KR100455703B1 - 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법 - Google Patents

수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법에 관한 것으로, 노후된 수도관의 갱생을 위한 관로를 탐사하여 작업구간 및 작업위치를 설정하고 조사하는 제 1공정; 상기 작업구간에 해당하는 수도관로의 단수 및 수도관의 절단 후에 가발브로 통수시키는 제 2공정; 상기 절단된 노후된 모르타르 라이닝 수도관에 제트 크리너로 고압수를 분사하여 관벽의 부착물을 제거하여 배출시키는 제 3공정; 노후된 모르타르 라이닝 수도관의 내벽에 고착된 시멘트 노화물을 긁어내고 노후된 표면을 제거하는 제 4공정; 상기 제 3 및 제 4공정을 통하여 수도관의 세척이 완료되면 관내에 물기를 제거하고 열풍발생기로 건조시키는 제 5공정; 상기 건조된 수도관을 소정의 온도로 냉각시킨 후에 무용제형(Non-solvent type)의 레진을 도포하여 함침시키는 제 6공정; 상기 레진이 함침된 수도관의 내부를 소정의 온도로 건조시켜 경화를 촉진시키는 제 7공정; 상기 경화가 이루어진 상태에서 소정 두께로 도료를 도장하여 라이닝하고 건조시키는 제 8공정; 상기 도장된 도막이 건조되면 물로 세척을 한 후에 수도관로의 해당하는 연결부위에 연결후에 통수를 수행하는 제 9공정으로 이루어져 열화된 모르타르 라이닝된 주철관에 레진을 함침시킴으로써 표면의 보호와 강도의 증가 및 내수성을 향상시킨 것이다.

Description

수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법{Polymer Impregnated Regeneration Method for Mortar Lining of Water Works Pipe}
본 발명은 수도(水道)용 모르타르 라이닝(Mortar Lining) 주철관의 노후관 갱생 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화된 모르타르 라이닝된 주철관에 레진을 함침시켜 표면의 보호와 강도의 증가 및 내수성을 향상시킨 노후관 갱생 공법에 관한 것이다.
일반적으로 한국공업규격이 정한 KS D 4316의 수도용 원심력 덕타일(Ductile) 주철관의 모르타르 라이닝관은 KS D 4311 수도용 원심력 덕타일 주철관에 규정하는 주철관에 시행하는 모르타르 라이닝에 대한 규정이다.
더욱이 라이닝의 품질은 수돗물에 침식당하지 않고, 수돗물의 수질에 나쁜 영향을 주어서는 안되며, 두께 및 품질이 균일하고 흡수성이 적고, 해로운 균열 및 벗겨짐 등의 결점이 없어야 하며, 마무리면은 매끈해야 한다.
이 규정은 수도관에서 발생하는 녹을 방지하기 위하여 시행된 보강규정으로서 1984년 10월 30일 제정된 이후부터 현재까지 전국에 매설 시공되는 수도관에 모르타르 라이닝관이 적용되어 왔다.
상기 주철관 또는 강관을 사용하는 수도관에 모르타르를 라이닝함으로써 녹방지는 어느 정도 이루어 질 수 있으나, 모르타르 라이닝의 얇은 두께(최소 2mm∼최대 10mm)로는 영구적인 방청이 거의 불가능하였다.
즉 수도관의 매설 후에 통수(通水; 물의 통과)에 의해서 모르타르 라이닝은 열화(劣化)되어 가면서 표면에서부터 유수(流水)에 의한 마모가 형성되고, 점점 굵은 모래가 노출되어 그 기능을 상실하게 되며, 결국에는 수질에 악영향을 미치는 요인을 제공하게 된다.
그러나, 지금까지 이러한 현상에 대하여 노후관(모르타르 라이닝관)에 대하여 갱생하는 공법은 거의 전무한 상황이다.
