KR20220054944A

KR20220054944A - 혼합물 배합관리 측정기

Info

Publication number: KR20220054944A
Application number: KR1020200138911A
Authority: KR
Inventors: 신영일
Original assignee: 신영일
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-05-03
Also published as: KR102401974B1

Abstract

본 발명은 부력의 원리를 이용한 혼합물 배합관리 측정기로 더 상세하게는 건설현장에서 시공되는 각종 액체(물, 규산소다, 액체 혼화제)와 고체(시멘트 조성물, 모래, 벤토나이트, 경량기포제, 고체 특수혼화재)간의 혼합물을 측정하는 장치로 1~3개 이상의 재료를 혼합한 혼합물의 배합관리를 보다 편리하게 관리하는 방법 및 배합비 확인을 위한 측정기에 대한 것이다.

Description

부력의 원리를 이용한 혼합물 배합관리 측정기 {Mixture Mix Control meter Using the Principle of Buoyance}

본 발명의 기술 분야는 건설 분야로써 건설현장에서 시공되는 각종 액체(물, 규산소다, 액체 혼화제)와 고체(시멘트 조성물, 모래, 벤토나이트, 경량기포제, 고체 특수 혼화재)간의 혼합물의 배합관리를 보다 편리하게 관리하는 방법 및 배합비 확인을 위한 측정기에 대한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 아래에 기술한 "선행기술문헌"과 "비특허문헌"과 같으며, 종래의 방법에 대한 문제점과 본 발명의 장점을 살펴보면 다음과 같다.

"선행기술문헌"에서 기술한 유리제품으로 몸체가 되어 있고, 무게추가 유리로 둘러싸여 있는 구조로 되어 있는 밀도(비중)계, 염도계, 농도계, 당도계의 단점을 살펴보면 아래 3가지로 요약된다.

첫째는 점착력(점성)이 적은 순수한 액체에서 사용하는 제품들로써 그라우트나 모르타르 처럼 점착력(점성)이 큰 혼합물에서는 측정이 되지 않는 단점이 있고, 둘째는 무게추가 생산되었을 때 이미 유리로 둘러싸여 무게를 변화시키기가 어려움에 따라 현장에서 각종 배합비가 다른 혼합물 관리 시험에는 한 개의 측정기로 측정이 불가하여 여러 개의 측정기가 필요하다는 단점이 있으며, 셋째는 깨지기 쉬운 유리제품으로써 현장에서 사용할 때 파손의 우려가 매우 커 현장 측정용으로는 부적합하다는 단점이 있다.

하지만 본 발명은 상부는 체적을 작게 하고 하부는 체적을 크게 하여 점착력(점성)에 저항하도록 하면서 상승 부력은 크게 작용시키도록 하였다.

또한, 하부에 무게추를 크기별 무게별로 교체할 수 있게 하였으며, 현장에서 취급에 있어 깨지거나 파손되는 것을 최소화하기 위하여 강화형 플라스틱 재질을 사용토록 하여 기존 유리제품들의 문제점을 모두 해결하였다.

그리고 "비특허문헌"에서 기술한 "기포슬러리의 밀도측정" 은 시험실에서 배합한 혼합물 1리터(L)의 무게와 현장에서 믹싱한 혼합물 1리터(L)의 무게를 서로 비교하여 적정 여부를 판단하는 것으로 그라우트나 모르타르 배합관리에 있어 신뢰성은 높으나 현장에서 배합비를 확인하기 위하여 준비해야 할 시험기구들이 많고, 측정하기 위한 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.

또한 "주입 모르타르의 컨시스턴시 시험방법" 은 원추형 유하시험장치를 이용하여 그라우트의 흐름 상태를 알기 위하여 실시하는 시험인데, 그라우트 및 모르타르의 배합비에 따라 흐름시간(초)이 달라지는 원리를 이용한 시험으로 시험 값에는 신뢰성이 매우 낮고, 많은 시험기구와 시험시간이 역시 오래 걸린다는 단점이 있다.

상기에서 서술한 시험방법들에 있어 수십회 시험한 결과를 정리해 보면, 기포슬러리의 밀도측정" 시 필요 시험기구들은 저울, 1리터(L)의 메스실린더, 용기, 스코프(모종삽같이 생긴 혼합물을 퍼 담는 도구), 거즈(흘린 혼합물을 닦아내는 용도의 천 또는 화장지) 등이 필요하다.

또한 "주입 모르타르의 컨시스턴시 시험" 시 필요 시험기구들은 원추형 유하시험기, 초시계, 스코프, 용기 등이 필요하다. 그리고 두 시험을 1회 실시하는데 최소 1시간 이상이 소요된다.

