KR102377437B1 - 친환경 하수관거 충진용 지수보수재 조성물 및 이를 이용한 하수관거 보수 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기밀성, 수밀성 및 내구성이 우수한 친환경 하수관거 충진용 지수보수재 조성물 및 이를 이용한 하수관거 보수 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 지수보수재 조성물은 아크릴계 화합물에 무기질 그라운드 혼합제로서 포틀랜드시멘트 및 마이크로시멘트가 혼합되어 내구성, 안정성이 확보되고, 고가의 아크릴계 화합물에 비해 저비용의 시멘트 성분이 혼합추가 되어 경제성도 높일 수 있으며, 빠른 경화 후 물에 침수시에도 갈라짐 및 변형이 일어나지 않고, 0℃의 낮은 온도에도 수축되지 않아 장기안정성을 나타낸다. 또한, 지하 동공층 등 규모가 큰 공간 채움에도 원활하게 사용될 수 있으며, 균열 채움후 토사에 혼합 시 시멘트 성분이 추가되어 겔 형성이 자연스럽고, 높은 압축 강도와 휨 강도를 나타냄으로써 하수관거 보수에 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 하수관거 충진용 지수보수재 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기밀성, 수밀성 및 내구성이 우수한 친환경 하수관거 충진용 지수보수재 조성물 및 이를 이용한 하수관거 보수 방법에 관한 것이다.
국내 지하에 매설된 하수관거가 설계수명 이전에 노후화됨으로 파손된 부분을 통하여 오수가 주변 토양으로 누출되고 동시에 많은 양의 지하수가 유입되고 있는 실정이다. 지금까지는 이러한 문제가 발생하였을 경우 불량 관로가 매설된 도로를 인위적으로 굴착한 후 불량 관로를 해체 및 제거하고 동종의 새로운 관로를 매설한 후 굴착된 도로를 재포장하는 굴착식 관로 보수방법을 사용하고 있다.
그러나, 이 방법은 온전한 도로를 파손하여야 하고, 도로를 굴착할 때 다른 지하 매설물을 파손시킬 수 있으며, 도로의 통제에 따르는 사회간접비용의 손실이 커지는 문제가 있다. 또한, 소음이나 진동 및 분진 등 유해 환경요소를 발생시키며 도로 재포장에 따르는 직접적인 비용이 발생하고, 안전사고가 발생할 수 있는 문제점도 있다.
이러한, 문제점을 해결하기 위해 근래에는 비굴착방식으로 하수관거를 보강하기 위한 방법이 제안된 바 있다.
일례로서, 하수관거의 보수를 위하여 보수 장치가 하수관 내로 이동이 되고 예를 들어 CC 카메라(Closed Circuit camera)와 같은 장치로 균열을 탐지하고, 균열 지점에 지수제를 포함하는 보수제가 투입될 수 있다. 지수제로는 수팽창 지수제, 물과 반응하여 급속하게 개방 셀 폼(foam)을 형성하는 폴리우레탄 지수제 또는 발포지수제와 같은 것이 사용될 수 있다.
지수제 또는 보수제와 관련된 선행기술로 특허등록번호 제1148982호가 있다. 상기 선행기술은 하수관로의 내측면에 부착하는 프라이머 층; 상기 프라이머 층의 하측에 지수를 위해 형성되는 고무화 아스팔트 층; 상기 고무화 아스팔트 층의 하측에 형성되고, 고무화 아스팔트 층과 접착력이 우수하도록 폴리프로필을 가는 세선으로 형성한 후 경사와 위사가 서로 아래위로 교차하도록 짜서 형성된 폴리프로필렌 직포 층; 상기 폴리프로필렌 직포층의 하측에 형성되고, 하수관로의 내구성을 향상시키기 위한 유리 섬유 층으로 이루어지고, 상기 고무화 아스팔트 층은 아스팔트 20 내지 50 wt%, 폴리이소부필렌 합성고무 10 내지 30 wt%, 스티렌 이소프렌 스티렌 합성고무 20 내지 40 wt% 및 폴리부텐 1 내지 30 wt%를 포함하는 지수와 보강을 위한 일체화된 하수관로 보수제에 대하여 개시하고 있다.
그러나, 이러한 다층의 지수보강제의 경우, 하수관로의 지속적인 물의 흐름에 의해 지수보강제가 수분을 머금어서 도 1에 나타낸 바와 같이, 하수관거에서 들뜸 현상이 일어나는 문제가 있다.
