KR820002191B1 - 소성 유체의 유동성 측정방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

소성 유체의 유동성 측정방법

제1도는 비뉴톤 유체의 골체충전 조건하에서의 유동성 측정결과를 나타내는 도표.

제2도는 각종 유체에 대하여서의 회전점도계에 의한 측정과 골재 충전 조건하에서의 유동성 측정 결과를 합하여 나타내는 도표.

제3도는 본 발명에 의한 측정 장치의 일예를 나타내는 설명도.

제4도는 그 구체화된 또 하나의 한 예에 대한 부분 절단 정면도.

제5도는 그 측면도.

제6도는 그 공기압도 이용하도록 한 장입구체 부분의 변형예를 나타내는 부분적인 정면도.

제7도는 본 발명에 의한 또 다른 하나의 측정장치로서 혼합기에 부설하도록 한 것의 정면도.

제8도는 본 발명 방법에 의하여 실시한 약간예에 대하여 계산체의 실험치와의 관계를 나타내는 도표.

제9도는 본 발명에 의한 주입속도와 압력제어관계를 나타내는 도표.

제10도는 그 압력제어 기구의 한예를 나타내는 설명도.

제11도는 기준이 되는 압력선의 상태를 나타내는 설명도.

제12도는 본 발명에 의한 압력 제어기구의 다른 실시예에 대한 설명도.

제13도는 그 기록지의 양태를 나타내는 평면도.

제14도는 제7도에 도시하는 장치와 연동하여 자동적으로 지시 기록을 하기 위한 기구에 대한 설명도.

제15도는 본 발명 방법에 의하여 박스 칼버트(box calbert)를 주입 성형하는 경우의 주입구, 오버플로우(overflow)구멍 배설관계 설명도.

제16도는 제14도에 표시한 기구에 의한 측정 기록 결과의 약간예를 도시하는 도표.

본 발명은 시멘트 페이스트, 모르타르(mortar), 콘크리이트등의 소성(Plastic)유체의 유동성 측정 방법에 관한 것이다.

시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리이트 등의 소성유체는 각종 콘크리이트 제품의 제조에 불가결의 요소이고 종래부터 널리 사용되고 있다. 이러한 소성 유체는 관에 의하여 펌프로 압송되거나 거친 골재를 미리 충전한 형틀내로 주입하는 데 사용하는 것으로 유동시에 있어서의 이러한 소성유체의 유동성을 해명, 파악하는 것 이 필요하다.

종래의 유동성 이론에 의하면 유동성은 주로 점도계수에 의하여 결정되는 것으로 하여 회전점도계를 사용한 점도계수 측정이 널리 행하여져 있다. 즉 점성계수(μ_N)는 다음의(A-1)식에 의하여 구해진다.

단,

한편 뉴톤유체에 대하여는 불규칙 입자간을 유동할때의 유동성부터 스토크스(stokes)의 이론에 의하여 불규칙 입자의 비표면적(比表面積)(Sm)을 구하는 식(B-1)이 제안되어 있다.

단, ΔP(g/㎠) : 압력차

L_b=L(㎝) : 주입거리

u_f(cm/sec) : 공탑속도(空塔速度 ; Empty Colum Speed)

ε: 충전 불규칙 입자의 공극율

ξ : 불규칙 입자의 충전계수

ρ : (g/㎠) : 충전 입자의 비중

식(B-1)로 부터 점성계수(μ_N)를 구하면 다음의 식(B-2)를 얻는다.

식(B-2)중 불규칙 입자에 기인하는 항을

로 하여 주입구부터 1cm 거리(즉L_b=1)의 압력 P(g/㎠)을 측정하는 것으로 하면(즉 Δp=p-0=p), 식 (B-2)은 다음의 식(B-4)으로 만들 수 있다.

얻어진 식 (B-4)을 식(A-1)과 비교하면 전단응력

로 된다. 제1도는 비뉴톤 유체인 메틸셀로오즈(methylcellulose) 1%수용액을 직경 17㎜의 유리구호 4호, 5호, 및 6호의 각 조약돌간을 유동시켰을 때의 속도와 압력과의 관계를 표시하는 곡선을 점선으로 표시하고 또 회전 점도계에 의한 유동 곡선을 실선으로 표시한 것이지만 상기식(B-4)을 사용하여 구해진 각 측 정점은 모두 회전 점도계에 의한 유동곡선과 합치하여 상기와 같이

인 것이 확인되었다.

그래서 다시 검토를 하여 다음의 5종류의 유체를 준비하였다.

(A) 메틸셀로오즈 1%수용액

(B) 프라이 애슈(flyash) 50%수용액

(C) 시멘트 37%수용액(시멘트 페이스트, cement paste)

(D) 시멘트 45%수용액(시멘트페이스트)

(E) 시멘트 모래(C/S)가 1:1이고

물:시멘트비(W/C)=47%인 시멘트 모르타르 상기 유체증(A), (B)는 비뉴톤 유체이고(C.D.E)는 어느것도 빈감(bingham)유체(또는 비 빈감 유체)에 속하는 것이다. 제2도는 이들 5종류의 유체를 같은 밀도로 15-25㎜의 조약돌을 충전한 직경 10㎝, 길이 50㎝의 실린더안에 속도를 변화시켜서 주입하고 이때의 속도와 압력과의 관계를 점선으로 표시하는 동시에 회전 점도계에 의한 점도측정 결과를 실선으로 표시하는 것이다. 이 제2도에 의하여 명백한 바와같이 비뉴톤 유체인 메틸 셀로오즈 1%수용액에 대하여 회전 점도계에 의한 측정결과 곡선(

)와 식(B-4)에 의한 유동곡선

이 거의 일치하여 회전점도계에 의한 측정결과가 정량적, 또는 절대적으로 신용할 수 있는 것이 확인되었다. 동일하게 비뉴톤 유체인 프라이 애슈 50%수용액에 대하여도 곡선

과 곡선

가 거의 일치하고 있다. 그러나 빈감 계통인 시멘트 페이스트 및 모르타르에 대하여는 각 곡선

이 각 곡선

과는 서로 전혀 상이하여 이들의 유체에 관해서는 회전점도계에 의한 점도계수 측정치를 정량적, 또는 절대적인 것으로 신용하는 것이 불가능이라는 것이 이해될 것이다.

시멘트 페이스트 및 모르타르등에 대하여 식(A-1)을 사용한 회전 점도계에 의한 측정이 신용할 수 없는 원인은 반드시 적절히 해명되어 있지 않지마는 이와같은 소성유체의 유동시에 액체와 고체와의 사이에 생기는 시그마(Σ)효과(입자 성분이 유로의 중심에 모여 또는 점도가 낮은 것이 유로의 주측부(周側部) 집중하는 현상)나 적층현상(lamination), 혹은 불규칙 입자간을 소성 유체가 유동할때에 입자간 통로가 이 소성유체에 의하여 차례로 협소화하고 혹은 폐쇄되는 현상이 생겨 이들의 현상을 종래 방법에서는 전혀 고려하고 있지 않은 것으로 생각된다. 특히 최근 널리 채용되어 있는 프리패키드 콘크리트 공법(prepacked concreting process)의 실시에 있어서는 자갈등의 거친 골재가 미리 충전된 형틀내에 모르타르등의 소성유체를 주입하는 것이 되므로 이미 충전된 거친 골재가 주입 모르타르에 대하여 복잡한 저항체로서 작용한다.

