KR100376751B1 - 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집수와 배수의 기능을 갖춘 투수관의 제조방법에 관한 것으로, 투수효율을 극대화시킴과 동시에 높은 강도와 우수한 내식성을 갖을 뿐만 아니라 작업성이 우수한 투수관의 제조가 가능하도록 한 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 혼합기에 충전재 및 골재를 잘 건 비빔한 후 결합재인 수지와 경화제를 투입하고 고르게 혼합하는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 혼합된 혼합물을 관형태의 거푸집에 타설함과 동시에 진동기를 이용하여 다져주면서 성형하는 성형단계; 및 상기 성형된 투수관을 2시간 내지 3시간 후 탈형하여 약 1주일간 기건양생하는 양생단계로 이루어지는 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법에 있어서, 상기 충전재로 보통포틀랜드시멘트를 사용하고, 결합재로 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법을 제공함으로서 달성할 수 있다.

Description

폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법{A manufacturing method of polymer concrete filter pipe}

본 발명은 집수와 배수의 기능을 갖춘 투수관의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리머 콘크리트를 이용하여 높은 강도와 우수한 내식성을 갖을 뿐만 아니라 투수효율을 극대화시킨 투수관의 제조가 가능하도록 한 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어 극심한 가뭄으로 인하여 농공업이나 생활용수 등의 부족현상이 심화되면서 효율적 수자원을 활용하기 위한 다양한 방법이 모색되고 있다. 특히, 농지의 경우 가뭄은 바로 수확량과 직결되기 때문에 농업용수리시설에 대한 많은 개발이 시급한 실정이다.

상기 농지의 농업용수의 이용을 위해 설치되는 대표적인 농업수리시설로는 집배수용 암거배수를 들 수 있다. 상기 암거배수의 조직은 흡수거와 집수거, 수갑 및 배수구의 경로로 이루어지며, 흡수거는 지표면에서 침투해 온 침투수를 흡수하며, 집수거는 이 흡수된 침투수를 모아 수로인 수갑을 거쳐 배수구를 통해 침투수를 배출하게 된다. 이때 흡수거와 집수거를 포함하는 암거배수는 토관, 콘크리트관및 PVC 유공주름관이 주로 사용된다. 상기 암거배수의 대부분은 관 주변에 존재하는 물이 관내로 흘러 들어올 수 있도록 유공의 형태로 되어 있으며, 물의 유입 촉진과 토사유입방지를 위해 피복재가 별도로 설치된다.

그러나 관에 형성된 대부분의 유공은 진선으로 형성되어 있어 상기 유공으로 토사를 비롯하여 각종 이물질이나 모래가 유입되어 암거조직의 효율을 떨어뜨리고 있으며, 결과적으로 집배수 기능을 제대로 발휘할 수 없는 문제가 발생한다.

또한, 상기 암거배수를 형성하는 토관, 콘크리트관 및 PVC 관은 강도가 약하여 쉽게 파손될 뿐만 아니라 일단 파손이 발생하면 보수보강이 어렵다는 문제점이 있다.

특히, 콘크리트관의 경우에는 충분한 강도를 가지기 위해 관두께를 높이는 방법이 사용되고 있으나, 이경우 집배수가 용이하지 않을 뿐만 아니라 그 중량이 무거워 시공시 운반이나 설치에 많은 어려움이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 투수관의 제반문제점을 해결하기 위한 것으로, 투수효율을 극대화시킴과 동시에 높은 강도와 우수한 내식성을 갖을 뿐만 아니라 작업성이 우수한 투수관의 제조가 가능하도록 한 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

혼합기에 충전재 및 골재를 잘 건 비빔한 후 결합재인 수지와 경화제를 투입하고 고르게 혼합하는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 혼합된 혼합물을 관형태의 거푸집에 타설함과 동시에 진동기를 이용하여 다져주면서 성형하는 성형단계; 및 상기 성형된 투수관을 2시간 내지 3시간 후 탈형하여 약 1주일간 기건양생하는 양생단계로 이루어지는 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법에 있어서, 상기 충전재로 보통포틀랜드시멘트를 사용하고, 결합재로 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법을 제공함으로서 달성할 수 있다.

