KR102044636B1 - Concrete pile - Google Patents

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KR102044636B1
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이종우
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이종우
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Abstract

The present invention relates to a concrete pile, wherein a plurality of hollow holes (110) having identical or different diameters are penetrated in a longitudinal direction at a central portion of a concrete pile (100) such that grout (130) and a reinforcing material (120) may be injected thereinto. Here, the hollow holes (110) are arranged in a ring shape according to a predetermined pattern so as to be located at an identical distance from the center as for each diameter. A plurality of grout holes (111) are arranged with uniform intervals at upper and lower portions in the hollow holes (110), to be horizontally penetrated from an inner circumferential surface of one side towards an outer circumferential surface of the concrete pile (100). In addition, the grout holes (111) are radially disposed from the plurality of hollow holes (110) such that the grout (130) injected into the hollow holes (110) may be diffused to a soft ground around the concrete pile (100), in order to form a reinforcing unit (131). Therefore, the concrete pile of a high quality is provided, which embodies high strength and high density while having a light weight.

Description

콘크리트파일{CONCRETE PILE}Concrete pile {CONCRETE PILE}

본 발명은 콘크리트파일에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 지반에 형성한 천공홀 내부에 관입, 설치하여 토목 및 건축물의 말뚝기초를 형성하는 콘크리트파일을 구성함에 있어, 기존 콘크리트파일과 차별된 구성을 통해 경량에 비해 고강도, 고밀도를 구현하는 콘크리트파일에 관한 것이다.The present invention relates to a concrete pile, more specifically, in the construction of a concrete pile to form a pile foundation of civil engineering and buildings by injecting and installing inside the perforated hole formed in the ground, the configuration different from the existing concrete pile It relates to a concrete pile that implements high strength and high density compared to lightweight.

일반적으로, 토목 및 건축 구조물 공사시 모래, 점토, 자갈층과 같은 연약지반으로 이루어진 지층이 지표면 아래에 깊게 분포할 경우 압축성이 크고 부드러워 충분한 지지력을 확보하기 어려우므로 구조물의 직접기초를 구축하는 것이 불가능하다. In general, when the ground of soft ground such as sand, clay and gravel is distributed deeply below the ground surface in civil engineering and building construction, it is impossible to establish the direct foundation of the structure because it is difficult to secure sufficient bearing capacity because of its high compressibility and softness. .

다시 말해, 직접기초의 설치가 가능한 암반층이나 표준관입시험(SPT)에서 N값 측정치가 30 이상인 사질토, 또는 N값 측정치가 20 이상인 점토층과 같은 양질의 지층이 충분한 깊이를 가지는 지반이 없거나, 그 층의 깊이가 불충분할 경우 직접기초로는 구조물의 하중을 지반에 효과적으로 전달할 수 없으므로, 구조물을 지지하는 기초로써 파일(Pile foundation)을 설치한다.In other words, in a rock foundation or SPT, where a direct foundation can be established, a high quality layer, such as sandy soil with an N value of 30 or more, or a clay layer with an N value of 20 or more, has no ground with sufficient depth, or In case of insufficient depth, direct foundation cannot effectively transfer the load of the structure to the ground, so install pile foundation as a foundation to support the structure.

기초파일은 일반적으로 기초 폭에 대한 관입 깊이의 비가 4 이상인 긴 구조체로써 타격이나 진동, 굴착 후 매입에 의해 소정의 깊이까지 박아 설치하는 기초이다. 따라서, 상부 구조물의 하중을 지지하고 양질의 지지력을 하부 지층에 전달한다.Foundation piles are generally long structures having a ratio of penetration depth to foundation width of 4 or more, and are foundations that are driven to a predetermined depth by embedding after impact, vibration, or excavation. Therefore, it supports the load of the upper structure and transmits a good supporting force to the lower strata.

기초파일은 그 재료에 따라서 콘크리트파일, 강파일, 및 콘크리트 강관 합성파일 등이 있다. The basic pile includes concrete piles, steel piles, and concrete steel pipe composite piles depending on the material.

콘크리트파일은 일반적으로 내구성이 풍부하고 임의의 길이 및 단면적으로 제조하기 용이하며 지반에 따라서 강도를 선별할 수 있는 등의 이점으로 있으므로 기초파일 중에서 많이 사용되고 있다.Concrete piles are generally used in a variety of foundation piles because they are rich in durability, easy to manufacture in arbitrary lengths and cross sections, and have the advantage of being able to select strength according to the ground.

국내에서 주로 사용되는 기성콘크리트파일은 공장에서 콘크리트를 성형하여 제조하며 철근 또는 강선을 배근한 것과 배근하지 않은 것으로 구분한다. 주로 중공원통의 철근콘크리트파일 또는 프리스트레스트 콘크리트파일이 일반적으로 사용된다.Ready-made concrete piles, which are mainly used in Korea, are manufactured by molding concrete in factories and are divided into reinforcing bars or steel wires and non-reinforcing bars. Reinforced concrete piles or prestressed concrete piles are usually used.

기존의 콘크리트파일은 주요 골재 원료로 시멘트와 모래, 자갈을 약 1 : 3 : 6의 비율로 조성하여 사용하였으나 골재 채취에 따른 환경파괴 및 경제적 부담이 작용하는 단점이 있다. 특히, 일반적인 콘크리트의 압축강도는 약 210 ~ 240kgf/cm2 범위이므로 콘크리트파일 자체만으로는 고강도의 구현이 어려운 단점이 있다.Existing concrete piles are composed of cement, sand and gravel at a ratio of about 1: 3: 6 as main aggregate raw materials, but they have the disadvantages of environmental damage and economic burden due to the collection of aggregates. In particular, since the compressive strength of general concrete ranges from about 210 to 240 kgf / cm 2, it is difficult to achieve high strength only by the concrete pile itself.