이상 설명한 바와같이 시멘트 페이스트, 모르타르의 소성유체의 유동성은 정상적으로 결정되는 것이 아니고 유로인자와의 관계에 있어서 상대적으로 결정되어야하는 것이다.

본 발명은 상기 사실에 기인하여 시멘트 페이스트 모르타르등의 소성유체의 유동상을 적합하게 해명하고자 한다. 즉 이와같은 소성유체는 상술과 같이 빈감(Bingham)유체이고 압력을 받아서 즉시 유동을 시작하는 것이 아니고 이 압력이 그 유체에 특정한 일정치가 되었을때에 유동을 시작한다. 따라서 빈감 유체에 있어서는 그 유동개시에 필요한 압력 조건을 해명하는 것이 중요하고 본 발명에 있어서는 이것을 초기전단 응력항복치(initial shear stress yielding value)"라고 정의한다. 또 유동개시후이라도 유동시에 있어서의 압력과 속도의 관계는 여러가지로 변환하는 것으로서 이를 "동점성계수"라 한다. 또 이와같는 소설유체를 유로중에 통과시킨 경우에는 그 통과량등에 의하여 이 유로가 시간적으로 폐쇄화하여 이를 "폐쇄성계수(closure coefficient)"라 한다. 더우기 본 발명에 있어서는 이들 초기 전단응력항복치, 동점성계수 및 폐쇄성계수의 3요소를 유로 조건과의 관계에 있어서 상대적으로 파악하고저 하는 것으로 즉 "상대초기 전단응력항복치", "상대 동점성 계수" 및 "상대폐쇄성계수"의 3요소에 의하여 페이스트, 모르타르등의 빈감유체의 유동성을 해명하는 것을 특징으로 한다.

제3도는 상기 3요소의 측정에 사용하기 위한 장치를 표시한다. 제3a도 내지 제3c도에 표시하는 측정장치는 U자관(1)으로되어 골재등의 충전부(2)가 ℓ길이에 걸쳐서 자관의 한쪽의 수립부 또는 저부 평면부에 형성되어 있다. 어느 경우에는 소성 유체를 주입구(3)으로부터 U자관(1)내에 주입하여 충전부(3)를 통과시켜 그 유동특성을 측정한다. 충전부(2)의 양단에는 망(Net)을 배설하여 그 길이 ℓ이 변하지 않게한다.

제3d도 및 제3e도에 유시하는 측정장치는 모르타르등의 소성 표체를 수용하는 탱크(5) 및 충전부(6)를 가지는 관체(4)로 구성되어(D)에 표시하는 바와같이 관체(4)를 탱크내의 소성 유체에 삽입하는 것에 의하여 혹은 제3e도에 표시하는 바와같은 탱크내에 개구된 관체(4)의 상단으로 부터 이 소성유체를 주입하는 것에 의하여 유동성을 측정한다.

상기 제3a도 내지 제3e도는 어느 것도 소성유체를 수직방향으로 유동시키는 경우의 유동성을 측정하는 것으로서 소성 유체의 유동특성은 이것을 수직 방향으로 유동시킨 경우나 수평방향에 유동시킨 경우라도 실질적으로 다른것은 아니지마는 수평방향에 있어서의 유동 특성을 정확히 측정하는 경우에는 제3d도 또는 제3e도에서 사용한 관체(6)를 제3f도 또는 제3g도에 표시하는 바와같이 L자형으로 굴곡시켜서 사용하는 것이 바람직하다. 또 제3a도 내지 제3c도, 제3f도 또는 제3g도에 표시하는 바와같이 굴곡한 관체를 통해 유동 시키는 경우는 이 굴곡부가 유동에 대하여 저항을 갖게 되며 또 소성유체중의 고체 입자가 관내면에 부착한 경우에도 저항작용을 증가시키는 요인이된다. 이와같이 충전부(2), (6)가 아닌 다른 저항요인이 형성되는 것은 유동성 층정 결과에 악영향을 주는 것이 되어 바람직하지 않다.

제3h도 내지 제3j도는 이 결점을 줄이기 위해 설계된 것이다. 제3h도에 표시하는 장치는 주입레그(leg, 11)와 대향 레그(12)와를 그 하단부 가까이에서 수평레그(13)로 연결하여 연결부부터 하방쪽에 연장부(11a), (12a)를 형성한다. 이를 연장부에 의하여 굴곡부의 저항을 감소시켜 적합한 측정이 이루어진다. 제3i도로 표시된 장치에 있어서는 레그(15, 16)의 하단에 접속시켜 비교적 대용량의 연결실(14)을 배설하여 주입레그(15)의 내경(D) 및 연결실(14)의 내경(D₂)은 충전부(2)를 형성한 대향레그(16)의 내경(D₁)과 같거나 약간 큰 직경으로 하여 소성유체의 운동을 원활하게 한다. 또제3j도에는 연결실(17)의 상방부(18)에 주입레 그(20)를 접속하여 측방부(19)에 또 하나의 레그(20a)를 L자형으로 접속하여 이 레그(20a)의 수평부에 충전부(2)를 형성한 것이다.

이들 제3i도 및 제3j도로 표시된 측정장치에 있어서는 충분한 내경을 가지는 연결실(14, 17)을 배설하고 있으므로 고체 입자의 부착에 의한 저항 증대를 방지할 수가 있다.

소정 유체의 유동성 측정에 있어서는 상기 제3a도 내지 제3j도로 표시된 장치와 어느 것을 사용하여도 좋으나 또 제3k도로 표시된 장치를 사용할 수가 있다. 즉 이 장치는 주입레그(21)대향레그(23) 및 이 들의 하방부를 연결하는 수평레그(22)로 구성되어 레그(21), (23)의 하단부에는 (H)로 표시된 것과 같이 연장부(24)가 형성되어 대향레그에는 길이(L)에 걸쳐 골재충전부(26)가 망(25)에 끼어져서 형성되어 있는 것이다.

이 제3k도에 표시하는 구성을 기초로하여 설계된 측정장치는 제4도 내지 제7도에 표시하는 바와같다.

