KR20220019451A

KR20220019451A - 시료 전단 시험 장치

Info

Publication number: KR20220019451A
Application number: KR1020200099874A
Authority: KR
Inventors: 이천주
Original assignee: 이천주
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2022-02-17
Also published as: KR102365723B1

Abstract

시료의 표면 높이차나 굴곡 등에 관계없이 시료 전체에 동일한 압력을 가해 시료를 침하시킬 수 있도록, 작업대 상에 적층되어 설치되고 내부에 시료가 채워지며 시료를 전단시킬 수 있도록 서로 상대 이동되는 이동조와 고정조를 포함하는 분할형 토조, 상기 토조 상단에 설치되어 토조의 시료에 압력을 가하는 압력부, 상기 토조를 이동시켜 절단하여 시료를 절단하기 위한 전단부, 상기 압력부에 결합되어 토조의 시료 침하량을 검출하는 침하측정부를 포함하는 시료 전단 시험 장치를 제공한다.

Description

시료 전단 시험 장치{APPARATUS FOR TESTING COMPACTING TEST PIECE}

본 개시내용은 시험용 시료 제조를 위한 다짐 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 축대나 댐 등의 시설은 외부 하중 또는 환경 요인에 의해 지반이 과도하게 침하되거나 변형되지 않아야 한다. 지반의 품질관리를 위해 다양한 시험이 실시된다. 이에, 각 시험에 맞춰 시료가 제조된다.

예를 들어, 전단시험은 몰드 내에 시료에 압력을 가해 침하시키고 측방에서 하중을 가하여 시료를 전단하는 시험으로, 전단시 응력 상태를 실제와 유사하게 모사할 수 있어, 흙의 강도 해석에 널리 이용되고 있다.

전단시험기는 몰드 내 시료에 수직으로 압축력을 가하고 수평으로 절단시키는 구조로 되어 있다.

종래의 전단시험기는 시료를 압축하기 위해, 구동모터나 유압실린더에 의해 구동되는 가압판을 구비하여 몰드 내에 시료를 가압판을 눌러 압축하는 구조로 되어 있다. 그런데, 종래의 장치는 시료를 전체적으로 고르게 가압하기 어려운 단점이 있다.

즉, 시료의 종류나 시료를 몰드 내에 채우는 방법 등에 따라 몰드 전체적으로 시료의 높이는 균일하지 않다. 몰드의 여러 지점에서의 시료 포설량과 높이가 일정하지 않다. 이에, 종래 가압판을 이용하여 시료를 가압하는 방식의 경우, 높이가 균일하지 않는 시료 표면을 하나의 평평한 가압판이 눌러주게 되어, 시료 표면 전체가 가압판에 의해 동일한 힘을 받지 못한다. 예를 들어, 흙에 자갈 등이 튀어 나와 있는 경우 가압판의 힘은 자갈에 집중된다.

따라서, 종래의 전단 시험기의 경우 시료 전체에 일정하게 힘을 가하기 어렵고, 가압에 의한 침하 데이터의 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다.

본 과제는 시료의 표면 높이차나 굴곡 등에 관계없이 시료 전체에 동일한 압력을 가해 시료를 침하시킬 수 있도록 된 시료 전단 시험 장치를 제공하는 것이다.

본 과제는 시료의 침하 정도를 보다 쉽고 효과적으로 측정할 수 있도록 된 시료 전단 시험 장치를 제공하는 것이다.

본 구현예의 시험 장치는, 작업대 상에 적층되어 설치되고 내부에 시료가 채워지며 시료를 전단시킬 수 있도록 서로 상대 이동되는 이동조와 고정조를 포함하는 분할형 토조, 상기 토조 상단에 설치되어 토조의 시료에 압력을 가하는 압력부, 상기 토조를 이동시켜 절단하여 시료를 절단하기 위한 전단부, 상기 압력부에 결합되어 토조의 시료 침하량을 검출하는 침하측정부를 포함할 수 있다.