일반적인 모르타르 라이닝의 열화(劣化)에 대한 기술적인 견해는 KS D 4316(수도용 원심력 덕타일 주철관의 모르타르 라이닝)의 규정에 있는 라이닝 재료는 시멘트(포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트)와 세골재, 물 및 혼화재로 구성되어 있고, 라이닝 시공방법은 원심력으로 양생 후에 건조후(함수율의 제시가 없음) 실 코트로 역청질계 도료 또는 아크릴계 중합물 또는 염화비닐계 중합물 등으로 도장하여 제품이 완성되도록 하고 있다.
상기 실 코트(Seal-coat)의 조성으로 사용되는 역청질계 도료는 그 주체가 브로운 아스팔트(Blown Asphalt)이며, 안료로서 카본 블랙(Cabon Black), 기타 알키드 수지(Alkyd Resine) 및 솔벤트(Solvent)로 구성된 도료로서, 그 고형분은 50∼60%로 도장 작업시에 시너의 희석 등으로 도장시의 고형분은 30∼40% 정도로 그 도막 두께는 15∼25㎛(0.015∼0.025㎜)로 극히 얇고 내수성이 약하다.
모르타르 라이닝 표면에 도장이 되므로 시멘트 라이닝의 표면에 전혀 침투되지 않고 표면만 도장이 된다.
또한, 염화비닐계 중합물 또는 아크릴계 중합물 실 코트재는 그 모노머(Monomer)를 물 속에서 유화(乳化) 중합시킨 것으로, 그 고형분은 40∼50%이며, 물의 증발에 의해서 에멀젼 입자들이 응집을 일으켜 도포되는 실 코트재이다.
실 코트로 도장(디핑 혹은 스프레이)시에 물을 희석하여 사용하므로 도막은 15∼25㎛ 정도가 되며 내수성은 약하다. 물에 유화된 에멀젼 입자는 모르타르 조직내에 침투되지 못하고 표면에 도포되어 도장된다.
한편, 시멘트의 주성분은 CaO, Al2O3, SiO2, Fe2O3의 4성분의 조합에 3∼5%의 석고(CaSO4)가 첨가되어 미분쇄된 것이 포틀랜드 시멘트이다. 이 시멘트는 물과 접촉하면 수화(Hydration)되어서 토버모라이트(Tobermorite)(3CaO·2SiO2·3H2O)라는 규산칼슘수화물, 수산화칼슘(Ca(OH)2), 알루민산 칼슘 수화물과 칼슘설포 알루미네이트 수화물 등의 많은 수화물이 생긴다. 수화작용은 시멘트 입자 표면으로부터 내부에 침투해가면서 수화가 되고, 시멘트 반죽은 유동성과 점성을 잃어가며 응결되어 가면서 수산화 칼슘(Ca(OH)2)의 겔(Gel)의 생성이 증대되면서 경화(Hardening)되며, 그 사이에는 모세관 공극이 형성되어 모르타르 시공시 사용되는 과잉의 물로 인한 수극(水隙) 등으로 인해 본질적으로 다공질이 되며 이로 인하여 물을 흡수 및 투수를 허용하게 된다.
또한, 모르타르 라이닝이 다공질이며 투수와 흡수가 됨에도 수도관이 녹이슬지 않은 요인은 시멘트 페이스터(Cement paster)의 시멘트 수화반응에 의해서 생성되는 수산화칼슘(Ca(OH)2)은 수소 이온농도(PH)가 12∼13정도의 강알카리성이므로 철을 부동태화시킴으로서 녹을 방지 할 수 있다. 그러나, 외적의 영향, 즉 공기중의 탄산가스나 수돗물 중에 있는 염소이온(Cl-) 또는 가압수로 흐르는 물 등에 의해서 수산화칼슘의 용출과 화학반응에 의해서 수소 이온농도(PH)가 11이하로 낮아지면 녹이 발생하게 되고, 녹이 발생되면 녹에 의해서 철의 2.5배 체적이 팽창하므로 모르타르 라이닝을 파괴 또는 균열을 일으키며, 수도관의 경우에는 라이닝 두께가 매우 얇으므로 그 공극 사이로 녹물이 용출되어 나와 녹물의 방지 목적을 상실하는 문제가 발생한다.
