KR101647802B1 - Carbon nanotube composite Pretensioned Spun High Strength Concrete Pile and construction Methods thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a carbon nanotube (CNT) composite pretensioned spun high strength concrete (PHC) pile and a construction method thereof. The CNT composite PHC pile comprises: a first composite PHC upper pile forming an upper portion thereof and containing a concrete pile including a CNT; and a second PHC lower pile forming a lower portion thereof. The CNT composite PHC pile aqueously disperses the CNT in centrifugally formed concrete to improve structural performance such as bending performance and shear performance. The CNT composite PHC pile can be used to provide economic efficiency and safety with respect to influence of horizontal force and bending moment such as an excessive eccentric soil pressure and an unpredicted earthquake load.

Description

CNT 합성 고강도 콘크리트 말뚝 및 그 시공방법 {Carbon nanotube composite Pretensioned Spun High Strength Concrete Pile and construction Methods thereof} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CNT synthetic high strength concrete pile and a method of constructing the CNT synthetic high purity concrete pile,

탄소나노튜브(Carbon nanotube: CNT) 합성 고강도 콘크리트 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강도 및 전단력이 보강된 CNT 합성 고강도 콘크리트 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon nanotube (CNT) synthetic high strength concrete pile and a construction method thereof, and more particularly, to a CNT synthetic high strength concrete pile reinforced with strength and shear force and a construction method thereof.

일반적으로 건물이나 구조물을 세우는 경우 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 상부의 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초공사를 하고 있다. 이에 따라 구조물의 하중 등 이에 따라 구조물의 하중 등 여러 조건에 따라 얕은 기초나 깊은 기초가 행해지는 데, 근입폭비가 1이하의 경우를 얕은 기초라 하고, 근입폭비가 1 이상인 경우를 깊은 기초로 정의하고 있다. 상기한 얕은 기초의 경우에는 파일 등을 사용하지 않고 구조물을 지반에 직접 지지시키고, Generally, when a building or structure is built, the foundation is reinforced to support the upper structure according to the condition of the ground or the load of the structure. Therefore, a shallow foundation or a deep foundation is performed depending on various conditions such as the load of the structure and the like depending on the load of the structure. A shallow foundation is defined as a shallow foundation and a shallow foundation is defined as a deep foundation . In the case of the shallow foundation described above, the structure is directly supported on the ground without using a file or the like,

구조물 아래의 지반이 상부 구조물의 하중을 지지할 수 없을 경우에는 말뚝 등을 사용하여 지반의 지지력을 보강하고 있다.When the ground below the structure can not support the load of the upper structure, the supporting force of the ground is reinforced by using piles and the like.

종래 깊은 기초로 사용되는 구조물용 말뚝 기초는 크게 강관 말뚝과 PHC 말뚝(프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리트 말뚝: Pretensioned Spun High Strength Concrete Pile)으로 구분할 수 있다. 강관 말뚝과 PHC 말뚝은 동일한 말뚝 직경을 갖는 경우 연직지지력에 의한 선단지지력 측면에서는 큰 차이가 없다. Conventional pile foundations used for deep foundation can be roughly divided into steel pipe pile and PHC pile (Pretensioned Spun High Strength Concrete Pile). In case of steel pipe pile and PHC pile having the same pile diameter, there is no significant difference in terms of the end bearing capacity due to the vertical supporting force.

다만 전단성능과 휨성능은 강관말뚝과 PHC말뚝에는 큰 차이가 있어 전단 및 휨성능에 따라 말뚝형식을 결정하였다. 즉, PHC말뚝은 강관말뚝 대비 연직력에 의해 좌우되는 구조물에 있어서는 경제성 및 시공성이 우수하여 PHC 말뚝을 적용함이 타당하나, 과도한 편토압 및 예기치 않은 지진하중과 같은 수평력 및 휨모멘트의 영향이 큰 구조물에 있어서 PHC 말뚝을 적용하기엔 전단 및 휨성능이 부족하여 고가인 강관말뚝을 적용할 수 밖에 없어 이에 대한 개선이 요구된다. However, the shear performance and bending performance differed greatly between the steel pipe pile and the PHC pile, and the pile type was determined according to the shear and bending performance. In other words, PHC pile is suitable for PHC pile due to its economical efficiency and construction workability. However, the effect of horizontal force and bending moment such as excessive biased earth pressure and unexpected seismic load is large In order to apply the PHC pile to the structure, the shear and bending performance are insufficient, and expensive steel pipe piles can not be applied.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 합성 PHC 말뚝의 제조공정에 추가 설비 투자 없이 전단 성능과 휨 성능이 개선된 CNT 합성 PHC 말뚝을 제공하는 것이다. The present invention provides a CNT synthetic PHC pile having improved shear performance and bending performance without additional investment in a conventional synthetic PHC pile manufacturing process.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 CNT 합성 PHC의 시공방법을 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide a method of constructing the CNT synthetic PHC.

상기 기술적 과제는 상부를 이루는 탄소나노튜브를 포함하는 콘크리트 말뚝을 함유하는 제1 합성 PHC(pretensipned spun high strength concrete pipe) 상부 말뚝과 하부를 이루는 제2PHC 하부 말뚝을 포함하는 CNT 합성 PHC 말뚝에 의하여 이루어진다. The technical problem is solved by a CNT synthetic PHC pile including a first synthetic PHC upper pile containing a concrete pile including upper carbon nanotubes and a second PHC lower pile forming a lower part .

다른 기술적 과제는 탄소나노튜브를 물에 분산하여 탄소나노튜브 수분산 혼합물을 얻는 단계; Another object of the present invention is to provide a method for producing a carbon nanotube aqueous dispersion, comprising: dispersing a carbon nanotube in water to obtain a carbon nanotube water dispersion mixture;

상기 탄소나노튜브 수분산 혼합물을 제1콘크리트와 혼합하여 제1합성 PHC 상부 말뚝을 제조하는 단계; Mixing the carbon nanotube water dispersion mixture with the first concrete to produce a first synthetic PHC upper pile;

제2콘크리트를 이용하여 제2합성 PHC 하부 말뚝을 제조하는 단계; 및 Fabricating a second synthetic PHC bottom pile using a second concrete; And

상기 제1합성 PHC 상부 말뚝과 제2합성 PHC 하부 말뚝을 연결하는 단계를 포함하여 상술한 CNT 합성 PHC 말뚝을 제조하는 CNT 합성 PHC 말뚝의 시공방법에 의하여 이루어진다. And connecting the first synthetic PHC upper pile and the second synthetic PHC lower pile to form the CNT synthetic PHC pile.

