KR101977604B1 - 현장타설말뚝 고속 양생 방법, 장치 및 이를 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법 - Google Patents

Abstract

현장타설말뚝 고속 양생 방법, 장치 및 이를 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법이 개시되며, 상기 현장타설말뚝 고속 양생 방법은, (a) 파이프 및 하중저항 구조부재를 상기 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공 내에 배치하는 단계; (b) 상기 파이프 내부에 히터를 배치하고 충진유체를 충진하는 단계; 및 (c) 상기 히터의 발열이 상기 충진유체를 통해 상기 굴착공 내부 중 상기 파이프 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록, 상기 히터를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

현장타설말뚝 고속 양생 방법, 장치 및 이를 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법{METHOD AND APPARATUS FOR HIGH SPEED CURING OF CAST IN PLACE PILE, AND METHOD FOR EARLY QUALITY TEST OF PILE USING THE SAME}

본원은 본 공사용 말뚝 시공 전에 이루어지는 시험말뚝 시공 등에 활용될 수 있는 현장타설말뚝 고속 양생 방법, 장치 및 이를 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법에 관한 것이다.

현장타설말뚝을 설계할 때 말뚝 자체의 강성은 사전시험 및 검증 과정을 통해 알 수 있다. 그러나, 지반의 조건은 일부 지반조사 등을 통해 미리 예측하기는 하지만, 시공 후의 거동 및 하중 작용상태를 정확하게 예측하기는 어렵다. 이로 인해, 현장타설말뚝의 설계가 과다 혹은 과소 설계로 이어지는 사례가 많다.

따라서, 설계시에는 본 공사용 말뚝을 시공하기 이전에 시험 말뚝의 시공을 권장하고 있으나, 현장타설말뚝의 양생 시간이 매우 길게 소요되므로 이를 생략하는 경우가 빈번하다. 이와 같이 시험 말뚝 시공을 생략함에 따라, 본 시공(본 공사용 말뚝의 시공)에 돌입해서야 말뚝의 품질 문제가 불거질 수 있으며, 이처럼 뒤늦게 확인되는 말뚝의 품질 문제는 사후 처리 및 보강이 매우 어려워 말뚝 품질의 불확실성이 늘어날 수 있다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국실용신안등록공보 제20-0385683호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 현장타설말뚝의 양생 시간을 크게 단축시킬 수 있어 조기에 말뚝 품질을 확인할 수 있고, 이에 따라 비용 및 공사시간에 대한 획기적인 절감이 가능한 현장타설말뚝 고속 양생 방법, 장치 및 이를 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법은, (a) 파이프 및 하중저항 구조부재를 상기 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공 내에 배치하는 단계; (b) 상기 파이프 내부에 히터를 배치하고 충진유체를 충진하는 단계; 및 (c) 상기 히터의 발열이 상기 충진유체를 통해 상기 굴착공 내부 중 상기 파이프 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록, 상기 히터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제2 측면에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법은, (a) 파이프 루프 어셈블리 및 하중저항 구조부재를 상기 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공 내에 배치하는 단계; 및 (b) 가열유체의 발열이 상기 굴착공 내부 중 상기 파이프 루프 어셈블리의 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록, 상기 파이프 루프 어셈블리 내부에 가열유체를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제3 측면에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 장치는, 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공 내에 배치되는 파이프; 상기 파이프 내부에 배치되는 히터; 상기 파이프 내부에 충진되는 충진유체; 및 상기 히터의 발열이 상기 충진유체를 통해 상기 굴착공 내부 중 상기 파이프 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록, 상기 히터를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제4 측면에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 장치는, 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공 내에 배치되는 파이프 루프 어셈블리; 가열유체의 발열이 상기 굴착공 내부 중 상기 파이프 루프 어셈블리의 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록, 상기 파이프 루프 어셈블리 내부에 가열유체를 공급하는 가열유체 공급부; 및 상기 가열유체 공급부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 히터의 발열이 충진유체를 통해 파이프 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되므로, 콘크리트가 조기에 양생될 수 있다. 이에 따르면, 현장에서 시험 시공시에 말뚝의 품질 확인이 빠르게 이루어질 수 있고, 이렇게 확인된 품질이 말뚝 설계에 반영될 수 있어 합리적인 말뚝 설계가 이루어질 수 있다. 이에 따라, 비용의 획기적 절감 및 공사 기간의 획기적 단축이 가능할 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 가열유체의 발열이 파이프 루프 어셈블리 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되므로, 콘크리트가 조기에 양생될 수 있다. 이에 따르면, 상술한 바와 같이, 현장에서 시험 시공시에 말뚝의 품질 확인이 빠르게(조기에) 이루어질 수 있고, 이렇게 확인된 품질이 말뚝 설계에 반영될 수 있어 합리적인 말뚝 설계가 이루어질 수 있다. 이에 따라, 비용의 획기적 절감 및 공사 기간의 획기적 단축이 가능할 수 있다.

도 1은 본원의 제1 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 2는 본원의 제1 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 장치에 있어서, 굴착공 내에 파이프, 하중저항 구조부재, 양방향 재하시험 장치가 배치된 것을 설명하기 위한 개략적인 정면도(상측) 및 각 구성들을 서로 중첩(오버랩)하여 개략적으로 도시한 평면도(하측)이다. 참고로 도 2에 표시된 해치(hatch)는 단면을 표시하는 용도가 아니라 각 구성들을 구분하는 용도로 사용되었다.
도 3은 도 2의 하측의 평면도의 확대도로서, 양방향 재하시험 장치의 압력 셀이 하나인 경우에 대한 개략적인 예시이다.
도 4 및 도 5 각각은 본원의 제1 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 장치에 있어서, 양방향 재하시험 장치의 압력 셀이 두 개 및 네 개인 경우에 대한 개략적인 예시로서, 굴착공 내에 파이프, 하중저항 구조부재, 양방향 재하시험 장치가 배치된 것을 설명하기 위한 개략적인 정면도(상측) 및 각 구성들을 서로 중첩(오버랩)하여 개략적으로 도시한 평면도(하측)이다. .참고로 도 4 미 도 5에 표시된 해치(hatch)는 단면을 표시하는 용도가 아니라 각 구성들을 구분하는 용도로 사용되었다.
도 6은 본원의 제1 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 장치에 있어서 파이프 내부에 히터가 배치된 상태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본원의 제2 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 8은 본원의 제2 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 장치에 있어서, 굴착공 내에 파이프 루프 어셈블리, 양방향 재하시험 장치, 지지 부재 등이 배치된 것을 설명하기 위한 개략적인 정면도로서, 하중저항 구조부재의 도시를 생략한 도면이다. 참고로 도 8에 표시된 해치(hatch)는 단면을 표시하는 용도가 아니라 각 구성들을 구분하는 용도로 사용되었다.
도 9는 본원의 제2 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 장치에 있어서, 복수 개의 파이프 루프가 가열유체 공급부에 대하여 병렬 연결된 것을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 10은 본원의 제2 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 장치에 있어서, 하중저항 구조부재, 콘크리트 이동 가이드 부재, 양방향 재하시험 장치, 통과 홀, 오버플로우 홀, 지지 부재 등을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다. 참고로, 도 10은 하중저항 구조부재를 정면에서 바라본 상태를 일부 도시한 일부 정면도, 콘크리트 이동 가이드 부재, 양방향 재하시험 장치, 통과 홀, 오버플로우 홀, 지지 부재 등을 도시한 일부 단면도, 상기한 각 구성들 중 일부를 중첩하여 개략적으로 도시한 평면도를 포함하며, 파이프 루프 어셈블리의 도시는 생략한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

참고로, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 상단, 하측, 하단 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들면 도 2를 보았을 때, 전반적으로 12시 방향이 상측, 전반적으로 12시 방향을 향하는 단부가 상단, 전반적으로 6시 방향이 하측, 전반적으로 6시 방향을 향하는 단부가 하단 등이 될 수 있다.

본원은 본 공사용 말뚝 시공 전에 이루어지는 시험말뚝 시공에 주로 활용될 수 있는 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 현장타설말뚝 고속 양생 장치에 관한 것이다. 다만, 본원의 적용 범위는 본 공사용 말뚝 시공 전에 이루어지는 시험말뚝 시공으로만 한정되는 것은 아니며, 본원의 적용 필요성이 있는 다양한 분야 및 적용대상에 대하여 다양하게 확장될 수 있음은 물론이다.

우선, 본원의 제1 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법(이하 '제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법'이라 함)에 대해 설명한다.

제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법에 있어서, 현장타설말뚝은 C.I.P 공법(Cast In Place Pile), P.R.D 공법(Percussion Rotary Drill Method), R.C.D 공법(Reverse Circulation Drill Method) 공법 등 다양한 공법에 의해 형성(시공)될 수 있는 현장타설말뚝일 수 있다. 이와 같이, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법은 시공 공법의 종류에 제한 없이 적용 가능하다.

도 1은 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이고, 도 2는 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법(장치)에 있어서, 굴착공 내에 파이프, 하중저항 구조부재, 양방향 재하시험 장치가 배치된 것을 설명하기 위한 개략적인 정면도(상측) 및 각 구성들을 서로 중첩(오버랩)하여 개략적으로 도시한 평면도(하측)이다. 또한, 도 3은 도 2의 하측의 평면도의 확대도로서, 양방향 재하시험 장치의 압력 셀이 하나인 경우에 대한 개략적인 예시이고, 도 4 및 도 5 각각은 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법(장치)에 있어서, 양방향 재하시험 장치의 압력 셀이 두 개 및 네 개인 경우에 대한 개략적인 예시로서, 굴착공 내에 파이프, 하중저항 구조부재, 양방향 재하시험 장치가 배치된 것을 설명하기 위한 개략적인 정면도(상측) 및 각 구성들을 서로 중첩(오버랩)하여 개략적으로 도시한 평면도(하측)이다. 도 6은 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법(장치)에 있어서, 파이프의 내부에 히터가 배치된 상태를 설명하기 위한 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법은 파이프(11) 및 하중저항 구조부재(12)를 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공(0) 내에 배치하는 단계(S110)를 포함한다.