상기와 같은 문제를 인지하여 최근에는 다양한 원료를 적용한 콘크리트파일 제조 기술이 개발되고 있는 바 공지된 기술을 통해 개략적인 구성을 살펴본다.Recognizing the problems as described above, the construction of a concrete pile using a variety of raw materials has been developed in recent years to look at the schematic configuration through a known technique.

일례로서, 한국공개특허 제 10 - 2014 - 0028361 호에는 시멘트 10 내지 17 중량%와, 물 5 내지 10 중량%와, 제강슬래그를 포함하는 입경 8mm 초과 25mm 이하의 굵은 골재 42 내지 52 중량%와, 석탄재를 포함하는 입경 0.01mm 초과 8mm 이하의 작은 골재 16 내지 30 중량%와, 이산화규소 1 내지 4 중량%와, 혼화제 0.1 내지 0.4 중량%, 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 레미콘 조성물이 양생된 콘크리트파일을 구성한다.As an example, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2014-0028361 includes 10 to 17% by weight of cement, 5 to 10% by weight of water, and 42 to 52% by weight of coarse aggregate having a particle diameter of more than 8 mm and 25 mm or less, including steelmaking slag, Concrete pile cured with a ready-mixed concrete composition composed of 16 to 30% by weight of small aggregates containing coal ash, 0.01 to 8% by weight, 1 to 4% by weight of silicon dioxide, 0.1 to 0.4% by weight of admixtures, and other unavoidable impurities Configure

다른 예로서, 한국공개특허 제 10 - 2015 - 0068101 호에는 1종 보통 포틀랜드 시멘트 20 ~ 50중량%와, 슬래그와 천연무수 및 탈황석고로 이루어진 고로수쇄슬래그 미분말 40 ~ 65중량%와, 석회석 및 미립시멘트로 이루어진 고분말 결합재 5 ~ 15중량%를 포함하는 시멘트 혼합물과, 물, 최대 치수가 25mm 이하의 잔골재 및 굵은 골재와, 혼화제를 포함하는 콘크리트 파일용 콘크리트 조성물을 구성한다.As another example, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2015-0068101 discloses 20 to 50% by weight of one type of ordinary portland cement, 40 to 65% by weight of blast furnace slag fine powder composed of slag and natural anhydrous and desulfurized gypsum, and limestone and fine particles. A cement mixture comprising 5-15% by weight of a high powder binder made of cement, water, fine aggregates having a maximum dimension of 25 mm or less, coarse aggregate, and a concrete composition for concrete piles comprising admixtures.

한국공개특허 제 10 - 2014 - 0028361 호 (2014.03.10)Korean Patent Publication No. 10-2014-0028361 (2014.03.10) 한국공개특허 제 10 - 2015 - 0068101 호 (2015.06.19)Korean Patent Publication No. 10-2015-0068101 (2015.06.19) 한국등록특허 제 10 - 1477145 호 (2014.12.22)Korea Patent Registration No. 10-1477145 (2014.12.22) 한국공개특허 제 10 - 2007 - 0005645 호 (2007.01.10)Korean Patent Publication No. 10-2007-0005645 (2007.01.10)

기존의 콘크리트파일은 골재 원료로서 시멘트와 모래, 자갈이 주원료로 사용되나 골재 채취에 따른 환경파괴 및 자원고갈 문제는 물론, 원료비 상승에 따른 경제적 부담이 작용하는 문제점이 있다.Conventional concrete piles are used as raw materials for cement, sand, and gravel as main raw materials, but there are problems such as environmental damage and resource depletion due to the collection of aggregates, as well as economic burden due to rising raw material costs.

이와 같은 문제를 극복하기 위해서 상기와 같은 종래 기술이 적용되는 콘크리트파일 제조방법에서는 모래나 자갈 대신 제강슬래그, 석탄재 등을 골재로 사용함에 따라 기존 골재를 대체하고 혼화제와 함께 성형, 양생하는 형태로 구성한다.In order to overcome this problem, in the concrete pile manufacturing method to which the prior art is applied, steelmaking slag and coal ash are used as aggregates instead of sand or gravel to replace existing aggregates and form and cure with admixtures. do.

그러나, 콘크리트파일은 원료의 물리적 특성상 축 방향의 압축력에 대해서는 일정 수준의 압축강도를 가지나 수평력에 대해서는 압축강도의 1/10 수준에 불과하여 매우 취약한 단점이 있으므로 콘크리트파일 자체만으로는 고강도의 구현이 어렵다.However, the concrete pile has a certain level of compressive strength for the compressive force in the axial direction due to the physical characteristics of the raw material, but only 1/10 of the compressive strength for the horizontal force, so the concrete pile is difficult to achieve high strength alone.

비록, 종래 기술에서는 시멘트량에 비해 슬래그나 석탄재와 같은 골재 함량을 수배로 조성하고 골재의 치수 및 강도를 일정 수준 이상으로 구비하여 높은 압축강도를 확보하고자 하였으나, 골재의 입도 및 중량 증대로 인해 콘크리트파일의 성형성 및 밀도 저하를 야기하고 중량화가 초래되어 취급 및 설치성의 저하로 이어지는 문제를 내포한다.Although, in the prior art, the aggregate content such as slag or coal ash is formed several times compared to the amount of cement, and the aggregate size and strength are provided to a certain level or more to secure high compressive strength. The problem is that the moldability and density of the pile are reduced and the weight is incurred, leading to the deterioration of handling and installation.

또한, 종래 기술에 따른 콘크리트파일에 철근을 배근할 경우 주원료인 시멘트의 화학적 특성상 지중에 스며드는 물 또는 습기와 반응하여 철근 부식을 가속하거나 중금속이 용출되는 문제를 초래한다.In addition, when reinforcing the steel reinforcement in the concrete pile according to the prior art due to the chemical properties of the main material cement reacts with water or moisture permeating in the ground causes a problem of accelerating the corrosion of the steel or eluting heavy metals.