상기 탄소나노튜브 수분산 혼합물에 콘크리트 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 1 중량부의 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 CNT 재료를 더 부가한다.The polymer CNT material containing 0.01 to 1 part by weight of the metal-nanofiber composite material based on 100 parts by weight of concrete is further added to the carbon nanotube water dispersion mixture.

본 발명의 CNT 합성 PHC 말뚝은 탄소나노튜브를 원심성형 콘크리트에 수분산시켜 휨 성능, 전단선능과 같은 구조적인 성능이 개선된다. 이러한 CNT 합성 PHC 말뚝을 이용하면 경제적이고 과도한 편토압, 예기치못한 지진하중과 같은 수평력 및 휨모멘트의 영향에 대하여 안전성이 우수하다. The CNT synthetic PHC pile of the present invention improves structural performance such as flexural performance and shear strength by dispersing carbon nanotubes in a centrifugally formed concrete. The use of such CNT composite PHC pile is economical and has excellent safety against the effects of horizontal forces and bending moments such as excessive earth pressure and unexpected seismic load.

도 1은 일구현예에 따른 CNT 합성 PHC 말뚝을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 평가예 2에 따라 휨 테스트를 실시하여 최대 휨 모멘트를 계산하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
1 is a schematic view illustrating a CNT synthetic PHC pile according to one embodiment.
Fig. 2 is a view for explaining a process of calculating the maximum bending moment by performing a bending test according to the evaluation example 2. Fig.

이하, CNT 합성 PHC 말뚝 및 그 시공방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the CNT synthetic PHC pile and its construction method will be described in more detail.

상부를 이루는 탄소나노튜브를 포함하는 콘크리트 말뚝을 함유하는 제1 합성 PHC(Pretensioned spun high strength concrete pipe) 제1PHC 상부 말뚝과 상부를 이루는 제2PHC 하부 말뚝을 포함하는 CNT 합성 PHC 말뚝이 제공된다. There is provided a CNT synthetic PHC pile including a first PHC upper pile and a second PHC lower pile, the first synthetic PHC containing a concrete pile including carbon nanotubes forming the upper part.

제1합성 PHC에서 탄소나노튜브의 함량은 제1합성 PHC 상부 말뚝의 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 3 중량부이다. 여기에서 탄소나노튜브의 함량이 상기 범위일 때 구조적 성능이 우수한 CNT 합성 PHC 말뚝을 얻을 수 있다. The content of the carbon nanotubes in the first synthetic PHC is 0.01 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the first synthetic PHC upper pile. Here, when the content of carbon nanotubes is within the above range, a CNT synthetic PHC pile having excellent structural performance can be obtained.

본 발명은 탄소나노튜브를 콘크리트에 수분산시켜 합성한 PHC 말뚝과 기성 PHC 말뚝을 용이하게 연결하여, 과도한 편토압 및 예기치 않은 지진하중과 같은 수평력 및 휨모멘트의 영향이 크게 작용하는 깊이에는 탄소나노튜브를 합성한 PHC 말뚝이 시공될 수 있도록 하고 영향이 적은 그 이하의 깊이에는 종래 PHC 말뚝으로 연결할 수 있도록 하여 보다 경제적인 PHC 말뚝을 시공하는 방법을 제공한다. The present invention relates to a method and apparatus for easily connecting a PHC pile synthesized by water dispersion of carbon nanotubes to an existing PHC pile, and to a depth at which a horizontal force and a bending moment such as an excessive biased earth pressure and an unexpected earthquake load are largely affected, The present invention provides a method of constructing a PHC pile that is made of a composite of a tube and a PHC pile having a smaller depth and less depth than that of a conventional PHC pile.

지진하중과 같은 수평력 및 휨모멘트의 영향이 크게 작용하는 깊이는 예를 들어 기초 바닥으로부터 7m 이하, 예를 들어 5 내지 7m의 깊이를 말한다. The depth at which the influence of horizontal forces and bending moments, such as seismic loads, largely contributes, for example, to a depth of 7 m or less, for example 5 to 7 m, from the foundation floor.

탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube: SWNT)도 가능하지만 이중벽 탄소나노튜브(Double-Walled Carbon Nanotube: DWNT), 얇은 다중벽 탄소나노튜브(thin Multi-Walled Carbon Nanotube: MWNT), 다중벽 탄소나노튜브(MWNT) 등과 같은 다중벽 탄소나노튜브가 이용될 수 있다. Carbon nanotubes can be single-walled carbon nanotubes (SWNTs), but double-walled carbon nanotubes (DWNTs), thin multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) ), Multi-wall carbon nanotubes (MWNT), and the like can be used.

이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브가 단일벽 나노튜브에 비하여 가격이 저렴하여 보다 저렴한 비용으로 CNT 합성 PHC 말뚝을 제조할 수 있다. Double-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes are less expensive than single-walled nanotubes, so that CNT synthetic PHC piles can be manufactured at a lower cost.

다중벽 탄소나노튜브는 저항이 약 0.01 내지 0.2Ωcm, 예를 들어 0.1 Ωcm이고, 열전도도는 1000 내지 2500W/m/K, 예를 들어 약 2000 W/m/K이다. 그리고 다중벽 탄소나노튜브의 인장탄성율은 1.0 내지 1.5TPa, 예를 들어 약 1.28TPa이고, 최대연신강도는 80 내지 120GPa, 예를 들어 약 100GPa이다. The multiwalled carbon nanotubes have a resistance of about 0.01 to 0.2? Cm, for example 0.1? Cm, and a thermal conductivity of 1000 to 2500 W / m / K, for example about 2000 W / m / K. The tensile modulus of the multi-walled carbon nanotube is 1.0 to 1.5 TPa, for example, about 1.28 TPa, and the maximum drawing strength is 80 to 120 GPa, for example, about 100 GPa.

탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)는 탄 소원자가 육각형 벌집무늬로 결합된 판상의 흑연시트가 직경이 수 나노미터에서 수백 나노미터 정도인 튜브형태로 말려져있는 나노소재이다. 탄소나노튜브는 결합 형태에 따른 특이한 전자구조와 나노미터 수준의 직경에 기인하는 특유의 전기적, 기계적, 및 물리화학적 특성을 나타낸다. 예를 들면, 탄소나노튜브는 알루미늄의 1/2 정도의 밀도를 가지면서도 강철보다 100배 이상의 강도를 보인다. 또한 작은 치수에 연유하여 일반 탄소섬유보다 단위 질량당 높은 표면적을 가져 에너지 흡수 활성면적이 크고 혼합재료 내에서의 매우 큰 상호작용으로 안정한 혼합재료를 생산할 수 있다. 이러한 탄소나노튜브의 우수한 물성으로 인해서 구조보강재, 에너지 저장, 연료전지, 센서 등 다양한 분야에서 산업적 응용이 활발히 진행 중에 있다. 특히 탄소나노튜브는 빛 흡수측면에서 아주 우수한 재료로 알려져 있다. 수직 성장시킨 탄소나노튜브 어레이(array)의 경우 총 반사율이 0.045%로 현재까지 발표된 최저의 반사율을 가지는 재료보다도 3배 이하의 반사율을 나타내 현재까지 알려진 재료 중에서 가장 낮은 반사율의 흑체(black body)로 기록되고 있다. 위와 같은 탄소나노튜브의 특성을 고려하여 본 발명자들은 표면적이 넓고 광흡수율이 우수한 탄소나노튜브가 포함된 수분산 혼합물을 제조하고 상기 수분산 혼합물을 합성 PHC 제조시 이용함으로써 전단성능과 휨성능이 개선된 CNT 합성 PHC 말뚝을 개발하기에 이른 것이다. Carbon nanotubes (CNTs) are nanomaterials in which a sheet of graphite sheet, in which a carbon source is combined with an hexagonal honeycomb pattern, is rolled into a tube having a diameter of several nanometers to several hundreds of nanometers. Carbon nanotubes exhibit unique electrical, mechanical, and physicochemical properties due to their unique electronic structure and diameter at the nanometer level, depending on the bond type. For example, carbon nanotubes have a density of about one-half of that of aluminum, yet have a strength of more than 100 times that of steel. In addition, due to the small size, it has higher surface area per unit mass than ordinary carbon fiber, and it can produce a stable mixed material with a large energy absorption active area and a very large interaction in the mixed material. Due to the excellent properties of such carbon nanotubes, industrial applications are actively undergoing in various fields such as structural reinforcement, energy storage, fuel cell, and sensor. In particular, carbon nanotubes are known as excellent materials in terms of light absorption. In the case of a vertically grown carbon nanotube array, the total reflectance is 0.045%, which is 3 times lower than that of the material having the lowest reflectance published to date, . Considering the characteristics of the carbon nanotubes as described above, the inventors of the present invention manufactured an aqueous dispersion mixture containing carbon nanotubes having a wide surface area and an excellent light absorption rate, and used the water dispersion mixture in the preparation of synthetic PHC to improve the shear performance and the bending performance And to develop CNT synthetic PHC piles.

상기 탄소나노튜브가 포함된 수분산 혼합물은 탄소나노튜브(CNT), 분산제 및 물로 이루어진다. 상기 수분산 혼합물에서 탄소나노튜브(CNT)의 함량은 0.01∼3 중량%이고, 분산제의 함량은 0.01∼5 중량%이고 그 나머지의 함량이 물의 함량이다. The water dispersion mixture containing the carbon nanotubes comprises carbon nanotubes (CNT), a dispersant, and water. The content of carbon nanotubes (CNT) in the aqueous dispersion mixture is 0.01 to 3 wt%, the content of the dispersing agent is 0.01 to 5 wt%, and the content of water is the remainder.

탄소나노튜브는 수지 바인더와의 접착성과 분산성 향상을 위해 표면 개질 공정을 거치는 것이 바람직하다. 탄소나노튜브의 표면개질 방법은 종래의 통상적인 방법으로 액상 또는 기상 산처리, 오존수처리, 플라즈마 처리 등이 있다. 이들의 통상적인 탄소나노튜브 표면개질 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 상기 탄소나노튜브 수분산 혼합물에서 분산제는 시판되는 통상적인 계면화성제를 사용할 수 있으며, 대표적인 예로 SDS, SDBS, SDSA, DTAD, CTAB, NaDDBS, Cholic Acid, Tween 85, Brij 78, Brij 700, Triton X, PVP, EC(Ethyl Cellulose), Nafion, HPC(Hydroxy Propyl Cellulose), CMC(Carboxy Methyl Cellulose), HEC(Hydroxy Ethyl Cellulose), Pluronic(PEO-PPO Copolymer) 등이 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물 형태로 사용가능하다. 상기 수분산 혼합물은 물 이외에 메탄올, 에탄올, 에틸아세테이트, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔, 디메틸포름아마이드(DMF) 중에서 선택된 하나 이상의 유기용매를 더 포함할 수 있다. 상기 수분산 혼합물에는 수분산 혼합물의 안정성이나 필요로 하는 특정의 기능을 부여하기 위하여 각종 첨가제가 부가될 수 있다. 부가되는 첨가제로는 분산제, 슬립제, 흐름성 개선제, 증점제, 대전방지제, 발수제, 공기/수증기/땀 투과제, 마찰 계수 개선제, 자외선 안정제 등이 있으며 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 물론 상기 첨가제에 반드시 한정되는 것은 아니고 필요한 용도에 따라서 다른 첨가제가 적절히 사용될 수 있다. 수분산 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01∼5 중량부의 첨가제가 더 부가될 수 있다. 액상의 다중벽 탄소나노튜(MWNT) 수분산 혼합물은 초음파, 롤 밀, 볼 밀, 또는 제트밀을 이용하여 액상의 다중벽 탄소나노튜(MWNT) 수분산 혼합물을 제조한다. Carbon nanotubes are preferably subjected to a surface modification process to improve adhesion with the resin binder and dispersibility. Methods for surface modification of carbon nanotubes include liquid phase or gaseous acid treatment, ozonated water treatment, plasma treatment and the like by conventional conventional methods. These conventional carbon nanotube surface modification methods can be easily carried out by those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. SDB, SDSA, DTAD, CTAB, NaDDBS, Cholic Acid, Tween 85, Brij 78, Brij 700, Triton X, and the like are used as the dispersant in the carbon nanotube water dispersion mixture. , PVP, Ethyl Cellulose (EC), Nafion, Hydroxy Propyl Cellulose (HPC), Carboxy Methyl Cellulose (CMC), Hydroxy Ethyl Cellulose (HEC) and Pluronic (PEO-PPO Copolymer). They may be used alone or in the form of a mixture of two or more. The aqueous dispersion mixture may further contain at least one organic solvent selected from methanol, ethanol, ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), toluene, dimethylformamide (DMF) Various additives may be added to the water dispersion mixture in order to impart stability of the water dispersion mixture or specific functions required. Examples of the additive to be added include a dispersant, a slip agent, a flow improver, a thickener, an antistatic agent, a water repellent agent, an air / steam / perspiration agent, a friction coefficient improver and a UV stabilizer. . Of course, the additive is not necessarily limited to the above additives, and other additives may be suitably used depending on the intended use. 0.01 to 5 parts by weight of an additive may be further added to 100 parts by weight of the water dispersion mixture. The liquid multi-walled carbon nanotube (MWNT) water dispersion mixture is prepared by using an ultrasonic wave, a roll mill, a ball mill or a jet mill to prepare a liquid multi-walled carbon nanotube (MWNT) water dispersion mixture.

