고압 워터젯에 의한 콘크리트의 표면 절삭 효율에 관한 실험 연구
Experimental Study on Concrete Surface Chipping by High Pressure Water Jet
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초록
안정성과 기능성 저하 등의 이유로 인한 노후 콘크리트 구조물의 해체시 기존의 해체 공법에 비해서 고압 워터젯을 이용한 해체 공법은 저소음, 무진동, 저분진 그리고 공기단축으로 인해 공사비를 절감하는 효과가 있을 뿐만 아니라 무인 로봇의 활용으로 작업자의 안전도 확보할 수 있는 환경 친화적인 해체 공법이라 할 수 있다. 본 연구에서는 워터젯으로 콘크리트 절삭시 수리변수, 절삭변수, 가속변수로 구분되는 장비운용변수 중 수리변수인 펌프압력과 오리피스직경, 절삭변수인 노즐이송속도와 노즐회전속도, 노즐왕복속도 그리고 노즐이동패턴이 부피제거율에 미치는 영향에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 이로부터 펌프압력과 부피제거율의 관계, 노즐회전속도 또는 노즐왕복속도에 따른 적정 노즐이송속도, 적정 절삭각도, 오리피스 직경과 부피제거율의 관계, 적정 노즐이동패턴을 제시하였다. 본 연구에 사용된 펌프는 플런저 타입이며, 최대유량 268 l/min, 최대토출압력 145 MPa으로 콘크리트 제거에 적합한 고압 대유량의 펌프를 사용하였다. 본 연구의 결과는 국내의 건물해체용 노즐헤드 설계나 유사 장비 개발과 운용시 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
Abstract
Dilapidated concrete buildings with lowered stability and function should be properly reinforced or removed. Water jet systems enable us to selectively remove materials with a low level of vibration and dust, which means they can provide an environment-friendly way to break up or chip off the concrete structures securing the workers' safety. In this study, an efficient use of the water jet system in concrete chipping was studied by examining the water jet parameters on the chipping performance: pump pressure, orifice diameter, nozzle rotation/ oscillation velocity, traverse velocity, jet impingement angle, and nozzle movement pattern on volume removal rate. A 1 m3 of concrete block was cured for the test. A triplex plunger pump having the maximum flow rate of 268 l/min was used with 145 MPa of driving pressure. The result of this study is expected to provide useful information in designing the water jet nozzle head and concrete chipping process.
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