상기 압력부는 상기 토조 상단에 설치되어 외형을 이루며 하단은 개방되어 토조와 연통되는 케이스, 상기 케이스 내부에 설치되고 내부 압력에 의해 하부로 팽창되어 토조의 시료를 가압하는 에어백, 상기 에어백 내부로 에어를 공급하는 에어공급부를 포함할 수 있다.

상기 에어백은 상단이 개방된 용기 형태를 이루며, 측면은 상기 케이스 내면에 접하고, 바닥판은 평판 형태를 이루어 시료 상에 접하며, 상단 둘레를 따라 상기 케이스 상단의 플랜지 위로 연장되는 패드가 형성되고, 상기 케이스 상단에는 상기 패드를 사이에 두고 상기 플랜지에 결합되는 상판이 설치되어 상기 에어백 내부 공간을 밀폐하는 구조일 수 있다.

상기 케이스는 사각 단면 형태이고, 상기 에어백은 상기 케이스에 대응되는 사각 단면 형태를 이루어 케이스 내면에 배치될 수 있다.

상기 에어백은 고무 또는 실리콘 재질로 형성될 수 있다.

상기 에어백은 두께가 1.5mm 내지 3.5mm 범위에서 형성될 수 있다.

상기 전단부는 상기 고정조 일측에 설치되어 고정조를 작업대 상에 고정하는 고정프레임, 상기 고정프레임과 고정조 사이에 설치되어 고정조에 걸리는 하중을 측정하는 로드셀, 상기 로드셀 반대쪽에서 작업대 상에 설치되고 상기 이동조에 연결되어 이동조를 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

상기 침하측정부는 상기 상판과 상기 에어백의 바닥판을 관통하여 상하로 연장되며 내부는 빈 중공의 파이프, 상기 상판에 긴밀하게 설치되고 내부에 상기 파이프가 기밀을 유지하며 삽입되는 상부실링부, 상기 에어백 바닥판에 긴밀하게 설치되고 상기 파이프 하단이 기밀을 유지하며 결합되는 하부실링부, 상기 파이프 내부에 기밀을 유지하며 삽입되고 하부실링부를 관통하여 토조로 연장되어 토조 내 시료 침하시 이를 검출하는 침하봉, 상기 상판 외측에 배치되고 상기 침하봉 상단에 연결되어 침하봉의 변위를 검출하는 측정부를 포함할 수 있다.

상기 침하측정부는 상기 침하봉의 하단에 설치되어 시료와의 접촉면적을 넓히는 하부평판을 더 포함할 수 있다.

상기 상부실링부는 상기 상판에 형성된 구멍에 설치되어 상판을 사이에 두고 상하로 긴밀하게 결합되며 내부에는 상기 파이프가 삽입되는 관통홀이 형성된 볼트부재와 너트부재, 상기 볼트부재 또는 상기 너트부재에 설치되고 상기 상판에 밀착되어 기밀을 유지하는 상판오링, 상기 볼트부재 또는 상기 너트부재의 관통홀 내주면에 설치되어 상기 파이프와의 기밀 유지를 위한 파이프오링을 포함할 수 있다.

상기 파이프 상단에 설치되고 중심에는 상기 침하봉이 끼워지는 침하봉홀이 형성된 기밀부재, 및 상기 기밀부재의 침하봉홀 내주면에 설치되어 상기 침하봉과의 틈새를 막아 이물질의 유입을 차단하는 상부오링을 더 포함할 수 있다.