상기 제1합성 PHC 상부 말뚝은 금속-나노파이버 혼합체를 함유한 고분자 복합 재료를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 금속-나노파이버 혼합체를 더 포함하면 CNT 합성 PHC 말뚝의 전단 성능과 휨 성능이 더욱 개선된다. The first synthetic PHC upper pile may further include a polymer composite material containing a metal-nanofiber mixture. When such a metal-nanofiber mixture is further included, the shear performance and bending performance of the CNT synthetic PHC pile are further improved.

상기 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 재료에서 나노파이버는 탄소나노튜브 및 탄소나노파이버 중에서 선택된 하나 이상의 직경이 5 내지 50nm의 튜브 및 파이버로 이루어진다. 여기에서 상기 금속은 10 내지 500㎛의 미세분말로서 알루미늄, 구리, 은, 철 및 티타늄 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다. In the polymer material containing the metal-nanofiber composite, the nanofiber is composed of a tube and fiber having at least one diameter of 5 to 50 nm selected from carbon nanotubes and carbon nanofibers. Wherein the metal comprises at least one selected from the group consisting of aluminum, copper, silver, iron and titanium as fine powders of 10 to 500 μm.

상기 고분자로는 열가소성수지(Thermoplastics), 탄성체(Elastomers), 열경화성(Thermosets), 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomers)중에서 선택된 하나 이상을 사용한다. 상기 열가소성 수지로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메칠메타아크릴레이트(PMMA) 등이 있다. As the polymer, at least one selected from thermoplastics, elastomers, thermosets, and thermoplastic elastomers may be used. Examples of the thermoplastic resin include polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride (PVC), and polymethyl methacrylate (PMMA).

금속-나노파이버 복합체는 예를 들어 구리-탄소나노튜브 복합체, 알루미늄/구리-탄소나노튜브 복합체 또는 철-탄소나노튜브 복합체가 있다. 상술한 구리-탄소나노튜브 복합체, 알루미늄/구리-탄소나노튜브 복합체 또는 철-탄소나노튜브 복합체에서 탄소나노튜브의 함량은 복합체 총부피를 기준으로 하여 1 부피% 이상, 예를 들어 1 내지 20 부피%이다. The metal-nanofiber composite may be, for example, a copper-carbon nanotube composite, an aluminum / copper-carbon nanotube composite, or an iron-carbon nanotube composite. The content of carbon nanotubes in the above-described copper-carbon nanotube composite, aluminum / copper-carbon nanotube composite or iron-carbon nanotube composite may be 1 vol% or more, for example, 1 to 20 vol %to be.

금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 재료의 함량은 제1합성 PHC 상부 말뚝의 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 50 중량부, 예를 들어 1 내지 10 중량부이다. 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 재료의 함량이 상기 범위일 때 제1합성 PHC 말뚝의 성능이 매우 우수하다. The content of the polymer material containing the metal-nanofiber composite is 0.01 to 50 parts by weight, for example 1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total weight of the first synthetic PHC upper pile. When the content of the polymer material containing the metal-nanofiber composite is within the above range, the performance of the first synthetic PHC pile is excellent.

상기 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 재료는 하기 과정에 따라 제조될 수 있다. 먼저 금속 입자 및 나노파이버에 기계적 밀링에 의한 기계적 충격 에너지를 가한 후 금속 입자가 탄성 변형 또는 소성 변형을 일으켜서 나노파이버가 금속 입자 내부에 침투하여 금속-나노파이버 혼합체를 형성한다. 이어서 이를 기계적 분산법을 이용하여 액상의 고분자 수지에 분산하고 이를 일방향 가압법을 이용하여 특정의 형상을 갖는 소재를 제조하는 과정을 거칠 수 있다. 여기에서 기계적 분산법은 초음파, 롤밀링, 볼밀링, 제트밀링 등을 이용한다. 이러한 제조방법에 따르면 기계적 에너지를 가하여 분산성이 우수한 금속 입자에 나노파이버 일부분을 삽입하여 고정시킨 금속-나노파이버 혼합체를 제조하고 이를 고분자에 분산하여 제조함으로써 기계적 특성이 매우 우수한 재료를 얻을 수 있다. The polymer material containing the metal-nanofiber composite may be prepared according to the following procedure. First, mechanical impact energy is applied to the metal particles and the nanofibers by mechanical milling, and the metal particles undergo elastic deformation or plastic deformation, whereby the nanofibers penetrate into the metal particles to form a metal-nanofiber mixture. Then, it is dispersed in a liquid polymer resin by a mechanical dispersion method, and then a unidirectional pressure method is used to produce a material having a specific shape. Here, the mechanical dispersion method uses ultrasonic waves, roll milling, ball milling, jet milling and the like. According to such a manufacturing method, a metal-nanofiber mixture in which a part of a nanofiber is inserted and fixed to metal particles having excellent dispersibility by applying mechanical energy is prepared and dispersed in a polymer, whereby a material having excellent mechanical properties can be obtained.

본 발명에서 상기 제1 합성 PHC 상부 말뚝은 CNT 합성 PHC 말뚝의 하부를 이루며 기초바닥으로부터 5 내지 7m 이하의 영역에 존재한다. 이와 같이 CNT 합성 PHC 말뚝에서 수평 하중의 영향이 큰 영역에만 탄소나노튜브를 함유한 제1합성 PHC 상부 말뚝을 이용하고 수평 하중의 영향이 작은 영역에는 기존의 콘크리트를 이용한 합성 PHC 하부 말뚝을 이용하여도 무방하므로 보다 경제적으로 합성 PHC 말뚝을 제조할 수 있다. 그리고 말뚝 구경에 따라 전단력 보강을 위해 ECP(Engineering Cabon Plastic)를 말뚝 두부와 휨을 받는 부위에 적용하며 말뚝 구경 사이즈에 따라 2mm~5cm까지 조절하여 설치하며 이는 휨강도증가, 전단력보강, 두부보강이 필요한 구조물에 적용한다. In the present invention, the first synthetic PHC upper pile forms a lower part of the CNT synthesized PHC pile and exists in an area of 5 to 7 m or less from the foundation bottom. In this way, the first synthetic PHC upper pile containing carbon nanotubes is used only in the region where the horizontal load has a great influence on the CNT synthetic PHC pile, and the synthetic PHC bottom pile using the conventional concrete is used in the region where the horizontal load has a small effect So that the PHC pile can be manufactured more economically. In order to reinforce the shear force according to the pile diameter, ECP (Engineering Cabon Plastic) is applied to the pile head and the area subjected to flexure. It is adjusted to 2mm ~ 5cm according to the size of the pile diameter. This is a structure requiring increase of bending strength, shear force reinforcement, .

