(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート養生用の鋳型に付着され、電源供給によってマイクロ波が発生して発熱する発熱システムであり、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部；
上記のマイクロ波発生部と一端が連結され、マイクロ波発生部から発生されるマイクロ波を伝送する導波管；
上記の導波管から伝送されたマイクロ波が活性化する内部空間；
上記の内部空間に位置し、マイクロ波を分配・通過させるスロットアレイアンテナ；
上記のスロットアレイアンテナの裏面に位置し、上記のスロットアレイアンテナのスロットを通過して放出されるマイクロ波を吸収し、熱を発生する発熱体；及び
上記の発熱体の発熱温度を制御する温度コントローラ；
を含む構成となり、
上記のマイクロ波発生部は１つの発熱システムモジュールに対して両端に１つずつ設置し、上記の各マイクロ波発生部から発生するマイクロ波を分岐させるＴ型分岐管が上記の各マイクロ波発生部に連結され、上記のスロットアレイアンテナは複数のものが一定間隔で設置され上記のＴ型分岐管で分岐されるマイクロ波を発熱体に均一に分散させるように構成されるのを特徴とし、
上記の発熱体は粒子径５．０ｍｍ以下で球形率０．５以上の急冷製鋼スラグ及び粒子径５．０ｍｍ以下の炭化ケイ素粒子を１００：０．１〜１００の重量比で含むセラミック組成物であることを特徴とし、
上記の内部空間と上記のスロットアレイアンテナの間には上記の内部空間への異物の流入を遮断し、上記の発熱体で発生する熱の逆流入を遮断するための断熱部を含むことを特徴とする、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム。
【請求項２】
請求項１について、上記の発熱体は上記のセラミック組成物１００重量部にセメントを０．１〜５０重量比で混合して水を加え、水和で硬化させたブロック体で構成されることを特徴とする、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム。
【請求項３】
請求項２について、上記のブロック体はセメントを使用せず、セラミック耐熱ボンドを使ってミックシングすることで製造されることを特徴とする、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム。
【請求項４】
請求項１について、上記のマイクロ波発生部はマグネトロン、高圧トランス、高圧コンデンサ及び高圧ダイオードを含む構成となることを特徴とする、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム。
【請求項５】
請求項４について、上記の高圧トランス、高圧コンデンサ及び高圧ダイオードはインバータで代替可能であり、入力周波数と電圧を流動的に調節して現場適用性を高めるような構成となることを特徴とする、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム。
【請求項６】
請求項１による上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムをコンクリート施工用の鋳型パネルに付着し、橋梁の基礎構造物、プレキャストコンクリート、トンネルコンクリートライニング、建物のスラブコンクリート構造物に使用する施工方法。
【請求項７】
請求項６について、上記の橋梁基礎の施工は
（ａ）橋梁基礎用の鉄筋を配筋して鋳型を設置した後、上記の設置された鋳型パネルに請求項１によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階；
（ｂ）上記の設置された鋳型の内部にコンクリートを打設する段階；
（ｃ）上記（ａ）のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給して発熱させる段階；
（ｄ）上記の打設されたコンクリートを養生する段階；及び
（ｅ）上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階；を含むことを特徴とするコンクリート構造物の施工方法。
【請求項８】
請求項６について、上記のプレキャストコンクリートの製造は
（ａ）プレキャストコンクリート用の鉄筋を配筋して鋳型を設置した後、上記の設置された鋳型のパネルに請求項１によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階；
（ｂ）上記の設置された鋳型の内部にコンクリートを打設する段階；
（ｃ）上記（ａ）のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給して発熱させる段階；及び
（ｄ）上記の打設されたコンクリートを養生する段階；を含むことを特徴とするコンクリート構造物の施工方法。
【請求項９】
請求項６について、上記のトンネルコンクリートライニングの施工は
（ａ）掘削されたトンネルの内部にトンネル掘削面と一定距離を維持しながらトンネル掘削面の形でトンネル鋳型を設置する段階；
（ｂ）上記の設置されたトンネル鋳型のスキンプレートに、請求項１によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階；
（ｃ）上記のトンネル鋳型とトンネル掘削面の間にコンクリートを打設する段階；
（ｄ）上記（ｂ）のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階；及び
（ｅ）上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階；を含む構成となることを特徴とするコンクリート構造物の施工方法。
【請求項１０】
請求項６について、上記のトンネルコンクリートライニングの施工は
（ａ）掘削されたトンネルの内部にトンネル掘削面と一定距離を維持しながらトンネル掘削面の形でトンネル鋳型を設置し、上記のトンネル鋳型のスキンプレートに請求項１によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着して設置するが、マイクロ波発生部と導波管は除外して設置する段階；
（ｂ）上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに、導波管とマイクロ波を順番に連結する段階；
（ｃ）上記のトンネル鋳型とトンネル掘削面の間にコンクリートを打設する段階；
（ｄ）上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階；及び
（ｅ）上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階；を含む構成となることを特徴とするコンクリート構造物の施工方法。
【請求項１１】
請求項６について、上記のスラブの施工は
（ａ）スラブ鋳型の上部鋼板と上記の鋼板の下部に一定間隔で併行に具備された多数の鋼板支持材及び上記の鋼板支持材の下部に上記の鋼板支持材と垂直で具備されビームで囲まれた空間に、請求項１によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを挿入し、上記のスラブ鋳型の鋼板下部に上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着し、発熱鋳型を製造する段階；
（ｂ）上記の製造されたスラブ用の発熱鋳型を支保工を利用して水平に支持した後、上記のスラブ鋳型の鋼板上部に鉄筋を配筋してコンクリートを打設する段階；
（ｃ）上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階；及び