이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
폐유리 글라스파우더와 시멘트와 물과 고성능감수제를 포함하고, 밀도 및 강도를 증강하도록 레드머드, 실리카흄, 폐주물사, 벤토나이트 용액 중에서 선택된 하나 또는 그 이상을 더 배합하는 원료배합공정과, 성형 및 양생, 건조공정을 거쳐 제조되어 지반에 형성한 천공홀 내부에 관입, 설치하여 토목 및 건축물의 말뚝기초를 형성하는 콘크리트파일에 있어서,
콘크리트파일(100)의 내부에는 그라우트(130) 및 보강재(120)를 관입하는 중공(110)을 형성하되,
상기 중공(110)은,
동일 또는 서로 다른 직경으로 이루어진 복수를 구비하여 콘크리트파일(100)의 길이 방향으로 관통 형성하고,
상기 복수의 중공(110)은,
동일 직경으로 이루어진 중공(110) 별로 중심에서 동일 거리상에 위치하도록 일정 패턴에 따라 환형으로 배치하여 형성하고,
상기 복수의 중공(110) 각각에는 일측 내주면에서 콘크리트파일(100)의 외주면을 향해 수평으로 관통 형성하는 복수의 그라우트홀(111)을 상, 하 일정 간격으로 배치하되,
상기 복수의 그라우트홀(111)은,
In the present invention, to solve the problems of the prior art as described above,
A raw material blending process including waste glass glass powder, cement, water and a high performance water reducing agent, and further blending one or more selected from red mud, silica fume, waste foundry sand and bentonite solution to increase density and strength, forming, curing and drying. In the concrete pile which is manufactured through the process and infiltrated and installed in the perforated hole formed in the ground to form the pile foundation of civil engineering and building,
Inside the concrete pile 100 to form a hollow 110 to penetrate the grout 130 and the reinforcing material 120,
The hollow 110,
It is provided with a plurality of the same or different diameters formed in the longitudinal direction of the concrete pile 100,
The plurality of hollows 110,
Formed by placing in an annular shape according to a predetermined pattern to be located on the same distance from the center for each hollow 110 made of the same diameter,
In each of the plurality of hollow 110, a plurality of grout holes 111 formed to penetrate horizontally toward the outer circumferential surface of the concrete pile 100 from one inner circumferential surface, and arranged at regular intervals,
The plurality of grout holes 111,

중공(110)으로부터 방사상으로 마련하여 중공(110)에 주입된 그라우트(130)를 콘크리트파일(100)의 주변 연약지반에 확산하여 보강부(131)를 형성하도록 구성한다.It is configured to form a reinforcement part 131 by radially provided from the hollow 110 to diffuse the grout 130 injected into the hollow 110 to the soft ground around the concrete pile 100.

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따라서, 경량에 비해 고강도, 고밀도를 구현하는 고품질의 콘크리트파일을 제공할 수 있는 목적 달성이 가능하다.Therefore, it is possible to achieve the purpose of providing a high-quality concrete pile that implements high strength and high density compared to light weight.

본 발명은 기존 콘크리트파일과 차별된 구성을 통해 콘크리트파일 자체만으로도 최소 400kgf/cm2 이상의 압축강도를 구현하는 콘크리트파일을 제공한다.The present invention provides a concrete pile that implements a compressive strength of at least 400kgf / cm 2 with only the concrete pile itself through a configuration different from the existing concrete pile.

따라서, 본 발명은 경량에 비해 고강도 및 고밀도를 구현할 수 있는 일련의 제조공정을 통해 성형성 및 설치성, 내구성이 우수한 고품질의 콘크리트파일을 제공하는 이점이 있다.Therefore, the present invention has the advantage of providing a high quality concrete pile excellent in formability and installation, durability through a series of manufacturing processes that can implement high strength and high density compared to light weight.

또한, 본 발명은 제조하고자 하는 콘크리트파일의 중량에 비례하여 양생공정을 진행함에 따라 압축강도가 현저히 향상된 콘크리트파일을 제공하는 효과를 도출한다. In addition, the present invention derives the effect of providing a concrete pile significantly improved compressive strength as the curing process in proportion to the weight of the concrete pile to be produced.

아울러, 본 발명은 폐자원을 효과적으로 활용함에 따라 경제적, 환경적 이점을 가짐은 물론, 염해 방지 및 내산성을 발휘하여 시멘트 원료로부터 중금속이 용출되거나 철근을 부식시키는 등의 문제를 배제하여 보강재와 함께 시공시 보다 안정적인 지지구조를 형성하는 등의 다양한 이점을 가진다.In addition, the present invention has economical and environmental benefits as well as effectively utilize waste resources, as well as preventing salt and acid resistance to eliminate heavy metals from cement raw materials or corrosive reinforcement, construction with reinforcing materials It has various advantages such as forming a more stable support structure.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트파일의 제조방법의 개략적인 공정 흐름도.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 콘크리트파일의 제조방법에 따라 제조되는 콘크리트파일의 사시도 및 정면도.
도 4는 도 3의 A-A선을 따라서 취한 단면도.
도 5는 도 4의 B-B선을 따라서 취한 단면도.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 콘크리트파일의 제조방법에 따라 제조되는 콘크리트파일의 사용 상태 예시도.
1 is a schematic process flow diagram of a method of manufacturing a concrete pile according to the present invention.
2 to 3 is a perspective view and a front view of a concrete pile produced according to the method of manufacturing a concrete pile of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
6 to 7 is an exemplary view showing a state of use of the concrete pile produced according to the method of manufacturing a concrete pile of the present invention.