하지만 본 발명은 휴대가 간편한 측정기 (크기 15~18cm) 1개와 조그만한 플라스틱 용기 한 개만 있으면 얼마든지 현장 그라우트 및 모르타르 배합비를 확인 가능하며, 측정시간 또한 5~10초면 측정이 바로 되는 장점이 있다. 물론 측정값에 있어서도 "기포슬러리의 밀도측정" 시험만큼 신뢰성이 매우 높다.

[선행기술문헌]

선행기술 문헌으로는 각종 시험방법을 기술한 서적들이 있으나, 일반적으로 본 발명과 유사한 선행기술로는 유리제품으로 몸체가 되어 있고, 무게추가 유리로 둘러싸여 있는 구조로 되어 있는 밀도(비중)계, 염도계, 농도계, 당도계 등이 있다.

[특허문헌]

특별하게 특허문헌은 본 발명과 유사한 구조로 되어 있는 것은 없는 것으로 판단 된다.

[비특허문헌]

첫째 "국토교통부 고시 2017-450호 "건설공사품질시험기준 (제8조제1항관련)" 및 "한국도로공사 (고속도로 현장품질시험기준 4차 개정 2019년 04월 11일)"의 내용을 보면 그라우트나 모르타르 혼합물 관련 시험에 관한 규정은 "KS F 2432 주입 모르타르의 컨시스턴시 시험방법 "의 시험이 있다.

둘째 상기의 "국토교통부 고시 및 고속도로 건설재료 품질기준 제19차 개정 2019년 12월"의 내용 중 "시멘트계 자기수평 모르타르"와 "수경성 시멘트 무수축 그라우트 시험" 항목에 플로우값(플로)과 유하시험이 있으나, 이 시험 또한 그라우트 및 모르타르의 배합비를 알기 위한 시험으로는 많이 부족한 시험이다.

셋째 국토교통부나 한국도로공사, LH공사들과 같은 기관에서 발행되어 시행되어지고 있는 각종 표준시방서나 전문시방서들을 살펴보면 교량 강관말뚝, 복합말뚝 선단/주변 고정액, 각종 가시설 그라우팅, 지반보강 그라우팅 (심층혼합처리<DCM>, 지반 공동구 등), 각종 옹벽 영구 Anchor, 가시설 Earth Anchor, 터널 소구경 및 대구경 강관다단 그라우팅, Soil Nailing, 가시설 LW공법, 터널 프리그라우팅, 차수그라우팅, 터널 라이닝 배면 그라우팅, PSC 거더나 I-PC 거더 PSC Beam의 쉬스관내 그라우팅, 아파트 건설현장에서 세대 방바닥을 시공하기 위한 경량기포 그라우트 및 방통몰탈 등이 있다.

이런한 건설현장에서 무수히 많은 그라우트 및 모르타르 혼합물 작업에 있어 적정 품질을 유지하도록 표준시방서 및 전문시방서에는 표준 배합비를 규정하고 있고, 이를 관리하도록 되어 있다.

본 발명을 통하여 해결하고자 하는 과제는 건설현장에서 무수히 많은 그라우트 및 모르타르 혼합물 시공이 많이 실시되고 있으나, 품질관리자나 작업자로 하여금 품질관리가 잘 이루어지고 있지 않아 부실시공 및 각종 사고로 이어지고 있는 실정이며, "고품질의 첫걸음은 현장 작업자로부터 시작된다."라는 신념을 갖고 작업자들이 적극적이며 자발적으로 그라우트 및 모르타르 혼합물 배합비를 간편하게 확인할 수 있는 방법과 측정기를 발명하여 현장 그라우트 및 모르타르 혼합물 배합관리에 있어 건설현장의 품질수준을 높이는데 그 목적이 있다.

즉 첫째 국토교통부 등 각종 정부 기관에서 재정된 표준시방서 및 전문시방서에서 명시한 다양한 공종에 따른 그라우트 및 모르타르 혼합물 시공에 있어 배합 규정에 맞게 실내에서 배합시험을 실시한 결과가 현장에 그대로 적용될 수 있는 방법 및 간편하게 측정할 수 있는 측정기를 발명하고자 한다.

둘째 이러한 측정기는 건설현장 작업자들의 지식 수준을 고려하여 복잡한 숫자로 표기되는 방법이 아닌 간편하게 상·하한선 지시선으로 표기되게 하여 지식 수준이 낮은 작업자다 하더라도 누구나 간편하게 확인하고 측정하여 작업자 스스로 "내가 제대로 일을 하고 있다."라는 자부심을 심어주고, 자발적이고 능동적으로 일을 할 수 있는 분위기를 조성하여 궁극적으로 건설현장 품질관리를 향상 시키고자 한다.