（ｄ）養生されたスラブコンクリートからスラブ用の発熱鋳型を脱型する段階；を含むことを特徴とするコンクリート構造物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム及びそれを利用したコンクリート構造物の施工方法に関するものである。さらに詳しくは、橋脚・橋台のような橋梁の基礎、アパートと住宅・オフィスビルのような建物のスラブ、トンネルコンクリートライニング及び橋梁の床版、ガーダー、ボックス、ビーム、暗渠、擁壁、パイル、軌道スラブ、コンクリート枕木のような現場打設及びプレキャストコンクリートを施工・製造する上で、マイクロ波を利用して発熱する高効率の均一発熱システムを使い、鋳型の内部に打設されたコンクリートの初期水和時間を短縮することで、冬季・酷寒地域など外気の温度が低い環境でのコンクリート構造物の施工期間を著しく短縮することができるだけでなく、施工不良及び作業性が画期的に改善できる、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム及びそれを利用したコンクリート構造物の施工方法に関する内容である。
【背景技術】
【０００２】
鋳型(form)はコンクリート構造物を製造する過程において、コンクリートが硬化するまで使用する一時的な構造物のことである。一時的な構造物であるため、コンクリートの養生が完了すると分離して再利用するのが一般的である。コンクリート構造物はその種類と必要に応じて、工場で量産される場合と施工現場で製造される場合があるが、工場での量産と現場での製造、いずれにも鋳型はコンクリート構造物の形状と規模を正確に確保するために必ず必要なのもである。
【０００３】
従来の鋳型を利用したコンクリート構造物の製造方法は、一般的に目標とするコンクリート構造物の形のまま鋳型を設置し、その内部に鉄筋などを組み立て、その後コンクリートを打設・養生する。
【０００４】
このような鋳型を利用したコンクリート構造物の製造プロセスにおいて、工事期間に最も重要な影響を与える要素は養生時間である。即ち、養生時間が長くかかればかかるほど、その分工事期間が延びるため、工事費用が増加する原因となる。特に、冬季・酷寒地域のように外気の温度が低い場合は、養生時間が長くかかるため、工事期間が延びて全体の工事費用が増加し、工事の納期に間に合わなくなる問題が発生する。さらに、冬季の場合、水和反応の遅延などによってコンクリートの品質確保にも問題が発生し、別途の添加剤などを使用したりコンクリートの打設自体を行わないこともある。
【０００５】
橋脚やビルなどの高い建築物を製造するに当たっては、下からコンクリート構造物を養生するユーロフォーム(Euro Form)、スリップフォーム(slip form)、クライミングフォーム(climbing form)の鋳型方式を使用するのが一般的であるが、その場合、1回の打設で養生にかかる時間が非常に長いため、全体の工事期間が延びる問題がある。特に、冬季や酷寒地域のように外部の温度が低い場合はそのような問題がより大きく発生するが、従来は工事期間を短縮するために電熱線を鋳型に入れて加熱する施工方法を使用したり、熱風機や暖炉・スチームなどを利用して鋳型の表面を加熱する方法を使用してきた。しかし、電熱線を利用した加温法は電熱線を鋳型に設置する必要があるため複雑な電気工事が追加で必要となるだけでなく、電熱線に持続的に電気を供給する必要があるため大量の電力が消耗される問題があり、鋳型作業が終わったら電熱線の解体が必要となるため作業が複雑になるという問題もある。また、熱風機や暖炉・スチームなどで鋳型の表面を加熱するためには熱風機・暖炉・ボイラなどの稼動に大量の石油とガス・電力が消耗される問題があり、有毒ガスの発生で作業者の安全を確保することが難しく、環境汚染の懸念があるという問題があった。従って、そのような問題は、冬季になると橋脚や建物などコンクリート構造物の施工に必要なコンクリートの打設・養生を中断するなど、工事期間が長くなる原因となった。
【０００６】
従来の方法は以上の問題点があるため使用に制約があり、施工を行うとしても安全問題・環境問題・費用問題などにより、冬季におけるコンクリート構造物の工事は難しい側面があった。
【０００７】
このような従来の技術問題を解決するため、本出願人は冬季・酷寒地域のように外気の温度が低い場合に養生時間が長くかかるという問題に対して、養生に必要な加温に大量の石油・ガスなどの化石燃料を使用しなくても、マイクロ波によって鋳型の温度を上げ、コンクリートの養生に伴うコンクリート構造物の施工期間及び製作期間を短縮できる新しい技術を既に提案している。(大韓民国特許出願 第10-2011-0130015号、第10-2011-0130016号、第10-2012-0031331号、第10-2012-0031340号)
【０００８】
以上の特許技術を利用する場合、発熱効果とそれによるコンクリート養生効果が高まり、冬季のコンクリート構造物の施工・製作を効果的に進めることが可能であるが、発熱体としてのマイクロ波を均一に伝送することが難しいため、全体的に均一な発熱ができない問題があり、マイクロ波発生部が故障する場合は全体のシステムが作動しないため、施工不良が発生する可能性があった。また、発熱システムの重さとボリュームが過度に大きいため、実際の現場では取り扱いや作業性が容易ではないという問題があり、それに対する改善が必要だった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の通り、本出願人が提案した従来の技術から発見された問題点を解決するために開発したものであり、マイクロ波で発熱する均一な発熱システムを利用してコンクリートの養生を実施することで施工期間を画期的に短縮し、マイクロ波を均一に発熱体まで届かせることで全体的に均一な発熱を確保し、マイクロ波発生部が一部故障する場合でも発熱システムが作動することで施工不良が発生する可能性を遮断する、コンクリート養生用の均一発熱システムとそれを利用したコンクリート構造物の施工方法を提案したい。
【００１０】
また、従来のコンクリート養生技術では、アパーチャー(aperture)アンテナが使用されるため、マイクロ波の均一な分散と様々な形状への適用が難しく、形状を変更する際は設計をし直す必要があるという問題があったが、本発明ではそのような問題点を解決し、均一な分散とインピダンスのマッチングが容易であるだけでなく、重さと体積を最小限に抑えることで現場での取り扱いと作業性が改善できるコンクリート養生用の均一発熱システムとそれを利用したコンクリート構造物の施工方法を提案したい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の本発明の最初の課題を達成するために、本発明は
コンクリート構造物の施工用鋳型に使われるパーティションの外部パネルに付着され、電源の供給によってマイクロ波が発生する発熱システムであり、
マイクロ波が発生するマイクロ波発生機；
上記のマイクロ波の発生機と一端が連結され、マイクロ波発生機から発生したマイクロ波を受信して反射部へ伝送するパイプ型の導波管；
上記の導波管と内部空間を共有し、導波管から伝送されたマイクロ波の乱反射を促すため、密封された内部空間を有する反射部；
密封された内部空間を間に挟んで上記の導波管の反対側に具備され、反射部で乱反射するマイクロ波を通過させる分配孔を有する分配版；
上記の反射部の反対側に上記の分配版と密着して具備され、分配孔から通過するマイクロ波を吸収して熱を発する発熱体；
上記の発熱体の外部に発熱体と密着して具備される床版、上記の床版と垂直に一体型で両端につながる側版、及び上記の課題を達成するため、本発明は
コンクリート養生用の鋳型に付着され、電源の供給によってマイクロ波が発生・発熱する発熱システムであり、
マイクロ波が発生するマイクロ波発生部；
上記のマイクロ波発生部と一端が連結され、マイクロ波発生部から発生するマイクロ波を伝送する導波管；
上記の導波管から伝送されたマイクロ波が活性化する内部空間；
上記の内部空間に位置し、マイクロ波を分配・通過させるスロットアレイアンテナ；
上記のスロットアレイアンテナの裏面に位置し、上記スロットアレイアンテナのスロットを通じて放出されるマイクロ波を吸収して発熱する発熱体；及び
上記の発熱体の発熱温度を制御する温度コントローラ；
を含む構成となり、
