할 수 있다.
제어부(100)는 각 온도센서(20, 24)와 연결되어 온도신호를 입력 받으며, 적산온도나 추정 압축강도를 산출하거나 판단하기 위한 프로그램이 실행되는 부재이다. 제어부(100)는 CPU 또는 마이컴이 될 수 있다.
디스플레이(110)는 구조물(10)이나 온도추종 양생장치(50)의 온도 상태를 나타내고, 제어부(100)에 의해 산출된 추정 압축강도, 기준 압축강도, 인장변형 캐패시티(Capacity), 균열발생 변형률 등을 표시하고, 거푸집의 탈형 안내 또는 양생기간의 연장 등을 표시한다. 디스플레이(110)는 터치스크린이 접합된 LCD가 될 수 있다.
저장부(120)는 제어부(100)와 연결되고, 각종 프로그램이 저장되며, 제어부(100)에 의해 산출된 결과값과 로그 기록 등이 저장된다. 저장부(120)는 하드디스크, 플래쉬메모리, SSD, RAM, ROM, CD 등이 될 수 있다.
입력부(130)는 제어부(100)에 필요한 프로그램, 제어 명령어, 펌웨어 업데이트, 환경설정 데이터 등을 입력할 수 있다. 입력부(130)는 터치스크린, 마우스, 키보드, USB단자 등이 될 수 있다.
통신부(140)는 제어부(100)와 연결되며, 제어부(100)의 상태, 연산 데이터를 외부로 전송하고, 외부 기기(예 : 모바일 기기, 서버 등)로부터 프로그램이나 제어 명령을 입력받을 수 있다. 이러한 통신부(140)는 유선 또는 무선 통신이 가능하며, 일예로, 셀룰러모듈(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등), Wifi 모듈, BT모듈, GPS모듈, NFC모듈 및 RF(radio frequency)모듈, 블루투스 모듈을 포함할 수 있고, LAN 이나 인터넷 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 제어부(100), 디스플레이(110), 저장부(120), 입력부(130) 및 통신부(140)는 노트북, 데스크탑 PC, 태블릿PC 등으로 구현할 수 있다.
온도추종 양생장치(50)는 온도제어부(60)에 의해 온도가 제어된다. 온도추종 양생장치(50)는 단열된 내부에 챔버를 포함한다. 제 1 실시예에서 구조물(10)의 온도센서가 하나인 경우, 온도추종 양생장치(50)는 하나의 챔버내에 다수의 공시체를 포함한다. 제 2 실시예에서 구조물(10)에 표면부 온도센서(20)와 중심부 온도센서(24)가 있는 경우, 온도추종 양생장치(50)는 제 1 챔버(52)내에 표면부 공시체(70)를 수용하고, 제 2 챔버(54) 내에 중심부 공시체(75)를 수용한다.
제 1, 2 챔버(52, 54)는 온도제어부(60)에 의해 독립적으로 온도 제어된다. 즉, 구조물(10)의 중심부 온도에 따라 제 2 챔버(54)의 온도를 동기화하고, 구조물(10)의 표면부 온도에 따라 제 1 챔버(52)의 온도를 동기화한다.
대기중 공시체(80)는 구조물(10)의 인근에서 대기중에 노출된 상태로 보관되고 양생되는 공시체(80)이다.
제 1 실시예의 동작
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 구체적인 동작 방법을 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법의 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 구조물(10)의 거푸집에 콘크리트를 타설하고, 온도추종 양생장치용 공시체와 대기중 공시체(80)를 준비한다(S200).
그 다음, 제어부(60)가 콘크리트 구조물(10)에 설치된 온도센서의 출력에 기초하여 온도추종 양생장치(50)의 온도를 동일하도록 제어하면서 온도추종 양생장치용 공시체를 양생시작한다(S210). 이와 동시에 대기중 공시체(80)도 대기중에서 양생을 시작한다(S300).
그 다음, 제어부(100)가 온도를 계측하여 온도추종 양생장치용 공시체의 적산온도를 산출하고(S221, S223), 등가 재령을 계산함으로써(S225) 압축강도를 추정한다(S227). 즉, 제어부(100)는 양생기간(예: day, 시간)별 각 온도센서의 측정 온도(예 : 하루 평균온도)들에 기초하여 적산온도(양생기간×온도)를 산출한다. 이러한 적산온도의 산출은 양생기간을 세분화하거나 달리 통계처리(예: 정규 분포, 분산 등)된 온도 데이터를 사용하여 더 정밀한 적산온도로 변형할 수 있다.