즉 제4, 5도에 표시하는 것에 있어서는 종단면 H자형의 연결부재(22)의 안쪽 상단에 눈금(31)을 매긴 수직관(21)을 연결하고 이 연결부체(22)의 수평부(33)에는 망(25) 사이에 일정길이로 골재(26)가 충전되어 있다. 수평연결관(22)의 다른측은 수직관(21)에 대향하여 오버플로우관(overflow tube, 27)에 연결된다. 연결관(22)가 오버플로우관(27)에 접속하는 하부단에는 코크(cock, 35)를 갖는 배출구(32)가 형성되어 시험측정후에 내부에 잔류하는 소성유체를 제거할 수 있게 되어 있다. 오버플로우관(27)의 상부에는 핸들(34)을 가지고 조작되는 뚜껑(cover, 29)가 설치되어 적절히 오버플로우관 입구를 폐쇄할 수가 있게 되어 있지마는 이와같은 오버플로우관 입구의 원주방향의 하부에는 배출통(37)을 갖는 환상 리시버(receiver, 38)가 형성되어 넘쳐흐르는 소성 유체를 받는 측에 돌출되도륵 되어 수직관(21) 및 오버플로우관(27)은 단일 조작으로 제거될 수 있는 커플링부재(39)에 연결된다. 상기한 바와같은 기구를 설치하는 기저부(28)에는 슬라이드부(36)가 제5도에 표시하는 바와같이 설치되어 이슬라이드부(36)에 따라서 상기와 같은 연결관(22)의 한쪽을 접동시키는 것에 의하여 기술한 충전부(33)의 교환 또는 청소를 적절히 실시할 수가 있고 경우에 따라서는 오버플로우관(27)을 벗겨서 한쪽의 연결관(22)의 상부 개구부로부터 넘쳐흐르게 하여 이 경우에 있어서는 기저부(28)상의 안내로드(40)에 따라서 상기한 바와같은 핸들(34)로 개폐 조작되는 뚜껑(29)를 강하시켜서 실시하는 것이다. 충전부(33)의 교환에 있어서는 같은 길이의 충전골재(26)를 교환 또는 청소시키는 외에 경우에 따라서는 길이를 달리한 원통형 충전부(33)를 연결부(22)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 슬라이드부(36)에 따라서 슬라이드 가능하게 설정하여 사용할 수 있다.

상기한 바와같은 제4, 5도의 것에 대하여 제6도에는 그 일부가 변형된 것을 표시하고 있다. 즉 제6도에 있어서는 제4, 5도에 있어서의 수직관(21)입구에 대하여 더욱 그 유동을 위한 압력형성을 수단으로 하여 가압기구(41)가 부설된 것으로서 공기 압력탱크(41)부터의 배관(42)이 인도된 가압실린더(43)가 수직관(21)의 상부에 설치된다. 제3 내지 5도에 표시한 바와같은 구성의 것에 있어서 수두차를 충분히 취하기 위해서는 수직관(21)을 충분히 크게하는 것이 필요하나 실질적으로는 반드시 필요한 것은 아니다. 제6도에 표시한 바와같이 가압기구로서 공기 압력을 이용하는 것에 의하여 수두(head)차에 의한 압력이 적절하게 그 공기압을 가지고 대용되는 것에 의하여 소형의 기구와 조작에 의하여 제4 내지 5도의 것과 같은 측정을 특히 그 수두차가 큰 조건하에서 원활하게 달성할 수 있다.

상기한 바와같은 제3 내지 6도의 것은 어느 것이든 미리 조정된 소성 유체를 측정장치에 이송하여 투입하는 것이 필요하였든 것에 대하여 제7도에는 그 필요가 없이 측정을 할 수 있게된 구성이 표시되어 있다. 즉 이 제7도의 경우에는 본 발명에 의한 측정장치가 상기와 같은 소성유체를 조정하기 위한 혼합기에 배설된 것으로서 콘크리트 혼합기(50)에는 밸브(44)를 거쳐 상기한 바와같은 수직관(21)에 해당되는 관(51)과 충전관(53)이 부착되는 것으로서 관(51)에는 제6도의 경우에 따라 압력기구(41)가 부착된다.

충전관(53)부분에는 조작 실린더(45)로 조작되는 뚜껑(29)및 과잉유량의 소성유체를 유도하는 실린더(37)가 부착되는 것은 제4, 5도의 경우와 같으나 상기관(51)의 하부에는 압력편차 발신기(46)가 설치되어서 이 부분에 있어서의 압력조건을 검지발신시켜 이와같은 발신기(46)는 후술하는 바와같은 자동적인 주입제어 작동에 연결하는 것이다. 또 측정 후에 있어서 장치내의 모르타르등의 소성 유체가 부착되어 잔류하여 고결하는 것을 방지하기 때문에 수관(47)이 밸브(48)를 거쳐서 저부에 인도되의 측정후에 장치내를 청소할 수 있게 되어 있다.

본 발명에 의한 소성유체의 유동성 측정에 있어서는 상기한 제3a도 내지 제3k도 및 제4 내지 7도에 표시 하는 장치의 어느것을 사용하여도 좋으나 대표적으로 제3k도에 표시하는 장치를 사용하여 행하는 측정 요령에 대하여 이하 설명한다.

주입레그(21)에 대하여 주입된 시멘트 페이스트 또는 몰탈와 같은 소성유체는 화살표시와 같이 유동하여 골재충전부(26)를 통과하여 대향레그(23)의 상부개구관부터 넘치게 된다. 이 시점에서 주입을 정지하면 주입레그(21)내에 있어서의 소성유체 액면은 차례로 저하하여 골재충전부(26)의 상단과의 사이에 일정 한 수두차(H₁)를 가지고 정지한다.

즉 수두차(H₁)는 전술한 바와같은 충전골재등의 유로인자와의 관계에 있어서 상대적으로 구해지는 상대 초기 전단 응력에 대응한다. 또 이 측정에 이어서 대향레그(23)의 오버플로우관 입구를 폐쇄하고 주입레그(21)에 대하여 높이 1까지 소정량의 같은 소성유체를 주입하고 다시 수두차에 의한 압력을 형성하여 이 후에 오버플로우 입구의 폐쇄를 해체하여 넘치게한다. 이것에 의하여 주입유체의 표면은 레그(21)내를 차례로 저하하여 가지만 이때에 있어서의 소정위치 l₁, l₂‥‥l_n(cm)를 통과하는 시간 t₁, t₂‥‥t_n(sec)를 계측한다.

l₁, l₂‥‥l_n의 거리를 일정하게하면 통과 소요시간 t₁, t₂‥‥t_n은 차례로 크게되어 소성유체 표면은 상기 H₁보다도 큰 수두(H₂)의 위치에 있어서 정지한다. 이들 l₁내지 l_n와 t₁내지 t_n의 관계부터 상대 동점성계수를 구할 수가 있고 또 수두차 H₁과 H₂와의 관계부터 상대 폐쇄 계수를 구할 수가 있다. 즉

F₁(g/㎠):수두차 H₁때의 초기 전단응력 항복치

F₂(g/cm):수두차 H₂때의 상대 전단 응력 항복치

λ₁(g sec/㎝⁴):상대 동점성 계수

ΔF₀(g/cm⁴):상대 폐쇄 계수

U_f(㎝/sec):공탑속도

U_a(㎝/sec):실 속도(주입 속도)

ε: 골재 공극율

ρ(g/㎝³):소성 유체의 단위용적 중량

P_u(g/cm³):속도압

L(cm):골재 충전층의 길이

로 하면 F₁, F₂, ΔF₀, λ₁, P_u, U_f, U_a는 각각 다음식에 의하여 구해진다.