본 발명에서는 폴리머 콘크리트 투수관을 제조하기 위하여 먼저 혼합기에 충전재와 골재를 투입하여 잘 건 비빔한 후 결합재와 경화제를 재투입하여 혼합하는 혼합단계를 거치게 된다.

이때 혼합비는 결합재 100중량부에 대하여 충전재 50중량부 내지 120중량부, 골재 1500중량부 내지 1700중량부 및 경화제 1중량부 내지 2중량부로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 결합재는 종래 투수관의 결점인 방수성, 내해수성 및 내약품성 등을 보완함과 동시에 결합강도를 증가시키고, 제조된 투수관의 중량을 낮추어 작업이 용이하도록 할 목적으로 첨가하는 것으로서 불포화 폴리에스터수지, 에폭시수지, 우레탄수지 등에서 선택된 것을 사용하여 형성할 수 있다. 특히 불포화 폴리에스테르 수지는 경화속도가 빠르고 가격이 저렴할 뿐만 아니라 역학적 특성이 우수하므로 결합재로 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 충전재는 골재입자 사이를 치밀하게 채워주어 강도를 증진시킴과 동시에비교적 고가인 폴리머의 사용량을 절감하기 위하여 사용하는 것으로서 보통 포틀랜드시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 충전재로 보통 포틀랜드시멘트를 사용할 경우 골재와의 건비빔시 골재표면에 부착되어 있는 미량의 수분과 수화반응을 일으켜 수분을 제거하게 되고, 그에 따라 골재와 결합재인 불포화 폴리에스테르수지의 결합력을 증진시키게 된다. 뿐만 아니라 불포화 폴리에스테르수지의 경화반응시 발생하는 수분을 흡수하여 결합력을 보다 증진시킬 수 있게 된다.

이때 충전제의 첨가량이 결합재 100중량부에 대하여 50중량부 미만으로 첨가될 경우 그 충분한 효과를 볼 수 없어 결합력의 저하로 강도가 떨어지는 문제점이 있으며, 그 첨가량이 120중량부를 초과할 경우 상대적으로 결합재의 양이 적어 골재사이에 충분한 결합력을 제공하지 못하여 오히려 강도가 저하되는 문제점이 발생할 뿐만 아니라 골재사이에 충진되는 충전제의 양이 많아 물이 통과될 수 있는 충분한 공극을 제공하지 못하게 됨으로서 투수성이 저하되는 문제점이 있으므로 상기 범위내에서 충전재를 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 골재로 조골재와 세골재를 혼합한 것을 결합재 100중량부에 대하여 1500중량부 내지 1700중량부 첨가하였다. 이때 상기 골재를 첨가함에 있어 가장 먼저 고려되어야 할 것은 바로 공극이다. 즉 제조된 투수관이 충분한 공극을 가지기 위해서는 상기 골재의 입도와 첨가량이 매우 중요하다. 본 발명에서는 상기 골재로 입도 4.7mm 내지 10mm의 조골재와 입도 0.5mm 내지 4.7mm인 세골재를 5:1로 혼합하여 첨가하였다.

상기에서 골재의 첨가량이 1500중량부 미만일 경우 상대적으로 골재사이의공극을 메우는 충전재의 양이 많아지므로 충분한 투수성을 제공하지 못하는 문제점이 있으며, 또한 골재의 첨가량이 1700중량부를 초과할 경우 투수성이 향상되나 상대적으로 충전재 및 결합재의 양이 줄어들어 강도가 저하되는 문제점이 있으므로 골재의 첨가량은 상기 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

또, 경화제는 불포화 폴리에스터수지가 경화반응을 일으켜 경화될 수 있도록 하기 위하여 첨가하는 것으로, 속경형, 표준 경화형 및 지연형 3종류가 있으나, 본 발명에서는 통상적으로 사용하는 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드(methyl ethyl ketone peroxide)를 55%함유하는 표준 경화형 경화제를 사용하였으며, 그 첨가량은 2중량부를 초과할 필요가 없으며 1중량부 미만일 경우 경화시간이 지연되는 문제점이 발생하므로 경화제의 첨가량은 1중량부 내지 2중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 비율로 각 재료를 혼합기에 투입하고 혼합하게 되는데 상기 혼합기로는 각 원료들이 고루게 혼합될 수 있는 것이라면 어떠한 혼합기를 사용하여도 무방하다.