이하, 본 발명의 콘크리트파일의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다. 아울러 하기의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.Hereinafter, the configuration and operation according to a preferred embodiment of the concrete pile of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of parts that can be easily implemented by those skilled in the art may be omitted. In addition, the following description is to be described with reference to a preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited by the following examples and it is natural that various modifications can be provided within the scope without departing from the scope of the invention will be.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트파일의 제조방법의 개략적인 공정 흐름도, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 콘크리트파일의 제조방법에 따라 제조되는 콘크리트파일의 사시도 및 정면도, 도 4는 도 3의 A-A선을 따라서 취한 단면도, 도 5는 도 4의 B-B선을 따라서 취한 단면도, 도 6 내지 도 7은 본 발명의 콘크리트파일의 제조방법에 따라 제조되는 콘크리트파일의 사용 상태 예시도를 도시한 것이다.1 is a schematic process flow chart of a method of manufacturing a concrete pile according to the present invention, Figures 2 to 3 are a perspective view and a front view of a concrete pile manufactured according to the method of manufacturing a concrete pile of the present invention, Figure 4 is Sectional view taken along line AA, Figure 5 is a cross-sectional view taken along line BB of Figure 4, Figure 6 to Figure 7 shows an example of the state of use of the concrete pile produced according to the method of manufacturing a concrete pile of the present invention.

본 발명의 기술이 적용되는 콘크리트파일은 기존 콘크리트파일과 차별된 구성을 통해 경량에 비해 고강도, 고밀도를 구현할 수 있는 고품질의 콘크리트파일(100)에 관한 것임을 주지한다.It is noted that the concrete pile to which the technique of the present invention is applied relates to a high quality concrete pile 100 that can realize high strength and high density compared to light weight through a configuration different from that of the existing concrete pile.

이를 위한 본 발명의 콘크리트파일은 원료배합공정(S10), 성형공정(S20), 양생공정(S30), 및 건조공정(S40)을 거쳐 제조되어 지반에 형성한 천공홀 내부에 관입, 설치하여 토목 및 건축물의 말뚝기초를 형성하는 콘크리트파일을 구성하며, 우선 그 제조과정에 대해 살펴보면 하기와 같다.The concrete pile of the present invention for this purpose is manufactured through the raw material mixing process (S10), molding process (S20), curing process (S30), and drying process (S40), infiltrated and installed inside the drilling hole formed in the ground And it constitutes a concrete pile to form the pile foundation of the building, first look at the manufacturing process as follows.

원료배합공정(S10)은 폐유리를 10㎛ 입도 이하로 미분쇄한 글라스파우더 10중량부와, 시멘트 20중량부를 분말 상태로 건식 교반한 후, 물 8중량부와, 고성능감수제 0.3중량부를 혼합 및 교반하여 몰탈을 조성하는 공정이다.In the raw material mixing step (S10), 10 parts by weight of finely ground glass powder, which has been pulverized waste glass to a particle size of 10 μm or less, dry weight stirring of 20 parts by weight of cement, followed by mixing 8 parts by weight of water and 0.3 parts by weight of a high performance water reducing agent. It is a process of forming mortar by stirring.

상기 글라스파우더는 사용후 폐기되는 각종 유리제품을 선별 수거하고 10㎛ 이하의 미세입자로 분쇄하여 형성한다. 상기와 같이 글라스파우더의 입도를 제한하는 것은 글라스파우더를 구성하는 규사의 입경을 미분화하여 강도 증진효과를 도모하고, 더불어 교반 작업시 글라스파우더 입자간의 마찰을 저감하여 유동성을 확보하면서 고밀도를 도출하기 위함이므로 상기 입도 범위에서 형성함이 바람직하다.The glass powder is formed by collecting various glass products discarded after use and pulverizing into fine particles of 10 μm or less. As described above, limiting the particle size of the glass powder is to reduce the friction between the glass powder particles during agitation and to obtain high density while reducing the friction between the glass powder particles during the agitation process. Since it is preferable to form in the particle size range.

상기 시멘트는 일반 시멘트를 사용하되 통상의 콘크리트 제조시 골재와 물을 함께 교반하는 구성과 차별하여 상기 글라스파우더와 시멘트를 분말 상태에서 건식 교반하여 균등한 혼합상태를 조성한다.The cement is used in the general cement, but in the conventional concrete manufacturing, apart from the composition of stirring the aggregate and water together, the glass powder and cement in a dry state in the dry powder to form an even mixing state.

상기 고성능감수제(Superplasticizer)는 습식 교반시 유동성을 부여하고 시멘트입자를 분산시켜 작업성 및 성형성을 개선하며, 특히 단위수량을 20~30% 저감하도록 하여 강도를 증진하도록 작용한다. 일반적인 고성능감수제는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카르본산계로 분류하는바, 비교적 pH가 중성에 가까운 폴리카르본산계가 효과적이나 필요에 따라 택일할 수 있다. The superplasticizer improves workability and formability by imparting fluidity during wet stirring and dispersing cement particles, and in particular, reduces the amount of unit by 20 to 30%, thereby enhancing strength. Generally, high performance reducing agents are classified into naphthalene-based, melamine-based, and polycarboxylic acid-based compounds. Polycarboxylic acid-based compounds having a relatively close pH to neutral are effective, but may be selected as necessary.

상기와 같이 건식 교반된 글라스파우더 및 시멘트 혼합물에 물과 함께 고성능감수제를 첨가함으로써 습식 교반을 진행한다. 고성능감수제의 배합비가 상기 범위를 벗어날 경우 교반 작업시 점도 및 흐름성이 나빠질 수 있으며, 물을 추가 투입할 경우 강도 저하를 초래하므로 상기 범위를 준수하는 것이 바람직하다.Wet agitation is performed by adding a high performance water reducing agent together with water to the dry stirred glass powder and cement mixture as described above. If the blending ratio of the high-performance reducing agent is out of the above range, the viscosity and flowability may worsen during the stirring operation, it is preferable to comply with the above range because the addition of water causes a decrease in strength.

또한, 상기 원료배합공정(S10)에서는 원료 총중량 대비, 중화 처리된 레드머드 4중량부, 실리카흄 2중량부, 폐주물사 20중량부, 벤토나이트 용액 5중량부 중에서 선택된 하나 또는 그 이상을 더 배합하여 밀도 및 강도를 증강하는 것을 포함한다.In addition, in the raw material blending step (S10), the density and the combination of one or more selected from the total weight of the raw material, 4 parts by weight of neutralized red mud, 2 parts by weight of silica fume, 20 parts by weight of waste foundry sand, 5 parts by weight of bentonite solution Enhancing strength.