본 발명에서 탄소나노튜브를 함유한 제1합성 PHC 상부 말뚝과 제2합성 PHC 하부 말뚝을 연결하는 경우에는 기성 PHC말뚝의 연결방법과 동일한 용접이음을 이용한다. In the present invention, when connecting a first synthetic PHC upper pile containing carbon nanotubes and a second synthetic PHC lower pile, the same welding connection as that of the existing PHC pile is used.

도 1은 일구현예에 따른 CNT 합성 PHC 말뚝의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. FIG. 1 schematically illustrates the structure of a CNT composite PHC pile according to one embodiment.

이를 참조하면 제1합성 PHC 상부 말뚝(10)과 제2합성 PHC 하부 말뚝(11)이 서로 번걸아 결합되어 CNT 합성 PHC 말뚝을 형성한다. 제1합성 PHC 말뚝(10)에는 탄소나노튜브(12)가 함유되어 있다. Referring to this, the first synthetic PHC upper pile 10 and the second synthetic PHC lower pile 11 are coupled to each other to form a CNT synthetic PHC pile. The first synthetic PHC pile (10) contains carbon nanotubes (12).

상기 제1합성 PHC 상부 말뚝에는 강봉 및 나선철근을 포함하는 내부보강재를 더 포함할 수 있다. The first synthetic PHC upper pile may further include an internal stiffener including a steel bar and a spiral reinforcing bar.

도 1에는 나타나 있지 않으나 제1합성 PHC 상부 말뚝(10)과 제2합성 PHC 하부 말뚝(11) 사이에는 이들을 결합하기 위한 접합 구조가 존재할 수 있다. Although not shown in FIG. 1, there may be a bonding structure for bonding them between the first synthetic PHC upper pile 10 and the second synthetic PHC lower pile 11.

이하, 본 발명에 따른 CNT 합성 PHC 말뚝의 시공방법을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a construction method of the CNT synthetic PHC pile according to the present invention will be described.

탄소나노튜브를 물에 분산하여 탄소나노튜브 수분산 혼합물을 얻는 단계, 상기 탄소나노튜브 수분산 혼합물을 제1콘크리트와 혼합하여 혼합물을 얻고 이 혼합물을 이용하여 제1합성 PHC 상부 말뚝을 제조하는 단계, 제2콘크리트를 이용하여 제2합성 PHC 하부 말뚝을 제조하는 단계, 및 상기 제1합성 PHC 상부 말뚝과 제2합성 PHC 하부 말뚝을 연결하는 단계를 포함하여 상술한 CNT 합성 PHC 합성말뚝을 시공할 수 있다.Dispersing the carbon nanotubes in water to obtain a carbon nanotube water-dispersed mixture, mixing the carbon nanotube water-dispersed mixture with the first concrete to obtain a mixture, and manufacturing the first synthetic PHC upper pile using the mixture Preparing a second synthetic PHC bottom pile using the second concrete, and connecting the first synthetic PHC upper pile and the second synthetic PHC bottom pile to construct the CNT synthetic PHC synthetic pile .

상기 탄소나노튜브 수분산 혼합물에 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 복합재료를 더 부가할 수 있다. 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 복합재료는 제1콘크리트 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 50 중량부이다.The polymer composite material containing the metal-nanofiber composite may further be added to the carbon nanotube water dispersion mixture. The polymer composite material containing the metal-nanofiber composite is 0.01 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the first concrete.

상기 과정에서 탄소나노튜브 수분산 혼합물에서 탄소나노튜브의 함량은 콘크리트 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 3 중량부이다. 그리고 금속-나노파이버 복합체를 함유하는 고분자 복합 재료에서 탄소나노튜브의 함량은 복합체 총부피를 기준으로 하여 1 부피% 이상, 예를 들어 1 내지 20 부피%이다. In the above process, the content of carbon nanotubes in the carbon nanotube water dispersion mixture is 0.01 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of concrete. In the polymer composite containing the metal-nanofiber composite, the content of the carbon nanotube is 1 vol% or more, for example, 1 to 20 vol%, based on the total volume of the composite.

상기 제1합성 PHC 상부 말뚝 상단은 기초부의 내부 철근과 결속하여 PHC 말뚝의 두부 보강재로 이용한다. 그리고 상기 제2합성 PHC 하부 말뚝은 중공부가 형성된 구조를 갖고 제2합성 PHC 말뚝을 하단에 연결시킨 후 지반에 삽입되도록 설치한다.The upper end of the upper pile of the first synthetic PHC is bound to the inner reinforcement of the foundation and used as a reinforcing material for the head of the PHC pile. The second synthetic PHC lower pile has a structure in which a hollow portion is formed and is connected to the lower end of the second synthetic PHC pile to be inserted into the ground.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples, but it should be understood that the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1 Example One

수분산된 액상의 다중벽 탄소나노튜브 분산액을 보통 포클랜드 시멘트에 혼입 교반하여 CNT 제1합성 PHC을 제조하였다. The water-dispersed liquid multi-walled carbon nanotube dispersion was mixed with ordinary Falkland cement and stirred to prepare first CNT synthetic PHC.

질산과 황산(3:1) 혼합 용액을 이용하여 MWCNT 표면을 산화시켜 분산성능이 향상된 MWCNT를 제조한다. 상기 산처리된 MWCNT 5 중량%, 분산제(상품명: Triton X100) 5 중량%, 소포제(상품명: Surfynol 104H) 0.2 중량% 및 증류수 38.8 중량%를 혼합하고 140 W(70%)의 출력으로 1시간 동안 초음파를 인가하여 CNT를 분산하여 수분산된 액상의 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 분산액을 얻었다. The surface of MWCNT is oxidized by using mixed solution of nitric acid and sulfuric acid (3: 1) to prepare MWCNT with improved dispersion performance. 5% by weight of the acid-treated MWCNT, 5% by weight of a dispersing agent (trade name: Triton X100), 0.2% by weight of defoamer (trade name: Surfynol 104H) and 38.8% by weight of distilled water were mixed and heated at 140 W (70% CNT was dispersed by applying ultrasonic waves to obtain a water-dispersed liquid multi-walled carbon nanotube (MWCNT) dispersion.