또 P_u를 구하는 식중 ΔF₀(l₁+l₂+‥‥+l_n)의 값은 통상 무시할 수 있을 정도로 작으므로 실질적친 이 부분을 무시하여 계산할 수가 있다.

상기한 바와같은 수법에 의하여 본 발명자들은 상기한 바와같은 유로인자를 다양하게 변화시키고, 또 유체인자도 여러가지로 변화시킨 다양한 조합관계에 대하여 상세한 검토와 수고를 거듭한 결과, 많은 새로운 사실을 발견하였다. 즉 우선 소성유체로서 모르타르를 사용하는 경우에 있어서, 그 배합되는 모래의 조립율(fineness modulus : F.M.)을 여러가지로 변경한 다음 제1표에 표시하는 바왁같은 각종 소성유체를 준비하고, 이들의 것에 대하여서의 각 측정 결과는 제2표와 같다.

[제1표]

[제2표]

즉 그 변화의 양상은 복잡하고 F.M.이 1.54인 시료 1-3의 것이 F₀, λ, ΔF₀의 어디에 있어서도 낮은 값을 표시하여도, 거기에 가까운 F.M. 이 1.45인 시료 1-2의 것을 그 값이 큰폭으로 다르며 그외의 것도 각각 복잡하게 변화한다. 또 이와 같은 변화의 상태는 종래 이 종류의 모르타르의 전동성 시험목적으로 채용되어 있는 P깔때기(funnel)(일본건축학회 JASS.ST-701에 의한 측정값 깔대기형태의 측정구 밑에 설친된 구멍을 통해 방출되는 일정량의 소성유체에 필요한 시간, 초를 나타내는 유동치)와 비교하여도 그 양상이 전연 달라져 있는 것이 명백하다.

그리하여 이러한 변화는 이와 같은 모르타르를 형성하는 배합 자료인 물과시멘트의 배합관계를 변화시키고 또 모래와 시멘트와의 배합관계를 변화시킨 경우에 있어서도, 각각 다양한 변화를 나타내고 있다.

다음 제3표에는 이와 같은 물/시멘트비(W/C) 및 모래/시멘트비(C/S)를 다양하게 바꾼 이 경우의 조합예를 도시하고, 또 이와 같은 배합에 의하여 얻어진 소성 유체에 대하여서의 시험 측정 결과는 제4표에 표시하고 있으나, F₀, λ 및 유동치에 대하여는 물, 시멘트 비가 증대함에 따라 그 값이 저하되지만 ΔF₀는 그 변화상태가 다르고, 시멘트 모래비는 유동치에 관하여서는 유의한 관계가 있다고 인정된다 하여도 그 외에 있어서는 그 변화양상이 상당히 다른 것이 명백하다.

[제3표]

[제4표]

또다시 분산제의 첨가량을 변화시킨 경우에 대하여, 그물 시멘트 비도 변화시켜서 시험한 경우에 대한 예를 다음의 제5표에 표시하고도, 이렇게하여 얻어진 소성 유체에 대하여서의 시험 측정 결과는 후기하는 제6표에 표시하는 바와 같으나, 이 경우에 있어서도 ΔF₀의 변화상태는 복잡하다.

[제5표]

[제6표]

또한 이와같은 소성 유체는 단지 위와 같은 배합관계 뿐만 아니라 같은 배합이라도 사용된 모래의 수분율, 혼합순서, 혼합시간의 여하에 따라서도 그 유동성이 크게변동한다는 것을 발견하였다. 즉 본 발명자 등은 위의 모르타르의 조정에 사용되는 모래에 관하여, 흡수율 4.38%의 모래의 완전건조 상태의 것으로부터 수분율 30%에 이르는 여러가지 함수량변화를 가지는 것을 준비하고, 그와같은 모래를 사용하여 w/c=43%로 c/s가 대개 같은 모르타르를 조정하여, 모르타르에 대한 유동성 시험을 한 결과는 다음의 제7표에 표시함과 같으며, 이 제7표에 있어서의 F₀항에 있어서 a↑는 기술된 바와 같은 골재충진층에 대한 것이고, 몰탈을 하측으로부터 상측으로 유입시킨 경우이며, 또한 b↓는 이와 반대로 상측에서 하측으로 유입시킨 경우를 표시한 것인데, 어느 것이든 그변화는 복잡하고, 일반적으로 수분율 6 내지 26%까지의 모래를 사용한 것이 높은 F₀값을 가지나 28 내지 35%를 넘어 수분율 40%가 되면 다시 높은 F₀치를 표시 하고 p-깔대기에 의한 유동치는 이와 크게 다른치를 나타낸다.

또한 제7표에 도시된 모르타르에 의하여 성형된 제품에 대한 강도를 검토한 결과는 어느 것이든 압축 강도에 있어서 400㎏/㎠ 이상을 표시하나, 모래의 수분율 6% 이하의 것에서는 420㎏/㎠ 인데 9 내지 25%의 것은 460㎏/㎠ 내지 484㎏/㎠ 였으며, 그것이 26%로 되면 423㎏/㎠로 급격히 낮은 값을 나타내며 28%에서는 452㎏/㎠, 30에서는 532㎏/㎠로 급격히 높은 값으로 되며, 32%에서는 462㎏/㎠ 35%에서는 530㎏/㎠, 40%에서는 550㎏/㎠로 된다. 굽힘강도는 일반적으로 70 내지 80㎏/㎠인데 수분율 35 내지 40%에서는 90㎏/㎠이 된다.

또한 혼합순서를 변경할때는 그 혼합이 다음 제8표와 제9표에 표시된 바와 같은데, 제8표는 w/c가 45%로 분산제 1% 첨가된 것이며, 제9표는 분산제를 사용하지 않은 플레인 모르타르의 경우이며 이와 같은 표에 있어서 기호ⓢ는 사용된 모래의 수분율이 20.48% 또는 16.01%로 비교적 높은 경우이며, S는 3.41% 또는 3.31%로 비교적 낮은 경우를 나타내며 혼합시간은 어느 것이든 기초란의 좌측에 표시된 두개를 3분간 혼합하여 +기호 다음의 우측 자료를 첨가하여 이에 또한 4분간 혼합한 것이다.

[제7표]

[제8표]

[제9표]

다시 말하여, 제8, 9표에 의하면, 같은 배합이라도 배합순서에 따라 얻어지는 모르타르의 유동성이 크게 변화하는 것이 명백하며, 중량도 다른 제7표에 있어서와 같다.

이와 같이 사용되는 모래의 수분을 여하에 따라, 또한 그 배합순서에 의하여 얻어지는 모르타르의 성질이 각각 다르다는 것은 지금까지 별로 주의되지는 않았으나, 본 발명자들에 의한 새로운 신규의 지식이며 특히 이것이 상대적으로 정량치로서 얻어진다는 데에 실시적인 큰 뜻을 갖고 있다.