하중저항 구조부재(12)는 타설되는 콘크리트와 결합하여 재하되는 하중을 저항하는 구성일 수 있다. 예시적으로, 하중저항 구조부재(12)는 H 빔(도 2 내지 도 5참조), 철근망(도 9 및 도 10 참조) 등일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 도 3을 참조하면, 하중저항 구조부재(12)는 타설되는 콘크리트와 결합되어 일체적인 구조적 거동을 보일 수 있도록 스터드와 같은 돌출부(12a)를 포함할 수 있다. 도 3에는 H 빔에 스터드가 형성된 구현예가 도시되었고, 다른 예로 도 10을 참조하면, 하중저항 구조부재(12)로서 철근망이 활용되는 경우, 철근망에 포함되는 주철근은 콘크리트와의 일체적 결합성을 높이는 이형철근일 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 파이프(11)는 복수 개 구비될 수 있다. 도 2를 참조하면, 파이프(11)는 연직 방향(굴착 방향 또는 깊이 방향)으로 연장될 수 있다. 현장타설말뚝에 있어서 굴착공(0) 내로 타설되는 콘크리트와 굴착공(0)의 내주면은 최대한 많이 접촉되어 서로 엉기어 가급적 높은 주면마찰력이 형성되도록 함이 바람직하다. 또한, 파이프(11)는 타설되는 콘크리트에 대하여 최대한 넓은 영역에 골고루 영향을 미칠 수 있는 위치에 배치될 때 타설된 콘크리트의 고속 양생이 보다 균등하게 품질 편차 없이 이루어질 수 있다. 이에 따라 도 2를 참조하면, 파이프(11)는 굴착공(0)의 내주면으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 5을 참조하면, 복수 개의 파이프(11) 중 적어도 일부는 굴착공(0)의 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이는 후술할 S150 단계에서 파이프(11)에 의한 가열이 굴착공(0) 내에서 보다 균일하게 이루어지도록 하기 위한 배치일 수 있다. 이를 위해, 현장타설말뚝의 규모(직경) 등 설계 및 시공 여건을 고려하여, 필요에 따라서는 복수 개의 파이프(11) 중 다른 일부는 굴착공(0)의 둘레 방향을 따라 배치되는 파이프(11)보다 더 내측, 또는 더 외측에 위치할 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 파이프(11)는 반드시 둘레 방향을 따라 배치되는 것으로만 한정되는 것은 아니며, 굴착공(0) 내에 타설된 콘크리트가 보다 신속하면서도 균일하게 양생될 수 있도록 다양하게 배치될 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, S110 단계는 복수 개의 파이프(11)를 상호 연결하는 간격 유지 부재(Space Bar)(18)를 굴착공(0) 내에 배치할 수 있다. 간격 유지 부재(18)는 복수 개의 파이프(11) 사이의 간격이 기계획된 바에 따라 유지될 수 있도록 복수 개의 파이프(11)와 상호 연결된 프레임 구조를 형성할 수 있따. 예씨적으로, 간격 유지 부재(18)는 복수 개의 파이프(11)와 기조립된 상태로 굴착공(0) 내에 배치될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 시공 여건을 고려하여 배치 방식은 변경될 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, S110 단계는 양방향 재하시험 장치(14)를 굴착공(0) 내에 배치할 수 있다.

예를 들어, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 양방향 재하시험 장치(14)는 상부 플레이트(141), 하부 플레이트(142) 및 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142) 사이에 개재되는 하나 이상의 압력 셀(143)을 포함할 수 있다. 압력 셀(143)의 개수는 시공 여건(예를 들면, 말뚝 직경 등)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 압력 셀(143)은 1 개일 수 있고, 도 3을 참조하면, 압력 셀(143)은 2 개일 수 있으며, 도 4를 참조하면, 압력 셀(143)은 4 개 일 수 있다.

도 2를 참조하면, 후술할 양방향 재하시험을 수행하는 단계에서 압력 셀(143)에 의해 상부 플레이트(141) 및 하부 플레이트(142) 각각에 축방향 하중이 가해짐으로써, 양방향 재하시험이 수행되어 형성된 현장타설말뚝의 선단지지력, 주면마찰력 등의 특성이 파악될 수 있다. 이러한 양방향 재하시험은 당 분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142) 각각에는 복수 개의 압력 셀(143)과 중첩되지 않는 위치에 통과 홀이 형성될 수 있다. 이러한 통과 홀은 도 10에서 도면부호 244로 지칭된 통과 홀 구성을 통해 이해될 수 있다. 참고로, 본원의 제1 실시예에서 설명되는 구성과 제2 실시예에서 설명되는 구성은 반드시 실시예에 따라 구분되어야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 조합될 수 있음은 물론이다. 통과 홀을 통해 후술할 콘크리트 이동 가이드 부재도 10의 도면부호 28 참조)는 굴착공(0) 내로 타설되는 콘크리트를 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동시킬 수 있다. 양방향 재하시험 장치(14)는 굴착공(0) 내에서 상당한 공간을 차지할 수 있기 때문에, 굴착공(0) 내에 타설되는 콘크리트가 양방향 재하시험 장치(14)의 하측 공간으로 이동되는 것을 적어도 일부 차단할 수 있다. 이러한 경우, 양방향 재하시험 장치(14)의 하측 공간에 현장타설말뚝이 정상적으로 형성되지 못하여 양방향 재하시험 결과가 상당히 부정확해질 우려가 있다. 본원의 발명자는 이러한 양방향 재하시험시의 곤란성을 고려하여 굴착공(0) 내에 타설되는 콘크리트가 양방향 재하시험 장치를 통과하여 그 하측으로 진입할 수 있는 통과 홀을 양방향 재하시험 장치에 형성하였다. 이와 더불어, 이러한 통과 홀과 연통하는 콘크리트 이동 가이드 부재를 양방향 재하시험 장치의 상측에 배치함으로써, 시공 여건에 따라 상당한 심도를 갖는 굴착공(0)에 대한 콘크리트의 타설이 보다 균일하고 안정적으로 이루어질 수 있고, 본 말뚝 시공시 확보될 수 있는 지지력을 보다 정확하게 파악할 수 있다.

또한, 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142) 각각에는 통과 홀과 구분되는 오버플로우 홀(도 10의 도면부호 245 참조)이 형성될 수 있다. 오버플로우 홀에 의해 양방향 재하시험 장치(14)의 하측이 콘크리트로 충진된 다음 오버플로우 되는 콘크리트가 양방향 재하시험 장치(14)의 상측으로 배출되도록 유도될 수 있다. 이에 따라, 기배치된 양방향 재하시험 장치(14)가 그 하측에 타설된 콘크리트에 의한 상향 압력 작용으로 인해 원치 않는 위치나 기울기로 이동되는 우려가 해소될 수 있다.

이와 같이, 통상적으로 트레미관 등을 통해 굴착공(0) 내에 타설되는 콘크리트는 통과 홀을 통해 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동되어 양방향 재하시험 장치의 하측으로부터 타설될 수 있고, 양방향 재하시험 장치(14)의 하측이 콘크리트로 완전히 충진되고 나면 초과되는 콘크리트는 오버플로우 홀을 통해 상측 방향으로 배출될 수 있다. 즉, 본원에 의하면, 통과 홀과 오버플로우 홀이 조합됨으로써, 양방향 재하시험 장치(14)의 하측 공간에 콘크리트가 미타설된 빈 공간이 형성되는 것을 방지함과 동시에, 육안으로 확인이 어려운 양방향 재하시험 장치(14) 하측에 콘크리트의 과공급이 이루어진 경우 오버플로우 홀을 통해 양방향 재하시험 장치(14) 상측으로 다시 배출될 수 있도록 함으로써, 양방향 재하시험 장치(14)가 배치된 정 위치에서 다른 위치로 이동되거나 기울어지는 문제의 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

또한 전술한 바와 같이, S110 단계는 콘크리트 이동 가이드 부재를 양방향 재하시험 장치(14)의 상측에 배치할 수 있다. 도 2 내지 도 5에는 명확히 도시되지 않았으나, 도 10의 도면부호 28을 참조하면, 콘크리트 이동 가이드 부재는 타설되는 콘크리트를 전달받는 상단 개구부 및 전달된 콘크리트가 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동되도록 양방향 재하시험 장치와 연통되는 하단 개구부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 콘크리트 이동 가이드 부재의 하단 개구부는 상술한 상부 플레이트(141)의 통과 홀(도 10의 도면부호 244 참조)과 연결될 수 있다. 또한, 상단 개구부는 타설되는 콘크리트가 보다 용이하게 전달될 수 있도록 하단 개구부보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 예시적으로, 콘크리트 이동 가이드 부재는 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상일 수 있다. 이처럼 상측 개구 폭(직경)이 하측 개구 폭(직경)보다 큰 콘크리트 이동 가이드 부재에 의하면, 통상적인 트레미관을 통한 콘크리트 타설시 양방향 재하시험 장치의 통과 홀 측으로 보다 많은 콘크리트가 유입될 수 있어, 양방향 재하시험 장치 하측으로의 콘크리트의 이동이 보다 밀도 있게 이루어질 수 있다.

참고로, 콘크리트의 타설은 S110 단계 이후에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 충진유체를 가열시킨 상태에서 콘크리트가 타설되면 콘크리트가 양생되는 속도가 보다 증가될 수 있으므로, 콘크리트의 타설은 S150 단계에서 충진유체의 가열이 소정의 온도 이상 이루어진 다음 진행될 수 있다. 다만, 콘크리트 타설 공정은 상기와 같은 예시적인 순서에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 콘크리트의 타설은 S130 단계와 S150 단계 사이에 수행되거나, 필요에 따라서는 S110 단계와 S130 단계 사이에 수행될 수 있다..