셋째 건설현장 특성상 파손이나 고장의 위험이 크므로 취급시 파손을 최소화하도록 내구성이 강한 측정기인 동시에 측정기 한 대로 다양한 배합비를 측정할 수 있는 측정기를 발명 하고자 한다.

본 발명을 통하여 과제의 해결 수단으로는 예를들면 국토교통부 "토목공사일반시방서 (2016년도 발행) 제3장 구조물 기초공사의 제3절 매입말뚝 03310 천공 시멘트 풀 주입 후 경타 공법중 시멘트 풀은 그라우트 배합비 W/C를 83%로 규정" 하고 있다.

이처럼 건설현장에서 하나의 Project를 수행하기 위해서는 각 공종에 대하여 그라우트나 모르타르 혼합물 시공에 있어서 각종 시방서에서 규정하고 있는 그라우트나 모르타르 혼합물의 배합비를 따르도록 규정하고 있다.

여기서 그라우트 배합비 W/C는 물과 시멘트와의 혼합 비율을 의미하는데, 예를들면 시멘트(C) 100kg에 물(W) 83kg를 혼합하여 시공하라는 의미이다.

이런 경우 건설현장에서는 이를 준수하기 위하여 현장 품질관리자가 시험실에서 실내 배합시험을 실시하는데 배합비 W/C=83%를 만들기 위해 시멘트와 물을 저울에 계량하여 배합하고, 재령3일, 7일, 28일 압축강도를 실시하여 법규나 시방서에서 요구하는 소정의 강도가 확보되는지를 확인한다.

또한 시험실에서 실시한 시험과 같이 그라우트나 모르타르 혼합물 배합비가 현장에 동일하게 적용되기 위해서 메스실린더를 이용하여 그라우트 및 모르타르 혼합물 1리터(L)의 무게을 측정한다.

왜냐하면 현장에서 정확하게 배합을 실시 하는지를 확인하기 위한 방법으로는 현재까지 이 방법이 가장 신뢰성을 갖는 방법이기 때문이다. 즉 시험실에서 측정한 1리터(L)의 혼합물의 무게와 현장에서 믹싱한 혼합물의 1리터의 무게를 비교하는 것이다. 이것이 바로 현재 국내에서 시행되는 그라우트나 모르타르 배합비를 확인하는 가장 정확한 방법이다고 생각하기 때문이다.

그래서 이와 유사한 시험방법으로는 "KS F 4039 현장타설용 기포콘크리트 2019년" 에 의하면 "기포슬러리의 밀도측정" 방법이 있으며, 그라우트나 모르타르에서 배합비 확인시험으로는 특별하게 규정이 없는 것으로 확인되었다. 단, 그라우트의 유동성 확인 및 배합비의 간접적 확인 방법으로 "KS F 2432 주입 모르타르의 컨시스턴시 시험방법 "이 있을 뿐이다.

지금까지 상기와 같이 설명한 이유는 바로 본 발명과 연관이 있기 때문이다. 본 발명은 시험실에서 그라우트나 모르타르 혼합물의 배합시험 실시전 배합비에 맞게 이론상 계산식에 의한 밀도(비중)를 계산한 후 혼합물 1리터(L)의 중량을 측정하고 본 발명 측정기를 이용하여 측정을 실시하는 방식이다.

자세히 설명하자면 일반적으로 물-시멘트비가 (W/C)=83%인 경우 현장 배합비 관리범위는 관련 규정이나 시방서에 명시되어 있는 경우 이를 따르고, 규정되어 있지 않는 경우 통상적으로 상한값 83%-3%=80%, 하한값 83%+3%=86%의 관리범위를 적용하여 현장 배합비의 관리 기준치로 삼는다.

따라서 시험실에서 그라우트 및 모르타르 혼합물 배합시험을 실시 때 기준값 W/C=83%, 상한값 W/C=80%, 하한값 W/C=86%를 각각 이론상 밀도(비중)를 계산하고, 혼합물을 각 배합비에 맞게 배합한 후 1리터(L) 무게를 확인한 후 본 발명 측정기로 "도1" 과 같이 혼합물에 측정기를 띄워서 상한값은 오른쪽 조절나사 (도2 40a)를 이용하고, 하한값은 왼쪽 조절나사 (도2 40b)를 이용하여 지시선(도1 50c, 50d)로 상·하한값을 표시한다.

이 표시된 값은 현장에서 그라우트나 모르타르 혼합물을 현장 믹싱한 배합비 확인에 활용하는 것이다.

현재까지는 그라우트 및 모르타르 혼합물의 현장 배합비를 확인하기 위해서는 "기포슬러리의 밀도측정" 방법중에 혼합물 1리터(L)를 측정하는 방법과 "주입 모르타르의 컨시스턴시 시험"의 원추형 유하시험장치를 이용하는 방법이 최선의 방법이었다.