상기 하부실링부는 상기 에어백 바닥판에 형성된 구멍에 설치되어 바닥판을 사이에 두고 상하로 긴밀하게 결합되는 상부재와 하부재, 상기 상부재 또는 하부재에 설치되고 상기 바닥판에 밀착되어 기밀을 유지하는 바닥오링을 포함하고, 상기 상부재는 내부에 상기 파이프가 끼워지는 상부재홀이 형성되고, 상기 상부재홀 내주면에는 파이프와의 기밀 유지를 위한 상부재오링이 설치되고, 상기 하부재는 상기 파이프 하단에 결합되며, 상기 침하봉이 관통되는 하부재홀이 형성되고, 상기 하부재홀 내주면에는 침하봉과의 틈새를 막아 이물질의 유입을 차단하는 하부오링이 설치될 수 있다.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 에어압에 의해 탄성체가 팽창되면서 시료 전체 표면을 동일한 압력으로 고르게 가압할 수 있게 된다. 이에, 시료의 표면 높이차나 굴곡, 포설 방식 또는 시료 종류 등에 관계없이 시료 전체를 동일한 압력을 가해 침하시킬 수 있다.

탄성체에 에어 압력이 가해지는 상태에서도 탄성체 하부에서 가압되는 시료의 침하를 정확하게 측정할 수 있다.

따라서, 시료의 침하 정도를 보다 쉽고 효과적으로 측정할 수 있으며, 침하 측정 데이터의 신뢰도를 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 시료 전단 시험 장치를 도시한 개략적인 정면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 시료 전단 시험 장치를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 시료 전단 시험 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 시료 전단 시험 장치의 압력부를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 시료 전단 시험 장치의 침하측정부의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 하부재(82)은 본 실시예에 따른 시료 전단 시험 장치의 침하측정부 조립 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 장치는 중형 이상의 토조를 구비한 장치는 물론 소형 토조를 구비한 전단시험장치 등에 모두 적용될 수 있다. 또한, 전단 시험 장치는 물론, 인발 시험 장치를 포함하여 시료 전체 영역에 대한 균일한 압축력이 가해져야 하는 시험장치에 있어서도 모두 적용될 수 있다.

이하, 본 실시예는 토조의 크기가 중형(200W X 200L X 200H) 이상인 전단 시험 장치를 예로서 설명한다.

도 1과 도 2는 본 실시예에 따른 시료 다짐 장치의 구성을 개략적으로 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 시험 장치는 작업대(10) 상에 설치되는 토조(20), 토조(20) 내 시료에 압력을 가하는 압력부(40), 시료를 절단하는 전단부(30), 시료 침하량 검출을 위한 침하측정부(60)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 토조(20)는 전체적으로 사각형태를 이룰 수 있다.

토조(20)는 상하로 배치된 이동조(24)와 고정조(22)를 포함할 수 있다. 이동조(24)와 고정조(22)는 동일한 형태를 이루며, 작업대(10) 상에 상하로 적층되어 설치될 수 있다.

이동조(24)와 고정조(22)는 내부가 서로 연통되어 있어, 이동조(24)와 고정조(22)를 포함하여 토조(20)의 내부에 전체적으로 시료가 채워진다.

이동조(24)와 고정조(22)는 서로 상대 이동되어 그 경계가 어긋나면서 내부 시료를 절단할 수 있다. 이동조(24)는 작업대(10)에 대해 이동되며, 고정조(22)는 작업대(10)에 고정되어 이동되지 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 이동조(24)는 아래쪽에 배치되고 그 위쪽에 고정조(22)가 배치될 수 있다.

이에, 고정조(22)에 대해 이동조(24)가 상대 이동됨에 따라 고정조(22)와 이동조(24) 사이 경계면에서 시료가 절단될 수 있다.

전단부(30)는 고정조(22)에 대해 이동조(24)를 이동시켜 시료를 절단한다.

본 실시예의 전단부(30)는 고정조(22) 일측에 설치되어 고정조(22)를 작업대(10) 상에 고정하는 고정프레임(31), 고정프레임(31)과 고정조(22) 사이에 설치되어 고정조(22)에 걸리는 하중을 측정하는 로드셀(32), 로드셀(32) 반대쪽에서 작업대(10) 상에 설치되고 이동조(24)에 연결되어 이동조(24)를 이동시키기 위한 구동부(33)를 포함할 수 있다.