上記のマイクロ波発生部は1つの発熱システムモジュールに付き両端に1つずつ設置し、上記のマイクロ波発生部で発生するマイクロ波を分岐させるT型分岐管が上記の各マイクロ波発生部に連結され、上記のスロットアレイアンテナは複数のものが一定間隔で設置され、上記のT型分岐管から分岐されるマイクロ波を発熱体まで均一に分散させるような構成になることを特徴とし、
上記の発熱体は粒子径5.0mm以下、球形率0.5以上の急冷製鋼スラッグ及び粒子径5.0mm以下の炭化ケイ素粒子を100：0.1〜100の重量比で含むセラミック組成物であることを特徴とする、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを提供する。
【００１２】
本発明の一実施例では、上記の発熱体は上記のセラミック組成物100重量部にセメントを0.1〜50重量比で混合し、水を加えて水和で硬化させたブロック体で構成されることを特徴とする。
【００１３】
その際、本発明で上記のブロック体を製造する際は、セメントを使用せずにセラミックボンドなどの耐熱ボードを利用してミックシングする製造方法も可能である。
【００１４】
また、本発明の一実施例では、上記のマイクロ波発生部はマグネトロン、高圧トランス、高圧コンデンサ及び高圧ダイオードを含む構成となる。
【００１５】
その際、本発明で上記の高圧トランス、高圧コンデンサ及び高圧ダイオードはインバータで代替され、入力周波数と電圧を流動的に調節して現場適用性を高められるように構成することができる。
【００１６】
また、本発明の一実施例では、上記の発熱体には上記の発熱体から発生する温度を検地するために温度センサーが具備され、上記の温度センサーは上記の温度コントローラに連結され上記の発熱体の温度に応じてマイクロ波発生部の作動を制御することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一実施例では、上記の内部空間と上記のスロットアレイアンテナの間には上記の内部空間への異物の流入を遮断すると共に、上記の発熱体から発生する熱の逆流入を遮断する断熱部が含まれることを特徴とする。
【００１８】
また、上記の課題を達成するために本発明は
本発明による上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムをコンクリート施工用の鋳型パネルに付着し、橋梁の基礎、橋梁の床版、ガーダー、アパートや住宅・オフィスビルのような建築物のスラブ、トンネルコンクリートライニング及びボックス、ビーム、暗渠、擁壁、パイル、軌道スラブ、コンクリート枕木のような現場打設及びプレキャストコンクリートの施工方法を提供する。
【００１９】
本発明の一実施例では、上記の橋梁基礎の施工は
(a)橋梁基礎用の鉄筋を配筋して鋳型を設置した後、上記の設置された鋳型パネルに本発明による上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階；
(b)上記の設置された鋳型の内部にコンクリートを打設する段階；
(c)上記(a)のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給して発熱させる段階；
(d)上記の打設されたコンクリートを養生する段階；及び
(e)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階；を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の一実施例では、上記のプレキャストコンクリートの製造は
(a)プレキャストコンクリート用の鉄筋を配筋して鋳型を設置した後、上記の設置された鋳型パネルに本発明による上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階；
(b)上記の設置された鋳型の内部にコンクリートを打設する段階；
(c)上記(a)のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給して発熱させる段階；及び
(d)上記の打設されたコンクリートを養生する段階；を含むことを特徴とする。
また、本発明の一実施例では、上記のトンネルコンクリートライニングの施工は、
(a)掘削されたトンネルの内部にトンネル掘削面と一定距離を維持しながらトンネル掘削面の形で鋳型を設置する段階；
(b)上記の設置されたトンネル鋳型のスキーンプレートに、本発明による上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階；
(c)上記のトンネル鋳型とトンネル掘削面の間にコンクリートを打設する段階；
(d)上記(b)のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階；及び
(e)上記の設置されたコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階；を含む構成となることを特徴とする。
【００２１】
本発明の一実施例では、上記のトンネルコンクリートライニングの施工は
(a)掘削されたトンネルの内部にトンネル掘削面と一定距離を維持しながらトンネル掘削面の形でトンネル鋳型を設置し、上記のトンネル鋳型のスキーンプレートに本発明による上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着して設置するが、その際、マイクロ波発生部と導波管は除外して設置する段階；
(b)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに導波管とマイクロ波発生部を順番につなぐ段階；
(c)上記のトンネル鋳型とトンネル掘削面の間にコンクリートを打設する段階；
(d)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階；及び
(e)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階；を含む構成となることを特徴とする。
本発明の一実施例では、上記のスラブの施工は
(a)スラブ鋳型の上部鋼板と上記の鋼板の下部に、一定間隔で併行に具備された多数の鋼板支持材及び上記の鋼板支持材の下部に上記の鋼板支持材と垂直に具備されビームで囲まれた空間に、本発明による上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを挿入し、上記のスラブ鋳型の鋼板下部に上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着し、スラブ用の発熱鋳型を製造する段階；
(b)上記の製造されたスラブ用の発熱鋳型を支保工を利用して水平に支持し、上記のスラブ鋳型の鋼板上部に鉄筋を配筋してコンクリートを打設する段階；
(c)上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階；及び
(d)養生されたスラブコンクリートからスラブ用の発熱鋳型を脱型する段階；を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム及びそれを利用したコンクリート構造物の施工方法の長所を説明すると以下の通りである。
【００２３】
１．マイクロ波によって発熱するモジュール型の均一発熱システムを従来のコンクリート構造物の施工用鋳型のパネルに脱着式又は非脱着式で付着して使用するため、別途の電熱線など複雑な電気配線作業が要らない。また、施工が終了した後は発熱システムを従来の鋳型パネルから分離するだけで解体作業が完了するため、鋳型の解体に伴う問題がなく作業が単純化されることで施工性が高く、解体後の再利用が容易である。
【００２４】
2．また、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムはたったの数分から数十分間電気を供給するだけで目標の温度まで短時間で到達し、その後も温度が下がりにくいため電気を持続的に供給する必要がないことから、従来の電熱線方式(ジュール熱又は抵抗熱方式)に比べて電力の消費量を大幅に抑えることができ、エネルギー効率が向上する。
【００２５】