이렇게 혼합단계를 거친 혼합물은 거푸집에 타설하여 성형하는 성형단계를 거치게 된다. 이때 거푸집은 다양한 형상의 것을 사용할 수 있으나 본 발명에서는 통상적으로 사용하는 원형관의 형상을 가지는 거푸집을 사용하였다. 이와같은 형상의 거푸집에 혼합물을 타설하게 되는데 이때 진동기를 이용하여 다져주면서 성형하게 된다. 상기 진동기로는 진동수가 3000rpm인 체진동기를 사용하였으며 성형후에도 약 1분간 진동을 주어 다져주었다.

성형이 완료되면 2시간 내지 3시간 후 탈형하여 약 1주일간 기건양생하는 양생단계를 거치게 되면 본 발명에 의한 폴리머 콘크리트 투수관이 제조된다.

상기 폴리머 콘크리트 투수관의 경우 가벼워 작업성이 우수할 뿐만 아니라 강도가 높아 파손되는 것을 방지하여 장시간 사용할 수 있다. 또한 상기 폴리머 콘크리트 투수관의 경우 고강도를 나타내므로 두께를 얇게 할 수 있으며 공극이 많아 유공이 막히는 것을 방지할 수 있게 된다. 이때 상기 공극은 골재의 표면을 결합재가 코팅하고 있는 구형을 나타내므로 상기 유공을 통해 토사를 비롯하여 각종 이물질이나 모래가 원활하게 흐를 수 있도록 도와준다. 따라서 장기간 효율적인 집배수 기능이 발휘될 수 있게 되는 것이다.

이하 본 발명을 하기한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1 내지 9>

혼합기에 포틀랜드 시멘트 및 입도 4.7mm 내지 10mm의 조골재와 입도 0.5mm 내지 4.7mm인 세골재를 5:1로 혼합한 골재를 하기표1과 같은 비율로 잘 건 비빔한 후 여기에 결합재로 불포화 폴리에스테르 수지 100중량부와 경화제 1중량부를 투입하여 고르게 혼합한 다음, 금형에 타설함과 동시에 진동기를 이용하여 다져주면서 성형하고, 3시간 경과 후 탈형하고 1주일간 기건양생하여 공시체를 제조하였다. 상기 공시체를 이용하여 하기한 방법으로 각각 단위중량, 압축강도, 인장강도, 휨강도 및 투수성을 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

- 단위중량 -

단위중량시험을 위하여 상기 실시예1의 과정을 통해 100×200×200mm의 공시체를 제조한 다음 중량과 체적을 구하여 단위중량을 산출하였다.

- 압축강도 -

압축강도시험을 위하여 상기 실시예1의 과정을 통해 Φ75×150mm인 공시체를 제조한 다음 KS F 2481의 '폴리에스테르 레진 콘크리트의 압축강도 시험방법'에 따라 압축강도를 측정하였다.

- 인장강도 -

인장강도시험을 위하여 상기 실시예1의 과정을 통해 Φ75×150mm인 공시체를 제조한 다음 KS F 2480의 '폴리에스테르 레진 콘크리트의 인장강도 시험방법'에 따라 인장강도를 측정하였다.

- 휨강도 -

휨강도시험을 위하여 상기 실시예1의 과정을 통해 60×60×240mm의 공시체를 제조한 다음 KS F 2482의 '폴리에스테르 레진 콘크리트의 휨강도 시험방법'에 따라 휨강도를 측정하였다.

- 투수성 -

투수시험은 특별히 제작된 투명관에 공시체의 옆면이 투명관에 완전밀착되게 부착시킨 다음 8ℓ의 물을 일시에 투입했을 때 투입된 물이 모두 투과되는데 까지의 걸리는 시간을 5회 반복측정하여 그 평균값을 시간당 투수량으로 하였다.