또한, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, S110 단계는 양방향 재하시험 장치(14)가 굴착공(0) 바닥면에 대하여 고정적으로 배치되도록 양방향 재하시험 장치(14)의 하측을 지지하는 콘 지지부(15)를 굴착공(0) 내에 배치할 수 있다. 콘 지지부(15)는 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상일 수 있다. 예시적으로, 콘 지지부(15)는 양방향 재하시험 장치(14)에 그 자중, 하중저항 구조부재(12)의 자중, Telltale Rod Pipe의 자중, 기타 하향 압력 등 소정의 하중(압력)이 하향으로 작용되면 하측의 일부가 굴착공(0)의 바닥면의 하측으로 관입되면서 양방향 재하시험 장치(14)를 굴착공(0)의 바닥면에 대하여 안정적으로 지지할 수 있다. 이를 위해, 콘 지지부(15)의 하측은 양방향 재하시험 장치(14)의 자중이 집중되면 적어도 일부가 굴착공(0)의 바닥면의 하측으로 관입될 수 있는 단면적 크기(폭 크기)를 갖도록 설정될 수 있다. 이러한 콘 지지부(15)의 하단의 단면적 크기는 굴착공(0) 바닥면을 형성하는 지반 조건을 함께 고려함이 바람직하다. 예시적으로, 콘 지지부(15)의 재질은 강(steel) 재질일 수 있다.

또한, S110 단계는 양방향 재하시험 장치(14)를 굴착공(0)의 바닥면에 대하여 상측으로 이격된 상태로 지지하도록 양방향 재하시험 장치(14)의 하측에 복수 개의 지지 부재(도 8 및 도 10의 도면부호 27 참조)를 수평 방향에 대하여 간격을 두고 배치할 수 있다.

굴착공(0)의 바닥면은 시공 여건, 지반 여건, 굴착 장비의 종류 등에 따라 다양한 굴곡이 형성된 울퉁불퉁한 상태일 수 있다. 이에 따라 복수 개의 지지 부재는 그 중 일부만이 굴착공(0)의 바닥면에 접촉될 수 있다. 이때, 복수 개의 지지 부재의 단면적 크기(폭 크기)는, 복수 개의 지지 부재 중 일부만 접촉되었을 때, 접촉된 일부 지지 부재에 양방향 재하시험 장치의 자중이 집중되면서 접촉된 일부 지지 부재 바로 하측의 자면에 강한 압력이 작용되어, 접촉된 일부 지지 부재가 하측으로 조금 더 관입되고 이에 따라 아직 접촉되지 않은 다른 지지 부재들 중 적어도 일부가 추가적으로 굴착공(0)의 바닥면에 접촉될 수 있는 압력을 형성할 수 있는 단면적 크기(폭 크기)로 설정됨이 바람직하다. 또는, 상기와 같은 목적(기능)을 달성할 수 있도록, 지지 부재의 하단부의 형상은 뾰족한 형상과 같이 보다 높은 압력을 굴착공 바닥면에 가할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 이러한 지지부재의 개수, 단면적, 하단부의 형상 등은 굴착공(0) 바닥면을 형성하는 지반 조건을 함께 고려하여 설정함이 바람직하다. 예시적으로, 지지부재의 재질은 강(steel) 재질일 수 있다. 이를테면, 지지부재는 철근 등과 같은 바 부재일 수 있다. 또한, 지지부재는 양방향 재하시험 장치(14)의 하부 플레이트(142)에 용접 등을 통해 고정적으로 연결될 수 있다.

또한, 도 2 내지 도 5를 참조하면, S110 단계는 Telltale Rod Pipe(19)를 굴착공(0) 내에 배치할 수 있다.

또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법은 파이프(11) 내부에 히터(13)를 배치하고 충진유체를 충진하는 단계(S130)를 포함한다. 또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법은 히터(13)의 발열이 충진유체를 통해 굴착공(0) 내부 중 파이프(11) 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록 히터(13)를 제어하는 단계(S150)를 포함한다. 히터(13)는 콘크리트가 정해진 시간 이내에 원하는 강도 이상으로 양생되도록 충진유체를 가열할 수 있다.

먼저, S130 단계에 대해 설명한다.

충진유체는 기체 및 액체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 충진유체는 물과 같은 액체일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 충진유체는 공기일 수 있다. 다만, 충진유체로 공기를 활용하는 경우에는, 공기와 같은 기체의 열 용량이 물과 같은 액체에 비해 상대적으로 작음을 고려하여, 히터의 개수나 발열량을 충진유체가 액체인 경우보다 크게 증가시키는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 충진유체는 액체를 포함할 수 있다. 충진유체에 포함되는 액체는 공기보다 비열 및 밀도가 큰 액체임이 바람직하다. 일반적으로 공기(air)의 경우, 그 밀도나 비열이 물에 비해 상대적으로 크지 않아, 강관과 같은 파이프(11)의 소정 두께를 통과하여 파이프(11)의 외측으로 고온의 열 전달이 이루어지려면 상술한 바와 같이 히터(13)가 보다 고열로 발열되어야 하는 측면이 있다. 이에 반해, 물과 같은 액체를 포함하는 충진유체는 공기에 비해 열 용량(밀도 및 비열)이 커서, 충진유체가 품은 열이 파이프(11) 외측으로 효율적으로 전달될 수 있다.

또한, 액체를 포함하는 충진유체는 높은 비열이 액체의 순환과 조합되면서 비교적 균일한 온도로 가열될 수 있어, 파이프(11) 외측으로 보다 균일한 열 전달이 이루어질 수 있다. 다시 말해, 액체를 포함하는 충진유체의 경우, 비열이 높아 천천히 식으면서(온도의 급강하 없이) 순환되기 때문에, 기체에 비해 균일한 온도를 유지하기 용이하다.

또한, 충진유체는 액체를 주성분으로 하고 일부 다른 물질이 첨가되는 형태로 구현될 수 있다. 이때, 충진유체에 첨가되는 물질로는 충진유체의 빠른 순환, 파이프(11)의 강도 저하 방지, 열 용량 증대 등의 다양한 기능 수행을 위한 첨가제가 활용될 수 있다. 예를 들어, 충진유체에는 높은 비열 및 밀도를 갖는 금속 분말, 금속 조각 또는 알갱이가 첨가될 수 있다.

다만, 충진유체는 이에만 한정되는 것은 아니며, 파이프(11)의 두께를 통과하는 열 전달을 좋은 효율로 이루어낼 수 있는 다양한 유체(액체 또는 기체)가 충진유체로 선택될 수 있다. 또한, 충진유체로 적합한 유체의 선택은, 히터(13)의 개수 및 출력과 같은 발열수단도 함께 고려하여 이루어짐이 바람직할 것이다.

또한, 충진유체는 파이프(11) 내에 주입되기 전에 선가열될 수 있다. 또한, 일반적으로 파이프(11) 내에 충진유체가 투입된 다음 히터(13)가 설치되겠지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 히터(13)가 파이프(11) 내에 먼저 설치되고 나서 충진유체가 주입될 수도 있다.

또한, 히터(13)는 충진유체를 가열할 수 있다. 예시적으로, 히터(13)는 전기발열 방식으로 구비될 수 있다. 다만, 히터(13)의 방식은 이에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 발열 방식을 갖는 장치들이 히터(13)로 활용될 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 히터(13)는 충진유체를 보다 균일하게 가열할 수 있도록 굴착 깊이 방향을 따라 길게 연장된 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 히터(13)는 파이프(11) 내부에 길이 방향(연직 방향)을 따라 간격을 두고 복수 개 배치될 수 있다. 이와 같이 복수개의 히터(13)가 간격을 두고 설치됨으로써, 충진유체의 온도가 보다 균일하게 유지될 수 있고, 이에 따라 콘크리트가 보다 균일하게 경화되어 고른 강도 내지 주면마찰력이 확보될 수 있다.

또한 도 6의 우측 하단 확대도를 참조하면, 복수 개의 히터(13) 중 최하측 히터(13)는 굴착공(0)의 바닥면으로부터 미리 설정된 높이 이내에 배치될 수 있다. 미리 설정된 높이는 파이프(11) 내부에 충진된 충진유체 중 굴착공(0)의 바닥면과 이웃하는 충진유체에 대해서도 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로의 가열이 이루어질 수 있는 높이일 수 있다.

히터(13)가 주변의 충진유체를 가열하면, 가열된 충진유체는 밀도가 작아지면서 상승 이동하는 유체의 대류가 일어나게 된다. 이에 따라, 최하측 히터(13)가 굴착공(0)의 바닥면에서 소정 이상 상측으로 이격되게 배치되는 경우, 굴착공(0) 바닥면 부근의 충진유체에는 대류에 의한 온도 균일화가 이루어지지 못하는 한계가 있다. 이러한 경우, 굴착공(0)의 바닥면과 이웃하는 콘크리트에는 열이 전달되지 않아 굴착공(0) 내의 상층부에 위치하는 콘크리트에 비해 경화 속도가 느려져 굴착공(0) 내의 콘크리트 중 최하측의 콘크리트는 다른 영역의 콘크리트에 비해 상대적으로 균일하게 양생(경화)되지 않을 수 있다. 이에 따라 본원의 발명자는 최하측 히터(13)의 배치 위치를 보다 디테일하게 설정할 필요성을 인지하였다. 유체의 가열시 대류를 고려하면 최하측 히터(13)는 굴착공(0) 바닥면에 최대한 가깝게 또는 접촉되게 배치함이 바람직하겠으나, 파이프(11)의 하면에 대한 히터(13)의 접촉으로 인해 파이프(11)의 하면 손상이 우려되는 경우에는, 파이프(11)의 하면에 대한 손상은 방지하면서 파이프(11)의 하면과 이웃하는 충진유체에 대해서도 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로의 가열이 이루어질 수 있도록 최하측 히터(13)의 배치 위치를 설정함이 바람직할 것이다.

또한, 도 6을 참조하면, S150 단계에서, 제어부(controller)(113)는 충진유체가 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로 가열되도록 히터(13)의 발열을 제어할 수 있다.

미리 설정된 충진유체 온도범위는 상온보다 높은 하한을 갖는 온도범위일 수 있다. 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법은 파이프(11) 내에 충진된 충진유체를 히터(13)를 이용해 고온으로 가열함으로써, 파이프(11) 외측에 타설되는 콘크리트에 고온의 열 전달이 이루어지도록 하여, 결과적으로 콘크리트가 상온을 초과하는 고온에서 양생되도록 함으로써, 콘크리트가 상온 또는 상온보다 낮은 온도에서의 양생에 비해 훨씬 빠른 속도로 원하는 강도에 도달하도록 할 수 있다.