３．本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムは鋳型パネルの形に合わせて設計変更がしやすいため、室内製作又は室外製作など、従来の鋳型作業が行われるものならどんな形の製作にも自由自在に活用することができる。
【００２６】
４．本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムは外部の温度に関係なく適用することが可能であるため、特にコンクリート養生に時間が長くかかる冬季・酷寒地域など、外気の温度が低い場合の工事期間短縮に大きな効果を発揮する。
【００２７】
５．本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム及びそれを利用したコンクリート構造物の施工方法を行う場合、有毒ガスの発生による安全問題の心配がないだけでなく、石油・ガスなどの化石燃料を消耗する必要がないため、環境問題が発生しない。また、施工費用も節約でき、経済的な施工が可能になる。
【００２８】
６．また、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムでは、発熱体として熱発生効率、即ちエネルギー効率が優れた材料とエネルギー伝達効率、即ちエネルギー放出速度が優れた材料を最適な割合で組み合わせて使用することで、短時間で高い熱を発生させ、発生した熱を周辺に迅速に伝達するだけでなく、熱が長く持続できるため、従来の材料に比べて発熱の均一性が画期的に改善される。
【００２９】
７．また、マイクロ波が効率的に伝わらないことで、全体的に均一な発熱が難しくなって施工上の不良が発生する従来の問題点を解決することができるため、上記の材料設計と均一な発熱効果をさらに高めることができ、全体的に均質な施工物性を確報することができるため、高品質の施工が可能になるという長所がある。
【００３０】
８．また、マイクロ波発生部の一部が故障したり作動に不具合がある場合でも、別の装置を利用することができるため、作業の連続性が保たれるという長所がある。
【００３１】
９．また、モジュール型の発熱システムを製作・利用することについては、従来のような大型重量システムを利用するのではなく、小型化・軽量化が可能であるため、システムの設置や部品の交替にクレーン作業が要らなくなり、現場での作業性・施工性が画期的に改善される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図1は本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムの一例を示す平面図である。
【図２】図2は本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムの一例を示す側断面図である。
【図３ａ】図3aは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに適用されるスロットアレイアンテナの例を示す図面(実物写真)である。
【図３ｂ】図3bは上記のスロットアレイアンテナが上記の発熱システムの内部に設置された様子を示す図面(実物写真)である。
【図４】図4は本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに適用されるスロットアレイアンテナの配置の一例を示す図面である。
【図５】図5は本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに使用される発熱体の外部形状を示す。
【図６】図6は本発明の一実施例による、急冷製鋼スラグ、 炭化ケイ素及びその混合物の内部エネルギーと放出エネルギーの評価結果を示すグラフである。
【図７】図7は本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用した橋梁基礎の施工方法を示すフローチャートである。
【図８ａ】図8aは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用し、プレキャストコンクリートを製造するプロセスを示す図面である。
【図８ｂ】図8bは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用し、プレキャストコンクリートを製造するプロセスを示す図面である。
【図８ｃ】図8cは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用したプレキャストコンクリートの製造方法を示すフローチャートである。
【図９ａ】図9aは本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用し、トンネルコンクリートライニングを施工する方法の一例を示すフローチャートである。
【図９ｂ】図9bは本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用し、トンネルコンクリートライニングを施工する方法の別の例を示すフローチャートである。
【図９ｃ】図9cは本発明の一実施例により、トンネルの内側にコンクリートを打設するためにトンネル鋳型が設置されたトンネル入口の図面である。
【図９ｄ】図9dは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムが搭載されたトンネル鋳型の構造を示す平面図である。
【図９ｅ】図9eは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムが搭載されたトンネル鋳型の構造を示すA-A側断面図である。
【図９ｆ】図9fは本発明の一実施例によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムが搭載されたトンネル鋳型の構造を示すB-B側断面図である。
【図１０ａ】図10aは本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用し、建物のスラブを施工する方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０ｂ】図10bは本発明によるスラブ用の発熱鋳型セットの全体構成であり、スラブ用の発熱鋳型セットが 支保工によって支持されていることを示す斜視図である。
【図１０ｃ】図10cは本発明によるスラブ用発熱鋳型セットの全体構成であり、支保工のないスラブ用の発熱鋳型セットだけを示す斜視図である。
【図１０ｄ】図10dは本発明によるスラブ用発熱鋳型セットをC-C面を基準にして示す断面図である。
【図１０ｅ】図10eは本発明によるスラブ用発熱鋳型セットの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明で以上というのは当該の数値の以上であり、一般的に本技術が属する分野において常識的・合理的に理解できる上限値を有するという意味である。以下というのは当該数値以下で、一般的に本技術が属する分野において常識的・合理的に理解できる下限値を有するという意味であり、それは発明を簡単・明瞭に示すための表現として理解する必要がある。
【００３４】
以下、本発明の望ましい実施例について、添付図面を参考に発明が属する技術分野の通常の技術者が容易に実施するよう、詳しく説明すると次の通りである。
【００３５】
図面(図1、図2)のように、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム(20)はコンクリート養生用の鋳型に付着され、電源を供給することによってマイクロ波が発生、過熱される発熱システムであり、
マイクロ波が発生するマイクロ波発生部(21)；
上記のマイクロ波発生部(21)と一端が連結され、マイクロ波発生部から発生するマイクロ波を伝送する導波管(22)；
上記の導波管から伝送されたマイクロ波が活性化する内部空間；
上記の内部空間に位置し、マイクロ波を分配・通過させるスロットアレイアンテナ(25)；
上記のスロットアレイアンテナの裏面に位置し、上記のスロットアレイアンテナのスロットを通過して放出するマイクロ波を吸収し、熱を発生させる発熱体(29)；及び