이동조(24)는 작업대(10)에 설치된 레일 상에 슬라이딩가능하게 설치될 수 있다.

이에, 구동부(33)가 작동되면 이동조(24)가 수평방향으로 이동된다. 고정조(22)는 고정프레임(31)에 지지되어 고정된 상태로 움직이지 않는다. 따라서, 고정조(22)에 대해 이동조(24)만 수평으로 이동되어 고정조(22)와 이동조(24) 사이 경계면에서 내부의 시료가 절단된다.

이 때 시료에 가해지는 하중은 고정조(22)와 고정프레임(31) 사이에 설치된 로드셀(32)에 의해 검출될 수 있다. 또한, 이동조(24)의 움직임은 이동조(24)에 설치된 검출부(34)를 통해 검출될 수 있다. 검출부(34)는 예를 들어, 변위검출센서(LVDT)(34)일 수 있다.

압력부(40)는 토조(20) 내에 채워진 시료에 소정의 압력을 가해 시료를 다진다.

압력부(40)는 토조(20) 상단에 설치되어 토조(20) 내에 채워진 시료에 소정의 압력을 가해 시료를 다진다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 압력부(40)는 토조(20) 상단에 설치되어 외형을 이루며 하단은 개방되어 토조(20)와 연통되는 케이스(42), 케이스(42) 내부에 설치되고 내부 압력에 의해 하부로 팽창되어 토조(20)의 시료를 가압하는 에어백(50), 에어백(50) 내부로 에어를 공급 또는 배기하는 에어공급부를 포함할 수 있다.

이에, 에어백(50)의 팽창 압력은 어디서나 동일하다. 에어백(50)에 의해 토조(20)의 시료는 어디서나 균일한 압력으로 눌려지게 된다. 따라서, 본 실시예의 압력부(40)를 통해 시료 표면 전체를 균일한 압력으로 눌러 다져줄 수 있게 된다.

케이스(42)는 대략 토조(20) 상단에 대응되는 형태로 이루어져 토조(20)의 상단에 고정 설치될 수 있다.

본 실시예에서, 케이스(42)는 사각의 토조(20)와 동일하게 사각 박스 형태를 이룰 수 있다. 케이스(42)는 상하가 개방된 구조로 내부에 마련된 에어백(50)의 측면(52)을 지지할 수 있다.

케이스(42)는 예를 들어, 에어백(50) 내부 압력에 대해 충분히 견딜 수 있는 강성의 금속 재질로 형성될 수 있다. 이에, 케이스(42) 내부에서 에어백(50) 내부에 고압이 걸리게 되면 에어백(50)은 케이스(42)에 측면(52)이 지지된 상태로 하방향으로 팽창하게 된다. 팽창되는 에어백(50)에 의해 케이스(42) 아래에 배치된 토조(20)의 시료가 눌려 다져지게 된다.

에어백(50)은 에어압에 의해 탄성적으로 변형될 수 있는 탄성재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어백(50)은 고무나 실리콘 등으로 형성될 수 있다.

에어백(50)은 케이스(42)에 대응되는 형태를 이루어 케이스(42) 내면에 배치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 에어백(50)은 상단이 개방된 용기 형태를 이루며, 케이스(42)의 상단에는 에어백(50)의 상부를 밀폐하는 상판(44)이 설치된다. 에어백(50)은 사각 형태로 측면(52)은 케이스(42) 내면에 접하고, 바닥판(54)은 평판 형태를 이루어 시료 상에 접한다.

에어백(50)의 내부 밀폐를 위해, 에어백(50)의 상단 둘레를 따라 케이스(42) 상단의 플랜지(43) 위로 연장되는 패드(56)가 형성된다. 그리고, 케이스(42) 상단에는 패드(56)를 사이에 두고 케이스(42)의 플랜지(43)에 상판(44)이 설치되어 에어백(50) 내부 공간을 밀폐할 수 있다.