즉, 미리 설정된 충진유체 온도범위는 콘크리트가 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간을 상온에서 상기 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간보다 단축시키도록 열 전달이 이루어지게 하는 온도범위일 수 있다. 다시 말해, 소정의 충진유체 온도범위는, 콘크리트가 상온보다 높은 온도를 유지하며 고속 양생될 수 있는 정도로 콘크리트에 열 전달을 수행할 수 있는 온도범위로 설정될 수 있다.

보다 구체적으로, 히터(13)는 충진유체를 직접 가열하고, 이렇게 직접 가열된 충진유체로부터 콘크리트로 열 전달이 이루어지면서 콘크리트가 승온되는 것이므로, 충진유체가 상온보다 상당히 높게 가열되어야 콘크리트가 상온보다 높게 가열될 수 있을 것이다. 즉, 충진유체가 히터(13)에 의해 실제 가열되는 온도보다 충진유체로부터 열을 전달받아 가열되는 콘크리트의 온도는 낮을 수밖에 없으므로, 충진유체는 콘크리트를 정해진 시간(시공현장의 공기를 고려한 계획된 시간) 이내에 고속 양생할 수 있는 고온 가열이 가능한 정도의, 상온보다 충분히 높은 온도로 가열됨이 바람직하다.

또한, 미리 설정된 충진유체 온도범위는 형성되는 파이프(11)의 두께, 파이프(11) 하나당 커버 범위 등 충진유체로부터 파이프(11) 외측의 콘크리트로의 열 전달에 영향을 미치는 요인들을 고려하여, 시공현장 별로 맞춤 설정함이 바람직하다. 또한, 미리 설정된 충진유체 온도범위는 충진유체가 직접적으로 접촉되는 파이프(11)의 강도 저하 등에 영향을 미치지 않는 정도의 온도범위로 설정됨이 바람직하며, 충진유체의 성분, 밀도, 비열 등의 제원과 파이프(11)의 재질 등의 제원을 함께 고려하여 설정될 수 있다.

또한, S130 단계는 파이프(11) 내부에 유체 온도 센서를 설치할 수 있다. 유체 온도 센서는 콘크리트에 열을 전달하는 열 전달 매개체인 충진유체의 온도를 감지하는 구성일 수 있다. 또한, 상술한 파이프(11) 및 하중저항 구조부재(12)를 굴착공(0) 내에 배치하는 단계는 굴착공(0) 내에 콘크리트 온도 센서를 설치할 수 있다. 콘크리트 온도 센서는 콘크리트 자체의 온도를 감지할 수 있다. 예시적으로, 콘크리트 온도 센서는 소정의 직경을 갖는 연직 관 내부에 복수개가 상하 방향으로 간격을 두고 배치되는 형태로 구비될 수 있다. 이때, 연직 관은 그 내부에 배치된 콘크리트 온도 센서가 양생 중인 콘크리트의 온도를 보다 직접적이고 정확하게 측정할 수 있도록 둘레에 다수의 홀이 형성된 유공관으로 구비될 수 있다. 제어부(113)는 유체 온도 센서가 감지한 충진 유체의 온도 및 콘크리트 온도 센서가 감지한 콘크리트의 온도에 기초하여 상술한 바와 같이, 충진유체가 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로 가열되도록 히터(13)의 발열을 제어할 수 있다.

또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법은, S150 단계 이후에, 타설된 콘크리트를 양생하여 형성된 현장타설말뚝에 대해 재하시험을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 재하시험에 의해 현장타설말뚝의 선단지지력, 주면마찰력 등의 특성이 파악되어 검증될 수 있다.

제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법에 의하면, 히터(13)의 발열에 의해 가열된 충진유체로부터 콘크리트로 열전달이 이루어져, 콘크리트가 상온을 초과하는 적정 온도로 가열되며 소정의 강도를 조기에 확보하며 조기에 양생될 수 있다. 이러한 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용해 시험 말뚝을 조기 양생시키고, 조기 양생된 시험 말뚝에 대해 재하시험이 수행되면, 말뚝의 품질 파악이 빠르게 이루어질 수 있고, 특히, 본 시공(본래 시공)이 이루어지기 전에 해당 지반에 대응하여 형성되는 말뚝의 품질이 보다 정확하게 파악될 수 있다. 이에 따르면, 현장타설말뚝의 본 시공에 있어서, 과다 설계 과다 또는 과소 설계가 이루어지는 것이 방지될 수 있다.

한편, 본원은 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법(이하 '제1 말뚝 조기 품질시험 방법'이라 함)을 제공할 수 있다. 제1 말뚝 조기 품질시험 방법은 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용하는 것이므로, S110 단계, S130 단계, S150 단계 등과 같이 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법에 포함되는 구성을 포함할 수 있다. 따라서, 앞서 살핀 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법에서 설명한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다. 제1 말뚝 조기 품질시험 방법은 S150 단계 이후에, 타설된 콘크리트를 양생하여 형성된 현장타설말뚝에 대해 재하시험을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 재하시험에 의해 현장타설말뚝의 선단지지력, 주면마찰력 등의 특성이 파악되어 검증될 수 있다.

이하에서는, 본원의 제2 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법(이하 '제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법'이라 함)에 대하여 설명한다. 다만, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법의 설명과 관련하여 앞서 살핀 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법에 있어서, 현장타설말뚝은 C.I.P 공법(Cast In Place Pile), P.R.D 공법(Percussion Rotary Drill Method), R.C.D 공법(Reverse Circulation Drill Method) 공법 등 다양한 공법에 의해 형성되는 현장타설말뚝일 수 있다.

도 7은 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.

도 7을 참조하면, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법은 파이프 루프 어셈블리(21) 및 하중저항 구조부재(22)를 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공(0) 내에 배치하는 단계(S210)를 포함한다. 또한, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법은 가열유체의 발열이 굴착공(0) 내부 중 파이프 루프 어셈블리(21)의 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록 파이프 루프 어셈블리(21) 내부에 가열유체를 공급하는 단계(S230)를 포함한다.

이하에서는 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법과 관련된 구성을 구체적으로 설명한다.

도 8은 본원의 제2 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 장치에 있어서, 굴착공 내에 파이프 루프 어셈블리, 양방향 재하시험 장치, 지지 부재 등이 배치된 것을 설명하기 위한 개략적인 정면도로서, 하중저항 구조부재의 도시를 생략한 도면이다.

전술한 바와 같이, 하중저항 구조부재(22)는 H 빔(도 2 내지 도 5 참조), 철근망(도 8 및 도 10 참조) 등일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 8을 참조하면, 파이프 루프 어셈블리(21)는 복수 개의 파이프 루프(211)를 포함할 수 있다. S230 단계는 파이프 루프(211)에 가열유체를 공급할 수 있다. 파이프 루프(211)는 그 내부로 유입된 가열유체의 이동 경로를 제공할 수 있다. S230 단계에서, 파이프 루프(211) 내의 가열유체로부터 파이프 루프(211) 외측의 콘크리트로 열 전달이 이루어질 수 있다.

S210 단계에서, 복수 개의 파이프 루프(211) 중 적어도 일부는 굴착공(0) 내에서 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 이는 S230 단계에서 파이프 루프(211) 내의 가열유체로부터 굴착공(0) 내에 타설된 콘크리트로의 열 전달이 굴착공(0) 내에서 균일하게 이루어지도록 하기 위함일 수 있다.

또한, 파이프 루프(211)는 그 내부를 순환하는 가열유체의 발열 영향이 굴착공(0) 내부에 타설된 콘크리트의 미리 설정된 깊이 범위에 대하여 연속적으로 미칠 수 있는 연직 방향 순환 구간을 가질 수 있다.

예시적으로 도 8을 참조하면, 연직 방향 순환 구간은, 가열유체가 타설되는 콘크리트의 상측으로부터 굴착공의 바닥면을 향해 하측 방향으로 이동되는 하향 이동 구간 및 가열유체가 하측으로부터 타설된 콘크리트의 상측을 향해 이동되는 상향 이동 구간을 포함할 수 있다.

또한 도 8을 참조하면, 파이프 루프(211)는 굴착공(0)의 전체 깊이 또는 굴착공(0) 내에 타설되는 콘크리트의 전체 길피를 커버하도록 배치될 수 있다. 이는 굴착공(0) 전체 깊이 범위의 콘크리트가 상온보다 높은 온도를 유지할 수 있도록 가열유체의 발열 영향이 굴착공(0)의 전체 깊이 범위에서 이루어지도록 파이프 루프(211)가 배치되는 것을 의미할 수 있다.

또는 다른 구현예로서 도면에는 도시되지 않았지만, 파이프 루프(211)는 복수 개가 상하 방향을 따라 나뉘어 배치될 수 있다. 예를 들어, 첫번째 파이프 루프(211)는 굴착공(0)의 전체 깊이 또는 타설되는 콘크리트의 전체 깊이 중 하측 절반에 대한 열 전달을 담당하도록 배치되고, 두번째 파이프 루프(211)는 나머지 상측 절단에 대한 열 전달을 담당하도록 배치될 수 있다. 이러한 연직 방향에 대한 파이프 루프(211)의 배치 개수는 현장타설말뚝 시공 대상이되는 해당 굴착공(0)의 심도를 고려하여 설정함이 바람직하다. 다시 말해, 굴착공(0)의 심도가 소정 이상 깊은 경우, 파이프 루프(211) 복수 개가 상하 방향을 따라 배치될 수 있을 것이다.

도 9는 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법(장치)에 있어서, 복수 개의 파이프 루프가 가열유체 공급부에 대하여 병렬 연결된 것을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.

복수 개의 파이프 루프(211)는 가열유체 공급부(23)로부터 가열유체를 공급받을 수 있다. 또한, 파이프 루프(211)를 따라 순환된 가열유체는 다시 굴착공(0) 외부(상측)로 배출될 수 있다. 이때, 배출되는 가열유체 중 적어도 일부는 가열유체 공급부(23)로 재공급되는 방향으로 배출될 수 있다. 이러한 경우, 가열유체 공급부(23)로 배출된 가열유체는 가열유체 공급부(23)를 거쳐 재가열되어 파이프 루프 어셈블리(21)로 재공급될 수 있다.