KS D 4316의 수도용 원심력 덕타일 주철관의 모르타르 라이닝관의 라이닝 방법은 시멘트, 세골재, 물, 그리고 기타 혼화제와 반죽하면서 수도관을 회전시켜 원심력을 이용하여 관 내부에 라이닝하므로 원심력의 영향으로 시멘트 반죽에 배합된 골재의 크기에 따라 관벽에 밀집하게되고, 시멘트의 미세한 분말과 물은 위 표면에 부상하여 물이 부상하는 블리딩(Bleeding)현상을 일으켜 표면은 매우 조밀한 표면으로 경화한다.
참고로, 다음의 표는 수도관경의 모르타르 라이닝 두께와 무게를 나타낸 것이다.
관의 호칭(지름) 라이닝의 두께(㎜) 무게(약)(㎏/m)
표준 두께 평균값 최소 1점의 최소값
80 4 3 2 2.2
100 2.8
125 3.5
150 4.2
200 5.6
250 7.0
300 6 5 3 12.6
350 14.7
400 16.8
450 18.9
500 21.0
600 25.2
700 8 7 4 39.0
800 44.7
900 50.2
1000 10 9 5 69.9
1100 76.1
1200 83.7
수도용 주철관내에 모르타르 라이닝이 양생되고 건조된 후에 실 코트제를 도포하여 시멘트 공극을 실링(Sealing)하지만, 도막 두께가 너무 얇고 시멘트의 친수성의 표면 성질에 반대가 되는 소수성 코팅제를 사용함으로서 물로부터 완전한 차단이 불가능하다.
특히 수도관은 그 내부의 물이 정체되어 있는 것이 아니고, 상용 수압이 4∼10kg/cm2의 매우 빠른 유속으로 장시간 흐르고 있으므로 표면의 실 코트(Seal-coat)재는 몇 개월 내에 유실되며 시멘트 모르타르 라이닝표면이 유수(流水)에 노출된다.
국내의 수돗물은 살균을 위해서 계절과 원수(취수원)의 환경에 따라 다량의 염소(Chlorine)를 투입함으로서, 그로 인하여 수돗물 중의 염소이온(Cl-)은 정수장에서 하절기에는 1.0∼2.0ppm, 동절기에는 0.8∼1.5ppm 정도를 투입하고 관의 말단(수도꼭지)에서는 0.2ppm 정도가 남아 살균 작용을 하게 된다.
그러므로, 수도관의 통수 과정에서 염소가 소멸되는 양은 0.8∼1.8ppm으로 모르타르 라이닝중의 수산화칼슘과 반응하여 수산화칼슘을 용해시키고, 라이닝의 내부에도 침투되어 시멘트내의 공극을 더욱 크게 만들어 감으로써, 그 목적의 연한이 줄어들게 된다. 일부의 매설 관로에서는 라이닝의 세골재류의 발생으로 수도기자재를 마멸시키는 현상도 감지되고 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 노후된 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 갱생을 위한 공법은 시멘트 모르타르가 물에 대한 작용은 정수 중일 때에는 수화작용이 촉진되고 강도가 증가하지만, 물이 흐르는 도중에는 시멘트가 수화에 의하여 발생하는 수산화칼슘이 물에 용해되어 침식되게 된다.
수산화칼슘이 물에 용해하여 시멘트 모르타르의 갈라진 틈이나 누수가 되는 부분에서 볼 수 있는 백색의 침전물을 백태(白苔)라고 한다.
더욱이 염소가 물의 소독살균용으로 사용되기 위해서는 다음의 화학식 1과 같이 반응한다. 그러므로 염소는 염산으로 존재하게 되고, 시멘트의 경화체인 다량의 수산화칼슘이 강알카리성이므로 산과 접촉하면 용이하게 중화되어 염류를 생성하게 된다. 이러한 염의 용출은 모르타르 내부에 다공화를 촉진시키고, 또한 무기산류의 염산은 시멘트 경화체의 주된 성분인 알루민산 수산화물이나 규산수산화물까지 용해하므로 시멘트 모르타르는 심하게 침식되어 붕괴한다.