하지만 이 시험법들은 상기의 "발명의 배경이 되는 기술"에서 설명했듯이 많은 시험기구와 시험시간이 문제였다.

따라서 본 발명을 통하여 얻어지는 효과로는 다음과 같다.

첫째 건설현장 작업자들의 지식 수준을 고려하여 복잡한 숫자로 표기되는 방법이 아닌 간편하게 상·하한선 지시선으로 표기되게 하여 지식 수준이 낮은 작업자다 하더라도 누구나 간편하게 확인하고 측정하여 작업자 스스로 "내가 제대로 일을 하고 있다."라는 자부심을 심어주고, 자발적이고 능동적으로 일을 할 수 있는 분위기를 조성함으로써 건설현장의 품질수준을 높이는 효과가 있다.

둘째 건설현장 특성상 파손이나 고장의 위험이 크므로 취급시 파손을 최소화하도록 내구성이 강한 측정기인 동시에 측정기 1대로 다양한 혼합물(물보다 가벼운 혼합물부터 물보다 무거운 혼합물 모두 측정가능)의 배합비를 측정할 수 있으며, 측정시간도 5~10초면 바로 측정 가능한 효과가 있다.

셋째 종래에 가장 신뢰가 높은 혼합물의 1리터(L)의 무게측정 방법인 "기포슬러리의 밀도측정" 과 오차 범위가 거의 비슷하거나 그 보다 오차 법위가 더 작다는 효과가 있다.

도면1은 측정기로 각종 혼합물을 측정하는 도면으로 용기(부호10)는 일반 용기들이며 용기에 혼합물을 약 1리터(L)이상 담은 후 측정기(부호100)를 혼합물에 넣어 측정하는 도면이다.
도면2는 측정기의 정면도이다.
도면3은 측정기의 측면도이다.
도면4는 측정기의 배면도이다.
도면5는 측정기 상부 조절나사의 상세도이다.

[발명의 추진경위]

1) 2020년 05월 초순 : 건설현장에서 그라우트 및 모르타르 믹싱 배합시 간편하게 배합비를 알 수 있는 방법들을 구상함.

2) 2020. 05월 중순 : 선정된 제3안으로 "부력을 이용하여 그라우트 및 모르타르 배합비를 알아내는 방법이 실제 가능한 것인가?" 에 대한 이론적인 원리를 정립해 봄.

- 가정1) 그라우트 및 모르타르는 순수한 물의 밀도(비중)가 1.00인 물질에 시멘트를 혼합하거나 또는 시멘트와 모래, 혼화재(제)를 혼합하여 만든 혼합물이다.

- 가정2) "순수한 물에 어떤 물질을 혼합하면 밀도(비중)가 달라질 것이고, 밀도(비중)가 달라지면 달라진 밀도(비중)만큼 밀도차가 발생되고, 그 밀도차에 의해 부력이 발생될 것이다. 즉 그라우트 및 모르타르인 경우도 순수한 물에 여러 물질이 혼합된 상태이므로 혼합한 배합비에 따라 서로 다른 밀도(비중)차가 발생되며, 그 밀도차 만큼 부력도 다르게 나타날 것이다." 라고 추측해 봄

○ 부력이란?

3) 2020. 05월 하순 : 그라우트 및 모르타르 배합비에 따른 혼합밀도(비중)의 이론적 수치 정립

○ 밀도(비중)란?

4) 2020. 06월 초순 : 현장의 공종중 심층혼합처리(DCM)공법의 그라우트와 교량 기초 시공시 말뚝의 선단 및 주변 고정액 그라우트에 우선적으로 적용하고자 계획을 수립한 후 시멘트 Sample을 채취하여 실내 확인시험을 실시함. (그라우트 배합비에 따라 부력이 다르게 측정됨을 확인 함.)

5) 2020. 06월 중순 : 현장 심층혼합처리(DCM)공법 플랜트 믹싱담당 작업자로 하여금 간편하게 측정하도록 측정하는 방법을 설명하여 사용하도록 함.

6) 2020. 09월 중순 : 약 3개월간 각종 혼합물에서도 간편하게 측정 가능한지 여부를 실내·내외시험을 통하여 검증 해 봄.

시험해 본 혼합물 : 건설현장에서 시공되는 각종 액체(물, 규산소다, 액체 혼화제)와 고체(시멘트 조성물, 모래, 벤토나이트, 경량기포제, 고체 특수혼화재)간의 혼합물 또한 현장 믹싱 담당 작업자드로 하여금 3개월에 걸쳐 사용해 본 소감을 기록/정리 함.

* 믹싱담당 작업자들의 사용소감 요약

1) 일단 너무 편리하다.

2) "내가 배합하고 있는 상태가 주어진 배합비대로 맞게 배합하고 있구나!" 바로 확인 가능하여 좋다.