가열유체 공급부(23)는 가열유체에 대한 가열 및 가열유체를 이동시키는 구동력을 제공할 수 있다. 예시적으로, 도 9를 참조하면, 가열유체 공급부(23)는 유체를 가열하여 가열유체를 생성하는 보일러 시스템(Boiler System)을 포함할 수 있다. 또한, 가열유체 공급부(23)는 가열유체를 이동시키는 구동력을 제공하는 펌프를 포함할 수 있다. 또한, 도 9를 참조하면, 가열유체 공급부(23)는 보일러 시스템에 유체를 공급하는 탱크, 전원장치 등을 포함할 수 있다. 예시적으로, 유체가 물일 경우, 탱크는 워터 탱크(Water Tank)일 수 있다.

참고로, 가열유체는 기체 및 액체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열유체는 물일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 충진유체는 공기일 수 있다.

가열유체는 액체를 포함할 수 있다. 가열유체에 포함되는 액체는 공기보다 비열 및 밀도가 큰 액체임이 바람직하다. 일반적으로 공기(air)의 경우, 그 밀도나 비열이 물에 비해 상대적으로 크지 않아, 파이프 루프(211)의 두께를 통과하여 파이프 루프(211)의 외측으로 고온의 열 전달이 이루어지려면 고열로 가열되어야 하는 측면이 있다. 이에 반해, 물과 같은 액체를 포함하는 가열유체는 공기에 비해 열 용량(밀도 및 비열)이 커서, 가열유체가 품은 열이 파이프 루프(211)의 외측으로 효율적으로 전달될 수 있다.

또한, 액체를 포함하는 가열유체는 높은 비열이 액체의 순환과 조합되면서 비교적 균일한 온도로 가열될 수 있어, 파이프 루프(211) 외측으로 보다 균일한 열 전달이 이루어질 수 있다. 다시 말해, 액체를 포함하는 가열유체의 경우, 비열이 높아 천천히 식으면서(온도의 급강하 없이) 순환되기 때문에, 기체에 비해 균일한 온도를 유지하기 용이하다.

또한, 가열유체는 액체를 주성분으로 하고 일부 다른 물질이 첨가되는 형태로 구현될 수 있다. 이때, 가열유체에 첨가되는 물질로는 가열유체의 빠른 순환, 파이프 루프(211)의 강도 저하 방지, 열 용량 증대 등의 다양한 기능 수행을 위한 첨가제가 활용될 수 있다. 예를 들어, 가열유체에는 높은 비열 및 밀도를 갖는 금속 분말, 금속 조각 또는 알갱이가 첨가될 수 있다.

다만, 가열유체는 이에만 한정되는 것은 아니며, 파이프 루프(211)의 두께를 통과하는 열 전달을 좋은 효율로 이루어낼 수 있는 다양한 유체(액체 또는 기체)가 선택될 수 있다.

도 9를 참조하면, 복수 개의 파이프 루프(211)는 가열유체에 대한 가열 및 가열유체를 이동시키는 구동력을 제공하는 가열유체 공급부(23)에 대하여 병렬 연결될 수 있다.

복수 개의 파이프 루프(211)가 가열유체 공급부(23)에 대하여 병렬 연결된다는 것은, 복수 개의 파이프 루프(211)가 가열유체 공급부(23)로부터 가열유체를 공급받는 것이 서로에 대해 독립적으로, 다시 말해 개별적으로 이루어짐을 의미할 수 있다. 다시 말해, 병렬 연결이라 함은, 하나의 파이프 루프(211)를 통과한 가열유체가 이웃하는 다른 파이프 루프(211)로 전달되는 형태의 직렬 연결이 아니라, 각 파이프 루프(211)로 공급된 가열유체는 각 파이프 루프(211)만을 순환하고 난 다음 다른 파이프 루프(211)로는 전달되지 않고 외부로 배출(예를 들면, 가열유체 공급부로 재공급되는 형태로 배출) 되는 형태를 의미한다.

또한, 도 8을 참조하면, S210 단계는 양방향 재하시험 장치(24)를 굴착공(0) 내에 배치할 수 있다.

예를 들어, 도 8을 참조하면, 양방향 재하시험 장치(24)는 상부 플레이트(241), 하부 플레이트(242) 및 상부 플레이트(241)와 하부 플레이트(242) 사이에 개재되는 하나 이상의 압력 셀(243)을 포함할 수 있다.

도 10은 본원의 제2 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 방법 및 장치에 있어서, 하중저항 구조부재, 콘크리트 이동 가이드 부재, 양방향 재하시험 장치, 통과 홀, 오버플로우 홀, 지지 부재 등을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.

상부 플레이트(241)와 하부 플레이트(242) 각각에는 통과 홀(244)이 형성될 수 있다. 도 10을 참조하면, 통과 홀(244)은 하나 이상의 압력 셀(243)과 중첩되지 않는 위치에 형성될 수 있다.

통과 홀(244)을 통해 후술할 콘크리트 이동 가이드 부재(28)는 굴착공(0) 내로 타설되는 콘크리트를 양방향 재하시험 장치(24)의 하측으로 이동시킬 수 있다. 양방향 재하시험 장치(24)는 굴착공(0) 내에서 상당한 공간을 차지할 수 있기 때문에, 굴착공(0) 내에 타설되는 콘크리트가 양방향 재하시험 장치(24)의 하측 공간으로 이동되는 것을 적어도 일부 차단할 수 있다. 이러한 경우, 양방향 재하시험 장치(24)의 하측 공간에 현장타설말뚝이 정상적으로 형성되지 못하여 양방향 재하시험 결과가 상당히 부정확해질 우려가 있다. 본원의 발명자는 이러한 양방향 재하시험시의 곤란성을 고려하여 굴착공(0) 내에 타설되는 콘크리트가 양방향 재하시험 장치(24)를 통과하여 그 하측으로 진입할 수 있는 통과 홀(244)을 양방향 재하시험 장치(24)에 형성하였다. 이와 더불어, 이러한 통과 홀(244)과 연통하는 콘크리트 이동 가이드 부재(28)를 양방향 재하시험 장치(24)의 상측에 배치함으로써, 시공 여건에 따라 상당한 심도를 갖는 굴착공(0)에 대한 콘크리트의 타설이 보다 균일하고 안정적으로 이루어질 수 있고, 본 말뚝 시공시 확보될 수 있는 지지력을 보다 정확하게 파악할 수 있다.

예시적으로, 도 10의 하측에 도시된 중첩 평면도를 참조하면, 압력 셀(243)이 복수 개(4개) 구비되는 경우, 상부 플레이트(241) 및 하부 플레이트(242) 각각의 중심에 통과 홀(244)가 형성될 수 있고, 압력 셀(243)은 통과 홀(244)의 둘레를 따라, 예를 들면 압력 셀(243) 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상부 플레이트(241)와 하부 플레이트(242) 각각에는 오버플로우 홀(245)이 형성될 수 있다. 도 10을 참조하면, 오버플로우 홀(245)은 통과 홀(244)과 구분될 수 있다. 오버플로우 홀(245)에 의해 양방향 재하시험 장치(24)의 하측이 콘크리트로 충진된 다음 오버플로우되는 콘크리트가 양방향 재하시험 장치(24)의 상측으로 배출되도록 유도될 수 있다. 이에 따라, 기배치된 양방향 재하시험 장치(24)가 그 하측에 타설된 콘크리트에 의한 상향 압력 작용으로 인해 원치 않는 위치나 기울기로 이동되는 우려가 해소될 수 있다.

이와 같이, 통상적으로 트레미관 등을 통해 굴착공(0) 내에 타설되는 콘크리트는 통과 홀(244)을 통해 양방향 재하시험 장치(24)의 하측으로 이동되어 양방향 재하시험 장치(24)의 하측으로부터 타설될 수 있고, 양방향 재하시험 장치(24)의 하측이 콘크리트로 완전히 충진되고 나면, 양방향 재하시험 장치(24) 하측 공간의 부피를 초과하는 콘크리트는 오버플로우 홀(245)을 통해 상측 방향으로 배출될 수 있다. 즉, 본원에 의하면, 통과 홀(244)과 오버플로우 홀(245)이 조합됨으로써, 양방향 재하시험 장치(24)의 하측 공간에 콘크리트가 미타설된 빈 공간이 형성되는 것을 방지함과 동시에, 육안으로 확인이 어려운 양방향 재하시험 장치(24) 하측에 콘크리트의 과공급이 이루어진 경우 오버플로우 홀(245)을 통해 양방향 재하시험 장치(24) 상측으로 다시 배출될 수 있도록 함으로써, 양방향 재하시험 장치(24)에 상향 압력 등이 작용되어 배치된 정 위치에서 다른 위치로 이동되거나 기울어지는 문제의 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 양방향 재하시험이 보다 정확하게 수행될 수 있다.

또한, 도 8 및 도 10을 참조하면, S210 단계는 콘크리트 이동 가이드 부재(28)를 양방향 재하시험 장치(24)의 상측에 배치할 수 있다. 콘크리트 이동 가이드 부재(28)는 타설되는 콘크리트를 전달받는 상단 개구부 및 전달된 콘크리트가 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동되도록 양방향 재하시험 장치(24)와 연통되는 하단 개구부를 포함할 수 있다.

콘크리트 이동 가이드 부재(28)의 하단 개구부는 상부 플레이트(241)의 통과 홀(244)과 연결될 수 있다. 또한, 상단 개구부는 타설되는 콘크리트가 보다 용이하게 전달될 수 있도록 하단 개구부보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 예시적으로 도 8 및 도 10을 참조하면, 콘크리트 이동 가이드 부재(28)는 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상일 수 있다. 이처럼 상측 개구 폭(직경)이 하측 개구 폭(직경)보다 큰 콘크리트 이동 가이드 부재(28)에 의하면, 통상적인 트레미관을 통한 콘크리트 타설시 양방향 재하시험 장치(24)의 통과 홀(244) 측으로 보다 많은 콘크리트가 유입될 수 있어, 양방향 재하시험 장치(24) 하측으로의 콘크리트의 이동이 보다 밀도 있게 이루어질 수 있다.