이와 같은 염소에 의한 화학반응식은 다음과 같다.
이와 같이 종래에 노후된 모르타르 라이닝의 갱생 방법에 의해서는 노후 모르타르 라이닝의 표면 강도가 현저히 저하되고 있으므로, 모르타르 라이닝이 이루어진 표면에 도료를 도포하는 것만으로는 도료가 라이닝 표면에 접착되지 않아 도막이 곧바로 박리를 일으키는 등의 문제로 인하여 원하는 목적을 달성할 수 없게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 열화(劣化)된 모르타르 라이닝에 합성수지의 폴리머(Polymer) 또는 모노머(Monomer) 등을 함침시켜 모르타르 라이닝의 강도를 증가시키고, 다공질화되어 투수 원인이 되는 다공질체에 합성수지를 함침시킴으로써, 주철면과 라이닝 사이의 이완된 접착면을 보완하고, 그 바탕을 강화 처리한 후에 경화시키며, 손상으로 인한 모르타르 라이닝의 표면의 보호와 마찰계수의 감소를 주기 위하여 그 위에 내수성이 강한 2액형 도료를 도장하여 경화시키므로 녹물의 발생과 수돗물의 오염 등을 방지하기 위한 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법을 제공하기 위한 것이 목적이다.
도 1은 노화된 모르타르 라이닝 주철관의 단면을 나타낸 단면도,
도 2는 주철관의 갱생을 위하여 절단한 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 주철관 내벽에 고압의 물을 분사하여 이물질을 제거하는 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 고착된 노화물 등을 긁어내고 제거하는 상태를 나타낸 단면도,
도 5는 세척된 관내를 탈수시키는 상태를 나타낸 단면도,
도 6은 열풍발생기로 건조시키는 상태를 나타낸 단면도,
도 7은 레진을 함침하는 상태를 나타낸 단면도,
도 8은 레진이 함침된 관 내벽에 도료를 도포하여 라이닝하는 상태를 나타낸 단면도,
도 9는 갱생이 이루어진 수도관을 연결하는 상태를 나타낸 단면도,
도 10 및 도 11은 열풍발생기로 캔-에뉼러 연소방식의 제트엔진 연소장치를 나타낸 단면도.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 수도관 11: 모르타르 라이닝
16: 제트 크리너 20: 수압 터빈
26: 탈수 모프(MOP) 28: 열풍 발생장치
30: 레진 분사기 34: 도료 분사기
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 노후된 수도관의 갱생을 위한 관로를 탐사하여 작업구간 및 작업위치를 설정하고 조사하는 제 1공정; 상기 작업구간에 해당하는 수도관로의 단수 및 수도관의 절단 후에 가발브로 통수시키는 제 2공정; 상기 절단된 노후된 모르타르 라이닝 수도관에 제트 크리너로 고압수를 분사하여 관벽의 부착물을 제거하여 배출시키는 제 3공정; 노후된 모르타르 라이닝 수도관의 내벽에 고착된 시멘트 노화물을 긁어내고 노후된 표면을 제거하는 제 4공정; 상기 제 3 및 제 4공정을 통하여 수도관의 세척이 완료되면 관내에 물기를 제거하고 열풍발생기로 건조시키는 제 5공정; 상기 건조된 수도관을 소정의 온도로 냉각시킨 후에 무용제형(Non-solvent type)의 레진을 도포하여 함침시키는 제 6공정; 상기 레진이 함침된 수도관의 내부를 소정의 온도로 건조시켜 경화를 촉진시키는 제 7공정; 상기 경화가 이루어진 상태에서 소정 두께로 도료를 도장하여 라이닝하고 건조시키는 제 8공정; 상기 도장된 도막이 건조되면 물로 세척을 한 후에 수도관로의 해당하는 연결부위에 연결후에 통수를 수행하는 제 9공정으로 이루어진 것이 특징이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 노후된 모르타르 라이닝관의 갱생 방법에 대한 공정을 나타낸 도면이다.