上記の発熱体の発熱温度を制御する温度コントローラ(33)；
を含む構成となる。
【００３６】
図3aは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに適用されるスロットアレイアンテナの例を示す図面(実物写真)であり、図3bは上記のスロットアレイアンテナが上記の発熱システムの内部に設置された様子を示す図面(実物写真)であり、図4は本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに適用されるスロットアレイアンテナの配置の一例を示す図面である。
【００３７】
上記の図面に図示されたように、上記のマイクロ波発生部(21)は1つの発熱システムモジュールにおいて両端に1つずつ設置し、上記の各マイクロ波発生部から発生するマイクロ波の分岐に必要なT型分岐管(42)が上記の各マイクロ波発生部につながると共に、上記のスロットアレイアンテナ(25)は複数のものが一定間隔で設置され、上記のT型分岐管(41)から発生するマイクロ波を上記のスロットアレイアンテナにある多数のスロット(42)を通じて均一に分散するような構成を特徴とする。
【００３８】
その際、本発明で使用される上記の発熱体は粒子径5.0mm以下であり、球形率0.5以上の急冷製鋼スラグ及び粒子径5.0mm以下の炭化ケイ素粒子を100：0.1〜100重量比で含むセラミック組成物であることを特徴とする。
【００３９】
本発明で上記のマイクロ波発生部、即ちマグネトロンは高圧トランス(29)によって電源につながり、その周辺にはマイクロ波発生部で発生する熱を冷却させる空冷式冷却装置(例：冷却ファン、水冷式冷却装置)を具備するのが望ましい。
【００４０】
また、本発明で上記の高圧トランス、高圧コンデンサ、及び高圧ダイオードはインバータに代替し、入力周波数と電圧を流動的に調整して現場適用性が高まるように構成できる。
【００４１】
また、上記のマイクロ波発生部はマグネトロン、高圧トランス、高圧コンデンサ及び高圧ダイオードを含む構成となり、上記の高圧トランスは上記のマイクロ波発生部とは別途の外部装置として構成され、上記のマイクロ波発生部には内部トランスを追加で具備することもできる。
【００４２】
その際、本発明で上記の高圧トランスにインバータを設置して電圧の差がある現場でも電圧を流動的に調節し、現場適用性を高めるように構成することが可能である。
【００４３】
また、上記のマイクロ波発生部、導波管及びキャビティの外部には内部装置を保護するケース(31)を具備するのが望ましい。上記のケースは重量を減らすためにプラスチック素材を使用するのが可能であり、射出・圧出成型によって製造されたものを使用する。
【００４４】
また、本発明で上記の内部空間と上記のスロットアレイアンテナ(25)の間には上記の内部空間への異物の流入を遮断し、上記の発熱体から発生する熱の逆流入を遮断する断熱部を加えることもできる。そのような断熱材の材料としてはグラスウール(glass wool)、石膏、耐熱プラスチック、耐熱セラミック、耐熱紙、石分などが使用できる。
【００４５】
上記の発熱体は酸化鉄化合物を含む金属酸化物を入れての構成となり、300MHz〜300GHzのマイクロ波によって発熱することを特徴とする。具体的に上記の発熱体は、粒子径5.0以下で球形率0.5以上の急冷製鋼スラグ及び粒子径5.0以下の炭化ケイ素の粒子を100:0.1〜100の重量比で含むセラミック組成物をそのまま使用するか、上記のセラミック組成物100重両部にセメントを0.1〜50重量比率で混合し、水を適当に加えて水和で硬化させたブロック体を使用するのが望ましい(図5参照)。
【００４６】
また、本発明で上記のブロック体を製造する際は、セメントを使用せずセラミックボンドなどの耐熱ボードを利用し、ミックシングして製造することも可能である。
【００４７】
その際、上記のブロック体は一定の形状と厚さを有するように形成され、それを受用するブロック体受用フレームがあって、上記ブロック体の受用フレームに上記ブロック体を脱着式で付け外しできるよう板状の構造で形成されるが、それによって、損傷したブロック体や効率が低いブロック体の場合は交替を容易に行うことができる。
【００４８】
また、上記の発熱体には上記の発熱体から発生する温度を検知する温度センサーが装着されるが、上記の温度センサーは温度コントローラに連結され、上記の発熱体の温度に応じてマイクロ波発生部の作動を制御するのが望ましい。
【００４９】
本発明のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムは上記のマイクロ波発生機に電源を印加してマイクロ波を発生させるだけで、発熱体で鋳型を加熱することによってコンクリートの表面を迅速に加熱することができる。
【００５０】
上記のマイクロ波発生部、導波管及び発熱体が内部に装着された内部空間(キャビティ)で構成されたモジュールを加熱する対象物に設置するのが望ましいが、決まりがあるわけではなく、様々な設計上の変更が可能である。
【００５１】
特に上記の導波管は上記のマイクロ波発生部とその一端が連結され、マイクロ波発生部から発生するマイクロ波が直接伝送されるように構成され、上記の導波管と内部空間を挟んで反対側の一端に位置し、マイクロ波を分配・通過させるスロットアレイアンテナを単数又は複数具備し、マイクロ波の均一な分散を誘導する。
【００５２】
マイクロ波発生部(マグネトロン)は高圧トランスとつなげ、高圧トランスは外部の電源につなぐ構成となる。高圧トランスは外部から入力される商用交流電圧を高周波の発生に適した高電圧(例：2キロボルト「kV」程度)に変圧してマグネトロンに印加し、マグネトロンは高圧トランスで認可される高電圧によって高周波発振をしてマイクロ波を発生させる。
【００５３】
その際、上記の高圧トランスにインバータを設置し、電圧の差がある現場でも電圧を流動的に調節することによって、現場適用性をさらに高めることができる。
【００５４】
マイクロ波周波数はISM(Industrial, Scientific and Medical)周波数を使用し、部品需給の円滑性などのメリットを活かし、主に2,450MHz帯域を使用するのが望ましいが、使用に限定はなく用途に応じて300MHz〜300GHz領域のマイクロ波を様々に変更させて使用できる。
【００５５】
上記のマグネトロンが駆動される際、マグネトロンから発生する高熱を冷却するためにマグネトロンの周辺には冷却装置(例：冷却ファン)が設置され、冷却装置はファンモーターと連結される。外部から電圧(商用交流電圧)がファンモーターに印加されるとファンモーターが稼動し、それによって冷却装置のファンが駆動され外部の冷たい空気をマグネトロンへ送風し、マグネトロンから発生する高熱を冷却することができる。
【００５６】
上記のマイクロ波発生部は1つの発熱システムモジュールにおいて両端に1つずつ設置し、上記のマイクロ波発生部から発生するマイクロ波を分岐させるT型分岐管が上記の各マイクロ波発生部につながる。上記のスロットアレイアンテナは複数のものを一定の間隔で設置し、上記のT型分岐管から発生するマイクロ波をスロットアレイアンテナにある多数のスロットを通して均一に分散されるような構成にするのが望ましい。
【００５７】
このようなマイクロ波発生部は消耗品であり、一定の寿命が終わると交替する必要がある。本発明による、コンクリート養生用の均一発熱システムでマイクロ波発生部は、例えば、電球を替えるのと同じように交替が簡単である。従って、本発明によるマイクロ波発生装置はマイクロ波発生部だけを定期的に或いは不具合が生じた場合にのみ交替するだけで、永久的に使用することができる。
【００５８】
また、本発明で上記のスロットアレイアンテナ(25)として使われる材料はマイクロ波を吸収せず反射する材料を使用するのが望ましいが、例えば、鋼材、アルミ材、銅材などが使用できる。
【００５９】
図1には本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム(20)が知正方形に近い形で図示されているが、発熱対象の形状に応じて上記の形状を長方形など他の形状に変更するのが可能である。