수분산된 액상의 다중벽 탄소나노튜브 분산액에서 다중벽 탄소나노튜브의 함량은 포클랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 하여 약 1 중량부였다. The content of the multi-walled carbon nanotubes in the water-dispersed liquid multi-walled carbon nanotube dispersion was about 1 part by weight based on 100 parts by weight of the Falkland cement.

상기 다중벽 탄소나노튜브 분산액의 저항은 약 0.1 Ωcm이었고, 열전도도는 약 2000 W/m/K이었다. 그리고 다중벽 탄소나노튜브의 인장탄성율은 약 1.28TPa이고, 최대연신강도는 약 100GPa이었다. The resistance of the multi-walled carbon nanotube dispersion was about 0.1 Ωcm and the thermal conductivity was about 2000 W / m / K. The multiwalled carbon nanotubes had a tensile modulus of about 1.28 TPa and a maximum draw strength of about 100 GPa.

포클랜드 시멘트를 이용하여 제2합성 PHC 말뚝을 제조하였다. A second synthetic PHC pile was prepared using Falkland cement.

상기 실시예 1에 따라 얻은 제1합성 PHC 상부 말뚝과 상기 제2합성 PHC 하부 말뚝을 연결하여 CNT 합성 PHC 말뚝을 제조하였다. 여기에서 제1합성 PHC 상부 말뚝은 기초바닥으로부터 5~7m 이하의 영역에 위치하고 제2합성 PHC 하부 말뚝은 기초바닥으로부터 7m를 초과하는 영역에 위치한다. The first synthetic PHC upper pile obtained according to Example 1 and the second synthetic PHC lower pile were connected to produce a CNT synthetic PHC pile. Wherein the first synthetic PHC upper pile is located in an area of 5 to 7 m or less from the foundation bottom and the second synthetic PHC lower pile is located in an area exceeding 7 m from the foundation bottom.

실시예Example 2 2

수분산된 액상의 다중벽 탄소나노튜브 분산액에서 다중벽 탄소나노튜브의 함량은 포클랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 중량부로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 제1합성 PHC 말뚝을 제조하였다. Walled carbon nanotube dispersion in a water-dispersed liquid multi-walled carbon nanotube dispersion was changed to about 0.01 part by weight based on 100 parts by weight of Falkland cement, Piles were manufactured.

실시예Example 3 3

수분산된 액상의 다중벽 탄소나노튜브 분산액에서 다중벽 탄소나노튜브의 함량은 포클랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 하여 약 3 중량부로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 제1합성 PHC 말뚝을 제조하였다. Walled carbon nanotube dispersion in a water-dispersed liquid multi-walled carbon nanotube dispersion was changed to about 3 parts by weight based on 100 parts by weight of Falkland cement, the content of the first synthetic PHC Piles were manufactured.

실시예Example 4 4

수분산된 액상의 다중벽 탄소나노튜브 분산액에 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 재료를 더 부가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 제1합성 PHC 말뚝을 제조하였다. 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 재료의 함량은 제1합성 PHC 말뚝 100 중량부를 기준으로 하여 1 중량부이었다. 상기 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 재료로는 하기 과정에 따라 얻은 구리-탄소나노튜브 복합체를 함유한 고분자 재료를 이용하였다. A first synthetic PHC pile was produced in the same manner as in Example 1, except that a polymer material containing a metal-nanofiber composite was further added to the aqueous dispersion of multi-walled carbon nanotubes in a liquid phase. The content of the polymer material containing the metal-nanofiber composite was 1 part by weight based on 100 parts by weight of the first synthetic PHC pile. As the polymer material containing the metal-nanofiber composite, a polymer material containing a copper-carbon nanotube composite obtained according to the following procedure was used.

구리와 탄소나노튜브의 혼합물을 기계적 밀링을 실시하여 구리-탄소나노튜브 복합체를 얻었다. 구리-탄소나노튜브 복합체에서 탄소나노튜브의 함량은 약 10 부피%이었다. A mixture of copper and carbon nanotubes was mechanically milled to obtain a copper-carbon nanotube composite. The content of carbon nanotubes in the copper-carbon nanotube composite was about 10% by volume.

상기 구리-탄소나노튜브 복합체 30 중량%를 폴리에틸렌테레프탈레이트 70 중량%에 첨가하고 여기에 초음파를 인가하여 기계적 분산을 실시하여 구리-탄소나노튜브 복합체를 함유한 고분자 재료를 제조하였다. 이렇게 제조된 구리-탄소나노튜브 복합체를 함유한 고분자 재료에서는 구리 입자에 탄소나노튜브가 양호하게 삽입되어 기계적 특성이 매우 우수하였다. 30 wt% of the copper-carbon nanotube composite was added to 70 wt% of polyethylene terephthalate, and ultrasonic wave was applied thereto to perform mechanical dispersion to prepare a polymer material containing the copper-carbon nanotube composite. In the polymer material containing the copper-carbon nanotube composite thus prepared, carbon nanotubes were well inserted into the copper particles, and the mechanical properties were excellent.

포클랜드 시멘트를 이용하여 제2합성 PHC을 제조하였다. A second synthetic PHC was prepared using Falkland cement.

상기 실시예 1에 따라 얻은 제1합성 말뚝과 상기 제2합성 PHC 말뚝을 연결하여 CNT 합성 PHC 말뚝을 제조하였다. The first synthetic pile obtained according to Example 1 and the second synthetic PHC pile were connected to produce a CNT synthetic PHC pile.

실시예Example 5 5

금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 재료의 함량이 제1합성 PHC 말뚝 100 중량부를 기준으로 하여 10 중량부로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 4 was carried out except that the content of the polymer material containing the metal-nanofiber composite was changed to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the first synthetic PHC pile.

비교예Comparative Example 1 One

수분산된 액상의 다중벽 탄소나노튜브 분산액을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 합성 PHC 말뚝을 제조하였다. A synthetic PHC pile was produced in the same manner as in Example 1, except that the aqueous dispersion of multi-walled carbon nanotubes in a liquid phase was not used.