그 다음, 온도추종 양생장치용 공시체의 실제 압축강도 시험을 통해 압축강도를 측정한다(S230). S221 단계 내지 S227 단계와 S230 단계는 동시에 진행될 수도 있고, S230 단계가 먼저 실행될 수도 있다.
그 다음, 추정 압축강도와 측정 압축강도의 차의 백분율이 0 ~ 10 % 범위 이내인지를 판단한다(S240). 만약, 소정범위에 속한다면 적산온도에 의한 압축강도의 추정치가 신뢰하다는 것을 의미하며 이를 이후 연산에서 사용할 수 있다. 만약, 소정범위에 속하지 않는다면, 적산온도에 의한 압축강도의 추정치를 신뢰할 수 없고, 따라서, 대기중 공시체(80)를 실제 시험으로 압축 강도를 측정하고, 이를 이후 연산에서 사용한다(S310).
만약, 추정 압축강도가 신뢰할 만하면, 그 다음으로, 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 이상인지 판단한다(S260). 이를 통해 충분한 강도가 발현되었는지를 확인할 수 있다. 만약, 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 미만인 경우, 충분한 압축강도가 발현되지 않은 것으로 판단하여 콘크리트 구조물(10)의 양생기간을 연장하거나 표면을 보온하거나 급열한다(S320).
그 다음, 만약 추정 압축강도가 기준 압축강도 이상인 경우, 인장변형 캐패시티(εctu)와 균열발생 변형률(εcr)을 산출한다. 여기서, 인장변형 캐패시티(εctu)는 콘크리트의 인장강도/탄성계수에 의해 산출될 수 있고, 콘크리트의 인장강도와 탄성계수는 콘크리트의 물성값으로부터 결정될 수 있다.
즉, 균열발생 변형률(εcr)은 [수학식 1]로 부터 산출된다.
Figure pat00001
여기서, εr (초기재령구속변형률)은 [수학식 2]로부터 산출된다.
Figure pat00002
여기서, K1 은 응력완화계수, △T는 콘크리트의 내외부 온도차, αc는 골재의 열팽창계수, R은 구속도이다. 그리고, 본 실시예에서 응력완화계수(K1)는 0.65, 골재의 열팽창계수(αc)는 13 με, 구속도(R)는 0.42를 사용하였다.
그리고, 콘크리트 표준 시방서에 따른 콘크리트의 물성값중 압축강도(fcu, MPa) 발현식은 [수학식 3]과 같다.
Figure pat00003
여기서, t는 온도, a, b, di는 91일 설계기준의 압축강도 계수이고, [표 1]에 의해 결정되며, fct는 재령 28일의 콘크리트 압축강도(MPa)로서 35이다.
시멘트의 종류 a b di
보통 포틀랜드 시멘트 4.5 0.95 1.11
주용열 포틀랜드 시멘트 6.2 0.93 1.15
조강 포틀랜드 시멘트 2.9 0.97 1.07
저열 포틀랜드 시멘트 16.2 0.82 1.40
콘크리트 표준 시방서에 따른 콘크리트의 물성값중 탄성계수(Ee, MPa) 식은 [수학식 4]와 같다.
Figure pat00004
여기서, Ψ(t)는 온도가 상승할 때 크리프 영향이 커짐에 따른 탄성계수의 보정계수로서, 재령 3일까지는 0.73, 재령 5일 이후는 1.0, 재령 3일과 5일 사이는 직선 보간법으로 결정한다.
콘크리트 표준 시방서에 따른 콘크리트의 물성값중 인장강도(fsp, MPa) 발현식은 [수학식 5]와 같다.
Figure pat00005
그 다음, 산출된 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰지를 판단한다(S270). 이는 구조물(10)에 균열이 발생하는지 여부를 판단하게 한다. 만약, 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰 경우, 균열 발생의 염려가 없으므로 콘크리트 구조물(10)의 거푸집을 탈형한다(S280).
그리고, 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 크지 않은 경우, 콘크리트 구조물(10)의 양생기간을 연장하거나 표면을 보온하거나 급열한다(S320).
지속적인 온도 계측을 통해 실시간으로 압축강도를 추정하고, 균열 발생 가능성을 산출으로써 보양방법(보온, 급열 등)을 결정할 수 있다(S330).
제 2 실시예의 동작
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법의 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 구조물(10)의 거푸집에 콘크리트를 타설하고, 온도추종 양생장치용 표면부 공시체(70), 온도추종 양생장치용 중심부 공시체(75) 및 대기중 공시체(80)를 준비한다(S400).