상기 레드머드는 알루미늄 제련과정에서 원료인 보크사이트를 고온, 고압 조건에서 가성소다로 가열 및 용해하여 알루미나분을 추출한 후 잔류하는 불용성 잔류물을 통해서 수득할 수 있다. 알루미늄 산업의 발전으로 레드머드 재고가 대량 발생함에 따라 처리방안이 요구되는 상황이며 가격이 저렴한 이점이 있다.The red mud may be obtained through insoluble residues remaining after extracting alumina powder by heating and dissolving bauxite as a raw material in aluminum smelting process under high temperature and high pressure with caustic soda. Due to the development of the aluminum industry, a large amount of red mud inventory is required, which requires a treatment plan and a low price.

상기 레드머드에는 산화철, 산화알루미늄, 및 산화규소를 다량 함유하므로 시멘트 입자의 공극을 치밀하게 하고 강도를 증진하며 경화성을 부여한다. 또한, 레드머드는 추출 공정에서 사용되는 가성소다에 포함된 알루민산나트륨, 탄산나트륨 성분에 의해 pH가 강알칼리성을 나타내므로 pH를 중성으로 조절하여 사용시 구리, 아연, 크롬, 납, 카드뮴과 같은 중금속을 흡착하여 용출을 방지하도록 작용한다.Since the red mud contains a large amount of iron oxide, aluminum oxide, and silicon oxide, the pores of the cement particles are compacted, the strength is enhanced, and the hardening property is imparted. In addition, red mud has strong alkalinity due to the sodium aluminate and sodium carbonate components included in the caustic soda used in the extraction process. Therefore, red mud is used to control heavy metals such as copper, zinc, chromium, lead, and cadmium. It acts to prevent elution by adsorption.

상기 실리카흄은 실리콘 제조과정에서 발생하는 가스에 포함된 0.1㎛ 이상의 초미립자 상태의 산화규소를 집진 및 여과하여 수득한다. 90% 이상이 산화규소로 이루어지고 시멘트 입자의 약 1/25 입도를 형성하여 입자간 공극을 충진하며, 시멘트의 수화반응 과정에서 발생하는 수산화칼슘과 반응하여 강도 및 내구성을 향상하도록 작용한다. 실리카흄의 대용으로 산화규소를 함유하면서 비교적 저렴한 화합물인 메타카올린을 적용할 수 있다.The silica fume is obtained by collecting and filtering ultrafine silicon oxide of 0.1 μm or more contained in a gas generated in a silicon manufacturing process. More than 90% is made of silicon oxide and forms about 1/25 particle size of cement particles to fill the pores between particles, and reacts with calcium hydroxide generated during the hydration reaction of cement to improve strength and durability. As a substitute for silica fume, metakaolin, which is a relatively inexpensive compound containing silicon oxide, can be applied.

상기 폐주물사는 주물을 성형하는 사형 주형을 사용 후 해체시 발생하는 폐기물이다. 사형은 주물사에 점결제를 첨가하여 주형으로 제조한 것으로 주형은 한 번 사용 후에는 주형으로서의 기능을 상실하므로 해체 과정에서 폐주물사가 발생한다. 폐주물사의 대부분은 폐기 처리되는 실정이므로 본 발명의 원료배합공정(S10)에서는 일반 모래 대신 폐주물사를 재생 처리하여 사용한다.The waste foundry sand is a waste generated when dismantling the sand mold to mold the casting. The sand mold is manufactured by adding a caking additive to the foundry sand, and since the mold loses its function as a mold after being used once, waste molding sand occurs during the dismantling process. Since most of the waste foundry sand is being disposed of in the raw material blending process (S10) of the present invention, the waste foundry sand is recycled and used instead of ordinary sand.

상기 벤토나이트 용액은 벤토나이트에 물을 흡착시킨 상태의 용액이다. 벤토나이트는 광물성 무기질 재료로써 물과 반응하면 원 재료의 체적에서 약 10 ~ 15배로 팽창하는 특성을 가진다. 따라서, 상기 원료배합공정(S10)에서 벤토나이트 용액을 첨가시 벤토나이트 용액이 팽윤 상태를 조성하면서 원료들의 교반 과정에서 불가피하게 발생하는 공극을 압축하고, 타 원료들을 응집하여 결합력을 증대함에 따라 몰탈의 밀도를 향상시키도록 작용한다.The bentonite solution is a solution in which water is adsorbed onto bentonite. Bentonite is a mineral inorganic material that has a property of expanding about 10 to 15 times in the volume of the raw material when reacted with water. Therefore, when the bentonite solution is added in the raw material mixing process (S10), the bentonite solution forms a swelling state, compresses voids inevitably generated in the stirring process of the raw materials, and aggregates the other raw materials to increase the bonding force, thereby increasing the density of mortar. Act to improve it.

따라서, 상기 원료배합공정(S10)에서는 글라스파우더와, 고성능감수제, 시멘트, 및 레드머드, 실리카흄, 폐주물사, 벤토나이트를 이용해 몰탈을 조성하며, 기타 자갈 등의 골재를 첨가하도록 구성한다. 본 발명의 이와 같은 원료 조성은 기존의 콘크리트파일 제조시 주요 골재로써 시멘트, 모래, 자갈을 조성하는 것과 차별하여, 상기와 같은 폐자원의 재활용에 따른 원료비 절감 및 친환경적 효과를 도출하면서도 강도 및 밀도를 현저히 증진할 수 있도록 한다.Therefore, in the raw material blending process (S10), a glass powder, a high performance water reducing agent, cement, and red mud, silica fume, waste casting sand, and bentonite are used to form mortar, and other aggregates such as gravel are configured to be added. Such raw material composition of the present invention is differentiated from the cement, sand, gravel as the main aggregate when manufacturing the existing concrete pile, while reducing the raw material cost and environmentally friendly effect of recycling the waste resources as described above while maintaining the strength and density Significantly improve.