이에, 비굴착방식을 위하여 기밀성, 수밀성 및 내구성이 우수하고, 친환경적인 하수관거 지수보수재 조성물에 대한 필요성이 대두되는 실정이다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 기밀성, 수밀성 및 내구성이 우수하고, 친환경적인 하수관거 충진용 지수보수재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 하수관거 충진용 지수보수재 조성물을 이용한 하수관거 보수 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 하수관거 충진용 지수보수재 조성물을 제공한다. 상기 하수관거 충진용 지수보수재 조성물은 아크릴계 화합물, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 에탄올아민류 화합물, 폴리아미드 화합물, 적어도 규소에 직접 결합된 알케닐 및 페닐을 함유하는 오가노폴리실록산 수지, 무기질 그라운드 혼합제 및 물을 포함하는 주제부; 및 칼슘 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트 및 물을 포함하는 경화제부;를 포함하며, 상기 주제부는 물 100 중량부 대비 아크릴계 화합물 90 내지 100 중량부, 수산화마그네슘 20 내지 30 중량부, 수산화칼륨 20 내지 30 중량부, 에탄올아민류 화합물 15 내지 35 중량부, 폴리아미드 화합물 15 내지 35 중량부, 오가노폴리실록산 수지 15 내지 35 중량부 및 무기질 그라운드 혼합제 60 내지 90 중량부를 포함하고, 상기 경화제부는 물 100 중량부 대비 칼슘 퍼설페이트 30 내지 40 중량부 및 소듐 퍼설페이트 30 내지 40 중량부를 포함한다.
상기 아크릴계 화합물은 아크릴메틸에테르 30 내지 40 중량부 및 메타아크릴혼합산 60 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
상기 에탄올아민류 화합물은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 디에틸에탄올아민 및 포스파티딜에탄올아민으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 폴리아미드 화합물은 하기 화학식 1 의 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1 에서,
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n은 2 내지 10,000이다.)
상기 오가노폴리실록산 수지는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
R1 3SiO(R1 2SiO)mSiR1 3
(상기 화학식 4에서,
R1은 동일하거나 상이하며 치환되거나 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 또는 유사한 알킬 그룹; 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 또는 유사한 알케닐 그룹; 페닐, 톨릴, 크실릴, 나프틸 또는 유사한 아릴 그룹; 벤질, 펜에틸 또한 유사한 아르알킬 그룹; 클로로메틸, 3-클로로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필 또는 유사한 할로겐화 알킬 그룹이고,
m은 0 내지 100의 정수임.)
상기 무기질 그라운드 혼합제는 포틀랜드시멘트 30 내지 40 중량부 및 마이크로시멘트 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 하수관거 충진용 지수보수재 조성물을 이용한 하수관거 보수 방법을 제공한다. 상기 하수관거 보수 방법은 지하 도관의 보수 지점에 주입이 되는 주제부 및 경화제부를 준비하는 단계; 팽창 가능한 팩커를 상기 지하 도관의 내부를 통하여 상기 보수 지점으로 이동시키는 단계; 상기 팩커를 팽창시켜 내부 벽면에 밀착시키고 상기 보수 지점에 공급 노즐을 배치하는 단계; 상기 공급 노즐과 연결된 제1 및 제2 공급 튜브를 통하여 주제부와 경화제부를 서로 다른 공급 경로로 공급하는 단계; 및 상기 주제부와 경화제부를 3 내지 30 분 동안 겔 형태로 경화시키는 단계를 포함한다.
상기 주제부는 아크릴계 화합물, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 에탄올아민류 화합물, 폴리아미드 화합물, 무기질 그라운드 혼합제 및 물을 포함하고, 상기 경화제부는 칼슘 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트 및 물을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 공급 튜브는 팩커의 팽창 몸체에 내부에 형성되면서 팽창 몸체와 밀폐된 구조로 만들어지는 튜브 고정 유닛 및 한쪽 끝이 튜브 고정 유닛에 연결되는 주입 도관의 내부로 연장되고, 상기 주입 도관의 끝 부분에 신축성 소재의 신축 접촉 유닛이 배치될 수 있다.
상기 아크릴계 화합물은 아크릴메틸에테르 30 내지 40 중량부 및 메타아크릴혼합산 60 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
폴리아미드 화합물은 하기 화학식 1 의 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1 에서,
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n은 2 내지 10,000이다.)
상기 무기질 그라운드 혼합제는 포틀랜드시멘트 30 내지 40 중량부 및 마이크로시멘트 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 지수보수재 조성물은 아크릴계 화합물에 무기질 그라운드 혼합제로서 포틀랜드시멘트 및 마이크로시멘트가 혼합되어 내구성, 안정성이 확보되고, 고가의 아크릴계 화합물에 비해 저비용의 시멘트 성분이 혼합추가 되어 경제성도 높일 수 있으며, 빠른 경화 후 물에 침수시에도 갈라짐 및 변형이 일어나지 않고, 0℃의 낮은 온도에도 수축되지 않아 장기안정성을 나타낸다.