그 다음, 온도제어부(60)는, 표면부 온도센서(20)의 출력에 기초하여 제 1 챔버(52)의 온도를 일치하도록 제어하고, 그리고 중심부 온도센서(24)의 출력에 기초하여 제 2 챔버(54)의 온도를 일치하도록 제어한다. 이때, 온도추종 양생장치용 표면부 공시체(70)는 제 1 챔버(52)에서 양생되고, 온도추종 양생장치용 중심부 공시체(75)는 제 2 챔버(54)에서 양생된다(S410). 이와 동시에 대기중 공시체(80)도 대기중에서 양생을 시작한다(S500).
그 다음, 제어부(100)가 구조물(10)의 표면 및 중심부 온도를 각각 계측하여(S421), 표면부 공시체(70)와 중심부 공시체(75)의 각 적산온도를 산출하고(S423), 각각의 등가 재령을 계산함으로써(S425) 각 압축강도를 추정한다(S427).
그 다음, 표면부 공시체(70)와 중심부 공시체(75)의 실제 압축강도 시험을 통해 압축강도를 각각 측정한다(S430). S421 단계 내지 S427 단계와 S430 단계는 동시에 진행될 수도 있고, S430 단계가 먼저 실행될 수도 있다.
그 다음, 추정 압축강도와 측정 압축강도의 차의 백분율이 0 ~ 10 % 범위 이내인지를 판단한다(S440). 만약, 소정범위에 속한다면 적산온도에 의한 압축강도의 추정치가 신뢰하다는 것을 의미하며 이를 이후 연산에서 사용할 수 있다. 만약, 소정범위에 속하지 않는다면, 적산온도에 의한 압축강도의 추정치를 신뢰할 수 없고, 따라서, 대기중 공시체(80)를 실제 시험으로 압축 강도를 측정하고, 이를 이후 연산에서 사용한다(S510).
만약, 추정 압축강도가 신뢰할 만하면, 그 다음으로, 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 이상인지 판단한다(S460). 이를 통해 충분한 강도가 발현되었는지를 확인할 수 있다. 만약, 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 미만인 경우, 충분한 압축강도가 발현되지 않은 것으로 판단하여 콘크리트 구조물(10)의 양생기간을 연장하거나 표면을 보온하거나 급열한다(S520).
그 다음, 만약 추정 압축강도가 기준 압축강도 이상인 경우, 인장변형 캐패시티(εctu)와 균열발생 변형률(εcr)을 산출한다. 여기서, 인장변형 캐패시티(εctu)와 균열발생 변형률(εcr)의 산출은 제 1 실시예와 동일하다.
그 다음, 산출된 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰지를 판단한다(S470). 이는 구조물(10)에 균열이 발생하는지 여부를 판단하게 한다. 만약, 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰 경우, 균열 발생의 염려가 없으므로 콘크리트 구조물(10)의 거푸집을 탈형한다(S480).
그리고, 인장변형 캐패시티(εctu)가 균열발생 변형률(εcr) 보다 크지 않은 경우, 콘크리트 구조물(10)의 양생기간을 연장하거나 표면을 보온하거나 급열한다(S520). 아울러, 지속적인 온도 계측을 통해 실시간으로 압축강도를 추정하고, 균열 발생 가능성을 산출으로써 보양방법(보온, 급열 등)을 결정할 수 있다(S530).
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 콘크리트 구조물,
20 : 표면부 온도센서,
24 : 중심부 온도센서,
50 : 온도추종양생장치,
52 : 제 1 챔버,
54 : 제 2 챔버,
60 : 온도제어부,
70 : 표면부 공시체,
75 : 중심부 공시체,
80 : 대기중 공시체,
100 : 제어부,
110 : 디스플레이,
120 : 저장부,
130 : 입력부,
140 : 통신부.