【００６０】
以下、本発明に使用されるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱ッシステムに使われる上記の発熱体(27)は本出願人の出願登録特許(大韓民国登録特許 第10-1411259号、第10-1411260号、第10-1411261号、第10-1411262号など)で提案したセラミック組成物をそのまま、又は変形させて使用することができるが、それについて詳細な説明は省略する。
【００６１】
本発明による、上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムはコンクリート構造物用の施工用鋳型のパネルに脱着式・比脱着式で付着し、電源を供給するだけで設置が終わるため作業が容易であり、発熱体の材料の特性によって温度の上昇が早く、一度上昇した温度はゆっくり下がるため、設定された温度を維持するために電力を過剰に消費しなくてもいいというメリットがある。また、強度や耐久性など養生されたコンクリートの品質も要求品質以上を満足させることができ、特に、全体的に均一な発熱とそれによる均一な品質の確保が可能である。
【００６２】
特に、冬季や酷寒地域のように外気の温度が低い場合、従来はコンクリートの自然水和による養生が不可能であり、冬季のコンクリート打設には非常に制約があったが、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを使用すると、一定温の温度をコンクリートに供給して早い段階で温度の上昇を誘発し、以降、自然水和が行われることによって夏季の工事と大差のないコンクリートの養生が可能になる。
【００６３】
従って、冬季や春先、晩秋のように気温が低くてコンクリートの養生期間が長くかかる時期や、日本北部、ロシア、シベリア、モンゴルなどの酷寒地域で活用すると、コンクリートの養生を促進する結果となる。
【００６４】
また、コンクリート構造物の施工が完了した後は、上記の発熱システムを上記の鋳型のパーティションから分離するだけで済むため、分離解体の複雑な作業が不要であり、発熱システムの再利用も容易である。
【００６５】
以下では、上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムをコンクリート施工用の鋳型パネルに付着し、橋梁基礎(橋脚、橋台)、橋梁床版、アパートや住宅、オフィスビルなどの建物のスラブ、トンネルコンクリートライニング、ボックス、ビーム、暗渠、擁壁、パイル、軌道スラブ、コンクリート枕木のような現場打設及びプレキャストコンクリートの施工方法についてそれぞれ説明する。
【００６６】
図7で記載されている通り、本発明による橋梁基礎の施工方法は
(a)橋梁基礎用の鉄筋を配筋して鋳型を設置した後、上記の設置された鋳型のパーティションの外部パネルに上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階(S100)；
(b)上記の設置された鋳型の内部にコンクリートを打設する段階(S110)；
(c)上記(a)のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給して発熱させる段階(S120)；
(d)上記の打設されたコンクリートを養生する段階(S130)；及び
(e)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階(S140)；
を含む構成になることを特徴とする。
【００６７】
上記では(b)の段階である上記の鋳型パーティションの外部パネルに本発明による上記のマイクロウを利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階が、(c)段階である鋳型内部にコンクリートを打設する段階の前に行われるものとして記載されているが、上記の(b)段階と上記の(c)段階はそれぞれ順番が変わっても本発明を達成することができるため、上記の順番を本発明の範囲を制限するものとして解釈してはならない。
【００６８】
一般的に鋳型の場合は鋳型の転倒や変更を防ぐため、鋳型の外部にパーティションが設置されるが、本発明はそのようなパーティションに発熱が可能な装置(システム)を設置して鋳型を加熱することによって、コンクリート橋梁の基礎を迅速に建設することが特徴である。従来の橋梁基礎の施工方法では、鋳型を製作・設置して内部にコンクリートを打設した後、自然な水和熱によって温度が上昇したり、外部から熱風を吹き込むことによってコンクリートの表面を加熱し、温度上昇を促進して養生するプロセスを行ってきた。このようの従来の方法を使う場合、外気の温度が低いと水和が十分に行われないため養生時間が長くかかるだけでなく、それを促進するために熱風を注入すると燃料の消耗が激しく、化石燃料の使用による環境問題と有毒ガスの発生による安全問題が発生するなど、様々な問題点が存在した。
【００６９】
本発明はそのような従来の技術に関する問題点を解決するために開発された技術であり、本発明による橋梁基礎の施工方法はまず、橋梁基礎の施工場所に鉄筋を配筋し、それを支持する鋳型を設置する。次に、上記の設置された鋳型の各パーティションの外部パネルに上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する。
【００７０】
本発明の一実施例によって、鋳型パーティションに本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着して養生を促進する際は、鋳型のパーティションに本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを1つずつ付着した状態で橋梁基礎の施工を行うことができる。
【００７１】
次に、上記の鋳型の内部にコンクリートを打設する。以降、上記の鋳型パーティションに付着された上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の鋳型の表面を加熱することによって、打設されたコンクリートの初期水和を強制的に誘導する。冬季のように外気の温度が低い場合はコンクリートの水和が円滑に行われないため、強制的な加熱でコンクリートの初期水和を誘導すると、その後は自然な水和が行われてコンクリートの養生を促進することが可能である。コンクリートの養生が完了すると設置されているマイクロ波を利用した養生用の均一発熱システムを分離・解体すると、橋梁基礎の施工が完成する。
【００７２】
図8a及び図8bは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用してプレキャストコンクリートを養生するプロセスを示した図面である。
【００７３】
図8a及び図8bで図示されたように、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム(20)はプレキャストコンクリート製造用鋳型の各パーティションに挿入し、その外部パネルに付着して電源を供給するだけで設置が終わるため、作業が非常に容易であり別途の養生シートや蒸気を供給しなくても発熱システムから発生する熱によってコンクリート(13)の水和と養生が促進される。室外環境のように場合によっては外気との直接な接触を遮断するため、養生シートを一緒に使用することができる。
【００７４】
本発明による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムは、発熱体の材料の特性によって温度上昇が早く、一度上昇した温度はゆっくり下がるため、温度を維持するために電力を過剰に消費する必要がないというメリットがある。また、強度や耐久性など、養生されたコンクリートの品質も要求品質以上を満たし、特に全体的に均一な発熱とそれによる均一な品質の確保が可能である。
【００７５】
また、プレキャストコンクリートの製作が完了した後は、上記の発熱システム(20)を上記の鋳型パーティションから分離するだけであるため、分離解体の複雑な作業が不要であり、発熱システムを再利用することも容易である。