상판(44)과 플랜지(43) 및 에어백(50)의 패드(56)에는 각각 대응되는 위치에 체결홀이 간격을 두고 형성되어, 볼트와 너트 등을 매개로 조여져 체결될 수 있다. 상판(44)과 플랜지(43) 사이에서 에어백(50)의 패드(56)가 가압 밀착됨으로써, 에어백(50)과 상판(44) 사이가 실링된다.

에어백(50)은 케이스(42)에 의해 측면(52)이 지지되고, 개방된 상단은 상판(44)에 의해 밀폐되며, 평평한 바닥판(54)은 토조(20)의 시료 위에 놓이게 된다. 이에, 에어백(50)은 측면(52)과 바닥판(54) 및 상판(44)에 의해 육면이 밀페되어 하나의 폐쇄된 공간을 형성할 수 있다.

에어공급부는 상판(44)에 연결 설치되어 상판(44)을 통해 에어백(50) 내부로 고압의 공기를 공급할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상판(44)에는 고압의 공기를 공급할 수 있도록 노즐이 구비된 배관(46)이 설치될 수 있다. 배관(46)에는 에어백(50) 내부 고압의 공기를 배기할 수 있도록 노즐이 설치된 배기관(47)이 분기되어 형성될 수 있다.

이에, 예를 들어, 배관(46)에 연결된 고압펌프를 구동하여 에어백(50) 내부로 고압의 공기를 공급함으로써, 에어백(50)을 팽창시킬 수 있다. 또한, 배기관(47)을 개방하여 에어백(50) 내부 공기를 배기함으로써, 팽창되어 있던 에어백(50)을 원상태로 복귀시킬 수 있다.

본 실시예에서, 에어백(50)은 생고무재질로 이루어지고, 두께는 1.5mm 내지 3.5mm 범위에서 형성될 수 있다. 에어백(50)의 두께가 1.5mm 보다 작은 경우에는 고압력에 대한 강성이 충분하지 않아 시료 가압 과정에서 파손될 수 있다. 에어백(50)의 두게가 3.5mm를 넘는 경우에는 시료의 표면 높이 차나 굴곡 등에 맞춰 에어백(50)이 제대로 탄성변형되지 않아 전체적으로 고른 압력을 가하기 어렵다.

이와 같이, 본 실시예의 압력부(40)는 토조(20) 상부에 설치된 에어백(50) 내부로 고압의 공기를 공급하여 토조(20)의 시료를 다져줄 수 있게 된다.

에어공급부에서 공급된 고압의 에어에 의해 에어백(50) 내부 압력이 커지면서 에어백(50)이 탄성 변형된다. 에어백(50)은 측면(52)이 케이스(42) 내면에 접하여 지지된 상태로 측면(52) 쪽으로는 변형되지 않고, 바닥판(54)만이 아래로 탄성 변형되어 아래로 팽창하게 된다. 에어백(50)의 바닥판(54)이 아래로 팽창됨에 따라 토조(20)의 시료 표면이 에어백(50)에 의해 전체적으로 고르게 가압되어 다져지게 된다.

에어백(50)은 내부 공기 압력에 의해 팽창되며, 에어백(50) 내부에서의 공기 압력은 에어백(50) 전체에서 동일하므로, 바닥판(54) 전체에서 시료를 누르는 압력은 균일하다.

즉, 에어백(50)의 바닥판(54)을 통해 시료 전체 면에 동일한 압력이 가해지게 된다. 또한, 에어백(50)의 바닥판(54)은 시료의 높이나 굴곡 재료 등에 관계없이 탄성적으로 변형되면서 시료 전체에 고르게 접하게 된다.

따라서, 시료의 표면 높이차나 굴곡 등에 관계없이 시료 전체에 균일하고 동일한 압력이 가해지게 되고, 시료는 전체적으로 고른 압력으로 다져져 침하될 수 있다. 이에, 가압에 의한 침하데이터의 신뢰도를 높일 수 있게 된다.