Claims (11)

  1. 온도추종 양생장치용 공시체와 대기중 공시체(80)를 준비하는 단계(S200);
    온도제어부(60)가 콘크리트 구조물(10)에 설치된 온도센서의 출력에 기초하여 상기 온도추종 양생장치(50)의 온도를 제어하면서 상기 온도추종 양생장치용 공시체를 양생시작하고(S210), 상기 대기중 공시체(80)를 대기중에서 양생시작하는 단계(S300);
    제어부(100)가 상기 온도추종 양생장치용 공시체의 적산온도를 산출하여(S221, S223), 등가 재령을 계산함으로써(S225) 압축강도를 추정하는 단계(S227);
    상기 온도추종 양생장치용 공시체의 압축강도 시험을 통해 압축강도를 측정하는 단계(S230);
    추정 압축강도와 측정 압축강도의 차가 소정범위 이내인지를 판단하는 단계(S240);
    만약, 상기 소정범위에 속한다면, 상기 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 이상인지 판단하는 단계(S260);
    만약 상기 추정 압축강도가 상기 기준 압축강도 이상인 경우, 인장변형 캐패시티(εctu)와 균열발생 변형률(εcr)을 산출하여 상기 인장변형 캐패시티(εctu)가 상기 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰지를 판단하는 단계(S270); 및
    만약, 상기 인장변형 캐패시티(εctu)가 상기 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰 경우, 상기 콘크리트 구조물(10)의 거푸집을 탈형하는 단계(S280);를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  2. 온도추종 양생장치용 표면부 공시체(70), 온도추종 양생장치용 중심부 공시체(75) 및 대기중 공시체(80)를 준비하는 단계(S400);
    온도제어부(60)가 콘크리트 구조물(10)의 표면과 중심에 각각 설치된 표면부 온도센서(20) 및 중심부 온도센서(24)의 출력에 기초하여 상기 온도추종 양생장치(50)의 온도를 제어하면서 상기 표면부 공시체(70)와 상기 중심부 공시체(75)를 양생시작하고(S410), 상기 대기중 공시체(80)를 대기중에서 양생시작하는 단계(S500);
    제어부(100)가 상기 표면부 공시체(70)와 상기 중심부 공시체(75)의 적산온도를 각각 산출하여(S421, S423), 등가 재령을 계산함으로써(S425) 각 압축강도를 추정하는 단계(S427);
    상기 표면부 공시체(70)와 상기 중심부 공시체(75)의 압축강도 시험을 통해 각 압축강도를 측정하는 단계(S430);
    추정 압축강도와 측정 압축강도의 차가 소정범위 이내인지를 판단하는 단계(S440);
    만약, 상기 소정범위에 속한다면, 상기 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 이상인지 판단하는 단계(S460);
    만약 상기 추정 압축강도가 상기 기준 압축강도 이상인 경우, 인장변형 캐패시티(εctu)와 균열발생 변형률(εcr)을 산출하여 상기 인장변형 캐패시티(εctu)가 상기 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰지를 판단하는 단계(S470); 및
    만약, 상기 인장변형 캐패시티(εctu)가 상기 균열발생 변형률(εcr) 보다 큰 경우, 상기 콘크리트 구조물(10)의 거푸집을 탈형하는 단계(S480);를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    만약, 상기 추정 압축강도와 상기 측정 압축강도의 차가 상기 소정범위에 속하지 않는다면, 상기 대기중 공시체(80)의 압축강도 시험을 통해 압축강도를 측정하는 단계(S310, S510);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 추정 압축강도가 시방서의 기준 압축강도 미만인 경우,
    상기 콘크리트 구조물(10)의 양생기간을 연장하거나 표면을 보온하거나 급열하는 단계(S320, S520)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 소정범위는 0 ~ 10 % 범위인 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인장변형 캐패시티(εctu)는 콘크리트의 인장강도/탄성계수에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 콘크리트의 인장강도와 상기 탄성계수는 상기 콘크리트의 물성값으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 균열발생 변형률(εcr)은 다음 식으로 부터 산출되고,
    εcr = εr - 0.5ㆍεctu,
    εr (초기재령구속변형률)= K1 ㆍ△T ㆍαc ㆍR,
    여기서, K1 은 응력완화계수, △T 는 상기 콘크리트의 내외부 온도차, αc 는 골재의 열팽창계수, R은 구속도인 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 응력완화계수(K1)는 0.65, 상기 골재의 열팽창계수(αc)는 13 με, 상기 구속도(R)는 0.42인 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도추종 양생장치용 표면부 공시체(70)는 상기 온도추종 양생장치(50)의 제 1 챔버(52)에서 양생되고,
    상기 온도추종 양생장치용 중심부 공시체(75)는 상기 온도추종 양생장치(50)의 제 2 챔버(54)에서 양생되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 온도제어부(60)는,
    상기 표면부 온도센서(20)의 출력에 기초하여 상기 제 1 챔버(52)의 온도를 제어하고, 그리고
    상기 중심부 온도센서(24)의 출력에 기초하여 상기 제 2 챔버(54)의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 온도추종 양생장치를 이용한 거푸집 탈형시기의 결정방법.
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