3) 많은 현장에서 그라우트 및 모르타르 믹싱을 담당해 왔지만 일을 하다보면 여러 가지 고장으로 인하여 배합비가 일시적으로 안 맞아지는 경우가 종종 있는데, 이제는 바로 확인 가능하니 "내가 제대로 일을 하고 있구나!" 라는 생각이 많이 들었다.

[본 발명과 유사한 부력계를 직접 제작하여 검증한 시험]

아래의 설명은 부력의 원리를 이용한 혼합물 배합관리가 "실제 가능한 것인가?" 또는 "간편하고 편리성은 어느정도 인지?"를 검증하기 위하여 발명하고자 하는 측정기와 유사한 초기 모델을 직접 제작하여 검증한 시험이다.

이 시험은 연약지반 처리공법중에 지반보강 공법으로 지반내 그라우트와 연약 점토를 혼합하여 지반내 Soil Cement 기둥을 만드는 공법으로 심층혼처리(DCM)공법이라 하며 이때 사용되는 그라우트 배합비를 예를들어 설명한 것이다.

여기서 시험한 그라우트는 물과 시멘트를 혼합한 그라우트이나, 현장별로는 벤토나이트와 혼화재를 추가로 혼합하여 사용하는 경우도 있음.

1) 현장에서 고로슬래그 시멘트 시료채취

2) 주어진 배합비별 그라우트 이론밀도 계산 및 실측밀도 측정시험

3) 직접 제작한 부력계를 이용하여 측정

4) 현장 그라우트 믹싱 배합비 확인

: 상기 서술한 1단계에서 4단계까지 실시 한 후 본 발명과 유사한 부력계에 상·하한선을 검정색 유성팬으로 표식을 한 후 아래와 같이 현장에서 실제 배합한 혼합물의 적정 유무를 확인 함.

① 혼합물 배합비를 현장에서 직접 확인시 준비물

- 플라스틱 용기 (1 리터<L>이상 혼합물을 담을 수 있는 용기)_부호10

- 직접 제작한 부력계 1개

(간편한 도구를 이용하여 현장 혼합물 배합 적정 유무 확인 가능)

② 현장 혼합물 믹싱담당 작업자에게 직접 제작한 부력기구 및 플라스틱 용기 (부호10) 전달 후 사용하는 방법 설명

③ 현장 혼합물 배합비 확인 결과

- 기존 시험방식과 직접 제작한 부력계로 병행하면서 현장 배합비 확인

[시멘트 혼합물 측정기 사용방법 ]

1) 직접 제작한 부력기구와 발명 측정기 비교 설명

2) 도면을 통한 측정기 사용방법 설명

[ 어떤 공사를 수행함에 있어 그라우트나 모르타르 배합비가 시방서에 규정되어 있다고 가정하자. 그 규정 내용을 보면 그라우트인 경우 물-시멘트비 (W/C)=80%로 관리하도록 되어 있고, 현장 배합비 관리 범위가 士3%로 명시되어 있는 경우 이를 간편하게 관리하는 방법을 도1~도5의 도면을 기준으로 예를들어 설명하겠다. ]

① 먼저 시험실에서 그라우트 물-시멘트비(W/C)=80%, 77%, 83% 각각의 계산상 구해지는 이론밀도(비중)를 구함.

② 물-시멘트비 (W/C)=80%, 77%, 83%에 대한 이론밀도(비중)을 기준하여 물과 시멘트를 잘 혼합한 후 각각의 무게를 측정한다.

왜냐하면 혼합한 무게를 저울로 측정했을 때 계산상 구한 이론밀도(비중)와 비슷하게 측정되면 잘 혼합된 것이기 때문이다.

③ 순수한 물 1L 이상을 용기에 담은 후 발명한 측정기(도면1의부호100)을 담아 물 수위면이 도면2의부호71의 눈금선 0점에 위치하도록 도면2의부호200의 추를 교체하여 맞춘다. (여기서 하부의 추<도면1부호200>는 회전하여 돌리면 탈부착이 가능하고, 무게와 형상이 작은 것부터 무게가 무겁고 형상이 큰 것까지 다양하게 교체 가능하다.)

상기와 같이 순수한 물에 먼저 발명한 측정기를 담아 측정해 보는 것은 순수한 물의 밀도(비중)이 0점에 위치하도록 하기 위하여 추를 교체하려고 하는 것이다.

④ 다음은 물-시멘트비 (W/C)=77%, 83% 혼합물을 혼합한 후 도1의부호10과 같은 플라스틱이나 유리제 비이커에 혼합물(도1의부호20)을 담은 후 발명한 측정기(도1의부호100)를 띄워 각각의 지지선 (도2부호50c,50d)을 위치시킨다.