그리하여 제8, 9표에 도시된 것과 같은 모르타르에 의하여 실제적인 모르타르 제품을 형성하고 이의 7일 후에 있어서의 압축강도, 굽힘강도를 검토한 결과에 있어서도 압축강도는 전반적으로 230 내지 400㎏/㎠의 범위내의 것이며, 어떤 것은 360 내지 392㎏/㎠로 비교적 높다. 다른 경우에는 225 내지 350㎏/㎠ 으로 넓은 폭을 갖는다. 굽힘강도에도 이와 같은데 어떤 경우에는 66 내지 74㎏/㎠인 좁은 폭이며 다른 경우에는 50 내지 65㎏/㎠인 큰 폭으로 변화한다.

위에서 말한 인자들은 제품 품질 결정에 중요한 점을 결정한다는 것이 판명되었다. 또한, 모르타르는 그 혼합시간 이하에 따라서도 얻어지는 모르타르의 유동성이 크게 변화한다.

즉, 시멘트 50㎏에 수분율 11.11%인 모래 56.2㎏, 물 15.5ℓ, 분산제 500C.C.의 배합에 의한 모르타르에 있어서 시멘트와 모래를 3분간 섞어서 물과 분산제를 18초 내로 투입, 이후에 15초내에 주변에 부착된 시멘트 등을 넣어 혼합을 시작한 경우에 그의 혼합시간과 모르타르의 유동성과의 관계는 다음 제10표에 표시 함과 같다.

[제10표]

즉 이 혼합시간이 어느 한도까지는 유동시간이 좋아지나 이후에는 유동성이 없어진다. 이것은 따로 수분율 3.9%의 모래를 사용하여 시멘트 50kg에 이 모래를 52.6㎏, 물 19.1ℓ, 분산제 500C.C의 배합으로 위 제10표의 것과 완전히 같게 조성된 모르타르의 경우에도 다음 제11표에 표시됨과 같은데 어느 한도까지는 유동성이 좋아지고 그 후에는 유동성이 나빠진다.

[제11표]

또한 위에서는 시멘트 혼합물에 대하여 말하였으나, 이와 같은 것은 아루미나 시멘트나 점토질을 사용한 내화물에 대한 각종 혼합물에 있어서도 확인되고 있다. 즉, 이와 같은 내화물에 관한 유동성에 대하여 약간의 측정결과를 나타내면 다음 제12표와 같다.

[제12표]

단, 위표에서 Al·C는 알루미나시멘트,

S는 SK38의 모래,

Cl은 점토이며, 측정장치의 저항체로서는 샤모터(chamotte)의 10 내지 15mm의 입자의 길이 20cm의 범위에 충전한 것을 사용하였다.

위의 상세한 검토결과에 의하면 이미 언급된 바와 같은 유체인자에 있어서 그의 조성은 물론이며, 배합순서, 수분, 율, 혼합조건의 여하에 따라 미묘하게 변화를 준다는 것을 충분히 이해시키고, 또한 유로인 자에 관해서도 이는 같으며, 그 형상의 여하, 충전된 골재의 형태, 공극율은 각각 변화를 주어, 특히 F₀의 a↑, b↓와 같은 것도 그 나름대로 영향을 주며, 단지 정상적 개념적 이해를 갖고 그 실태를 속단할 수 없다는 것을 충분히 이해할 수 있다.

그리고 본 발명자는 이와 같은 복잡다양한 변동관계를 표시하는 소성유체의 유동성을 해명하고 또한 주입길이가 2m 내지 4m의 구체적인 주입형 테두리내에 각층 조골재를 충전한 조건하에서의 모르타르 또는 페이스트 주입에 관하여 상기에서 설명한 제3 내지 7도와 같은 시험장치에 의한 시험측정과 실지 주입작업에 관한 제각기의 실험, 검토를 거듭한 결과, 이와 같은 소성유체를 이와 같은 형태의 거푸집의 주입성형 범위에 주입하기 위하여 필요한 압력손실 P는 일예로서 다음 식에 의하여 구할 수 있다.

단, 상기 식에 있어서 h는 주입부분의 높이이며 또한 X, F₀, λ는 다음의 Ⅱ∼Ⅳ식에서 구해진다.

단, Ⅱ-Ⅳ식에서

C₀는 상기의 3 내지 5도와 같은 시험장치 자체의 특성치이고,

C₁은 사용된 시험장치와 실제 주입된 주입범위에 있어서의 충전골재와의 간격의 보정치,

C₂는 주입된 형태의 거푸집 등의 모양, 크기에 의한 계수,

또한 이의 관계는 다른 물리요소가 가미됨 경우에서도, 이대로 또는 적당히 변형하여 채용될 수 있다는 것은 물론이다. 이리하여 상기의 제Ⅰ식은 정속도 주입경우에 다음 Ⅴ식 또는 Ⅵ식과 같이 나타내어질 수 있다.

단, T는 최대 주입시간이며,

단, Lmax는 최대 주입거리이며,

또한 일정속도 주입에 있어서 거리(Lcm)를 P(g/㎠)으로 주입하기 위한 속도(U_f)는 다음의 Ⅶ식으로 규정된다.

단,

ΔP=P-ρh

또한 정속도 주입에서 거리(Lcm)를 주입할 수 있는 최대 속도(U_fmax)는 다음의 식(Ⅷ)에서 규정된다.

이리하여 정속도 U_f(cm/sec)에서 Lcm주입한 경우의 최종압력, 즉 오우버플로우때의 주입구에서의 압력(Pn)은 다음의 식(Ⅸ)로 구해진다.

본 발명자는 상기한 각 식을 사용하여 실제 상기의 F₁, F₂, λ 및 ΔF₀를 구하고 또한 계수등을 결정하여 압력 P를 계산하고, 실제의 거푸집에 조골재를 주입하여 성형한 경우의 실험치를 구한 결과는 다음 제13표에 표시한 것과 같으며, 그 과정을 약간의 도표로 표시하고 있는 것이 제8a도 내지 제8f도이다.

[제13표]

즉 제8도에 있어서 실선은 실험치를 나타내며, 점선은 계산치를 표시하나 시험 1의 것은 제8a도와 같으며 실제의 거푸집내의 조골재의 충전이 시험장치에 의한 예상보다 악간 조밀하였었음을 이해할 수 있으며, 또 시험 2의 것은 제8b도였으며, 이때에도 실제의 거푸집의 조골재가 조밀함을 이해할 수 있으나, 이때에는 또 시험장치 및 실제의 거푸집이 모두 폐쇄화 경향을 갖고 있었음이 각각의 곡선이 만곡하여 올라서 있음으로서 이해할 수 있다. 시험 3의 경우는 전기한 시험 1의 경우에 준한다고 함이 명백하며, 시험 4경우는 시험 1, 실험 2와의 사이에 중간적인 것임에 그 수치에서 이해할 수 있다.