또한, 지하 동공층 등 규모가 큰 공간 채움에도 원활하게 사용될 수 있으며, 균열 채움 후 토사에 혼합 시 시멘트 성분이 추가되어 겔 형성이 자연스럽고, 높은 압축 강도와 휨 강도를 나타냄으로써 하수관거 보수에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 다층형 지수보강제를 사용시 하수관거에서 일어나는 들뜸 현상을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충진용 지수보수재 조성물이 경화된 모습을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충진용 지수보수재 조성물을 이용한 하수관거의 보수 방법의 실시 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 하수관거 보수 방법에 적용되는 팩커의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 하수관거 보수 방법에 적용되는 팩커의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지수보수재 조성물에 대하여 물, 5% 가성소다, 5% 유산, 5% 식염수에서 3개월의 침지 시험을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예(a) 및 일 비교예(b)에 따른 지수보수재 조성물의 수중침지 변화율을 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충진용 지수보수재 조성물이 경화된 모습을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충진용 지수보수재 조성물을 이용한 하수관거의 보수 방법의 실시 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 하수관거 보수 방법에 적용되는 팩커의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 하수관거 보수 방법에 적용되는 팩커의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지수보수재 조성물에 대하여 물, 5% 가성소다, 5% 유산, 5% 식염수에서 3개월의 침지 시험을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예(a) 및 일 비교예(b)에 따른 지수보수재 조성물의 수중침지 변화율을 측정한 그래프이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
본 발명의 일 측면은 하수관거 충진용 지수보수재 조성물을 제공한다. 상기 하수관거 충진용 지수보수재 조성물은 아크릴계 화합물, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 에탄올아민류 화합물, 폴리아미드 화합물, 적어도 규소에 직접 결합된 알케닐 및 페닐을 함유하는 오가노폴리실록산 수지, 무기질 그라운드 혼합제 및 물을 포함하는 주제부; 및 칼슘 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트 및 물을 포함하는 경화제부;를 포함하며, 상기 주제부는 물 100 중량부 대비 아크릴계 화합물 90 내지 100 중량부, 수산화마그네슘 20 내지 30 중량부, 수산화칼륨 20 내지 30 중량부, 에탄올아민류 화합물 15 내지 35 중량부, 폴리아미드 화합물 15 내지 35 중량부, 오가노폴리실록산 수지 15 내지 35 중량부 및 무기질 그라운드 혼합제 60 내지 90 중량부를 포함하고, 상기 경화제부는 물 100 중량부 대비 칼슘 퍼설페이트 30 내지 40 중량부 및 소듐 퍼설페이트 30 내지 40 중량부를 포함한다.
상기 아크릴계 화합물은 지수보수재 조성물의 주제로서, 우수한 접착력을 위하여 아크릴메틸에테르 30 내지 40 중량부 및 메타아크릴혼합산 60 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
상기 수산화마그네슘 및 수산화칼륨은 이후 무기질 그라운드 혼합제와 같은 무기물이 활성화되어 결합재로서 작용하도록 돕는 역할을 하며, 물 100 중량부 대비 각각 20 내지 30 중량부로 포함될 수 있는 바, 상기 범위에서 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
상기 에탄올아민류 화합물은 아크릴계 화합물을 중화시키는데 우수한 효과를 나타내며, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 디에틸에탄올아민 및 포스파티딜에탄올아민으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 에탄올 아민류 화합물은 물 100 중량부 대비 15 내지 35 중량부를 함유할 때 아크릴계 화합물을 중화시키는 효과를 나타낼 수 있다.
상기 폴리아미드 화합물은 본 발명의 지수보수재 조성물의 접착력과 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 폴리아미드 화합물은 하기 화학식 1 의 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
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n은 2 내지 10,000이다.)
상기 오가노폴리실록산 수지는 경화성 및 접착성을 향상시키기 위하여 첨가되며, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
R1 3SiO(R1 2SiO)mSiR1 3
상기 화학식 4에서,
R1은 동일하거나 상이하며 치환되거나 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 또는 유사한 알킬 그룹; 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 또는 유사한 알케닐 그룹; 페닐, 톨릴, 크실릴, 나프틸 또는 유사한 아릴 그룹; 벤질, 펜에틸 또한 유사한 아르알킬 그룹; 클로로메틸, 3-클로로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필 또는 유사한 할로겐화 알킬 그룹일 수 있다. 이들 중에서, 메틸, 비닐 및 페닐 그룹이 바람직하다.
m은 0 내지 100의 정수이며, 바람직하게는 1 내지 100의 정수, 더욱 바람직하게는 2 내지 100의 정수, 특히 바람직하게는 2 내지 50의 정수일 수 있다.
상기 오가노폴리실록산 수지는 경화성 및 접착성을 향상시키기 위하여 물 100 중량부 대비 15 내지 35 중량부를 포함할 수 있다.