한편, 압력부(40)에 의해 침하되는 시료의 침하량은 침하측정부(60)에 의해 검출된다.

시료는 에어백(50)에 의해 덮여 있는 상태로 압력부(40)에 의해 침하되는 시료의 변위를 측정하기 매우 어렵다. 본 실시예의 장치는 압력부(40)에 결합되어 시료를 덮고 있는 에어백(50) 아래에 위치하는 시료의 침하량을 검출하는 구조일 수 있다.

도 5와 도 6은 본 실시예에 따른 침하측정부(60)의 구성을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 침하측정부(60)는 상판(44)과 에어백(50)의 바닥판(54)을 관통하여 상하로 연장되며 내부는 빈 중공의 파이프(61), 상판(44)에 긴밀하게 설치되고 내부에 파이프(61)가 기밀을 유지하며 삽입되는 상부실링부(70), 에어백(50) 바닥판(54)에 긴밀하게 설치되고 파이프(61) 하단이 기밀을 유지하며 결합되는 하부실링부(80), 파이프(61) 내부에 기밀을 유지하며 삽입되고 하부실링부(80)를 관통하여 토조(20)로 연장되어 토조(20) 내 시료 침하시 이를 검출하는 침하봉(62), 상판(44) 외측에 배치되고 침하봉(62) 상단에 연결되어 침하봉(62)의 변위를 검출하는 측정부(63)를 포함할 수 있다.

측정부(63)는 상판(44) 위쪽으로 연장된 침하봉(62)과 연결되어 침하봉(62)의 변위를 검출할 수 있다. 측정부(63)는 예를 들어, 침하봉(62)의 움직임을 측정하는 변위검출센서(LVDT)를 통해 검출될 수 있다.

이에, 기밀을 유지하면서 침하봉(62)이 에어백(50)의 상판(44)과 바닥판(54)을 관통하여 토조(20)의 시료 상에 설치될 수 있다. 따라서, 에어백(50)에 고압의 에어를 공급하여 시료를 가압하는 상태에서, 에어백(50)의 팽창과 간섭없이 시료의 침하량을 압력부(40) 외부에서 정확히 검출할 수 있게 된다.

침하봉(62)은 파이프(61)를 관통하여 토조(20) 내측으로 삽입된다. 침하봉(62)의 하단에는 시료와의 접촉면적을 넓히는 하부평판(64)을 더 포함할 수 있다. 하부평판(64)은 원형의 판 구조물로, 직경이 얇은 침하봉(62)에 설치되어 시료와 넓은 면적으로 접촉된다. 이에, 시료 침하 정도를 보다 정밀하게 검출할 수 있게 된다.

침하봉(62)의 상단에도 또한 상부평판(65)이 더 설치될 수 있다. 상부평판(65)은 대략 하부평판과 동일한 형태를 이룰 수 있다. 침하봉(62)에 상부평판(65)이 설치됨으로서, 측정부가 넓은 면적을 갖는 상부평판(65)을 통해 침하봉(62)의 변위를 보다 정확하게 검출할 수 있게 된다.

파이프(61)는 내부가 빈 중공의 관구조물로, 상단과 하단은 각각 상부실링부(70)와 하부실링부(80)에 결합된다.

상부실링부(70)는 상판(44)에 설치되어 파이프(61) 상단을 지지하며, 침하봉(62)과 상판(44) 사이를 실링한다.

상부실링부(70)는 상판(44)에 형성된 구멍에 설치되어 상판(44)을 사이에 두고 상하로 긴밀하게 결합되며 내부에는 파이프(61)가 삽입되는 관통홀(73)이 형성된 볼트부재(71)와 너트부재(72), 볼트부재(71) 또는 너트부재(72)에 설치되고 상판(44)에 밀착되어 기밀을 유지하는 상판오링(74), 파이프(61) 상단에 설치되고 중심에는 침하봉(62)이 끼워지는 침하봉홀(76)이 형성된 기밀부재(75), 볼트부재(71) 또는 너트부재(72)의 관통홀(73) 내주면에 설치되어 파이프(75)와의 기밀 유지를 위한 파이프오링(78)을 포함할 수 있다.