【００７６】
図8cは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用したプレキャストコンクリートの製造方法を示すフローチャートである。
【００７７】
図8cに記載されているように、本発明によるプレキャストコンクリートの製造方法は
(a)プレキャストコンクリート用の鉄筋を配筋して鋳型を設置した後、上記の設置された鋳型パーティションの外部パネルに上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する段階(S200)；
(b)上記の設置された鋳型の内部にコンクリートを打設する段階(S210)；
(c)上記(a)のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給して発熱させる段階(S220)；及び
(d)上記の打設されたコンクリートを養生する段階(S230)；
を含む構成となることを特徴とする。
【００７８】
一般的に鋳型の場合は、鋳型の転倒と変更を防ぐためにパーティションが設置されるが、本発明はそのようなパーティションに発熱可能な装置(システム)を設置して鋳型を加熱することにより、プレキャストコンクリートを迅速に製作できるのが特徴である。従来のプレキャストコンクリートの製造方法では鋳型を製作・設置して内部にコンクリートを打設した後、養生を促進するために養生シートをかけて外部から蒸気を入れる方法を使用した。そのような従来の方法を行う際は、熱風を供給するためにボイラを使用する必要があるため、化石燃料の使用による高額な燃料代がかかり、特に現場製作のプレキャストコンクリートの場合はボイラの運搬・設置に時間と費用がたくさん消耗されるという問題があった。
【００７９】
本発明はそのような従来の技術的な問題点を解決するために開発された技術であり、
本発明によるプレキャストコンクリートの製造方法はまず、プレキャストコンクリート用の鉄筋を配筋してそれを支持する鋳型を設置する。次に、上記の設置された鋳型の各パーティションパネルに上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着する。
【００８０】
本発明の一実施例により、プレキャストコンクリート用鋳型のパーティションに本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着して養生を促進する際は、鋳型パーティションに本発明によるマイクロ波を利用した養生用の均一発熱システムを1つずつ付着した状態でプレキャストコンクリートの製作を進めることができる。
【００８１】
次に、上記の鋳型の内部にコンクリートを打設する。次に、上記の鋳型パーティションに付着された本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給して上記の鋳型の表面を加熱することで、打設されたコンクリートの初期水和を強制的に誘導する。冬季のように気温が低い場合はコンクリートの水和が円滑に行われないため、強制加熱でコンクリートの初期水和を誘導すると、以降は自然水和が行われてコンクリートの養生を促進することができるのである。
【００８２】
図9a及び9bは本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用し、トンネルコンクリートライニングを施工する方法の一例と別の例をそれぞれ示すフローチャートであり、図9cは本発明の一実施例により、トンネルの内側にコンクリートを打設するため、トンネル鋳型を設置した様子を示すトンネル入口の図面である。図9dは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムが装着されたトンネル鋳型の構造を示す平面図であり、図9eはA-A側断面図、図8fはB-B側断面図である。
【００８３】
図面を参考すると、まず図9aは、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを使ったコンクリートライニング施工方法の一例を示すフローチャートである。
【００８４】
図9aに記載された通り、本発明の一実施例によるトンネルの施工方法は
(a)掘削されたトンネルの内部にトンネル掘削面と一定距離を維持しながらトンネル掘削面の形でトンネル鋳型を設置する段階(S300)；
(b)上記の設置されたトンネル鋳型のパネルと上記のトンネル鋳型にあるこの字型鋼材の間に、本発明によるマイクロ波を利用した養生用の均一発熱システムを挿入し、上記のトンネル鋳型のパネルに付着する段階(S310)；
(c)上記のトンネル鋳型とトンネル掘削面の間にコンクリートを打設する段階(S320)；
(d)上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階(S330)；及び
(e)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階(S340)
を含む構成となる。
【００８５】
上記では(b)段階が(c)段階の前に行われるものとして記載されているが、上記の(b)段階と(c)段階はそれぞれ順番が変わっても本発明を達成することができるため、上記の順番を本発明の範囲を制限するものとして解釈してはならない。
【００８６】
知られているように、トンネルの施工はまず、機械式の掘削機又は爆薬による爆破などによってトンネル孔を掘削し、トンネル掘削面にショットクリ-ト・ロックボルトなどの支保材を利用して固定した後、路面を施工して配管工事・鋳型設置などを行い、設置された鋳型とトンネル掘削面の間にコンクリートを打設して養生するプロセスが行われる。
【００８７】
トンネル鋳型を設置する際は 、例えば、トンネル掘削面がひづめ型になるよう、多数のビームが縦・横の方向に構成され、掘削面と一定の距離を維持するようにトンネル鋳型を設置する。その際、トンネル鋳型の下部には移動の便利さを図るため移動用のキャスターやレールを付けることも可能である。
【００８８】
次に、上記の設置されたトンネル鋳型のスキンプレートと上記の鋳型で鋳型を支持するこの字型の鋼材の間に、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを挿入し、鋳型のスキンプレートに付着する。その際、鋳型のスキンプレートへの密着を促すために発熱システムにスペーサーを付け、外部からボルトなどを利用して圧着しながら付着するのが望ましい。
【００８９】
次に、上記のトンネル鋳型とトンネル掘削面の間にコンクリートを打設する。その際、コンクリートを打設するためには、通常、鉄筋の配筋作業を先行するのは当然なことなので、それについての説明は省略する。
【００９０】
次に、上記のトンネル鋳型のパーティションに付着された本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記のトンネル鋳型のスキンプレートを加熱することで、打設されたコンクリートの初期水和を強制的に誘導する。冬季のように気温が低い場合は、コンクリートの水和が円滑に行われないため、強制加熱でコンクリートの初期水和を誘導すると、後は自然水和が行われるのでコンクリートの養生を促進できるものである。
【００９１】
図9bは本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用したコンクリートライニング施工方法の別の例を示すフローチャートである。
【００９２】
図9bに記載されているように、本発明の一実施例によるトンネルの施工方法は
(a)掘削したトンネルの内部にトンネル掘削面と一定距離を維持しながらトンネル掘削面の形でトンネル鋳型を設置するが、その際、トンネル鋳型のスキンプレートとこの字型鋼材を組み立てて設置し、上記のスキンプレートとこの字型鋼材の間に上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを挿入・設置するが、マイクロ波発生部と導波管は除外して設置する段階(S400)；