이들에 대해서 시험 5와 실험 7, 8의 경우는 제8d도, 제8e도 및 제8f도로부터 시험장치에 의한 예상이 실제 거푸집에 있어서의 조골재 충전상태가 거의 완전하게 일치한 상태의 것임을 나타내고 있어, 이와같은 결과는 시험 10의 경우에 있어서도 준하는 것이 된다. 시험 6과 시험9일때는 시험 장치에 의한 예상이 실제의 조골재 충전상태보다 높은 밀도이다. 이와같은 본 발명에 의한 것이 반드시 실제의 거푸집안의 조건이 측정장치에 의해 얻어지는 것에 의해 정확히 기대할 수 없지만 그 기대치는 약 33%이다. 어떤 경우에는 본 발명에 의한 예상치(계산치)가 실제보다 높은 때와 낮을 때와로 나누어지며, 그들이 거의 같은 관계로 분포하고 있음은 본 발명에 의한 계산측정이 공업적으로 충분한 신뢰성을 갖고 있다고 하는 것을 충분히 이해할 수 있다. 더우기 본 발명은 이와같은 예상으로부터 약간 벗어난 것과 같은 실험결과에 대해서도 그 나름대로 대처하는 수단을 강구할 것은 후술한 바와 같다.

더우기 상기한 바와같은 본 발명에 따르는 구체적인 골재충 전력에 소성유체를 주입 충전할 때에는 진동이 어느정도의 영향을 받는다는 것은 확인되어 있으며, 즉 5000내지 40000㎐ 특히 10000내지 20000㎐ 정도의 진동은 유동압력(p)를 감소시키는 경향을 나타내고 있으나 대단히 큰 주파수의 것은 역으로 유동 압력을 상승시키는 경향을 갖고 있다. 또 거푸집내의 압력을 감소시키는 곳에서는 일반적으로 주입압력을 감소시킬 수가 있게 된다.

상기와 같이 본 발명에 의한다면 F₀, λ, ΔF₀의 상대적인 정량계측치를 사용하므로서 목적하는 거푸집의 폐쇄등을 발생시킴이 없이, 계획적 또는 정확하게 소성유체를 주입, 충전할 수가 있으나, 유통통로와 유체에 관한 인자 사이의 상대적 관계에 의해 정량적으로 결정하여 사용한 측정장치의 저항요소는 실제 거푸집의 저항요소와 매우 유사하다. 예를들면 같은 입도분포, 조성의 골재를 양자에 사용했다 하더라도 그들의 구체적인 충전조직은 다르며, 따라서 어느것인가의 유체통로에 있어서 예기치 않은 좁은 통로나 공동부의 발생할 가능성이 높아, 특히 이는 쇄석과 같은 조골재를 사용했을 때에 현저하다. 물론 시험장치에 있어서의 측정치에 대해서는 그 나름대로의 보정치를 사용하셔 측정할 것이나 이와같은 예상치가 언제나 정확하게 적중할 수 없다는 것은 전기한 바와 같으며, 변동요인은 단순히 유로측 뿐만이 아니라 유체측에 있어서도 다양하게 존재하여 단순한 시간경과에 의해서도 변동을 초래한다. 따라서 이와같은 변동조건에 대해서도 그 나름대로 대처함이 안정 정확한 주입 충전츨 얻을 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 이와같은 변화에도 적응할 주입속도에 의한 압력제어를 행하는 것이다.

즉 속도(Uf; m/sec)와 압력(P; g/㎠)의 관계는 제9도에 나타낸 바와 같으며, 속도는 0이 되어도 압력은 잔존하며 그 값은 충전 길이 L(cm)와 F(g/㎝³)의 곱이다. 또 주입속도(Uf)에는 한계가 있어, 이 한계속도 이상에서는 무한대 압력에 되어 즉 폐쇄가 생긴다. 더욱이 속도를 감한다는 것은 압력에 크게 영향된다고 하는 것은 식(V)내지 식(Ⅸ)과 같으므로 쉽게 이해할 수가 있다. 거기서 본 발명에서는 이 관 계를 이용하여 주입속도로서 압력제어를 하며 가령 정량주입(정속주입)을 행하고 있어도 주입거리가 변화하면 그 압력 상승 곡선은 선형적이 아니고 지수곡선적으로 상승하므로 각각의 시점에 있어서 적정압력의 표시를 하여 거푸집에 마련된 주입, 압력게이지의 표시는 이와같은 적정압력과의 관계에 있어서 어떠한 관계를 취하느냐를 나타내고 있다. 이와같은 고려에 의해서 설계된 것이 제10도에서와 같은 압력 제어 기구이며, 구체적인 형틀등의 거푸집(61)에 대해서 주입탱크(62)가 펌프(63)를 통해서 연결되어, 이 펌프(63)에 의한 주입압력은 압력계(65)에 의해서 표시된다. 더우기 거푸집(61)에는 수중 프리팩트 기타 일반적인 프리팩키드 공법이 적당히 채용되어 필요에 따라서 이와같은 거푸집(61)의 주입계에 대향하여 오버 유동치탱크(64)가 연결되어 주입상태, 특히 주입 완료시점을 확인토록 하나 이와같은 것은 본 발명에 있어서 본질적인 것은 아니다. 상기한 압력계(65)에 대해서는 감지기(66)가 설치되어 있어 그 압력계(65)에서 압치를 압력변환기(67)에 보내어, 이와같은 변환기(67)에서 얻어지는 출력은 압력비교기(69)에 보내진다. 한편 조절판넬(Panel, 70)에서는 제1내지 제3의 설정기(72), (73), (74)와 표시부(71) 및 시동보턴(81), 정지보턴(82)과 같은 것이 배설되어 있으나 제1의 설정기(72)에서는 상기한 바와같은 펌프(63)에 대해서는 회전조건이 설정되어, 이 회전조건은 그 펌프(63)의 회전수가 거푸집(61)에서의 주입거리로서 구해지는 것임으로 최종적인 주입거리에 상당한 회전수로서 설정될 수 있기 때문이며, 또 제2의 설정기(73)에 있어서는 상술한 바와같은 본 발명에서 구해지는 F₀, λ, ΔF₀를 기본으로 압력 조건을 설정하며, 제3의 설정기(74)에 있어서의 이때의 계수 조건이 설정된다. 이들 제1내지 제3의 설정기(72)내지 (74)에는 지시기(72'), 내지 (74')가 설치되어, 제1의 지시기(72')는 회전수 비교기(76)과 연결되며, 이 회전수 비교기(76)에는 상기 펌프(63)에 설치된 회전수 감지기(79)로 얻어진 신호가 교환기(78)와 표시기(77)를 거쳐서 보내져 최종 회전수(최종 주입거리)에 대한 각각의 주입 시점에의 회전수(각 시점에서의 주입거리)가 비교되어, 그 결과가 계산기(75)에 보내짐과 동시에 표시부(71)의 하단체 설치된 지시수단(80)을 통해서 각각의 시점에 있어서의 주입압이 표시부 하단의 지점(71a)으로서 지시되어진다. 전기한 계산기구(75)에 있어서는 하기한 바와같은 식(1)내지 식(3)에 의한 계산이 행해진다.

P는 전기 계산식에서 미리 계산함.

이 식에 의한 것은 2차 곡선의 근사치로 표현됨.