먼저, 제 1공정에서는 갱생을 위한 노후된 수도관(10)의 조사 작업을 수행하는 것으로, 작업 개시 이전에 관로를 탐사하여 작업위치를 설정한다. 1구간의 공사길이는 대략 60∼80m으로 현장 상황에 맞추어 정하고, 작업구의 갱을 굴착하여 그 크기를 약 1.5×1.8m, 깊이를 약 1.5m 정도 파며, 수도관(10)을 절단할 수 있는 충분한 공간을 확보한 후에 작업 갱의 주위에 보강 판자 등을 부착하여 토사가 무너져 내리는 것을 방지토록 한다.
제 2공정은 단수 및 준비작업으로, 작업구간에 해당하는 개폐밸브를 잠근 후에 작업용 기계의 호수나 기구 등의 삽입을 위하여 수도관(10) 파이프를 약 1m정도를 절단한 후에 작업구간 양단을 제외한 절단관(14)은 가발브(12)로 차단하여 통수시키고, 작업구간에 해당하는 수도관(10)의 60∼80m만 단수한다. 양단의 가발브(12)는 제트 크리닝(Jet Cleaning) 작업에 사용될 호수 연결밸브가 부착된 것을 사용한다.
제 3공정은 제트 크리닝(Jet Cleaning) 작업으로, 제트 크리너(초고압 세정기)(16)의 호스(17)의 선단에 후사추진 세척노즐(18)을 장착하여 절단된 수도관(10)에 삽입시킨 후에 고압의 물(250∼300kg/cm2)을 분사하여 수도관(10)의 벽에 부착된 물때와 같은 부착물을 제거하고, 표면이 열화된 모르타르 라이닝(11)의 세골재를 제거함과 동시에 수압분사에 의한 반탄력으로 스케일들을 관 밖으로 배출시킨다.
제 4공정은 스크래퍼와 제트 크리닝 작업으로, 노후된 모르타르 라이닝(11)의 표면에 고착된 토상(土狀)의 시멘트 노화물 등은 폴리머 함침 작업의 침투 방해역할을 하므로 이것을 제거하는 작업이다. 스크래퍼(Scrapper)를 윈치(Winch)로 견인함과 동시에 제트 크리닝을 병행하든지 또는 전체 공정의 크리닝 고압 호스(22)에 수압 터빈(20)과 브러쉬 헤드(24)를 설치하여 저속으로 작업을 추진한다. 이 작업으로 인하여 모르타르 라이닝(11)의 표면으로부터 노후된 표면을 제거하여 폴리머 혹은 모노머들의 침투를 용이하게 하는 바탕을 만든다.
제 5공정은 탈수 및 건조작업으로, 수도관(10) 내의 세척작업이 끝나면 탈수 모프(MOP)(26) 또는 탈수 스펀지를 이용하여 수도관(10) 내의 물기를 제거한 후에 열풍(200℃ 이하)을 불어 모르타르 라이닝(11) 조직내의 함수율을 3∼5%이하가 되도록 건조한다. 이때의 열풍온도(입구온도)가 200℃이상이 되면 노후된 모르타르 라이닝(11)에 악영향을 미치므로 주의하여야 하고, 필요에 따라 일시적인 경우는 300℃까지 허용할 수 있다.
여기에 사용되는 열풍 발생장치(28)는 제트 엔진의 원리를 이용한 캔-에뉼러 방식의 연소장치를 수도관(10)의 일단에 부착하고 고속의 블로워(Blower, 송풍기)로 외부에서 압축공기를 보내는 방식을 사용한다. 상기 캔-에뉼러 방식의 연소장치는 도 10 및 도 11과 같이, 제트 엔진 연소방식을 이용한 것으로, 도 10은 소구경의 연소 엔진(1개)이 구성된 것이고, 도 11은 대구경의 연소 엔진(4개)이 장착된 것을 나타낸 것이다. 열풍의 온도 또는 열풍의 양을 조절하기 위하여 적합한 연소장치를 이용할 수 있다.