상기 무기질 그라운드 혼합제는 아크릴계 화합물과 혼합되어 우수한 내구성, 안정성을 나타내며, 경화 속도를 높이고, 경화 후에 지수보수재 조성물의 수축을 억제하여 장기안정성을 갖도록 하는 역할을 한다. 상기 무기질 그라운드 혼합제로는 포틀랜드시멘트 30 내지 40 중량부 및 마이크로시멘트 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
상기 경화제부는 물과 칼슘 퍼설페이트 및 소듐 퍼설페이트를 포함하며, 상기 칼슘 퍼설페이트는 중합개시 및 겔화유도시간을 증진시키는 역할을 하고, 상기 소듐 퍼설페이트는 촉매로서 아크릴 화합물의 중합반응을 촉매한다. 바람직한 효과를 나타내기 위하며, 칼슘 퍼설페이트 및 소듐 퍼설페이트는 물 100 중량부에 대하여 각각 30 내지 40 중량부를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 지수보수재 조성물이 경화 과정에서 겔 형태로 된 실시 예를 도시한 것이다.
주제부와 경화제부의 혼합비는 중량 비율로 주제부 : 경화제부 = 1 : 0.7 내지 10의 비율일 수 있다.
주제부와 경화제부가 보수 지점(RP)으로 주입되면 토사 또는 모래와 함께 먼저 겔 형태로 만들어질 수 있고 이후 점차로 완전히 경화가 되어 탄성 또는 신축성을 가진 고형물로 경화된다.
주제와 경화제는 혼합된 이후 3 내지 30 분의 시간에 겔 형태로 경화가 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 지수보수재 조성물은 아크릴계 화합물에 무기질 그라운드 혼합제로서 포틀랜드시멘트 및 마이크로시멘트가 혼합되어 내구성, 안정성이 확보되고, 고가의 아크릴계 화합물에 비해 저비용의 시멘트 성분이 혼합추가 되어 경제성도 높일 수 있으며, 빠른 경화 후 물에 침수시에도 갈라짐 및 변형이 일어나지 않고, 0℃의 낮은 온도에도 수축되지 않아 장기안정성을 나타낸다.
또한, 지하 동공층 등 규모가 큰 공간 채움에도 원활하게 사용될 수 있으며, 균열 채움 후 토사에 혼합 시 시멘트 성분이 추가되어 겔 형성이 자연스럽고, 높은 압축 강도와 휨 강도를 나타냄으로써 하수관거 보수에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 하수관거 충진용 지수보수재 조성물을 이용한 하수관거 보수 방법을 제공한다.
도 3은 본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물을 이용한 하수관거 보수 방법의 실시 예를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 하수관거의 보수 방법은 지하 도관의 보수 지점에 주입이 되는 지수보수재 조성물의 주제부 및 경화제부를 준비하는 단계(P111, P112);
팽창 가능한 팩커를 상기 지하 도관의 내부를 통하여 상기 보수 지점으로 이동시키는 단계(P12);
상기 팩커를 팽창시켜 내부 벽면에 밀착시키고 상기 보수 지점으로 노즐을 배치하는 단계(P13);
상기 노즐과 연결된 공급 튜브를 통하여 주제부와 경화제부를 서로 다른 공급 경로로 공급하는 단계(P14); 및
상기 주제부와 경화제부가 결합하여 경화되는 단계(P15)를 포함한다.
본 발명에 따른 하수관의 보수 방법의 적용을 위하여 예를 들어 맨홀과 같은 하수관의 입구를 통하여 폐쇄 회로 카메라를 가진 로봇이 하수관으로 투입될 수 있고, 로봇은 팩커와 함께 이동될 수 있다. 본 발명에 따른 하수관거의 보수 방법은 지하에 매설되어 맨홀을 통하여 보수 장치가 투입되는 다양한 지하 도관의 보수에 적용될 수 있다.
보수를 위하여 본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물이 준비될 수 있다. 상기 하수관거 충진용 지수보수재 조성물은 주제부 및 경화제부로 분리되어 준비될 수 있다(P111, P112).
주제부는 하수관을 둘러싸고 있는 모래를 포함하는 토사와 결합되어 겔 형태로 만들어질 수 있고, 이후 완전히 경화가 되어 균열 부분의 누수가 방지되도록 할 수 있다. 경화제부는 주제의 빠른 경화를 위해 첨가된다.
주제부 및 경화제부의 공급을 위한 공급 탱크는 맨홀 외부에 위치하는 차량과 같은 곳에 배치될 수 있다. 주제부와 경화제부가 준비되면(P111, P112), 보수 지점으로 팩커가 이동될 수 있다(P12).
팩커는 공기 주입에 의하여 팽창 가능한 구조를 가질 수 있고, 내부에 공급 경로가 형성될 수 있다. 팩커가 하수관과 같은 지하 도관의 보수가 되어야 할 위치로 이동되면 팩커가 팽창되어 노즐이 보수 지점에 배치될 수 있다(P13). 팩커의 팽창에 의하여 팩커의 외부 둘레 면이 지하 도관의 내부 면에 밀착될 수 있고 팩커의 외부 둘레 면에 배치된 주입 노즐을 통하여 주제부 및 경화제부가 투입될 수 있는 상태가 된다. 이와 같은 상태에서 주제부 및 경화제부가 노즐을 통하여 보수 지점으로 주입될 수 있다(P14).