한편, 성형공정(S20)은, 상기와 같은 원료배합공정(S10)에 의해 조성된 몰탈을 중공(110) 형성용 코어가 환형으로 배치된 원통체 형틀에 주입하여 성형하는 공정이다.On the other hand, the molding step (S20) is a step of injecting and molding the mortar formed by the above-described raw material mixing step (S10) into a cylindrical mold in which the core for forming the hollow 110 is arranged in an annular shape.

상기 성형공정(S20)에 사용되는 형틀은 통상의 파일 형상인 원통형과 같은 입면체 형태로 구성하되, 본 발명에 의해 제조되는 콘크리트파일(100)의 내부에는 도 2에 도시한 바와 같이 동일 또는 서로 다른 직경으로 이루어진 복수의 중공(110)을 길이 방향으로 관통 형성하여 그라우트(130) 및 보강재(120)를 관입하도록 구비하므로, 상기 형틀에는 중공(110)에 상응하는 위치에 복수의 코어를 배치한 후 몰탈을 주입하여 성형한다.The mold used in the molding process (S20) is configured in the form of a cube, such as a cylindrical shape of a conventional pile, but inside or inside the concrete pile 100 manufactured by the present invention as shown in FIG. Since a plurality of hollows 110 having different diameters are formed to penetrate in the longitudinal direction to penetrate the grout 130 and the reinforcing member 120, the mold has a plurality of cores disposed at positions corresponding to the hollows 110. After molding mortar is injected.

양생공정(S30)은 상기 성형공정(S20)에 의해 성형된 성형물을 탈형하고 성형물의 중량에 비례하여 5 ~ 30일 동안 살수 하에서 수양생하는 공정이다.Curing process (S30) is a process of demolding the molded product formed by the molding process (S20) and curing under watering for 5 to 30 days in proportion to the weight of the molding.

일반적으로 콘크리트파일 성형물은 시멘트의 수화반응에 의해 경화를 촉진하기 위한 양생과정을 거치는바, 본 발명의 양생공정(S30)에서는 예컨대, 모든 변이 50mm인 정육면체 성형물 시료의 중량 기준으로 5일 간의 수양생을 실시하도록 구성하며, 중량에 비례하여 양생 기간을 늘림으로써 강도를 증대하도록 구성한다.In general, the concrete pile molding is subjected to a curing process for promoting hardening by the hydration reaction of cement. In the curing process (S30) of the present invention, for example, the training for 5 days based on the weight of a cube molded sample having all sides 50 mm. It is configured to perform, and to increase the strength by increasing the curing period in proportion to the weight.

건조공정(S40)은 상기 양생공정(S30)에 의해 수양생된 양생물을 3 ~ 4일 동안 자연건조하여 콘크리트파일(100)을 완성하는 공정이다. 상기 완성된 콘크리트파일(100)의 압축강도는 400kgf/cm2 이상으로 이루어지도록 구성한다.The drying step (S40) is a step of completing the concrete pile 100 by naturally drying the cured fish nurtured by the curing step (S30) for 3 to 4 days. Compression strength of the finished concrete pile 100 is configured to be made of 400kgf / cm 2 or more.

<시험 예><Test Example>

이하에서는 전술한 바와 같은 본 발명의 콘크리트파일을 제조하기 위한 방법을 포함하는 실시 예를 구성하고 그에 따른 콘크리트파일의 압축강도 시험을 실시한다.Hereinafter, an embodiment including a method for manufacturing the concrete pile of the present invention as described above, and performs a compressive strength test of the concrete pile accordingly.

글라스파우더 100g, 일반 시멘트 200g을 건식 교반한 후, 물 80㎖와, 고성능감수제 3g을 첨가하여 습식 교반. 추가로 pH가 중화 처리된 레드머드 40g, 실리카흄 20g, 폐주물사 200g, 벤토나이트 50g 중에서 택일한 재료 및 자갈을 혼합하여 하여 몰탈을 제조.After dry stirring 100 g of glass powder and 200 g of general cement, 80 ml of water and 3 g of a high performance water reducing agent were added, followed by wet stirring. Further, mortar was prepared by mixing an alternative material and gravel among 40 g of red mud, neutralized silica fume, 20 g of silica fume, 200 g of waste foundry sand, and 50 g of bentonite.

내형의 모든 변의 길이가 50mm로 이루어진 정육면체 형틀에 상기 몰탈을 주입하여 콘크리트파일 시료를 성형.Concrete mortar sample is formed by injecting the mortar into a cube mold having a length of 50 mm on all sides of the inner mold.

상기 시료를 살수 하에서 5일간 수양생 후, 3일간 자연상태로 건조하여 콘크리트파일 시료를 완성.After 5 days of training the sample under sprinkling, it is dried in natural state for 3 days to complete the concrete pile sample.

상기와 같이 완성된 콘크리트파일 시료를 시험기에 투입하고 표준 재하속도에서 시료가 파괴될 때 까지 가압하여 압축강도를 측정한 결과 최소 측정치가 400kgf/cm2 로 측정되었으며, 양생공정(S30)에서 양생 기간을 28일로 적용하여 실시한 콘크리트파일 시료의 압축강도는 약 2배 정도 증가한 결과를 나타내었다.As a result of the above-mentioned concrete pile sample is put into the tester and pressurized until the sample is destroyed at the standard loading speed, and the compressive strength was measured, the minimum measured value was 400kgf / cm 2 , and the curing period in the curing process (S30). The compressive strength of the concrete pile sample applied by 28 days was increased by about 2 times.

한편, 전술한 바와 같은 제조방법에 따라 제조되는 본 발명에 따른 콘크리트파일(100)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, looking at the configuration of the concrete pile 100 according to the present invention manufactured according to the manufacturing method as described above are as follows.