평가예Evaluation example 1 One

상기 실시예 1-5에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝 및 비교예 1에 따라 제조된 합성 PHC 말뚝에 대하여 시간 경과에 따른 압축강도 변화를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. The change in compressive strength with time was measured for the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1-5 and the synthetic PHC pile manufactured according to Comparative Example 1 and is shown in Table 1 below.

압축강도는 KSF 2405-79(콘크리트의 압축강도시험 방법)에 따라 평가하며 휨강도 시험은 KSF 2407-79(콘크리트의 압축강도시험 방법)에 따라 평가하였다. The compressive strength is evaluated according to KSF 2405-79 (compressive strength test method of concrete), and the flexural strength test is conducted according to KSF 2407-79 (compressive strength test method of concrete).

 구 분
 
division
압축강도(MPa)Compressive strength (MPa)
7일후Seven days 14일후After 14 days 28일후After 28 days 실시예 1Example 1 55 1212 3030 실시예 2Example 2 55 12.512.5 3030 실시예 3Example 3 66 1313 3232 실시예 4Example 4 77 1414 3333 실시예 5Example 5 88 1515 3535 비교예 1Comparative Example 1 22 88 1010

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1-5에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝은 비교예 1의 합성 PHC 말뚝과 비교하여 압축강도가 증진되는 효과를 나타냈다. 이와 같이 압축강도가 증가되면 실시예 1-5에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝은 기계적 특성이 우수하여 강도가 증가하고 전단력 및 내마모성이 향상된 결과를 나타냈다. As shown in Table 1, the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1-5 showed an improvement in compressive strength compared with the synthetic PHC pile of Comparative Example 1. [ When the compressive strength was increased as described above, the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1-5 had excellent mechanical properties, resulting in increased strength, improved shear force and abrasion resistance.

평가예Evaluation example 2: 휨 테스트 2: Bending test

1)균열 패턴 비교1) Comparison of crack patterns

상기 실시예 1-5에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝 및 비교예 1에 따라 제조된 합성 PHC 말뚝에 대하여 KS F 4306 프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리트 말뚝의 휨강도 시험 방법에 따라 수행하였다. The CNT synthetic PHC piles manufactured according to Example 1-5 and the synthetic PHC piles manufactured according to Comparative Example 1 were tested according to the flexural strength test method of the KS F 4306 pretensioned centrifugal high strength concrete pile.

도 2와 같이, 말뚝 총 길이 (L)에 대하여 3/5L을 지간으로 하고, 축력의 도입 없이 지간의 중앙에 연직방향 집중하중(Pv)을 가하여 시험을 실시하였다. 연직하중은 I사에서 보유하고 있는 최대용량 1500 kN의 말뚝 전용 시험기를 사용하여 변위제어 방식으로 재하하였다. 연직하중과 중앙부 처짐은 시험기에 부착된 로드셀과 말뚝 중앙부에 부착한 변위계를 이용하여 각각 측정하였으며, 말뚝 시험체 인장부를 직접 관찰하여 초기 균열이 발생되는 하중을 측정하였다.As shown in FIG. 2, a test was conducted by applying 3 / 5L to the total length L of the pile and applying a vertical direction concentrated load Pv to the center of the ground without introducing axial force. The vertical load was applied to the displacement control system using a pile - only tester with a maximum capacity of 1500 kN. Vertical load and center deflection were measured using a load cell attached to the tester and a displacement gauge attached to the center of the pile, and the load at which the initial crack occurred was measured by directly observing the tensile portion of the pile specimen.

상기 실시예 1-5에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝 및 비교예 1에 따라 제조된 합성 PHC 말뚝에 대한 균열 패턴을 조사한 결과, 비교예 1에 따라 제조된 합성 PHC 말뚝은 초기 균일이 많이 발생하는 것이 관찰된 데 반하여, 실시예 1-5에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝은 연직하중이 증가함에 따라 상대적으로 적은 수의 휨 균열이 발생하였다.As a result of examining the crack patterns of the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1-5 and the synthetic PHC pile manufactured according to Comparative Example 1, the PHC pile manufactured according to Comparative Example 1 has a large initial uniformity Whereas the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1-5 has a relatively small number of flexural cracks as the vertical load increases.

2)최대 휨 모멘트 비교2) Maximum bending moment comparison

상기 과정에 따라 측정된 하중을 바탕으로 하기 식 2를 이용하여 ICP 및 기성 PHC 말뚝의 초기 균열 발생 및 휨 모멘트(M)를 산출하였다.Based on the loads measured according to the above procedure, initial crack initiation and bending moments (M) of the ICP and dry PHC piles were calculated using the following equation (2).

[식 2][Formula 2]

?煬령걸?

Figure 112015078212167-pat00001
What?
Figure 112015078212167-pat00001

식 2 중, WPHC는 ICP 말뚝 본체인 PHC 말뚝의 중량을 의미하며, 하기 식 3을 이용하여 계산하였다. Wcon는 내부충전 콘크리트의 중량을 의미하며, 계산시 콘크리트의 단위중량을 2300 kg/m3으로 가정하였다.In Equation 2, W PHC means the weight of the PHC pile, which is the body of the ICP pile, and is calculated using Equation 3 below. W con means the weight of the internal filled concrete, and the unit weight of the concrete is assumed to be 2300 kg / m 3 .

[식 3][Formula 3]

Figure 112015078212167-pat00002
Figure 112015078212167-pat00002

식 3 중, WPHC는 말뚝의 직경, t는 말뚝의 두께를 나타낸다. In Equation 3, W PHC is the diameter of the pile, and t is the thickness of the pile.

ICP 말뚝에 작용하는 하중의 방향에 따라 말뚝의 휨내력이 달라진다. The flexural strength of the pile depends on the direction of the load acting on the ICP pile.

측정 결과, 실시예 1에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝은 비교예 1의 경우에 비하여 초기 강성이 증가하였다. 그리고 휨 테스트를 통하여 최고 하중을 식 2에 대입하여 실시예 1에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝 및 비교예 1에 따라 제조된 합성 PHC 말뚝에 대하여 최대 휨 모멘트를 계산하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.As a result of the measurement, the initial stiffness of the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1 was higher than that of Comparative Example 1. Then, the maximum load was substituted into Equation 2 through the bending test to calculate the maximum bending moment for the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1 and the synthetic PHC pile manufactured according to Comparative Example 1. The results are shown in Table 2 Respectively.