볼트부재(71)와 너트부재(72)는 상판(44)의 구멍에 끼워져 상판오링(74)을 매개로 긴밀하게 밀착 설치된다. 이에, 볼트부재(71)와 너트부재(72) 및 상판(44) 사이가 실링된다.

기밀부재(75)는 볼트부재(71) 위로 연장된 파이프(61) 상단에 설치되어 파이프(61)와 침하봉(62) 사이를 실링한다.

기밀부재(75)의 침하봉홀(76) 내주면에는 침하봉(62)과의 틈새를 막아 이물질의 유입을 차단하기 위한 상부오링(77)이 설치될 수 있다.

또다른 실시예로, 볼트부재(71)와 너트부재(72) 내부에 형성된 관통홀(73)과 파이프(61) 사이에는 별도의 삽입관(도시되지 않음)이 더 설치될 수 있다. 이런 구조의 경우, 볼트부재와 너트부재의 크기를 보다 크게 형성하여 조립성을 높이면서, 파이프와의 기밀성을 확보할 수 있다.

하부실링부(80)는 에어백(50) 바닥판(54)에 설치되어 파이프(61) 하단을 지지하며, 침하봉(62)의 하단과 에어백(50) 바닥판(54) 사이를 실링한다.

하부실링부(80)는 에어백(50) 바닥판(54)에 형성된 구멍에 설치되어 바닥판(54)을 사이에 두고 상하로 긴밀하게 결합되는 상부재(81)와 하부재(82), 상부재(81) 또는 하부재(82)에 설치되고 바닥판(54)에 밀착되어 기밀을 유지하는 바닥오링(83)을 포함하고, 상부재(81)는 내부에 파이프(61)가 끼워지는 상부재홀(84)이 형성되고, 상부재홀(94) 내주면에는 파이프(61)와의 기밀 유지를 위한 상부재오링(85)이 설치되고, 하부재(82)는 파이프(61) 하단에 결합되며, 침하봉(62)이 관통되는 하부재홀(86)이 형성된다.

하부재홀(86) 내주면에는 침하봉(62)과의 틈새를 막아 이물질의 유입을 차단하기 위한 하부오링(87)이 설치될 수 있다.

상부재(81)와 하부재(82)는 에어백(50) 바닥판(54)의 구멍에 끼워져 바닥오링(83)을 매개로 긴밀하게 밀착 설치된다. 이에, 상부재(81)와 하부재(82) 및 에어백(50)의 바닥판(54) 사이가 실링된다.

파이프(61)와 상부재(81) 사이 역시 상부재오링(85)에 의해 실링되며, 하부재(82)를 관통하는 침하봉(62)과 하부재(82) 사이는 하부오링(87)에 의해 실링된다.

이에, 파이프(61)는 에어백(50) 내부와 실링된 상태로 에어백의 상단과 하단을 관통하여 설치된다.

에어백(50)의 상하로 관통된 파이프(61) 내부로 침하봉(62)이 삽입 설치된다. 침하봉(62)은 파이프(61)에 끼워져 자유롭게 상하로 이동될 수 있다.

침하봉(62)은 파이프(61)에 끼워져 상부실링부(70)와 하부실링부(80)를 관통하여 토조(20)로 연장될 수 있다. 침하봉(62)이 지나는 파이프(61)는 상판(44)과 에어백(50) 바닥판(54)은 각각 상부실링부(70)와 하부실링부(80)에 의해 기밀이 유지된다.

따라서, 에어백(50)으로 유입된 공기는 상부실링부(70)와 상판(44) 사이 및 파이프(61)와 상부실링부(70) 사이를 통해 유출되지 않는다. 마찬가지로, 에어백(50) 내부 공기는 하부실링부(80)와 에어백(50) 바닥판(54) 및 파이프(61)와 하부실링부(80) 사이를 통해 유출되지 않는다.