(b)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに導波管とマイクロ波発生部を順番に連結する段階(S410)；
(c)上記のトンネル鋳型とトンネル掘削面の間にコンクリートを打設する段階(S420)；
(d)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階(S430)；及び
(e)上記の設置されたマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを分離する段階(S440)
を含む構成となる。
【００９３】
本実施例にはマイクロ波発生器と導波管を分離型で付着するのが異なるだけで、他は図9aに実施例と同一であるため、重ねての説明は省略する。
【００９４】
次に、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムをトンネル鋳型に挿入・付着するプロセスについて詳しく説明する。
【００９５】
図9cは本発明の一実施例による、トンネルの内側にコンクリートを打設するためにトンネル鋳型を設置した様子を示すトンネル入口の図面である。また、図9dは本発明の一実施例による、マイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを装着したトンネル鋳型の構造を示す平面図であり、図9eは図9dに示したトンネル鋳型のA-A方向の側断面図であり、図9fは図9dに示したトンネル鋳型のB-B方向の側断面図である。
【００９６】
図9d及び図9fに図示された通り、本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム(20)はトンネル掘削面と一定距離をおいて設置されたトンネル鋳型のスキンプレート(70)及びトンネル鋳型にあるこの字型鋼材の間に挿入され、トンネル鋳型のスキンプレート(70)に付着される。その際、スキンプレートに付着されるのは上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム(20)の外側にスペーサー(62)を適当な位置に配置してその上に支持台を置き、上記の支持台をトンネル鋳型の側版(51)にボルト(61)で圧迫することで付着することが出来る。
【００９７】
図10aは本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを利用し、建物スラブを施工する方法の一例を示すフローチャートであり、図9bは本発明によるスラブ用の発熱鋳型セットの全体の構成であり、スラブ用の発熱鋳型セットが支保工によって支持されている様子を示す斜視図である。図9dは本発明によるスラブ用の発熱鋳型セットをC-C面基準で表した断面図であり、図9eは本発明によるスラブ用の発熱鋳型セットの分解斜視図である。
【００９８】
図面を参考にすると、まず、図10aは本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを使ったスラブ施工方法の一例を示すフローチャートである。
【００９９】
図10aに記載されている通り、本発明の一実施例によるスラブの施工方法は
(a)スラブ鋳型の上部鋼板と上記の鋼板の下部に一定間隔で併行に具備された多数の鋼板支持材及び上記の鋼板支持材の下部に上記の鋼板支持材と垂直で具備されてビームで囲まれた空間に、上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着してスラブ用の発熱鋳型を製造する段階(S500)；
(b)上記の製造されたスラブ用の発熱鋳型を支保工を利用して水平に支持し、上記のスラブ鋳型の鋼板上部に鉄筋を配筋してコンクリートを打設する段階(S510)；
(c)上記のマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記の打設されたコンクリートを養生する段階(S520)；及び
(d)養生されたスラブコンクリートからスラブ用の発熱鋳型を脱型する段階(S530)；
を含む構成となる。
【０１００】
スラブを施工するためにはまず、スラブ用の鋳型を製造する必要があるが、本発明では上部鋼板と上記の鋼板の下部に一定間隔で併行に具備された多数の鋼板支持材及び上記の鋼板支持材とそれに垂直で具備されビームで構成されるスラブ鋳型に、上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを挿入・付着して製造する。具体的には上記のスラブ鋳型の上部鋼板と鋼板支持材及びビームで囲まれた空間に、上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムを付着し、スラブ用の発熱鋳型を製造する。
【０１０１】
図10bは本発明によるスラブ用の発熱鋳型セットの全体構成であり、スラブ用の発熱鋳型セットが支保工によって支持されている様子を示す斜視図である。図10cは支保工のないスラブ用の発熱鋳型セットだけを示す斜視図であり、図10dは本発明によるスラブ用の発熱鋳型セットをC-C面基準で示す断面図であり、図10eは本発明によるスラブ用の発熱鋳型セットの分解斜視図である。
【０１０２】
図10b及び図10eに図示されている通り、本発明によるスラブ用の発熱鋳型セット(100)は上部鋼板(82)、鋼板支持材(81)及びビーム(80)で構成されるが、上記の鋼板、鋼板支持材及びビームで囲まれた空間に上記の本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システム(20)を挿入して付着することで、一体型として製造される。その際、スラブ鋳型の鋼板(82)に発熱システムを密着させるために発熱システムにスペーサー(92)を付け、外部からボルト(91)などを利用して支持台(90)を圧着しながら付着するのが望ましい。
【０１０３】
次に、上記の製造されたスラブ用の発熱鋳型(100)を支保工(83)などを利用して水平に支持し、上記のスラブ鋳型の鋼板上部に鉄筋を配筋してコンクリートを打設する。
【０１０４】
次に、上記のスラブ用の発熱鋳型に装着された本発明によるマイクロ波を利用したコンクリート養生用の均一発熱システムに電源を供給し、上記のスラブ鋳型の鋼板を加熱することで、打設されたコンクリートの初期水和を強制的に誘導する。冬季のように外気の気温が低い場合はコンクリートの水和が円滑に行われないため、強制加熱によってコンクリートの初期水和を誘導するとその後は自然水和が行われるため、コンクリートの養生を促進することができるのである。
【０１０５】
以上の通り、図面を参考に本発明の特徴について具体的に説明したが、本発明は通常の技術者によって様々な変形・変更が可能であり、そのような変形・変更は本発明の保護範囲に該当するものと解釈するべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明によるマイクロ波を利用した高効率均一発熱システムは、コンクリートの早期養生を必要とするコンクリート構造物の施工に使用する場合、冬季のように外気の温度が低い時期でも十分な初期水和が可能になり、冬季におけるコンクリート構造物の効果的な施工が可能になる。特に、冬季の初期凍害からコンクリートを保護して必要強度を確保するのはもちろん、コンクリートを給熱養生して強度の発現を促進することで工事期間の短縮が可能になり、従来の断熱・加熱保温養生法に比べて燃料と電力の消費量を著しく削減できる低エネルギー・低費用・高効率の技術である。また、従来の方法のような有毒ガスが発生しないため、安全性を確保できる低炭素で環境にやさしい技術である。特に従来、本発明者たちによって発表された技術の問題点である不均一加熱と、それによる亀裂発生の可能性も本技術によって解決できる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図９ｆ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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