여기서 두 지시선은 상한값(W/C=77%)과 하한값(W/C=83%)을 표시하는 지시선이다. 이 지시선은 상부의 조절나사 (도2의부호40c,40d)를 돌려서 지시선을 움직이게 한다. 단 여기서 좌측 또는 우측 지지선 어느쪽을 상·하한값으로 위치하든 상관은 없다. 왜냐하면 한쪽이 상한값이면 한쪽은 하한값이이 되기 때문이다.

단, 여기서 중요한 것은 발명 측정기의 상부 조절나사 사용법이다. 상부조절나사는 아나로그 손목 시계바늘을 회전시키는 것과 같이 이 상부 조절나사도 같은 원리이다. 도5의 A-A' 와 B-B' 단면을 보는바와 같이 상부 조절나사 40b를 수평방향으로 빼면 조절나사가 회전 작동하고, 수평방향으로 넣으면 헛돌게 되어 있다.

그 이유는 눈금 지시선(도2의부호50c,50d)을 상한값과 하한값으로 Setting해 놓았을 때 측정기를 사용하다가 상부 조절나사가 뜻하지 않게 회전하게 되면 원하던 기준값이 틀어지기 때문이다.

⑤ 마지막으로 현장에서 배합비가 정확하게 혼합하고 있는지를 확인하기 위하여 실내시험을 통하여 상기와 같이 Setting한 측정기(도면1의부호100)를 현장으로 가지고 나가서 플라스틱 용기(도면1의부호10)에 현장에서 Mixing한 혼합물(도면1의부호20)을 담은 후 발명 측정기를 띄워 실내 시험을 통해 Setting한 눈금 지시선(도2의부호50c,50d) 안에 현장에서 Mixing한 혼합물의 수위면이 위치하는지 확인 해 본다.

⑥ 만약 현장에서 Mixing한 혼합물의 수위면이 눈금 지시선안에 위치하면 실내에서 혼합한 혼합물과 동일한 상태로 Mixing한 상태가 되는 것이다.

따라서 본 발명 측정기는 어떠한 배합이다 하더라도 기준이 되는 배합과 현장에서 믹싱한 배합의 이상 유무를 확인할 수 있는 측정기이다.

발명을 위하여 본 발명 측정기와 유사하게 제작하여 여러가지 혼합물에 대하여 시험을 해 보았지만 값에 대한 신뢰도가 높고, 매우 간편하며, 누구나 손쉽게 사용할 수 있다는 걸 확인 하였다.

[물보다 가벼운 혼합물 측정기 사용방법 ]

건설현장에서 혼합물중 물보다 가벼운 혼합물인 경우에는 액체(물+혼화제)와 고체(시멘트+기포제+혼화재)를 혼합한 혼합물을 들 수 있다. 이런 혼합물을 보통 기포 콘크리트 또는 기포 그라우트라고 칭한다. 이러한 기포 콘크리트나 기포 그라우트는 단열효과나 차음(층간소음), 차열 효과를 위하여 건설현장에서 사용한다.

일반적으로 누구나 쉽게 알 수 있는 사용처를 설명하자면 최근 주택개발로 인하여 대형 아파트 현장들이 많다. 또한 ○○지구라고 하여 대단위 아파트 단지가 형성되는데 그 아파트 각 세대마다 방바닥에 보일러 호스를 시공하기 전에 기포그라우트를 시공한다. 그 이유는 보일러 호스의 열의 손실을 차단하고, 부수적인 효과로는 층간소음을 막아준다.

그러나 실제 대단위 아파트 단지에서 과연 기포그라우트가 제대로 시공되고 있을까? 배합비를 제대로 맞게 시공하고 있을까? 현재까지 가장 지켜지는 않는 것이 바로 당초 승인받았던 배합비와 다르게 시공한다는 것이다.

곧 부실시공, 층간소음, 겨울철 열 손실로 인한 난방비 증가로 인하여 국민들의 고통으로 이여지고 있다.

본론으로 돌아와 물보다 가벼운 혼합물 측정방법은 아래와 같다.

1) 측정기 하부에 있는 추(도면2의부호200)는 나사로 되어있어 회전시켜 탈부착 및 교체가 가능하다.

즉, 하부 무게추를 무게가 작은 것으로 교체하면 물 보다 가벼운 기포그라우트를 측정할 수 있게 된다.

2) 예를들면 10g의 무게추를 달았을 때 순수한 물의 수위가 0점에 위치했다고 하면 이보다 작은 무게추(10g이하)를 달면 부력에 의해 측정기가 상승함에 따라 밀도(비중)가 물(비중1.00)보다 가벼운 혼합물도 측정 가능것이다.