주제부와 경화제부가 지하 도관의 외부로 주입되면 주제와 경화제는 겔 형태로 경화될 수 있다. 그리고 균열 지점 및 외부 면을 둘러싸면서 경화가 될 수 있다.
주제부와 경화제부는 독립된 공급 튜브를 통하여 각각 주입될 수 있고, 보수 지점에서 합쳐질 수 있다. 대안으로 주제부와 경화제부는 독립된 공급 튜브를 통하여 공급되어 하나의 주입 관에 의하여 혼합이 되면서 주입될 수 있다. 다른 대안으로 주제부와 경화제부가 시간 차이를 두고 주입될 수 있다. 예를 들어 일정량의 주제부가 주입되고, 예를 들어 2 내지 10 초 후에 일정량의 경화제부가 주입될 수 있다. 이후 다시 주제부가 주입되고, 시차를 두고 경화제부가 주입될 수 있다. 이와 같이 시차를 두고 반복적으로 주제와 경화제가 주입되어 주제부가 토사와 혼합되어 점차적으로 경화가 될 수 있다(P15).
주제부와 경화제부가 투입된 이후 3 내지 60 분이 되면 주제부와 경화제부가 겔 형태로 되면서 다시 완전하게 경화가 될 수 있다. 주제와 경화제의 투입이 완료된 이후 10 내지 30 분이 경과된 이후 팩커로부터 공기가 제거되면서 팩커가 수축이 될 수 있고, 이후 팩커가 다시 맨홀을 통하여 철수될 수 있다(P16). 그리고 지하 도관의 보수가 완료될 수 있다.
이하에는 전술한 하수관거 보수 방법에 적용되는 팩커 또는 공급 튜브의 실시 예에 대하여 설명된다.
도 4는 본 발명에 따른 하수관거 보수 방법에 적용되는 팩커의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 팩커는 신축성을 가진 속이 빈 실린더 형상의 팽창 몸체(21); 팽창 몸체(21)의 팽창 또는 수축 과정에서 팽창 몸체(21)의 형상을 유지하는 원형 스트립 형상의 균형 테두리(212); 팽창 몸체(21)의 앞쪽 및 뒤쪽 부분에 설치된 제1, 제2 밀폐 캡(22a, 22b); 및 팽창 몸체(21)에 배치된 주입 부위(SP)로 이루어질 수 있다. 제1 밀폐 캡(22a)을 통하여 주제 및 경화제가 공급되는 제1, 제2 공급 튜브(24a, 24b)가 팩커의 내부로 연결되어 주입 부위(SP)로 연결될 수 있다. 또한 팩커 내부로 공급를 주입하기 위한 공기 주입 도관(23)이 제1 밀폐 캡(22a)에 배치될 수 있다. 팩커의 이동을 위한 이동 고리(213)가 제1 밀폐 캡(22a) 또는 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다. 팩커는 아래쪽에 설치된 이동 바퀴에 의하여 이동되거나 또는 이동 수레에 의하여 이동될 수 있다. 주입 부위(SP)에 공급 노즐(27)이 배치될 수 있고, 공급 노즐(27)을 통하여 주제 및 경화제가 보수 지점으로 투입될 수 있다. 도 4의 (나)에 도시된 것처럼, 공급 노즐(27)은 예를 들어 실리콘 또는 고무와 같은 신축성 소재로 만들어질 수 있고, 속이 빈 실린더 형상의 유도 몸체(271) 및 유도 몸체(271)로부터 연장되는 공급 팁(272)으로 이루어질 수 있다. 공급 팁(272)은 원통 형상의 아래쪽으로부터 서로 다른 경사각을 가지면서 연장되는 제1, 제2 경사평면(273a, 273b)이 만나는 형상이 될 수 있고, 제1, 제2 경사 평면(273a, 273b)의 경계 부분에 주입 틈(274)이 형성될 수 있다. 주입 틈(274)은 작은 경사각을 가지는 제2 경사 평면(273b)의 끝 부분이 큰 경사각을 가지는 제1 경사 평면(273a)의 끝 부분을 덮는 구조로 만들어질 수 있고, 이로 인하여 주제부 또는 경화제부의 역류가 방지되면서 주입 압력에 의하여 주입되도록 할 수 있다. 공급 노즐(27)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 보수 방법에 적용되는 팩커의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 팩커의 팽창 몸체(21)의 내부로 연장되는 제1, 제2 공급 튜브(24a, 24b)는 하나의 주입 도관(25)과 연결될 수 있다. 제1, 제2 공급 튜브(24a, 24b)는 팽창 몸체(21)의 내부에 형성된 튜브 고정 유닛(28)으로 제1, 제2 튜브 커넥터(241, 242)에 의하여 연장될 수 있다. 그리고 주입 도관(25)의 한쪽 끝은 튜브 고정 유닛(28)에 연결되고, 다른 끝은 보수 지점(RP)으로 연장될 수 있다. 제1, 제2 공급 튜브(24a, 24b)의 끝 부분은 주입 도관(25)의 내부로 연장될 수 있고, 튜브 고정 유닛(28)은 팽창 몸체(21)와 밀폐된 구조로 만들어질 수 있다. 