제 6공정은 레진을 함침하는 작업으로, 상기 공정에서 열풍 건조가 끝나고수도관(10) 내벽에 함수율이 떨어지면 표면온도가 60∼80℃정도가 되도록 냉각시킨 후에 무용제형(Non-solvent type)의 레진(31)을 레진 압송용 호스(32)를 통하여 레진 분사기(30)로 도포하는 작업을 한다. 함침량은 사전에 시료를 채취하여 흡수율을 시험한 분석치를 계산하여 이론양보다 약 20%를 상회하는 양을 살포하는 것이 바람직하다. 도포가 끝나면 상기 열풍 발생장치(28)로 60∼80℃정도의 온풍으로 가열하여 빠른 시간에 경화시킨다.
상기 함침용 레진은 합성수지의 모노머에 반응개시제를 사용하거나 2액형 반응성 합성수지 또는 폴리머를 단독으로 사용할 수 있지만, 노후 라이닝 내부의 모세관에 용이하게 침투할 수 있도록 저점도(500cps, 25℃)이하의 것을 사용한다. 점도를 낮추기 위하여 희석제를 사용하는 것은 건조 경화후에 잔류 유기 용제에 의하여 수돗물이 오염될 수 있어 위생상 문제가 되므로 저점도의 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다.
제 7공정은 경화 촉진 작업으로, 함침된 수지류들을 경화시키기 위하여, 상기 제 5공정의 작업공정의 열풍 발생장치(28)를 가동하여 관내 온도를 60∼80℃로 유지시켜 경화를 촉진시킨다.
제 8공정에서는 상도 라이닝 작업(Over-Coat Lining)으로, 상도 라이닝을 위한 도료는 레진 함침성분과 동일계열의 성분을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 모르타르 라이닝 표면과 상도 라이닝(36)과의 접착력을 증대시켜야 하므로 방청력을 영구적으로 보완할 수 있기 때문이다.
상도 라이닝 작업은 도장기의 도료 압송용 호스(35)에 도료 분사기(34)를 장착하여 일정 속도로 관내를 통과시켜 도장하고, 도막의 두께는 1.0±0.3mm로 도포하여 1회 도장으로 완료시킨다.
또한, 도장 후에는 열풍 발생장치(28)를 이용하여 열풍 가열에 의하여 경화를 촉진시키고 통수까지의 시간을 단축시킨다.
다음으로, 제 9공정에서는 세관 및 통수작업으로, 도막이 경화 건조된 것을 확인하고 수세를 한 후에 지정된 연결관구로 수도관(10)의 절단 부분을 연결하고 통수를 실시한다.
이와 같은 공법을 이용하여 갱생된 수도용 모르타르 라이닝 주철관과 종래의 매설된 지 약 5년 정도 경과한 것으로 추정된 모르타르 라이닝 수도관의 물성 분석은 라이닝 표면의 마모 저항성 시험과 모르타르 라이닝의 비중과 흡수율의 시험을 통하여 얻어진 결과를 비교하면 다음의 표와 같다.
항 목 노후관 라이닝 신관 라이닝
모르타르 라이닝 마모저항시험 KS F 2429 마모감량 20.5g 14g
흡수율 KS 2518 9.4% 5.73%
육안검사(표면) 겉 표면 모르타르가붕괴된 상태 실 코트가 완전함(표면흑색)
이와 같이 모르타르 라이닝 조직의 시험결과에 의하면, 흡수율의 증가와 비중이 작아진 것은 조직내에 다공질의 구멍이 확대되었다는 점과 마모 저항 시험에서와 같이 모르타르의 표면 경도가 저하됨으로 인하여 모르타르 라이닝이 붕괴되어 가고 있음을 나타낸다.
여러 가지 시편의 조사결과로서 수도용 원심력 덕타일 주철관의 모르타르 라이닝관은 매설하여 통수한 후에 약 5년이 경과하면 노후되기 시작하여 약 7년경부터 표면 붕괴가 시작된다.