참고로, 콘크리트의 타설은 S210 단계 이후에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 가열유체를 파이프 루프(211)에 공급한 상태에서 콘크리트가 타설되면 콘크리트가 양생되는 속도가 보다 증가될 수 있으므로, 콘크리트의 타설은 S230 단계에서 가파이프 루프(211)에 대한 열유체의 공급이 소정 이상 이루어진 다음 진행될 수 있다. 다만, 콘크리트의 타설 공정은 상기와 같은 예시적인 순서에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 콘크리트의 타설은 S210 단계와 S230 단계 사이에 수행될 수 있다..

또한, S210 단계는 양방향 재하시험 장치(24)가 굴착공(0) 바닥면에 대하여 고정적으로 배치되도록 양방향 재하시험 장치의 하측을 지지하는 콘 지지부를 굴착공(0) 내에 배치할 수 있다. 콘 지지부는 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상일 수 있다. 이에 대해서는 도 8 내지 도 10에는 명확히 도시되지 아니하였으나, 이러한 콘 지지부는 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 사항 및 이와 관련한 설명을 통해 이해될 수 있다.

예시적으로, 콘 지지부는 양방향 재하시험 장치(24)에 그 자중, 하중저항 구조부재(22)의 자중, Telltale Rod Pipe의 자중, 기타 하향 압력 등 소정의 하중(압력)이 하향으로 작용되면 하측의 일부가 굴착공(0)의 바닥면의 하측으로 관입되면서 양방향 재하시험 장치(24)를 굴착공(0)의 바닥면에 대하여 안정적으로 지지할 수 있다. 이를 위해, 콘 지지부의 하측은 양방향 재하시험 장치(24)의 자중이 집중되면 적어도 일부가 굴착공(0)의 바닥면의 하측으로 관입될 수 있는 단면적 크기(폭 크기)를 갖도록 설정될 수 있다. 이러한 콘 지지부의 하단의 단면적 크기는 굴착공(0) 바닥면을 형성하는 지반 조건을 함께 고려함이 바람직하다. 예시적으로, 콘 지지부의 재질은 강(steel) 재질일 수 있다.

또한, 도 8을 참조하면, S210 단계는 양방향 재하시험 장치(24)를 굴착공(0)의 바닥면에 대하여 상측으로 이격된 상태로 지지하도록 양방향 재하시험 장치(24)의 하측에 복수 개의 지지 부재(27)를 수평 방향에 대하여 간격을 두고 배치할 수 있다.

굴착공(0)의 바닥면은 시공 여건, 지반 여건, 굴착 장비의 종류나 성능 등에 따라 다양한 굴곡이 형성된 울퉁불퉁한 상태일 수 있다. 이에 따라 복수 개의 지지 부재(27)는 그 중 일부만이 굴착공(0)의 바닥면에 접촉될 수 있다. 이때, 복수 개의 지지 부재(27)의 단면적 크기(폭 크기)는, 복수 개의 지지 부재(27) 중 일부만 접촉되었을 때, 접촉된 일부 지지 부재(27)에 양방향 재하시험 장치의 자중이 집중되면서 접촉된 일부 지지 부재(27) 바로 하측의 자면에 강한 압력이 작용되어, 접촉된 일부 지지 부재(27)가 하측으로 조금 더 관입되고 이에 따라 아직 접촉되지 않은 다른 지지 부재(27)들 중 적어도 일부가 추가적으로 굴착공(0)의 바닥면에 접촉될 수 있는 압력을 형성할 수 있는 단면적 크기(폭 크기)로 설정됨이 바람직하다. 또는, 상기와 같은 목적(기능)을 달성할 수 있도록, 지지 부재(27)의 하단부의 형상은 뾰족한 형상과 같이 보다 높은 압력을 굴착공 바닥면에 가할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 이러한 지지부재(27)의 개수, 단면적, 하단부의 형상 등은 굴착공(0) 바닥면을 형성하는 지반 조건을 함께 고려하여 설정함이 바람직하다. 예시적으로, 지지부재(27)의 재질은 강(steel) 재질일 수 있다. 이를테면, 지지부재(27)는 철근 등과 같은 바 부재일 수 있다. 또한, 지지부재(27)는 양방향 재하시험 장치(24)의 하부 플레이트(242)에 용접 등을 통해 고정적으로 연결될 수 있다.

또한 도 8 내지 도 10에는 도시되지 아니하였으나, S210 단계는 필요에 따라 굴착공(0) 내에 Toe Grouting Pipe를 배치할 수 있다. 또한, S210 단계는 굴착공(0) 내에 Telltale Rod Pipe를 배치할 수 있다.

또한, S230 단계에서, 제어부는 파이프 루프 어셈블리(21)로 공급되는 가열유체가 미리 설정된 가열유체 공급 온도범위의 온도를 갖도록 가열유체 공급부(23)를 제어할 수 있다.

제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법은 파이프 루프(211) 내의 가열유체를 이용해 파이프 루프(211) 외측에 타설되는 콘크리트에 고온의 열 전달이 이루어지도록 하여 결과적으로 콘크리트가 상온을 초과하는 고온에서 양생되도록 함으로써, 콘크리트가 상온 또는 상온보다 낮은 온도에서의 양생에 비해 훨씬 빠른 속도로 원하는 강도에 도달하도록 할 수 있다. 이에 따라, 파이프 루프(211) 내에서 이동(순환)하는 가열유체는 콘크리트가 상온보다 높은 온도를 유지하며 고속 양생될 수 있는 정도로 콘크리트에 열 전달을 수행할 수 있는 온도범위로 설정될 수 있다.

보다 구체적으로, 가열유체로부터 콘크리트로 열 전달이 이루어지면서 콘크리트가 승온되는 것이므로, 가열유체가 상온보다 상당히 높게 가열되어야 콘크리트가 상온보다 높게 가열될 수 있을 것이다. 즉, 가열유체의 실제 온도보다 가열유체로부터 열을 전달받아 가열되는 콘크리트의 온도는 낮을 수밖에 없으므로, 가열유체는 콘크리트를 정해진 시간(시공현장의 공기를 고려한 계획된 시간) 이내에 고속 양생할 수 있는 고온으로 가열시킬 수 있는 정도의, 상온보다 충분히 높은 온도로 가열됨이 바람직하다.

이를 위해, 미리 설정된 가열유체 공급 온도범위는, 파이프 루프 어셈블리(21)를 순환하고 유출되는 가열유체가 상온보다 높은 하한을 갖는 가열유체 유출 온도범위의 온도를 가지도록 하는 온도범위일 수 있다. 이는, 가열유체의 온도가 파이프 루프(211) 내에서 이동(순환)하는 과정에서 점차 저하되는 것을 고려하여, 가열유체가 파이프 루프(211)를 순환하고 나서 굴착공(0) 외부(상측)로 배출될 때까지 콘크리트에 상온보다 높은 온도의 열을 전달하게 하기 위함이다.

가열유체 유출 온도범위는, 타설된 콘크리트가 원하는 강도에 도달되는데 소요되는 시간을 상온에서 상기 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간보다 단축시키도록 가열유체로부터의 열 전달이 이루어지게 하는 온도범위일 수 있다.

또한 가열유체 공급 온도범위는 파이프 루프(211)의 두께, 파이프 루프(211) 하나당 커버 범위 등 가열유체로부터 파이프 루프(211) 외측의 콘크리트로의 열 전달에 영향을 미치는 요인들을 고려하여, 시공현장 별로 맞춤 설정함이 바람직하다. 또한, 가열유체 공급 온도범위는 가열유체가 직접적으로 접촉되는 파이프 루프(211)의 강도 저하 등에 영향을 미치지 않는 정도의 온도범위로 설정됨이 바람직하며, 가열유체의 성분, 밀도, 비열 등의 제원과 파이프 루프(211)의 재질 등의 제원을 함께 고려하여 설정될 수 있다.

예시적으로, 도 9를 참조하면, 파이프 루프(211) 각각의 유출 말단 부분 또는 유출된 가열유체 중 적어도 일부가 상기 가열유체 공급부(23)로 재공급되는 부분에는, 통과하는 가열유체의 온도를 감지하는 가열유체 유출온도 감지부가 구비될 수 있다.

S230 단계에서, 제어부는 가열유체 유출온도 감지부에서 감지한 유출온도를 기초로 가열유체 공급부(23)를 제어하여, 파이프 루프(211) 각각으로 공급되는 가열유체의 공급온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 가열유체 유출온도 감지부에서 감지한 유출온도가 예상보다 낮은 경우, 제어부를 이를 기초로 가열유체 공급부(23)를 제어하여 가열유체의 공급온도를 승온할 수 있다.

또한, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법은, S230 단계 이후에, 타설된 콘크리트를 양생하여 형성된 현장타설말뚝에 대해 재하시험을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 재하시험에 의해 현장타설말뚝의 선단지지력, 주면마찰력 등의 특성이 파악되어 검증될 수 있다.

제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법에 의하면, 파이프 루프(211)를 따라 순환하는 가열유체의 발열에 의한 열이 콘크리트로 전달될 수 있어, 콘크리트가 상온을 초과하는 적정 온도로 가열되며 소정의 강도를 조기에 확보하며 조기에 양생될 수 있다. 이러한 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용해 시험 말뚝을 조기 양생시키고, 조기 양생된 시험 말뚝에 대해 재하시험이 수행되면, 말뚝의 품질 파악이 빠르게 이루어질 수 있으며, 특히, 본 시공이 이루어지기 전에 말뚝의 품질이 파악될 수 있다. 이에 따르면, 현장타설말뚝의 본 시공에 있어서, 과다 설계 과다 또는 과소 설계가 이루어지는 것이 방지될 수 있다

한편, 본원은 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법(이하 '제2 말뚝 조기 품질시험 방법'이라 함)을 제공할 수 있다. 제2 말뚝 조기 품질시험 방법은 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용하는 것이므로, S210 단계, S230 단계 등과 같이 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법에 포함되는 구성을 포함할 수 있다. 따라서, 앞서 살핀 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법에서 설명한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다. 제2 말뚝 조기 품질시험 방법은 S230 단계 이후에, 타설된 콘크리트를 양생하여 형성된 현장타설말뚝에 대해 재하시험을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 재하시험에 의해 현장타설말뚝의 선단지지력, 주면마찰력 등의 특성이 파악되어 검증될 수 있다.