주입 도관(25)의 다른 끝 부분에 신축 접촉 유닛(26)이 배치될 수 있고, 신축 접촉 유닛(26)은 신축성을 가진 실리콘 또는 PDMS(poly dimethylsiloxane)와 같은 소재로 만들어질 수 있고, 팽창 몸체(21)의 내부 면에 위치하도록 배치될 수 있다. 주제부와 경화제부는 각각 제1, 제2 공급 튜브(24a, 24b)를 통하여 공급되어 주입 도관(25)에서 혼합되어 보수 지점(RP)으로 투입될 수 있다. 필요에 따라 주입 도관(25)의 내부 면은 나사선 구조로 만들어질 수 있고, 이에 의하여 주제부와 경화제부가 혼합이 되면서 보수 지점(RP)으로 주입될 수 있다.
주제부와 경화제부가 보수 지점(RP)으로 주입되면 토사 또는 모래와 함께 먼저 겔 형태로 만들어질 수 있고 이후 점차로 완전히 경화가 되어 탄성 또는 신축성을 가진 고형물로 경화된다.
주제부와 경화제부는 혼합된 이후 3 내지 30 분의 시간에 겔 형태로 경화가 진행될 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
하기 표 1의 주제부 및 경화제부의 조성으로 주제부 용액 및 경화제부 용액을 제조하였다. 상기 주제부 용액과 경화제부 용액을 중량 비율로 1:1로 혼합하여 자연 경화시킴으로써 겔 형태의 조성물을 제조하였다.
| 주제부 | 경화제부 | ||
| 물질 | 함량(중량부) | 물질 | 함량(중량부) |
| 아크릴메틸에테르 | 35 | 칼슘퍼설페이트 | 40 |
| 메타아크릴혼합산 | 65 | 소듐퍼설페이트 | 30 |
| 수산화마그네슘 | 20 | 물 | 100 |
| 수산화칼륨 | 20 | ||
| 디에탄올아민 | 18 | ||
| 화학식 1의 폴리아미드 화합물 | 18 | ||
| 오가노폴리실록산 수지 | 20 | ||
| 포틀랜드시멘트 | 30 | ||
| 마이크로시멘트 | 60 | ||
| 물 | 100 | ||
주제부와 경화제부는 혼합된 이후 30 분 내로 겔 형태로 경화가 진행되었다.
경화된 겔 형태의 조성물을 도 2에 나타내었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충진용 지수보수재 조성물이 경화된 모습을 나타내는 사진이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 조성물은 겔 형태로서 하수관거의 보수 지점에서 다양한 형태의 균열 및 크랙에 밀착하여 경화될 수 있으며, 주변 토사와도 자연스럽게 그라운딩되어 경화될 수 있으므로, 토사 유실을 방지할 수 있다.
[비교예 1]
종래 충진 지수용 보수재로 사용되었던 아크릴계 지수 보수재를 사용하였다.
[실험예 1] 압축 강도 실험
본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물의 물성을 알아보기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
구체적으로, 실시예 1 및 비교예 1의 충진 지수용 보수재 조성물에 대하여 압축 강도 실험 및 휨 강도 실험(KS L 5105:2007)을 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.
압축 강도 및 휨 강도는 보수재 경화물과, 보수재와 모래의 혼합겔에 대하여 측정하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 비교예 1 | |
| (N/mm2) | (N/mm2) | ||
| 압축 강도 | 보수재 경화물 (1일차) | 0.56 | 0.35 |
| 보수재 경화물 (14일차) | 0.58 | 0.40 | |
| 보수재와 모래의 혼합겔 (1일차) |
0.66 | 0.33 | |
| 보수재와 모래의 혼합겔 (14일차) |
0.67 | 0.35 | |
| 휨 강도 | 보수재 경화물 (1일차) | 0.19 | 0.09 |
| 보수재 경화물 (14일차) | 0.21 | 0.12 | |
| 보수재와 모래의 혼합겔 (1일차) |
0.32 | 0.17 | |
| 보수재와 모래의 혼합겔 (14일차) |
0.33 | 0.18 | |
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 충진 지수용 보수재 조성물의 압축 강도는 보수재 경화물과, 보수재와 모래의 혼합겔에 대하여 각각 0.56 N/㎟ 및 0.66 N/㎟을 나타냄으로써 종래 아크릴계 보수재(0.35 N/㎟ 및 0.33 N/㎟)보다 뛰어난 압축 강도 및 휨 강도를 나타내었다.