한편, 시멘트는 경화할 때, 약 25%의 물이 결정수로서 약 15%가 겔(Gel)로 남는다. 모세관 공극은 나머지 60%의 물의 증발로 인해 형성되고, 최종적으로는 15%의 겔(Gel)수가 된다. 시멘트 모르타르는 강알카리성이고 산성용액의 침식에 민감하다. 공기중에서는 모세관 공극을 통해서 시멘트 모르타르 속으로 확산된 이산화탄소나 기타 가스(Gas)가 공극수에 녹아 산성용액으로도 작용하기도 한다.
시멘트 모르타르 공극은 유해한 성분의 물질을 옮기는 물의 흡수를 조장한다.
이러한 다공성을 이용하여 표면도장의 물리적인 쐐기효과를 기대할 수 있지만, 시멘트 모르타르와 도료의 부착을 확실히 하기 위해서 어느 정도의 바탕처리가 필요하다. 이 중에는 코팅재나 함침재가 부착되지 않은 물질이나 시공 후에 표면이 벗겨져 도막의 결함이 되는 물질을 제거하는 것도 포함된다.
노후 시멘트 모르타르의 바탕처리의 다른 목적은 결함 부분을 제거하여 연속도막을 확실히 할 수 있도록 하는 것이다. 몹시 노후된 시멘트 모르타르 라이닝을 갱생하여야 하는 경우에는 바탕처리(표면처리)의 기준은 단지 하나이며 정상적인 바탕이 나오기까지 표면을 연마하는 것이다.
수도관의 경우는 하수도관과는 달리 심한 열화 부분은 없지만, 수돗물의 빠른 유속에 의해 손상된 표면의 무른 부분 또는 수돗물중의 염소로 인해 강도가 손실된 무른 부분(표면층)을 스크래퍼, 와이어 브러쉬와 제트 크리닝의 고압 살수 세정으로 제거하여야 한다. 표면의 부실한 모르타르 라이닝을 제거함으로서 레진의 함침이 용이하게 되고, 모르타르 내부의 공극에 충분히 함침되게 함으로서 상도 도장의 물리적 쐐기 효과를 기대하게 되며, 이로서 반영구적인 방청의 목적을 달성할 수 있게 된다.
함침제는 시멘트 라이닝 내부조직에 있는 모세공극에 용이하게 침투하여 경화함으로서 시멘트 모르타르 라이닝의 초기 압축강도(350∼400kg/cm2)보다 더 높은 강도(에폭시 함침 800∼1200kg/cm2)로 강화되며, 탄성계수는 30∼80%정도 증가하고, 흡수율은 0.72%로 작아져서 성능이 강화된다.
함침용 폴리머의 종류는 2액형의 반응성 폴리머는 모두 사용할 수 있지만, 그 경화물은 내수성이 우수해야 하고, 수질에 악영향을 미치지 않은 것이어야 하며, 상도(上途) 도장재와 상용성이 우수한 수지가 선택되어야 한다.
일반적으로 사용할 수 있는 폴리머는 후란 수지, 폴리에스텔 수지, 불포화 폴리에스텔 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지 등이 있지만, 가장 이상적인 폴리머 수지는 에폭시 수지이다. 에폭시 수지는 작업성이 우수하고 내수성과 내약품성이 강하며 물에 안전하므로, 상하수도용의 시설 보수유지에 가장 널리 사용되는 폴리머이다.
시멘트 모르타르 라이닝에 폴리머를 함침하고 상도를 도장함으로서 압축강도가 증가하고, 탄성계수는 증가하여 라이닝이 완전한 수밀성과 기밀성의 구조를 갖기 때문에 물이나 기타 물질의 흡수 및 투수에 대한 저항성과 내 동결융해성도 대단히 우수하게 된다. 또한, 함침 폴리머로 인하여 시멘트 수화물과 같이 내 약품성이 불량한 성분을 함유하지 않고, 수밀성인 구조가 형성되기 때문에 내 약품성이 불량한 성분을 함유치 않으며, 수밀성인 구조가 형성되기 때문에 우수한 내 약품성을 가지고, 내마모성, 내충격성 및 전기절연성 등이 우수하다.