도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 콘크리트파일(100)은 원통체 형상으로 이루어지되 심부에는 동일 또는 서로 다른 직경으로 이루어진 복수의 중공(110)을 길이 방향으로 관통 형성하여 그라우트(130) 및 보강재(120)를 관입하도록 구비한다.As shown in Figures 2 to 3, the concrete pile 100 is made of a cylindrical shape, but the core portion is formed through the plurality of hollows 110 made of the same or different diameter in the longitudinal direction through the grout 130 and It is provided to penetrate the reinforcement (120).

상기 중공(110)은 동일 직경으로 이루어진 중공(110) 별로 중심에서 동일 거리상에 위치하도록 일정 패턴에 따라 환형으로 배치한다. 예컨대, 상기 성형공정(S20)에서 형틀의 심부에 중직경 코어를 4개소 환형으로 배치하고, 중직경 코어의 내측으로 소직경 코어를 4개소 배치하여 도 4에 도시한 바와 같은 배치로 중공(110)을 마련할 수 있다.The hollow 110 is disposed in an annular shape according to a predetermined pattern so as to be located at the same distance from the center for each hollow 110 made of the same diameter. For example, in the forming step (S20), four medium diameter cores are arranged in a ring shape at the core part of the mold, and four small diameter cores are arranged inside the medium diameter cores so that the hollow 110 is arranged as shown in FIG. ) Can be prepared.

또한, 상기 중공(110)에는 일측 내주면에서 콘크리트파일(100)의 외주면을 향해 수평으로 관통 형성하는 복수의 그라우트홀(111)을 도 3 또는 도 5에 도시한 바와 같이 상, 하 일정한 간격으로 배치한다.In addition, the hollow 110 has a plurality of grout holes 111 formed horizontally penetrating toward the outer circumferential surface of the concrete pile 100 on one side inner circumferential surface, as shown in Figure 3 or 5 at regular intervals do.

상기 그라우트홀(111)은, 복수의 중공(110)에서 방사상으로 마련하여 중공(110)에 주입된 그라우트(130)를 콘크리트파일(100)의 주변 연약지반에 확산하여 보강부(131)를 형성하도록 구비한다.The grout hole 111 is provided radially from the plurality of hollows 110 to diffuse the grout 130 injected into the hollow 110 to the soft ground around the concrete pile 100 to form a reinforcement portion 131. It is provided to.

즉, 도 4에서와 같이 상기 그라우트홀(111)은 환형으로 배치된 개별 중공(110)의 일측 내주면에서 가장 가까운 거리의 콘크리트파일(100) 외주면을 향해 관통 형성함에 따라 방사상으로 구비되며, 도 3 또는 도 5에 도시한 바와 같이 중공(110)의 길이 방향으로 일정 간격으로 배치하여 콘크리트파일(100) 주변 전반에 걸쳐 그라우트(130)를 확산하도록 구비한다.That is, as shown in FIG. 4, the grout hole 111 is radially provided as it penetrates toward the outer circumferential surface of the concrete pile 100 at the closest distance from one inner circumferential surface of the individual hollow 110 arranged in an annular shape. Alternatively, as illustrated in FIG. 5, the grout 130 may be disposed at a predetermined interval in the longitudinal direction of the hollow 110 to spread the grout 130 over the periphery of the concrete pile 100.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 콘크리트파일의의 개략적인 시공방법을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the schematic construction method of the concrete pile applied to the technology of the present invention having the configuration as described above are as follows.

지반에 형성한 천공홀의 깊이에 따라서 도 6에 도시한 바와 같이 하나 또는 복수의 상기 콘크리트파일(100)을 파일연결장치(140)로 일렬로 연결하여 관입, 설치한다.As shown in FIG. 6, one or more concrete piles 100 are connected to the pile connecting device 140 in a line and inserted therein according to the depth of the drilling hole formed in the ground.

상기 콘크리트파일(100)은 도 7에 도시한 바와 같이 지반에서 연약지반을 거쳐 암반에 정착 가능한 깊이로 관입하는 것이 바람직하나, 설치 환경에 따라서 연약지층 내에서 충분한 깊이로 관입하여 설치할 수도 있다.As shown in FIG. 7, the concrete pile 100 may be penetrated to a depth capable of being fixed to the rock through the soft ground from the ground, but may be penetrated to a sufficient depth in the soft ground layer according to the installation environment.

설치된 콘크리트파일(100)에 형성된 복수의 중공(110)에 강봉, 강관, 이형철근, 강선, GFRP, BFRP, CFRP 중 선택된 1종으로 이루어진 보강재(120)를 관입하여 설치한다.A plurality of hollows 110 formed on the installed concrete pile 100 is installed by injecting a reinforcing member 120 made of one selected from steel rods, steel pipes, deformed reinforcing bars, steel wires, GFRP, BFRP, CFRP.

상기 보강재(120)는 중공(110)의 크기에 상응하는 다양한 규격의 것을 적용할 수 있으며, 중공(110)과 보강재(120) 사이는 일정 거리를 이격하여 그라우트(130)가 주입될 수 있도록 구비한다.The reinforcing material 120 may be applied to a variety of standards corresponding to the size of the hollow 110, the hollow 110 and the reinforcing material 120 is provided so that the grout 130 is spaced apart a predetermined distance. do.

상기 중공(110)은 콘크리트파일(100)을 길이 방향으로 관통하므로, 중공(110)을 통해 관입한 보강재(120)를 하부지반에 정착하여 추후 그라우트(130) 주입시 부력을 방지하고 콘크리트파일(100)의 지내력을 향상하도록 구비한다.Since the hollow 110 penetrates the concrete pile 100 in the longitudinal direction, the reinforcement 120 penetrated through the hollow 110 is fixed to the lower ground to prevent buoyancy when the grout 130 is injected later and the concrete pile ( It is provided to improve the bearing capacity of 100).