또한, 이러한 압축 강도 및 휨 강도는 14일이 지난 후에도 유지되거나 약간 더 증가됨으로써, 안정적으로 유지됨을 확인하였다.
[실험예 2] 동결융해 시험
본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물의 동결융해시 변형이 일어나는지 알아보기 위하여 실시예 1의 지수보수재 조성물을 동결융해 반복 시험 후 육안으로 균열 및 변형 여부를 관찰하였다.
그 결과, 본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물은 동결융해를 100번 이상 반복하여도 균열 및 변형이 나타나지 않음을 확인하였다.
[실험예 3] 유해물질 검사
본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물이 경화된 후 유해물질이 존재하는지 알아보기 위하여 폐기물공정시험기준(2011)을 적용하여 유해물질 존재 시험을 수행하였다.
그 결과, 유해물질에 해당하는 Pb, Cu, As, Hg, CN-, Cr(VI), Cd, 유기인, 테트라클로로에틸렌(PCE) 및 트리클로로에틸렌(TCE)는 검출되지 않았다.
[실험예 4] 내약품성 시험
본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물이 토양 속의 다양한 환경에서 내구성을 가지는지 확인하기 위하여 KS F 4935 방법에 따라 물, 5% 가성소다, 5% 유산, 5% 식염수에서 3개월의 침지 시험을 수행하였다.
침지 시험은 15±1℃: 16h, 20±1℃ 수중 침지: 8h, 4 cycle로 이루어졌다.
결과를 도 6에 나타내었다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지수보수재 조성물에 대하여 물, 5% 가성소다, 5% 유산, 5% 식염수에서 3개월의 침지 시험을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물은 3개월의 침지 시험에서 용해, 균열 또는 파손이 발견되지 않으므로, 하수관거 보수 작업에 적합함을 확인하였다.
[실험예 5] 수중침지 팽창율, 수축율 시험
일반적으로 하수관거 충진용 지수보수재는 보수 부위가 장기안정적으로 유지되기 위하여 물과 온도변화에 대하여 팽창 또는 수축이 일어나지 않는 내구성이 요구된다.
이에, 본 발명에 따른 하수관거 충진용 지수보수재 조성물이 수중 및 토양 속 기온의 변화에서도 내구성을 가지는지 알아보기 위하여, 다음과 같은 실험을 수행하였다.
구체적으로, 실시예 1과 비교예 1의 경화된 보수재에 대하여 온도별로 물에 14일 동안 침지시킨 후, 0℃로 냉각하여 6일 동안 유지하는 과정에서 보수재의 부피 변화에 대하여 변화율을 측정하여 도 7에 나타내었다.
도 7은 본 발명의 일 실시예(a) 및 일 비교예(b)에 따른 지수보수재 조성물의 수중침지 변화율을 측정한 그래프이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 지수보수재 조성물은 처음에는 수중침지에 의한 약간의 부피 팽창이 있었으나, 14일이 지난 후 부피의 변화가 일어나지 않았으며, 0℃로 냉각하여 6일 동안 유지하는 과정에서도 부피의 변화가 일어나지 않았다.
반면, 종래 아크릴계 지수보수재의 경우에는 0℃로 냉각하는 경우에는 부피의 수축이 일어남을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 지수보수재 조성물은 수중 침지 및 온도의 변화에도 수축되지 않고 내구성을 가지며, 장기안정성을 유지함을 확인하였다.
이와 같은 시험 결과로부터 본 발명에 따른 지수보수재 조성물 및 그에 의한 보수 방법은 하수관거의 보수에 적합하다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 지수보수제는 독성을 나타내지 않아 친환경성을 가지면서 수지 조성물로 이루어져 외부 충격에 대한 저항이 높다. 또한 겔 형태로 만들어지면서 경화가 되는 것에 의하여 동결 안정성을 가지면서 부피 팽창이 작다. 추가로 본 발명에 따른 하수관의 보수 방법은 비굴착식 부분 보수 방법에 적용되어 시공이 간단하면서 시공 부분의 안정성이 높다.