이와 같이, 상부실링부(70)와 파이프(61) 및 하부실링부(80)에 의해 에어백(50)이 완전히 실링된 상태에서 파이프(61) 내부로 침하봉(62)이 삽입된다. 이에, 에어백(50)의 내부 압력에 무관하게 에어백을 완전히 관통한 상태에서 파이프(61)를 따라 상하로 이동될 수 있다. 따라서, 침하봉(62)이 상하로 이동되면서 에어백(62)의 압력 변화에 따른 토조(20) 내 시료의 침하를 정확히 검출할 수 있게 된다.

즉, 에어백(50)의 팽창으로 토조(20)내 시료가 침하되면 토조(20)로 연장되어 있는 침하봉(62)이 파이프(61)에서 이동되어 시료와 같이 침하되고, 침하봉(62)의 변위는 측정부에 의해 검출된다.

따라서, 에어백(50)을 팽창 변형시켜 시료 다지는 구조 하에서도 시료의 침하량을 정확히 검출할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 작업대 20 : 토조
22 : 고정조 24 : 이동조
30 : 전단부 31 : 고정프레임
32 : 로드셀 33 : 구동부
40 : 압력부 42 : 케이스
43 : 플랜지 44 : 상판
46 : 배관 50 : 에어백
52 : 측판 54 : 바닥판
56 : 패드 60 : 침하측정부
61 : 파이프 62 : 침하봉
63 : 측정부 70 : 상부실링부
71 : 볼트부재 72 : 너트부재
75 : 기밀부재 80 : 하부실링부
81 : 상부재 82 : 하부재

Claims

작업대 상에 적층되어 설치되고 내부에 시료가 채워지며 시료를 전단시킬 수 있도록 서로 상대 이동되는 이동조와 고정조를 포함하는 분할형 토조, 상기 토조 상단에 설치되어 토조의 시료에 압력을 가하는 압력부, 상기 토조를 이동시켜 절단하여 시료를 절단하기 위한 전단부, 상기 압력부에 결합되어 토조의 시료 침하량을 검출하는 침하측정부를 포함하고,
상기 압력부는 상기 토조 상단에 설치되어 외형을 이루며 하단은 개방되어 토조와 연통되는 케이스, 상기 케이스 내부에 설치되고 내부 압력에 의해 하부로 팽창되어 토조의 시료를 가압하는 에어백, 상기 에어백 내부로 에어를 공급하는 에어공급부를 포함하는 시료 전단 시험 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 에어백은 상단이 개방된 용기 형태를 이루며, 측면은 상기 케이스 내면에 접하고, 바닥판은 평판 형태를 이루어 시료 상에 접하며, 상단 둘레를 따라 상기 케이스 상단의 플랜지 위로 연장되는 패드가 형성되고, 상기 케이스 상단에는 상기 패드를 사이에 두고 상기 플랜지에 결합되는 상판이 설치되어 상기 에어백 내부 공간을 밀폐하는 구조의 시료 전단 시험 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 에어백은 고무 또는 실리콘 재질로 형성되는 시료 전단 시험 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 침하측정부는 상기 상판과 상기 에어백의 바닥판을 관통하여 상하로 연장되며 내부는 빈 중공의 파이프, 상기 상판에 긴밀하게 설치되고 내부에 상기 파이프가 기밀을 유지하며 삽입되는 상부실링부, 상기 에어백 바닥판에 긴밀하게 설치되고 상기 파이프 하단이 기밀을 유지하며 결합되는 하부실링부, 상기 파이프 내부에 기밀을 유지하며 삽입되고 하부실링부를 관통하여 토조로 연장되어 토조 내 시료 침하시 이를 검출하는 침하봉, 상기 상판 외측에 배치되고 상기 침하봉 상단에 연결되어 침하봉의 변위를 검출하는 측정부를 포함하는 시료 전단 시험 장치.