상기와 같이 보강재(120)가 설치된 콘크리트파일(100)의 중공(110)에 싱글패커나 더블패커 또는 에어패커 방식의 주입장치를 이용해 그라우트(130)를 주입하고, 도 7에서와 같이 그라우트홀(111)을 통해 콘크리트파일(100) 주변으로 방사상으로 확산한다. 상기 중공(110)의 하부를 통해서도 그라우트(130)가 공급된다.As described above, the grout 130 is injected into the hollow 110 of the concrete pile 100 in which the reinforcing material 120 is installed by using a single packer, a double packer, or an air packer injection device. 111 is diffused radially around the concrete pile (100). The grout 130 is also supplied through the lower portion of the hollow 110.

따라서, 연약지반으로 확산된 그라우트(130)의 보강부(131)가 경화하면서 연약지반을 보강하고, 결과적으로 콘크리트파일(100)과 보강재(120)와 그라우트(130) 및 보강부(131)와 지반 전반이 일체화되어 지반을 보강하면서 구조물의 지지력을 확보한다.Therefore, the reinforcement portion 131 of the grout 130 spread to the soft ground reinforces the soft ground while curing, and consequently, the concrete pile 100 and the reinforcement 120 and the grout 130 and the reinforcement portion 131 and The ground is integrated to secure the support of the structure while reinforcing the ground.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 콘크리트파일은 상술한 바와 같이 기존 콘크리트파일과 차별된 구성을 통해 콘크리트파일(100) 자체만으로도 종래 기술에 비해 높은 강도를 구현할 수 있도록 이루어진다.The concrete pile according to the present invention as described above is made to implement a higher strength than the prior art only by the concrete pile 100 itself through a configuration different from the existing concrete pile as described above.

따라서, 본 발명은 경량에 비해 고강도 및 고밀도를 구현할 수 있으며 성형성 및 설치성, 내구성이 우수하고 중금속의 용출 및 철근 부식과 같은 종래 콘크리트파일의 고질적인 문제점 역시 배제하는 등 고품질의 콘크리트파일(100)을 제공하는 이점이 있다.Accordingly, the present invention can implement high strength and high density compared to light weight, and excellent in formability and installability, durability and high quality concrete pile (100) such as eliminating the problems of conventional concrete pile such as heavy metal dissolution and steel corrosion. There is an advantage to provide.

또한, 본 발명은 상기와 같은 종래와 차별된 콘크리트파일(100)의 물리, 화학적 특성을 도출하기 위해 폐자원을 효과적으로 활용함에 따라 경제적, 환경적으로도 다양한 이점을 가지는 콘크리트파일을 제공하므로 산업상 이용 가능성이 매우 클 것으로 기대된다.In addition, the present invention provides a concrete pile having various advantages economically and environmentally by effectively utilizing the waste resources to derive the physical and chemical properties of the concrete pile 100 different from the conventional one as described above. The availability is expected to be very large.

S10: 원료배합공정
S20: 성형공정
S30: 양생공정
S40: 건조공정
100: 콘크리트파일
110: 중공
111: 그라우트홀
120: 보강재
130: 그라우트
131: 보강부
140: 파일연결장치
S10: raw material mixing process
S20: forming process
S30: Curing Process
S40: drying process
100: concrete pile
110: hollow
111: grouthole
120: reinforcement
130: grout
131: reinforcement
140: file connection device

Claims (3)

삭제delete 삭제delete 폐유리 글라스파우더와 시멘트와 물과 고성능감수제를 포함하고, 밀도 및 강도를 증강하도록 레드머드, 실리카흄, 폐주물사, 벤토나이트 용액 중에서 선택된 하나 또는 그 이상을 더 배합하는 원료배합공정과, 성형 및 양생, 건조공정을 거쳐 제조되어 지반에 형성한 천공홀 내부에 관입, 설치하여 토목 및 건축물의 말뚝기초를 형성하는 콘크리트파일에 있어서,
콘크리트파일(100)의 내부에는 그라우트(130) 및 보강재(120)를 관입하는 중공(110)을 형성하되,
상기 중공(110)은,
동일 또는 서로 다른 직경으로 이루어진 복수를 구비하여 콘크리트파일(100)의 길이 방향으로 관통 형성하고,
상기 복수의 중공(110)은,
동일 직경으로 이루어진 중공(110) 별로 중심에서 동일 거리상에 위치하도록 일정 패턴에 따라 환형으로 배치하여 형성하고,
상기 복수의 중공(110) 각각에는 일측 내주면에서 콘크리트파일(100)의 외주면을 향해 수평으로 관통 형성하는 복수의 그라우트홀(111)을 상, 하 일정 간격으로 배치하되,
상기 복수의 그라우트홀(111)은,
중공(110)으로부터 방사상으로 마련하여 중공(110)에 주입된 그라우트(130)를 콘크리트파일(100)의 주변 연약지반에 확산하여 보강부(131)를 형성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 콘크리트파일.
A raw material blending process including waste glass glass powder, cement, water and a high performance water reducing agent, and further blending one or more selected from red mud, silica fume, waste foundry sand and bentonite solution to increase density and strength, forming, curing and drying. In the concrete pile which is manufactured through the process and infiltrated and installed in the perforated hole formed in the ground to form the pile foundation of civil engineering and building,
Inside the concrete pile 100 to form a hollow 110 to penetrate the grout 130 and the reinforcing material 120,
The hollow 110,
It is provided with a plurality of the same or different diameters formed in the longitudinal direction of the concrete pile 100,
The plurality of hollows 110,
Formed by placing in an annular shape according to a predetermined pattern to be located on the same distance from the center for each hollow 110 made of the same diameter,
In each of the plurality of hollow 110, a plurality of grout holes 111 formed to penetrate horizontally toward the outer circumferential surface of the concrete pile 100 from one inner circumferential surface, and arranged at regular intervals,
The plurality of grout holes 111,
Concrete pile, characterized in that configured to form a reinforcement portion 131 to radially provided from the hollow 110 to diffuse the grout (130) injected into the hollow 110 to the surrounding soft ground of the concrete pile (100).
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