이하에서는, 본원의 제1 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 장치(이하 '제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치'라 함)에 대하여 설명한다. 다만, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치의 설명과 관련하여 앞서 살핀 제1 현장타설말뚝 고속 양생 방법에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공(0) 내에 배치되는 파이프(11)를 포함한다. 파이프(11)는 복수 개 구비될 수 있다. 파이프(11)는 연직 방향으로 연장될 수 있다. 파이프(11)는 굴착공(0)의 내주면으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 파이프(11) 중 적어도 일부는 굴착공(0)의 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다.

또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 파이프(11) 내부에 배치되는 히터(13)를 포함한다. 또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 파이프(11) 내부에 충진되는 충진유체를 포함한다.

히터(13)는 파이프(11) 내부에 길이 방향(연직 방향)을 따라 간격을 두고 복수 개 배치될 수 있다. 복수 개의 히터(13) 중 최하측 히터(13)는 굴착공(0)의 바닥면으로부터 미리 설정된 높이 이내에 배치될 수 있다. 미리 설정된 높이는 파이프(11) 내부에 충진된 충진유체 중 굴착공(0)의 바닥면과 이웃하는 충진유체에 대해서도 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로의 가열이 이루어질 수 있는 높이일 수 있다.

또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 히터(13)의 발열이 충진유체를 통해 굴착공(0) 내부 중 파이프(11) 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록 히터(13)를 제어하는 제어부(113)를 포함한다. 제어부(controller)(113)는 충진유체가 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로 가열되도록 히터(13)의 발열을 제어할 수 있다. 미리 설정된 충진유체 온도범위는 상온보다 높은 하한을 갖는 온도범위로서, 콘크리트가 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간을 상온에서 상기 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간보다 단축시키도록 열 전달이 이루어지게 하는 온도범위일 수 있다.

참고로, 가열유체에 포함되는 액체는 공기보다 비열 및 밀도가 큰 액체임이 바람직하다.

또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 굴착공(0) 내에 배치되는 양방향 재하시험 장치(14)를 포함할 수 있다. 양방향 재하시험 장치(14)는 상부 플레이트(141), 하부 플레이트(142) 및 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142) 사이에 개재되는 하나 이상의 압력 셀(143)을 포함할 수 있다. 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142) 각각에는 복수 개의 압력 셀(143)과 중첩되지 않는 위치에 통과 홀이 형성될 수 있다.

또한, 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142) 각각에는 통과 홀과 구분되는 오버플로우 홀이 형성될 수 있다. 오버플로우 홀에 의해 양방향 재하시험 장치(14)의 하측이 콘크리트로 충진된 다음 오버플로우되는 콘크리트가 양방향 재하시험 장치(14)의 상측으로 배출되도록 유도될 수 있다.

또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 콘크리트 이동 가이드 부재를 포함할 수 있다. 콘크리트 이동 가이드 부재는 양방향 재하시험 장치(14)의 상측에 배치될 수 있다. 콘크리트 이동 가이드 부재는 타설되는 콘크리트를 전달받는 상단 개구부 및 전달된 콘크리트가 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동되도록 양방향 재하시험 장치(14)와 연통되는 하단 개구부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 콘크리트 이동 가이드 부재의 하단 개구부는 상술한 상부 플레이트(141)의 통과 홀과 연결될 수 있다. 또한, 상단 개구부는 타설되는 콘크리트가 보다 용이하게 전달될 수 있도록 하단 개구부보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 예시적으로, 콘크리트 이동 가이드 부재는 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상일 수 있다.

또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 양방향 재하시험 장치가 굴착공(0) 바닥면에 대하여 고정적으로 배치되도록 굴착공(0) 내에 배치되어 양방향 재하시험 장치의 하측을 지지하는 콘 지지부(15)를 포함할 수 있다. 콘 지지부(15)는 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상일 수 있다.

또한, 제1 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 양방향 재하시험 장치(14)를 굴착공(0)의 바닥면에 대하여 상측으로 이격된 상태로 지지하도록 양방향 재하시험 장치(14)의 하측에 배치되는 복수 개의 지지 부재를 포함할 수 있다. 복수 개의 지지 부재는 양방향 재하시험 장치(14)의 하측에서 수평 방향에 대하여 간격을 두고 배치될 수 있다.

이하에서는, 본원의 제2 실시예에 따른 현장타설말뚝 고속 양생 장치(이하 '제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치'라 함)에 대하여 설명한다. 다만, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치의 설명과 관련하여 앞서 살핀 제2 현장타설말뚝 고속 양생 방법에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공(0) 내에 배치되는 파이프 루프 어셈블리(21)를 포함한다. 파이프 루프 어셈블리(21)는 복수 개의 파이프 루프(211)를 포함할 수 있다. 복수 개의 파이프 루프(211) 중 적어도 일부는 굴착공(0) 내에서 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 파이프 루프(211)는 그 내부를 순환하는 가열유체의 발열 영향이 굴착공(0) 내부에 타설된 콘크리트의 미리 설정된 깊이 범위에 대하여 연속적으로 미칠 수 있는 연직 방향 순환 구간을 가질 수 있다.

또한, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 가열유체의 발열이 굴착공(0) 내부 중 파이프 루프 어셈블리(21)의 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록 파이프 루프 어셈블리(21) 내부에 가열유체를 공급하는 가열유체 공급부(23)를 포함한다.

가열유체 공급부(23)는 가열유체에 대한 가열 및 가열유체를 이동시키는 구동력을 제공할 수 있다.

복수 개의 파이프 루프(211)는 가열유체 공급부(23)로부터 가열유체를 공급받을 수 있다. 또한, 파이프 루프(211)를 따라 순환된 가열유체는 배출될 수 있는데, 배출되는 가열유체 중 적어도 일부는 가열유체 공급부(23)로 배출될 수 있다. 이러한 경우, 가열유체 공급부(23)로 배출된 가열유체는 가열유체 공급부(23)를 거쳐 재가열되어 파이프 루프 어셈블리(21)로 재공급될 수 있다.

또한, 복수 개의 파이프 루프(211)는 가열유체에 대한 가열 및 가열유체를 이동시키는 구동력을 제공하는 가열유체 공급부(23)에 대하여 병렬 연결될 수 있다.

또한, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 가열유체 공급부(23)를 제어하는 제어부를 포함한다.

제어부는 파이프 루프 어셈블리(21)로 공급되는 가열유체가 미리 설정된 가열유체 공급 온도범위의 온도를 갖도록 가열유체 공급부(23)를 제어할 수 있다. 미리 설정된 가열유체 공급 온도범위는, 파이프 루프 어셈블리(21)를 순환하고 유출되는 가열유체가 상온보다 높은 하한을 갖는 가열유체 유출 온도범위의 온도를 가지도록 하는 온도범위일 수 있다. 가열유체 유출 온도범위는, 타설된 콘크리트가 원하는 강도에 도달되는데 소요되는 시간을 상온에서 상기 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간보다 단축시키도록 가열유체로부터의 열 전달이 이루어지게 하는 온도범위일 수 있다.

예시적으로, 파이프 루프(211) 각각의 유출 말단 부분 또는 유출된 가열유체 중 적어도 일부가 상기 가열유체 공급부(23)로 재공급되는 부분에는, 통과하는 가열유체의 온도를 감지하는 가열유체 유출온도 감지부가 구비될 수 있다.

제어부는 가열유체 유출온도 감지부에서 감지한 유출온도를 기초로 가열유체 공급부(23)를 제어하여, 파이프 루프(211) 각각으로 공급되는 가열유체의 공급온도를 조절할 수 있다.

또한, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 굴착공(0) 내에 배치되는 양방향 재하시험 장치(24)를 포함할 수 있다.

양방향 재하시험 장치(24)는 상부 플레이트(241), 하부 플레이트(242) 및 상부 플레이트(241)와 하부 플레이트(242) 사이에 개재되는 하나 이상의 압력 셀(243)을 포함할 수 있다. 상부 플레이트(241)와 하부 플레이트(242) 각각에는 복수 개의 압력 셀(243)과 중첩되지 않는 위치에 통과 홀(244)이 형성될 수 있다.

또한, 상부 플레이트(241)와 하부 플레이트(242) 각각에는 통과 홀(244)과 구분되는 오버플로우 홀(245)이 형성될 수 있다. 오버플로우 홀(245)에 의해 양방향 재하시험 장치(24)의 하측이 콘크리트로 충진된 다음 오버플로우되는 콘크리트가 양방향 재하시험 장치(24)의 상측으로 배출되도록 유도될 수 있다.

또한, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 콘크리트 이동 가이드 부재(28)를 포함할 수 있다. 콘크리트 이동 가이드 부재(28)는 양방향 재하시험 장치(14)의 상측에 배치될 수 있다. 콘크리트 이동 가이드 부재(28)는 타설되는 콘크리트를 전달받는 상단 개구부 및 전달된 콘크리트가 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동되도록 양방향 재하시험 장치(24)와 연통되는 하단 개구부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 콘크리트 이동 가이드 부재(28)의 하단 개구부는 상부 플레이트(241)의 통과 홀(244)과 연결될 수 있다. 또한, 상단 개구부는 타설되는 콘크리트가 보다 용이하게 전달될 수 있도록 하단 개구부보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 예시적으로, 콘크리트 이동 가이드 부재(28)는 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상일 수 있다.

또한, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 양방향 재하시험 장치(24)가 굴착공(0) 바닥면에 대하여 고정적으로 배치되도록 굴착공(0) 내에 배치되어 양방향 재하시험 장치(24)의 하측을 지지하는 콘 지지부를 포함할 수 있다. 콘 지지부는 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상일 수 있다.