측정 결과, 실시예 1에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝은 비교예 1의 경우에 비하여 초기 강성이 증가하였다. 그리고 휨 테스트를 통하여 최고 하중을 식 2에 대입하여 실시예 1에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝 및 비교예 1에 따라 제조된 합성 PHC 말뚝에 대하여 최대 휨 모멘트를 계산하였다.As a result of the measurement, the initial stiffness of the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1 was higher than that of Comparative Example 1. Then, the maximum load was substituted into Equation 2 through the flexural test to calculate the maximum bending moment for the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1 and the synthetic PHC pile manufactured according to Comparative Example 1.

구 분division 최대휨 모멘트(kN.m)Maximum bending moment (kN . M) 실시예 1Example 1 252.9252.9 실시예 2Example 2 252252 실시예 3Example 3 254254 실시예 4Example 4 257257 실시예 5Example 5 260260 비교예 1Comparative Example 1 123.9123.9

최대 휨 모멘트를 계산한 결과, 실시예 1-5에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝은 비교예 1의 경우에 비하여 증가되는 결과를 나타냈다. 이와 같이 실시예 1-5에 따라 제조된 CNT 합성 PHC 말뚝은 휨 성능이 개선됨에 따라 토압 또는 지진하중과 같은 수평력에 대하여 견디는 힘이 보다 강하다는 것을 알 수 있었다. As a result of calculation of the maximum bending moment, the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1-5 showed an increase in comparison with that of Comparative Example 1. Thus, it can be seen that the CNT synthetic PHC pile manufactured according to Example 1-5 has more strength to withstand lateral forces such as earth pressure or earthquake load as the flexural performance is improved.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is natural to belong.

10: 제1합성 PHC 말뚝               11: 제2합성 PHC 말뚝
12: 탄소나노튜브
10: first synthetic PHC pile 11: second synthetic PHC pile
12: Carbon nanotubes

Claims (10)

상부를 이루는 탄소나노튜브를 포함하는 콘크리트 말뚝을 함유하는 제1합성 PHC(pretensipned spun high strength concrete pipe) 상부 말뚝과 하부를 이루는 제2PHC 하부 말뚝을 포함하며, 제1합성 PHC에서 탄소나노튜브의 함량은 제1합성 PHC 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 3 중량부이고,
상기 제1합성 PHC 상부 말뚝은 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 복합재료를 더 포함하고,
상기 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 복합재료에서 탄소나노튜브의 함량은 1 내지 20 부피%이고,
상기 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 복합재료가 구리-탄소나노튜브 복합체와 폴리에틸렌테레프탈레이트를 함유한 탄소나노튜브(CNT) 합성 PHC 말뚝.
A first synthetic PHC upper pile containing a concrete pile including upper carbon nanotubes and a second PHC lower pile forming a lower part, wherein the content of the carbon nanotubes in the first synthetic PHC Is 0.01 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the first synthetic PHC,
The first synthetic PHC upper pile further comprises a polymer composite material containing a metal-nanofiber composite,
The content of the carbon nanotubes in the polymer composite material containing the metal-nanofiber composite is 1 to 20% by volume,
Wherein the polymer composite material containing the metal-nanofiber composite comprises a carbon nanotube (CNT) composite PHC pile containing a copper-carbon nanotube composite and a polyethylene terephthalate.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 합성 PHC 상부 말뚝은 기초바닥으로부터 7m 이하의 영역에 존재하는 CNT 합성 PHC 말뚝.
The method according to claim 1,
The first synthetic PHC upper pile is located in a region of 7 m or less from the foundation bottom.
탄소나노튜브를 물에 분산하여 탄소나노튜브 수분산 혼합물을 얻는 단계;
상기 탄소나노튜브 수분산 혼합물을 콘크리트와 혼합하여 제1합성 PHC 상부 말뚝을 제조하는 단계;
콘크리트를 이용하여 제2합성 PHC 하부 말뚝을 제조하는 단계;
상기 제1합성 PHC 상부 말뚝과 제2합성 PHC 하부 말뚝을 연결하여 제1항 또는 제5항의 CNT 합성 PHC 말뚝을 제조하고,
상기 탄소나노튜브 수분산 혼합물에 콘크리트 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 1 중량부의 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 복합재료를 더 부가하고,
상기 제1합성 PHC 상부 말뚝을 제조하는 단계에서 탄소나노튜브 수분산 혼합물에서 탄소나노튜브의 함량은 콘크리트 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 3 중량부이고,
상기 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 복합재료에서 탄소나노튜브의 함량은 1 내지 20 부피%이고,
상기 금속-나노파이버 복합체를 함유한 고분자 복합재료가 구리-탄소나노튜브 복합체와 폴리에틸렌테레프탈레이트를 함유한 CNT 합성 PHC 말뚝의 시공방법.
Dispersing the carbon nanotubes in water to obtain a carbon nanotube water dispersion mixture;
Mixing the carbon nanotube water dispersion mixture with concrete to produce a first synthetic PHC upper pile;
Fabricating a second synthetic PHC bottom pile using concrete;
Connecting the first synthetic PHC upper pile and the second synthetic PHC lower pile to produce the CNT synthetic PHC pile of claim 1 or 5,
The polymer composite material containing 0.01 to 1 part by weight of the metal-nanofiber composite based on 100 parts by weight of concrete is further added to the carbon nanotube water dispersion mixture,
In the step of preparing the first synthetic PHC upper pile, the content of the carbon nanotubes in the carbon nanotube water dispersion mixture is 0.01 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the concrete,
The content of the carbon nanotubes in the polymer composite material containing the metal-nanofiber composite is 1 to 20% by volume,
Wherein the polymer composite containing the metal-nanofiber composite comprises a copper-carbon nanotube composite and polyethylene terephthalate.
삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 제1합성 PHC 상부 말뚝 상단은 기초부의 내부 철근과 결속하여 PHC 말뚝의 두부 보강재로 이용하는 CNT 합성 PHC 말뚝의 시공방법.
The method according to claim 6,
Wherein the upper portion of the upper pile of the first synthetic PHC is bound to the inner reinforcing portion of the foundation portion, and thus used as a reinforcing material for the head portion of the PHC pile.
제6항에 있어서,
상기 제2합성 PHC 하부 말뚝은 중공부가 형성된 구조를 갖고 제2합성 PHC 말뚝을 하단에 연결시킨 후 지반에 삽입되도록 설치하는 CNT 합성 PHC 말뚝의 시공방법.
The method according to claim 6,
The second synthetic PHC lower pile has a hollow portion formed therein, and the second synthetic PHC pile is connected to the lower end of the second synthetic PHC pile to be inserted into the ground.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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