이처럼 본 발명 측정기는 어떠한 혼합물도 측정가능하게 되는 것이다.

[액체간의 혼합물 측정기 사용방법 ]

건설현장에서 사용하는 액체간의 혼합물이라고 한다면 대표적인 것이 그라우트에 사용하는 것중에서 L/W공법이나 터널공사에서 강관다단 그라우트공법을 들 수 있다. L/W공법은 토목현장이나 건축현장에서 지하 지반의 차수를 목적으로 그라우트를 시행하는 것이며, 강관다단 그라우트공법은 터널시공시 암반의 붕괴를 예방하기 위하여 단층 파쇄대나 암질이 불량한 부위의 막장의 안정을 위하여 씰재 주입시 물과 규산소다(규산나트륨)의 혼합물을 사용한다.

즉 L/W공법이나 강관다단 그라우트공법을 보면 규산소다라는 것이 물과 혼합하여 사용하는데, 본 측정기를 이용하여 사용방법하는 방법을 설명하자면 다음과 같다.

1) 규산소다가 현장에 입고된 경우 확인 가능

모 회사에서 규산소다를 납품하기 위하여 Sample을 보내왔다고 한다면 먼저 측정기를 이용하여 측정해 보면 일정 밀도(비중)를 갖는 것을 확인 할 수 있다.

그런 후 납품회사가 선정되어 납품을 하였는데, 당초 Sample로 납품한 제품과 동일한 제품인지를 확인하기 위해서는 공인기관인 시험연구원에 Sample을 의뢰하거나, 시험실에서 1L의 무게를 측정하여 비교해 보아야 하나, 본 발명 측정기로는 간편하게 바로 측정이 가능하다.

왜냐하면 당초에 Sample로 보내준 제품에 대하여 본 발명 측정기를 이용하여 측정해 본 후 그 값을 기록해 놓으면 된다. 그런 후에 동일한 제품이 입고 되었는지 간편하게 확인 할 수 있는 것이다.

2) 또한 시방 규정 또는 시험시공을 통해서 확정된 물과 규산소다의 배합비를 200:100으로 혼합하여 사용하여야 한다면 이 또한 본 발명 측정기로 간편하게 실내시험을 통하여 사전에 배합비에 맞게 혼합한 후 시험해 본 후 현장에서 그와 맞게 배합하여 사용하는지 확인하면 되는 것이다.

이 모든 것들이 간편하게 현장에서 배합비를 확인할 수 있다는데 큰 장점이 있다. 그것도 아주 간편하게 측정할 수 있다는 것이다. 왜냐하면 용기에 혼합물을 담아서 본 발명 측정기를 띄워보면 바로 알 수 있기 때문이다.

[그라우트 이외의 시멘트 혼합물 측정기 사용방법 ]

건설현장에서 사용하는 그라우트 이외의 시멘트 혼합물에는 토목공사 현장에서 대표적인 것이 L/W공법과 터널의 강관다단 그라우트공법에 있어 물과 벤토나이트와 시멘트를 혼합하여 3개의 재료를 혼합하여 사용하는 것이 있다.

또한 대단위 아파트 현장에서 세대 방바닥 시공을 위하여 방통몰탈(시멘트+물+모래+혼화재)인 모르타르가 그 대표적이라 하겠다.

즉 본 발명 측정기의 특징은 어떠한 혼합물이라도 당초 기준이 되는 배합비와 동일하게 현장에서 배합하는지를 알아보는 측정기이다.

기존 제품인 유리나 플라스틱으로 만들어진 비중계(밀도계)처럼 비중(밀도)값이 미리 기입되어 있는 측정기가 아니며, 하부 무게추의 역할을 하는 것이 플라스틱이나 유리로 감싸여 있지도 않고 자유롭게 교체 가능한 측정기이다.

또한 본 발명 측정기는 혼합물의 비중(밀도) 값이 얼마인지 알아내는 측정기가 아니라 당초 배합과 동일하게 현장에서 시공하는지를 관리하는 측정기이다.

따라서 어떠한 혼합물이라도 법규나 시방규정에 명시되어 있거나 또는 건설 기술자가 시험시공을 통하여 정한 배합비대로 시공하는지를 현장에서 관리하는 측정기임을 다시한번 강조한다.

즉 그라우트 이외의 시멘트 혼합물 측정기 사용방법은 상기에서도 설명했듯이 "시멘트 혼합물 측정기 사용방법" 과 동일하다.