또한, 제2 현장타설말뚝 고속 양생 장치는 양방향 재하시험 장치(24)를 굴착공(0)의 바닥면에 대하여 상측으로 이격된 상태로 지지하도록 양방향 재하시험 장치(24)의 하측에 배치되는 복수 개의 지지 부재(27)를 포함할 수 있다. 복수 개의 지지 부재(27)는 양방향 재하시험 장치(24)의 하측에서 수평 방향에 대하여 간격을 두고 배치될 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11: 파이프
113: 제어부
12: 하중저항 구조부재
12a: 돌출부
13: 히터
14: 양방향 재하시험 장치
141: 상부 플레이트
142: 하부 플레이트
143: 압력 셀
15: 콘 지지부
18: 간격 유지 부재
19: Telltale Rod Pipe
21: 파이프 루프 어셈블리
211: 파이프 루프
22: 하중저항 구조부재
23: 가열유체 공급부
24: 양방향 재하시험 장치
241: 상부 플레이트
242: 하부 플레이트
243: 압력 셀
244: 통과 홀
245: 오버플로우 홀
27: 지지 부재
28: 콘크리트 이동 가이드 부재

Claims (28)

1. 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법으로서,
   (a) 파이프, 양방향 재하시험 장치 및 상기 양방향 재하시험 장치 상에 위치하는 하중저항 구조부재를 상기 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공 내에 배치하는 단계;
   (b) 상기 파이프 내부에 히터를 배치하고 충진유체를 충진하는 단계;
   (c) 상기 히터의 발열이 상기 충진유체를 통해 상기 굴착공 내부 중 상기 파이프 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록, 상기 히터를 제어하는 단계; 및
   (d) 타설된 콘크리트를 양생하여 형성된 현장타설말뚝에 대해 재하시험을 수행하는 단계를 포함하되,
   상기 파이프는 각각이 연직 방향으로 연장되고 상기 굴착공의 내주면으로부터 이격되게 배치되도록 복수 개 구비되고,
   복수 개의 상기 파이프 중 적어도 일부는 상기 굴착공의 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치되며,
   상기 히터는 상기 파이프 내부에 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수 개 배치되고,
   상기 (a) 단계는, 양방향 재하시험 장치가 굴착공 바닥면에 대하여 고정적으로 배치되도록 상기 양방향 재하시험 장치의 하측을 지지하는 콘 지지부를 상기 굴착공 내에 배치하고,
   상기 콘 지지부는, 상기 양방향 재하시험 장치의 자중 및 상기 하중저항 구조부재의 자중을 포함하여 그에 하향 작용되는 하중에 의해 그의 하측의 적어도 일부가 굴착공의 바닥면의 하측으로 관입되도록, 상기 굴착공의 바닥면을 형성하는 지반 조건을 고려하여 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상으로 구비되며,
   상기 양방향 재하시험 장치는 상부 플레이트, 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 개재되는 하나 이상의 압력 셀을 포함하고,
   상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 각각에는 하나 이상의 상기 압력 셀과 중첩되지 않는 위치에 타설되는 콘크리트를 상기 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동시키는 통과 홀이 형성되며,
   상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 각각에는 상기 통과 홀과 구분되는 오버플로우 홀이 형성되고,
   상기 오버플로우 홀에 의해, 상기 양방향 재하시험 장치의 하측이 콘크리트로 충진된 다음 오버플로우 되는 콘크리트가 상기 양방향 재하시험 장치의 상측으로 배출되도록 유도되는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   복수 개의 상기 히터 중 최하측 히터는, 상기 굴착공의 바닥면으로부터 미리 설정된 높이 이내에 배치되고,
   상기 미리 설정된 높이는, 상기 파이프 내부에 충진된 충진유체 중 상기 굴착공의 바닥면과 이웃하는 충진유체에 대해서도 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로의 가열이 이루어질 수 있는 높이인 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 (c) 단계에서, 제어부는 상기 충진유체가 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로 가열되도록 상기 히터의 발열을 제어하되,
   상기 미리 설정된 충진유체 온도범위는, 상온보다 높은 하한을 갖는 온도범위로서, 콘크리트가 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간을 상온에서 상기 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간보다 단축시키도록 상기 열 전달이 이루어지게 하는 온도범위이고,
   상기 충진유체는 공기보다 비열 및 밀도가 큰 액체를 포함하는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계는, 콘크리트 이동 가이드 부재를 상기 양방향 재하시험 장치의 상측에 배치하고,
   상기 콘크리트 이동 가이드 부재는 타설되는 콘크리트를 전달받는 상단 개구부 및 전달된 콘크리트가 상기 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동되도록 상기 양방향 재하시험 장치와 연통되는 하단 개구부를 포함하는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 하단 개구부는 상기 상부 플레이트의 통과 홀과 연결되고,
   상기 상단 개구부는, 타설되는 콘크리트가 보다 용이하게 전달될 수 있도록 상기 하단 개구부보다 넓은 폭을 갖는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 양방향 재하시험 장치를 상기 굴착공의 바닥면에 대하여 상측으로 이격된 상태로 지지하도록 상기 양방향 재하시험 장치의 하측에 복수 개의 지지 부재를 수평 방향에 대하여 간격을 두고 배치하는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
12. 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법으로서,
    (a) 파이프 루프 어셈블리, 양방향 재하시험 장치 및 상기 양방향 재하시험 장치 상에 위치하는 하중저항 구조부재를 상기 현장타설말뚝에 대응하는 굴착공 내에 배치하는 단계;
    (b) 가열유체의 발열이 상기 굴착공 내부 중 상기 파이프 루프 어셈블리의 외측에 타설되는 콘크리트로 전달되도록, 상기 파이프 루프 어셈블리 내부에 가열유체를 공급하는 단계; 및
    (c) 타설된 콘크리트를 양생하여 형성된 현장타설말뚝에 대해 재하시험을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 파이프 루프 어셈블리는 복수 개의 파이프 루프를 포함하고,
    복수 개의 상기 파이프 루프는, 가열유체에 대한 가열 및 가열유체를 이동시키는 구동력을 제공하는 가열유체 공급부에 대하여 병렬 연결되며,
    상기 (a) 단계는, 양방향 재하시험 장치가 굴착공 바닥면에 대하여 고정적으로 배치되도록 상기 양방향 재하시험 장치의 하측을 지지하는 콘 지지부를 상기 굴착공 내에 배치하고,
    상기 콘 지지부는, 상기 양방향 재하시험 장치의 자중 및 상기 하중저항 구조부재의 자중을 포함하여 그에 하향 작용되는 하중에 의해 그의 하측의 적어도 일부가 굴착공의 바닥면의 하측으로 관입되도록, 상기 굴착공의 바닥면을 형성하는 지반 조건을 고려하여 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형상으로 구비되며,
    상기 양방향 재하시험 장치는 상부 플레이트, 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 개재되는 하나 이상의 압력 셀을 포함하고,
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 각각에는 하나 이상의 상기 압력 셀과 중첩되지 않는 위치에 타설되는 콘크리트를 상기 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동시키는 통과 홀이 형성되며,
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 각각에는 상기 통과 홀과 구분되는 오버플로우 홀이 형성되고,
    상기 오버플로우 홀에 의해, 상기 양방향 재하시험 장치의 하측이 콘크리트로 충진된 다음 오버플로우 되는 콘크리트가 상기 양방향 재하시험 장치의 상측으로 배출되도록 유도되는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
13. 삭제
14. 제12항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 복수 개의 상기 파이프 루프 중 적어도 일부는 상기 굴착공 내에서 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 파이프 루프는, 그 내부를 순환하는 가열유체의 발열 영향이 상기 굴착공 내부에 타설된 콘크리트의 미리 설정된 깊이 범위에 대하여 연속적으로 미칠 수 있는 연직 방향 순환 구간을 갖는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
16. 제12항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 제어부는 상기 파이프 루프 어셈블리로 공급되는 가열유체가 미리 설정된 가열유체 공급 온도범위의 온도를 갖도록 가열유체 공급부를 제어하되,
    상기 미리 설정된 가열유체 공급 온도범위는, 상기 파이프 루프 어셈블리를 순환하고 유출되는 가열유체가 상온보다 높은 하한을 갖는 가열유체 유출 온도범위의 온도를 가지도록 하는 온도범위이고,
    상기 가열유체 유출 온도범위는, 타설된 콘크리트가 원하는 강도에 도달되는데 소요되는 시간을 상온에서 상기 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간보다 단축시키도록 가열유체로부터의 열 전달이 이루어지게 하는 온도범위인 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
17. 제12항에 있어서,
    상기 파이프 루프 어셈블리를 순환하고 유출되는 가열유체 중 적어도 일부는, 상기 가열유체 공급부를 거쳐 재가열되고 상기 파이프 루프 어셈블리로 재공급되는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
18. 제12항에 있어서,
    복수 개의 상기 파이프 루프 각각의 유출 말단 부분 또는 유출된 가열유체 중 적어도 일부가 상기 가열유체 공급부로 재공급되는 부분에는, 통과하는 가열유체의 온도를 감지하는 가열유체 유출온도 감지부가 구비되고,
    상기 (b) 단계에서, 제어부는 상기 가열유체 유출온도 감지부에서 감지한 유출온도를 기초로 상기 가열유체 공급부를 제어하여, 상기 파이프 루프 각각으로 공급되는 가열유체의 공급온도를 조절하는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
19. 삭제
20. 삭제
21. 제12항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 콘크리트 이동 가이드 부재를 상기 양방향 재하시험 장치의 상측에 배치하고,
    상기 콘크리트 이동 가이드 부재는 타설되는 콘크리트를 전달받는 상단 개구부 및 전달된 콘크리트가 상기 양방향 재하시험 장치의 하측으로 이동되도록 상기 양방향 재하시험 장치와 연통되는 하단 개구부를 포함하는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
22. 제21항에 있어서,
    상기 하단 개구부는 상기 상부 플레이트의 통과 홀과 연결되고,
    상기 상단 개구부는, 타설되는 콘크리트가 보다 용이하게 전달될 수 있도록 상기 하단 개구부보다 넓은 폭을 갖는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
23. 삭제
24. 제12항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 양방향 재하시험 장치를 상기 굴착공의 바닥면에 대하여 상측으로 이격된 상태로 지지하도록 상기 양방향 재하시험 장치의 하측에 복수 개의 지지 부재를 수평 방향에 대하여 간격을 두고 배치하는 것인, 현장타설말뚝 고속 양생 방법을 이용한 말뚝 조기 품질시험 방법.
25. 삭제
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