특히 본 발명에 따른 보수 방법은 하수관거 비굴착 부분 보수(UDRS) 공법에 유리하게 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
21: 팽창 몸체 22a: 제1 밀폐 캡
22b: 제2 밀폐 캡 23: 공기 주입 도관
24a: 제1 공급 튜브 24b: 제2 공급 튜브
25: 주입 도관 26: 신축 접촉 유닛
27: 공급 노즐 28: 튜브 고정 유닛
212: 균형 테두리 213: 이동 고리
241: 제1 튜브 커넥터 242: 제2 튜브 커넥터
271: 유도 몸체 272: 공급 팁
273a: 제1 경사 평면 273b: 제2 경사 평면
274: 주입 틈 RP: 보수 지점
SP: 주입 부위
22b: 제2 밀폐 캡 23: 공기 주입 도관
24a: 제1 공급 튜브 24b: 제2 공급 튜브
25: 주입 도관 26: 신축 접촉 유닛
27: 공급 노즐 28: 튜브 고정 유닛
212: 균형 테두리 213: 이동 고리
241: 제1 튜브 커넥터 242: 제2 튜브 커넥터
271: 유도 몸체 272: 공급 팁
273a: 제1 경사 평면 273b: 제2 경사 평면
274: 주입 틈 RP: 보수 지점
SP: 주입 부위
Claims (11)
- 아크릴계 화합물, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 에탄올아민류 화합물, 폴리아미드 화합물, 적어도 규소에 직접 결합된 알케닐 및 페닐을 함유하는 오가노폴리실록산 수지, 무기질 그라운드 혼합제 및 물을 포함하는 주제부; 및
칼슘 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트 및 물을 포함하는 경화제부;를 포함하며,
상기 주제부는 물 100 중량부 대비 아크릴계 화합물 90 내지 100 중량부, 수산화마그네슘 20 내지 30 중량부, 수산화칼륨 20 내지 30 중량부, 에탄올아민류 화합물 15 내지 35 중량부, 폴리아미드 화합물 15 내지 35 중량부, 오가노폴리실록산 수지 15 내지 35 중량부 및 무기질 그라운드 혼합제 60 내지 90 중량부를 포함하고, 상기 아크릴계 화합물은 아크릴메틸에테르 30 내지 40 중량부 및 메타아크릴혼합산 60 내지 70 중량부를 포함하고,
상기 경화제부는 물 100 중량부 대비 칼슘 퍼설페이트 30 내지 40 중량부 및 소듐 퍼설페이트 30 내지 40 중량부를 포함하는
친환경 하수관거 충진용 지수보수재 조성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 에탄올아민류 화합물은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 디에틸에탄올아민 및 포스파티딜에탄올아민으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 친환경 하수관거 충진용 지수보수재 조성물. - 제1항에 있어서,
폴리아미드 화합물은 하기 화학식 1 의 화합물인 것을 특징으로 하는 친환경 하수관거 충진용 지수보수재 조성물.
[화학식 1]
(상기 화학식 1 에서,
n은 2 내지 10,000이다.) - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 무기질 그라운드 혼합제는 포틀랜드시멘트 30 내지 40 중량부 및 마이크로시멘트 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 하수관거 충진용 지수보수재 조성물. - 하수관거의 보수 방법에 있어서,
지하 도관의 보수 지점에 주입이 되는 주제부 및 경화제부를 준비하는 단계;
팽창 가능한 팩커를 상기 지하 도관의 내부를 통하여 상기 보수 지점으로 이동시키는 단계;
상기 팩커를 팽창시켜 내부 벽면에 밀착시키고 상기 보수 지점에 공급 노즐을 배치하는 단계;
상기 공급 노즐과 연결된 제1 및 제2 공급 튜브를 통하여 주제부와 경화제부를 서로 다른 공급 경로로 공급하는 단계; 및
상기 주제부와 경화제부를 3 내지 30 분 동안 겔 형태로 경화시키는 단계를 포함하고,
상기 주제부는 아크릴계 화합물, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 에탄올아민류 화합물, 폴리아미드 화합물, 적어도 규소에 직접 결합된 알케닐, 하이드록실 및 페닐을 함유하는 오가노폴리실록산 수지, 무기질 그라운드 혼합제 및 물을 포함하고,
상기 경화제부는 칼슘 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거의 보수 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 공급 튜브는 팩커의 팽창 몸체에 내부에 형성되면서 팽창 몸체와 밀폐된 구조로 만들어지는 튜브 고정 유닛 및 한쪽 끝이 튜브 고정 유닛에 연결되는 주입 도관의 내부로 연장되고,
상기 주입 도관의 끝부분에 신축성 소재의 신축 접촉 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 하수관거의 보수 방법. - 삭제
- 제7항에 있어서,
폴리아미드 화합물은 하기 화학식 1 의 화합물인 것을 특징으로 하는 하수관거의 보수 방법.
[화학식 1]
(상기 화학식 1 에서,n은 2 내지 10,000이다.) - 제7항에 있어서,
무기질 그라운드 혼합제는 포틀랜드시멘트 30 내지 40 중량부 및 마이크로시멘트 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거의 보수 방법.
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| KR1020210088408A KR102377437B1 (ko) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 친환경 하수관거 충진용 지수보수재 조성물 및 이를 이용한 하수관거 보수 방법 |
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2021
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Legal Events
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