이 식에 의한 것은 직선의 근사치로 표현됨. 더욱 상기 식(1) 내지 식(3)의 어느것에 의해서도 좋으나 정밀도, 안전도를 중요시한다면 식(1)이 바람직하고, 다소의 오차, 안전율을 고려한다면 식(2), (3)을 사용한다.

상기한 제2, 제3의 지시기(73', 74')는 모두 계산기(75)에 연결되어, 이 계산기(76)에서 상기한 바와같은 회전수 비교기(76)에서의 신호와 함께 써서 각각의 시점에서의 적정 압력이 구해지며, 이와같이 하며 구하여질 적정 압력치는 상기한 압력 비교기(69)에 보내져서 기술한 압력계(65)에 의한 주입측 압력치와 비교되며, 그 편차에 의해서 표시부(71)에 있어서의 상단 지침(71b)을 구동하도록 되어있다. 즉 각각의 시점에 있어서의 적정 압력에 대한 실제의 거푸집안의 주입 압력과의 편차는 항상 지침(71b)으로 나타나며 더욱 각각의 시점에서의 주입상태가 지침(71a)로 나타난다.

이와같은 지시상태를 항상 감시하고, 적정 압력치에서 크게 이탈치 않는 조건으로 조업할 수 있게 됨으로서 적합한 주입을 행할 수 있음은 분명하며, 실질 주입압력이 상기한 바와같은 적정 압력보다 크게 벗어났을 때는 펌프(63)의 회전속도를 가감하여 압력을 제어하여 적정 압력에 도달하게 한다.

상기한 바와같이 적정 압력을 미리 구하여, 이것을 기준으로 하여 주어진 안전율 범위의 속도에 의한 압력을 제어하는 본 발명의 것은 또 앞서 기술한 바와같이 하여 구할 수 있는 계산치에 의해서 기준이 되는 압련선도를 작성해 두고, 이 압력선도에 따라서 조업할 수가 있다. 즉 이와같은 압력선도의 양상은 제11도에서 볼 수 있음과 같고, 예들면 종축에 압력(p)을 취하고 횡축에 주입거리(L) 또는 적산주입량(ΣQ)을 취함으로서 예정 주입압력(P₀)에 도달하는 곡선을 용이하게 구할수가 있어, 또 최대 압력(Pmax)과 같은 것도 적당하게 설정할 수가 있다. 압력(p)는 각축의 Uf에서의 펌프 회전수로서 이해할 수가 있어, 이와같이 하여 얻어진 압력곡선에 따라서, 그로부터 크게 벗어나지 않고 실시하려면 항상 원만하게 사고없이 주입을 할 수가 있다는 것이 명백하다.

이와같은 관계를 적당하게 실시하는 장치의 다른예는 제12도에도 표시되어 있다. 즉 상기한 제10도에 도시한 바와 같은 압송펌프(63)에서 거푸집(61)에 도달하는 주입도관(60)에는 다이어프램(diaphram)(59)와 고립유체(isolation liguid) 주입구(57)를 갖는 연결관(58)을 가지고 압력 발신기(56)가 연결되어, 그 압력 발신기(56)는 펜작동장치(54)에 연결되어 있어 전기 신호를 기계 동작으로 변환하여 펜글씨를 쓰도록하여, 이와같은 펜작동장치(54)의 기록수단은 회전디스크(55)에 맞도록 되어 있다.

또 상기한 펌프(63)의 회전 조건은 감속기(52)를 거쳐서 상기 회전디스크(55)를 구동시켜서, 그 회전디스크(55)위에는 따로 제13도에 확대하여 나타난 기록지(85)가 놓여 있어 회전 디스크(55)와 함께 회전하여, 그 기록지(85)에는 이미 설명된 바와같은 조건에 의해서 예정주입압(86) 또는 안전권과 같은 것이 표시되어 있어, 작업자는 이와같은 지시에 따라서 주입조건을 제어하면서 작업하고 또 그 경과를 기록한다. 즉 이와같은 제12도, 제13도에 나타낸 방식에 의한다면 제10도에 표시한 것보다도 완벽한 기구에 의해서, 또 소형 기록지상에 주입조건을 기록하여 보관할 수가 있음을 알 수 있다.

상기한 제7도에서 도시한 바와같은 측정장치에 의한 구체적인 측정 경과는 제14도에 도시한 것과 같은 구성의 기구 및 기록수단을 가지고 기록할 수가 있다. 즉 제7도에 있어서의 차압발신기(46)에서의 신호는 압력변환기구(87)를 거쳐서 지침구동기(88)를 조작하는 것이며, 또 상기한 바와 같은 제3내지 제7도에서와 같은 측정장치에 있어서 주입된 소성유체의 정점(이 정점은 적당하게 각각의 장치에 의해서 취할 수 있는 것이며, 본 발명자가 이 장치에서 실제로 채택한 저항체 충전층 상면에서의 높이는 60cm임)통과를 레벨디렉터(level detector, 89)에 의해서 검지하고, 레벨디렉터(89)에서의 신호에 의해서 정점을 인쇄장치(90)로 스위치(95)가 작동될때 작동하도록 되어 있어서, 기록지 송출기구(91)는 스위치(94)에 의해서 작동되어, 압력계 작동용 스위치(93)는 상기한 바와같은 차압발신기(46)를 시동시키도록 되어 있다. 기록지 절단기구(92)는 측정 완료시에 작동하여 기록용지의 절단을 하도록 한 것이다.

이미 명백히 밟혀진 바와같이 주입 유동 조건을 해명하여, 적정 압력을 조건으로 작업할 본 발명에 의한다면, 실제의 작업계획을 명확하고도 효율적으로 작동 및 조업할 수 있음은 언급할 필요가 없다. 즉 이러한 종류의 조업에 있어서는 일반적으로 제품 강도, 형상(형틀), 공정(시간)이 주어진다. 그리하이 이들 조건중에서 제품 강도는 물시멘트 비율로 경정되며, 또 적정 배합에 의한 기술한 바와같은 F₀, λ, ΔF₀에 의하여 이를 보증할 수 있다.

이들의 F₀, λ, ΔF₀는 또 공정 시간을 감안하여, 더욱 안진율을 올려 보아서 주입속도를 결정토록하여, 또한 주입 압력치를 경정한다. 이와같이 하여 주입압력치가 경정되면 그러나 주입성형에 사용되는 거푸집의 강성(rigidity)을 주입 압력등을 고려하여 경정할 수가 있어, 종래의 이들의 것이 모두 손짐작으로 정확한 기준, 지표가 없는 상태에서 막연히 실시되어 오던때에 비교하면 상당히 유리하며 또한 적절히 또한 적절히 행할수가 있으며 또한 오류를 범할 수 없게 된다.

모르타르등의 소성 유체 조정에 있어서도 기술한 바와같이 본 발명자등에 의하여 해명된 모래의 수분율 투입혼합순서, 혼합시간의 관계를 고려함으로서 F₀, λ, ΔF₀를 적당하게 조절할 수가 있으며, 만약 시험측정 경과가 예기한 바와 다르다면 W/C를 변경치 않고 C/S를 보정하여, 또는 분산제의 첨가에 보정 혹은 주입속도에 의한 보정의 어느 것인가 1개 또는 2개 이상을 적당하게 있으며, 적정 압력보다도 크게 벗어남이 있을때는 주입 속도를 가지고 적용시킬 수 있음은 상기한 바와같다.