상도 코팅재(레진)는 1.0±0.3mm 두께로 도장되어 시멘트 모르타르의 손상된 거친 부분으로 인한 외부를 마감 처리함으로서 수돗물과의 마찰계수를 낮추어 유속을 개선하여 통수에 장애가 없도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법은 노후된 모르타르 라이닝 주철관의 갱생을 위하여 수도관 벽에 부착된 이물질을 제거한 후에 모르타르 라이닝에 레진을 함침시켜 상도 코팅을 함으로써 녹물과 스케일의 발생을 방지시킨 것으로, 본 발명의 공법에 의해서 매설된 노후관을 신관으로 교체하지 않아도 되므로 소요예산의 과다 지출을 방지하고, 공사에 따른 도시의 교통량 급증에 따른 교통장애을 예방하며, 기타 지하매설물(가스관, 고압전선, 통신케이블 등)의 손상 등의 문제를 막을 수 있고, 수도관 내부를 레진으로 코팅함으로써 관내의 영구 방청과 누수 및 수돗물의 오염을 방지하여 보다 맑은 물을 소비자에게 공급할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 노후된 수도관의 갱생을 위한 관로를 탐사하여 작업구간 및 작업위치를 설정하고 조사하는 제 1공정;
    상기 작업구간에 해당하는 수도관로의 단수 및 수도관의 절단 후에 가발브로 통수시키는 제 2공정;
    상기 절단된 노후된 모르타르 라이닝 수도관에 제트 크리너로 고압수를 분사하여 관벽의 부착물을 제거하여 배출시키는 제 3공정;
    노후된 모르타르 라이닝 수도관의 내벽에 고착된 시멘트 노화물을 긁어내고 노후된 표면을 제거하는 제 4공정;
    상기 제 3 및 제 4공정을 통하여 수도관의 세척이 완료되면 관내에 물기를 제거하고 열풍발생기로 건조시키는 제 5공정;
    상기 건조된 수도관을 소정의 온도로 냉각시킨 후에 무용제형(Non-solvent type)의 레진을 도포하여 함침시키는 제 6공정;
    상기 레진이 함침된 수도관의 내부를 소정의 온도로 건조시켜 경화를 촉진시키는 제 7공정;
    상기 경화가 이루어진 상태에서 소정 두께로 도료를 도장하여 라이닝하고 건조시키는 제 8공정;
    상기 도장된 도막이 건조되면 물로 세척을 한 후에 수도관로의 해당하는 연결부위에 연결후에 통수를 수행하는 제 9공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 5공정에서, 건조를 위한 열풍발생기는 캔-에뉼러 연소방식의 제트엔진 연소장치를 적용하되, 열풍의 온도는 200∼300℃ 이하이고, 모르타르 라이닝 조직내의 함수율을 3∼5%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 6공정에서, 레진의 함침전의 표면온도는60∼80℃이고, 레진의 함침량은 이론치보다 20%이상으로 살포하며, 도포된 레진을 경화시키기 위한 경화온도는 60∼80℃인 것을 특징으로 하는 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 함침 및 라이닝용 레진은 모노머에 반응개시제를 사용하거나 2액형 반응성 합성수지 또는 폴리머 중에서 어느 하나를 단독으로 사용하되, 레진의 점도는 500cps, 25℃이하인 것을 특징으로 하는 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 폴리머로서 후란수지, 폴리에스텔 수지, 불포화폴리에스텔 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 8공정에서, 도포되는 도료의 두께는 1.0±0.3mm이고, 도포 회수는 1회로 마감하는 것을 특징으로 하는 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 갱생 공법을 상·하수도용 주철관에 적용한 것을 특징으로 하는 수도용 모르타르 라이닝 주철관의 노후관 갱생 공법.
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