<비교예 1>

혼합기에 포틀랜드 시멘트 100중량부와 입도가 4.7mm 내지 10mm인 조골재1250중량부와 입도가 0.5mm 내지 4.7mm인 세골재 250중량부 및 물 50중량부를 혼합하여 콘크리트 몰탈을 제조한 다음 금형에 타설함과 동시에 진동기를 이용하여 다져주면서 성형하고 28일간 양생하여 공시체를 제조하였다. 상기 공시체를 이용하여 실시예1과 동일한 방법으로 단위중량, 압축강도, 인장강도, 휨강도 및 투수성을 측정하여 하기 표1에 그 결과를 나타내었다.

구분	시멘트 첨가량(중량부)	골재 첨가량(중량부)	단위중량(kg/㎥)	압축강도(kg/㎠)	인장강도(kg/㎠)	휨강도(kg/㎠)	투수성(ℓ/㎠·h)
실시예1	40	1600	1858	126	21	68	6.2
실시예2	50	1600	1880	203	36	101	5.9
실시예3	100	1600	1883	239	39	102	4.7
실시예4	120	1600	1892	249	42	114	4.2
실시예5	150	1600	1920	262	44	128	3.2
실시예6	100	1200	1895	269	46	129	3.1
실시예7	100	1500	1888	242	40	103	3.9
실시예8	100	1700	1874	228	37	102	4.5
실시예9	100	2000	1820	168	29	81	6.0
비교예1	100	1500	1920	43	9	21	3.2

상기 표1에서 살펴보는 바와 같이 골재의 첨가량을 일정하게 고정시킨 상태에서 시멘트의 첨가량을 변화시켜가면서 실시한 실시예1 내지 5에서, 상기 시멘트를 본 발명의 범위 내에서 첨가한 실시예2 내지 실시예4의 경우 강도와 투수성 모두 우수한 것을 알 수 있다. 그러나 시멘트의 첨가량을 본 발명의 범위 미만에서 실시한 실시예1의 경우 투수성은 우수하나 강도가 저하되는 것을 알 수 있다. 마찬가지로 시멘트의 첨가량을 본 발명의 범위를 초과하도록 실시한 실시예5의 경우 강도와 투수성 모두 저조한 것을 알 수 있다.

또한 시멘트의 첨가량을 일정하게 고정시킨 상태에서 골재의 첨가량을 변화시키면서 실시한 실시예6 내지 실시예9에서, 상기 골재의 첨가량을 본 발명의 범위내에서 실시한 실시예7 및 실시예8의 경우 강도와 투수성 모두 우수한 것을 알 수 있으나 골재의 첨가량을 본 발명의 범위 미만에서 실시한 실시예7의 경우 강도는 우수하나 투수성이 저하됨을 알 수 있다. 또한 골재의 첨가량을 본 발명의 범위를 초과하도록 실시한 실시예9의 경우 투수성은 우수하나 강도가 저하됨을 알 수 있다. 특히, 상기 실시예1 내지 9의 경우 비교예1에 비해 강도 및 투수성이 월등히 뛰어나며, 그중에서도 본 발명의 바람직한 범위내에서 실시한 경우가 가장 강도와 투수성이 우수함을 알 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 투수효율을 극대화시킴과 동시에 가벼워 작업성이 우수할 뿐만 아니라 높은 강도와 우수한 내식성을 갖도록 한 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 혼합기에 충전재 및 골재를 잘 건 비빔한 후 결합재인 수지와 경화제를 투입하고 고르게 혼합하는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 혼합된 혼합물을 관형태의 거푸집에 타설함과 동시에 진동기를 이용하여 다져주면서 성형하는 성형단계; 및 상기 성형된 투수관을 2시간 내지 3시간 후 탈형하여 약 1주일간 기건양생하는 양생단계로 이루어지는 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법에 있어서, 상기 충전재로 보통포틀랜드시멘트를 사용하고, 결합재로 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 혼합단계의 혼합비가 결합재로 불포화 폴리에스테르수지 100중량부에 대하여 충전재로 보통포틀랜드시멘트 50중량부 내지 120중량부, 골재 1500중량부 내지 1700중량부 및 경화제 1중량부 내지 2중량부로 구성됨을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 골재로 입도가 4.7mm 내지 10mm인 조골재와 입도가 0.5mm 내지 4.7mm인 세골재를 5:1의 비율로 혼합된 것을 사용함을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 투수관의 제조방법.