본 발명에 의한 것의 구체적인 실시예에 관해서 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

제15도에 도시한 바와같이 박스 칼버트(box calvert)를 주입성형했다. 즉 박스 칼버트는 세로, 가로, 길이가 공히 1500mm인 것이며, 또 두께는 150mm이며, 또 이 박스 칼버트에 요구되는 강도는 콘크리이트로서의 압축강도가 400kg/㎠이며, 이를 공업적으로 생산하기 위한 바람직한 공정 시간은 1개당 15분이다. 또 이와같은 박스 칼버트를 얻기 위하여 준비된 모래는 비중이 2.59이며, 조립율은 1.96수분을은 2.6%인 것이며, 주입공(95)은 형틀의 저변보다 200mm흡상방으로 설치되어, 오버플로우 구멍(96)의 형틀상부의 주입공(95)의 위치에 대한 대각위치에 설치되어짐은 제15도에 도시한 바와같으며, 사용된 조골재의 충전상태에 있어서의 공극율(ε)은 0.45이며, 주입에 있어서의 기설의 6000㎐의 진동기를 오버플로우 구멍(96)에 도달 직전 30초간 사용하여, 또 형틀은 520mmHg정도까지 감안할수가 있다.

상기한 바와같은 제원에 의하여 기술한 바와같은 계산식등을 사용하여 주입조건을 구해보면, 주입거리(Lmax)는 1850cm(c를 9.6으로함), 높이(h)는 150cm ρ는 2.165, F₀는 0.57, ΔF₀는 0.0044(

), λ는 3.21, U_f는 0.5 ε은 0.45이며, 최대 주입거리(Lmax)는 646.46cm로 구해지며, 이 조건하에서의 주입총압(Δp)는 1217g/㎠로 계산되었다.

또 상기한 조건에서 사용되는 모르타르의 조합을 구한바 W/C가 30% C/S가 1:1이었으며 시멘트 180㎏, 모래 180kg에 대하여 물 68.4kg, 분산제 1.0%로서 계산되어, 이것은 용량이 2.165kg/ℓ로 상기 p의 값에 합치하여, 이와같이 하여 조정 혼합된 모르타르에 관한 유동성은 F.M.이 0.65이었으며 ΔF₀가 0.0047g/cm³.cm이며, 또 λ는 3.75이어서, 전기한 요건에 거의 합치한 것이었다.

여기서 모르타르를 상기 형틀내에 주한속도 U_f=0.5cm/sec로 주입하여, 그 주입시간(T)에 대하여 계산된 추정계산 주입 압력이상으로 실제주입압이 올라가지 않도록 조정하여 주입했다. 이 주입에 요한 시간은 13분이며, 주입시의 펌프 회전수는 평균 160r.p.m.이었으며, 매분 80ℓ의 속도로 주입하여, 형틀내 전반에 완전 무경하게 주입을 할 수가 있었다.

[실시예 2]

제14도에서와 같은 기구에 의해서 구체적으로 조정된 각종 모르타르의 유동성을 시험 측정찬 경과의 약간의 예는 제16도에 도시된 바와같다.

즉 이 제16도에 도시된 바에 의하면, 실선에 의한 시편(1-A)의 곡선은 C/S가 1:1이며, 조립율 1.89의 모래와 시멘트가 배합되어, W/C는 38%의 것이며, 점선에 의한 시편(6-A)의 곡선은 C/S가 1:1이며 조립율 1.66의 모래와 시멘트를 배합하여, W/C를 37%로 된것이다. 더욱 파선에 의한 시편(16-A)의 곡선은 C/S가 1:1이며, 조립을 1.54의 모래와 시멘트를 배합하여 W/C를 36% 된 것이다.

이들 3종의 모르타르의 유동성에 관해서 시험 측정한 결과는 다음의 제14표에 표시한 바와 같다.

[제14표]

그러나 이들 3종의 모르타르 정점 통과시의 차압으로 부터 환산하면 ρ는 (1-A)가 2.1이고, (6-A)는 2.1이며, (16-A)는 1.97로 판명되었다. 그래서 이들의 모르타르를 폭 1m, 길이 2m, 두께 15cm의 건축용 부재를 제조하기 위하여 조골재가 공극율 ε=0.45의 상태에서 충전된 밀폐형틀에 각각 6분간 주입하는 작업계획이 사용하는 것으로 하여, 더욱 전기 밀폐형틀은 감압, 가압을 포함하여 1.7㎏/㎠의 압력에 견딜수 있는 것이며, 더욱 이때의 최종 주입압 Δp를 계산한바 (1-A)는 0.58㎏/㎠(6-A)는 0.68㎏/㎠, (16-A)는 1.2㎏/㎠이었다.

즉 상기의 최종 주입압(Δp)은 어느 것이든 형틀 강도범위내에 있으므로 주입가능한 것이며 따라서 실제로 상기 3종의 모르타르를 각각 주입한 바 어느것이던 상기 최종 주입압 및 시간의 조건내에서 정확하게 주입할 수가 있었다. 또 이와같이하여 얻어진 콘크리이트판의 4주후의 강도는 (1-A)의 거의 430㎏/㎠(6-A)의 것이 450㎏/㎠, (16-A)의 것은 460㎏/㎠이었으며 어느 것이던 바람직한 제품을 얻을 수가 있었다.

이상 설명한 바와같은 본 발명에 의하면 시멘트, 모르타르이나 페이스트 혹은 내화제 혼합물과 같은 고형분을 함유한 소성유체의 골재충전 조건하에서 기타의 저항성을 나타내는 통로내에 주입 유동시키는 조건하에서 그 실제적인 특성치를 충분히 해명하며, 또한 이들을 적절히 측정시킬 수 있으며 그러므로서 언제나 정확한 프리팩트 콘크리트나 내화물들의 시공을 얻을 수가 있는 것이며 특히 이와같은 골재충전 기타의 저항조건하에 있어서 다양한 측정치를 동시 또는 연속적으로 측정할 수가 있음이 가능하며 또 그 바람직한 제어를 행하게 하여 언제나 안정한 정확한 시멘트 혹은 내화물과 같은 것에 의한 제품 또는 구조물을 얻을 수가 있으므로 공업적으로 그 효과가 지대한 발명이라고 말할 수 있다.

Claims (1)

1. 소성유체의 유동에 대하여 저항을 표시하는 유로에 이 소성 유체를 유동시키는 것에 있어서, 이 소성유체의 유동개시에 필요한 압력을 측정하고 이 유동개시압력에 의하여 이 유로에 대한 소성유체의 유동성을 표시하는 상대 유동 계수 즉 상대 전단 응력 항복치, 상대 폐쇄성 계수 및 상대 유동 점도 계수를 결정하여 측정하는 소성유체의 유동성 측정방법.

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