[기존 제품인 유리제 비중(밀도)계의 문제점 및 발명 측정기의 특징 설명 ]

1) 도면1 설명
100 : 전체 측정기
10 : 플라스틱 용기 (1리터<L>이상 혼합물을 담을 수 있는 용기)
20 : 혼합물 (측정기로 측정하고자 하는 혼합물)
2) 도면2, 도면3, 도면4, 도면5 설명
30 : 측정기 손잡이
40a, 40b : 좌측 및 우측 조절부 (조절나사를 뺀 후 상하로 회전시켜 좌측 및 우측 눈금 지시선을 상하로 이동시키는 기능, 조절나사를 빼면 돌아가고, 넣으면 돌아가지 않음, 재질 : 녹슬지 않는 금속재질 또는 플라스틱 재질)
40c, 40d : 좌측 및 우측 상부 톱니기어부 (조절나사를 뺀 후 상하로 회전 시키면 톱니기어가 상하로 회전하고 눈금 지시선 레일 궤도가 상하로 이동하면서 눈금 지시선을 이동시키는 기능, 재질 : 마모에 강한 금속재질)
50a, 50b : 좌측 및 우측 레일 궤도부 (조절나사를 뺀 후 상하로 회전시키면 톱니기어가 상하로 회전하고 눈금 지시선 레일이 상하로 이동하면서 눈금 지시선을 이동시키는 기능, 재질 : 고무레일 또는 연성 플라스틱 레일)
50c, 50d : 좌측 및 우측 지시부 (레일 궤도부에 표시되어 있는 지시선으로 조절나사를 뺀 후 상하로 회전시키면 레일 퀘도가 돌아가면서 지시선이 상하로 이동됨. 단, 지시부는 지시선뿐 아니라 눈금 또는 숫자로도 표시 가능 함)
60 : 측정기 몸체 (취급시 파손되지 않는 재질 또는 금속재질 및 강화형 플라스틱)
61, 62 : 상부와 하부에 표시되어 있는 선 (혼합물을 측정할 때 측정 시작선)
63, 64 : 하부 톱니기어 지지홈 (하부 톱니기어를 회전시킴에 있어 지지를 해주는 역할)
70 : 투명 플라스틱 전면부 (내부의 레일 궤도부를 볼 수 있도록 투명하게 되어 있음)
71, 72 : 눈금과 숫자 (투명 플라스틱 전면부 배면에 새겨져 있는 눈금과 숫자 임. 여기서 눈금 또는 숫자는 투명 플라스틱 전면부 배면에 표시되어 있을 수도 있고, 내부에 있는 레일 궤도부에 표시되어 있을 수도 있음.)
80a, 80b : 좌측 및 우측 하부 톱니기어부 (상부의 조절나사를 뺀 후 상하로 회전시키면 상부에 톱니기어가 상하로 회전하고 눈금 지시선 레일 궤도가 상하로 이동하게 되는데 이때 하부 톱니기어에 레일 궤도가 맞물려 돌아가도록 되어 있음)
80c : 좌측 및 우측 하부 톱니기어 지지봉 (하부 톱니기어를 지지하는 봉으로 지지홈 (부호63,64)에 들어가 있어 톱니기어를 지지하는 역할)
91 : 하부 무게장치 연결부 (하부 무게장치를 연결하는 기능을 하며, 이는 볼트형식, 자석형식, 나사형 케이스 형식 등 다양하게 변경 가능함.)
200 : 하부 무게장치 (하부 무게장치 연결부<부호91>의 연결 형식에 따라 무게장치를 다양하게 교체 및 변경 가능함)

Claims

각종 액체(물, 규산소다, 액체 혼화제)와 고체(시멘트 조성물, 모래, 벤토나이트, 경량기포제, 고체 특수혼화재)간의 혼합물을 측정하는 장치로 1~3개 이상의 재료를 혼합한 혼합물의 배합관리를 위하여 기준이 되는 배합과 동일한지 여부를 판정하는데 있어 측정기 하부의 무게장치(도2의200)를 다양하게 변경하여 측정할 수 있으며, 몸체(도2의60)는 취급시 파손을 최소화 할 수 있는 재질 또는 금속 및 플라스틱 재질로 되어 있는 부력의 원리를 이용한 혼합물 배합관리 측정기.
내부에 있는 좌측 및 우측 궤도부(도2의 50a, 50b)에는 도2처럼 눈금 지시선(도2의50c,50d)이 표시되어 있거나 또는 눈금이나 슷자가 표시되어 있어 측정자가 원하는 용도에 맞게 지시선 또는 눈금이나 숫자를 움직일 수 있는 기능을 갖는 부력의 원리를 이용한 혼합물 배합관리 측정기.
점착력이 강한 혼합물 측정에 있어서도 부력을 극대화 할 수 있도록 타원형 몸체(도2의60)를 갖고 있고, 상부에 조절부(도2의40a,40b)가 있어 다양한 혼합물에서도 측정 가능 하도록 눈금이나 숫자를 움직일 수 있는 부력의 원리를 이용한 혼합물 배합 관리 측정기.