KR100538513B1 - 스트립라이닝 관로 보수보강공법 - Google Patents

Abstract

스트립라이닝 관로 보수보강공법이 개시된다. 시멘트, 시멘트 100 중량부에 대하여 산화 칼슘 알루미네이트 10 내지 50 중량부, 및 카르복시 메틸 폴리사카라이드 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 충진재를 사용하여 기존관을 보수하는 공법에 있어서, (a) 기존관의 관로의 상부에 스페이서를 설치하여 기존관을 상부공간과 하부공간으로 구획하는 단계, (b) 하부공간에 스트립을 투입하고, 스트립을 하부 공간의 내표면을 따라 나선형으로 감아 관을 형성하는 단계, 및 (c) 상부공간에 주입호스를 투입하고, 주입호스를 통해 충진재를 주입하는 단계를 포함하는 스트립라이닝 관로 보수보강공법은, 무굴착으로 지상의 구조물에 상관없이 보수보강할 수 있는 공법으로서 기존관을 신관으로 교체한 것 이상의 보강효과 및 보수효과를 얻을 수 있다.

Description

스트립라이닝 관로 보수보강공법{Construction method for repairing and reinforcing strip-lining pipeline}

본 발명은 보수공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 관한 것이다.

무굴착 보수공법이란, 지하에 매설된 하수관 등의 여러 종류 관의 보수시 지면을 굴착하지 않고 노후 매설 관로 속에 새로운 복합관을 형성시키는 공법으로, 땅을 파내는 별도의 작업이 없어, 도로 복구 공사 등이 불필요하므로 경제성, 시공성, 편리성 등의 여러 가지 면에서 우수한 공법이다. 관을 전체적으로 굴착, 교체하는 방법은 공사 규모가 매우 크고 부분 보수 등이 불가하여 비용이 많이 소모되어 경제적 부담이 되며, 공사 기간중의 교통 체증 등의 부수적인 문제점들을 유발시키므로, 노후한 매설 관로 보수에 있어 무굴착 보수공법이 많이 활용되고 있다.

기존관 보수공법은 이러한 무굴착 관로 보수공법 중의 하나로, 염화 비닐로 제작된 경질 라이닝 재를 맨홀을 통해 기존 설치된 관내로 집어넣고, 관의 내부에 라이닝 재를 나선형으로 감아 설치한 후 라이닝재와 라이닝재 사이를 접합용 부재를 사용, 접합하여 연속된 라이닝 관을 새롭게 형성한 후 라이닝 관과 기존 설치된 관 사이의 공간에 충진재를 주입, 일체화시키는 공법을 말한다.

현재 도심 뿐 아니라 각종 부지에서 각종 관로의 설비 사업이 꾸준히 추진되고 있지만, 최근에 들어서는 그 공급과 유지에 따른 경제성의 한계로 기존 설비의 유지 및 관리가 중요시되어 가는 실정이며, 관로 중에는 특히 가혹한 환경이나 특수한 조건하에서 사용되는 경우가 많고 설치 기한이 오래된 노후 관들은 관의 부식, 크랙, 변형, 마모 등의 발생으로 인해 많은 양의 물이 누수로 인해 유실되고 하수가 밖으로 흘러나오는 경우가 있으며, 이러한 경우 토양 및 지하수의 오염 등 환경적 문제로까지 이어지고 있다. 따라서, 이러한 노후 및 손상 관로의 내구연한을 좀더 증가시키기 위해서는 관로의 유지, 보수에 필요한 적절한 공법이 절실히 필요하다.

최근 이러한 관로 보수에 관한 중요성이 제기되고 있는 가운데 무굴착 보수공법이 많이 소개되고 있으나, 기존관 보수공법 분야는 기술이나 비용 문제로 인해 적절한 공법 및 재료의 개발이 미비한 실정이다. 또한 무굴착 보수공법에 관해서는 활발하게 새로운 기술 및 장비, 방법들이 발표되고 있지만, 공법에 알맞게 적용되는 보수재에 관한 연구는 그에 비해 매우 부족하며 그 중요성 또한 소홀하게 다루어지고 있는 것이 현실이다.

또한 보수공법이 우수하다 할지라도 그 공법에 적용되는 보수재의 품질이 적절치 못할 경우 본래 유도하고자 한 특성들이 제대로 발현되지 못하여 보수 공사가 지연되거나 공사 후 많은 문제점들이 노출되는 경우가 있어, 최적의 효과 발현을 위해서는 적절한 공법과 함께 더불어 그 공법에 적절한 보수재의 개발이 뒷받침되어야 한다.

현재 사용되고 있는 여러 공법들의 보수재는 대부분 보수재 자체가 독립적으로 사용되는 것이 아니라 보강 튜브에 함침 되어 있으며, 대부분 불포화 폴리에스테르 수지를 사용한다. 불포화 폴리에스테르 수지란 폴리에스테르의 일종이며, 폴리에스테르의 분자 사슬구조 중에 불포화 2중 결합이 있고, 이것이 용제이기도 한 비닐계의 단량체와 쉽게 공중합하여 가교하는 것이 특징이다. 즉, 불포화 디카르복시산인 말레산 또는 프탈산과 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디 또는 트리에틸렌 글리콜, 디 또는 트리프로필렌글리콜 등의 2가 알코올을 중축합한 것을 스틸렌 등의 비닐계 단량체에 용해한 것으로, 열경화 특성을 가진다.

일반적인 무굴착 관로 보수공법에는 방수 피복층 및 필름층으로 이루어진 튜브에 접착수지가 함침된 보강 튜브를 노후 관 내부에 수압 및 공기압 등을 이용하여 반전 삽입 후 관내에 열이나 압력을 가하여 수지를 경화시켜 새로운 복합관을 형성하여 보수하는 공법으로 충진재로써 일반 열경화성 수지를 사용한다. 그러나 이러한 열경화성 수지를 충진재로써 사용할 경우 다음과 같은 문제점이 발생한다.

첫째, 이러한 충진재에 쓰이는 기존의 수지는 대부분 고점도의 물질로 점도가 필요 이상으로 너무 높아 흐름성이 떨어지기 때문에, 관내에 주입 시 전체적으로 함침이 제대로 이루어지지 않아 요구 물성 및 특성이 나타나지 않고, 크기가 큰 기존관의 보수시에는 완전 충진이 어려워 수밀성이 떨어지며, 물성적 손실이 나타난다. 또한 작업시간이 필요 이상 소비되고 수밀성이 떨어지므로 성형 불량 등의 재료적, 시간적, 경제적으로 많은 손실을 입을 수 있다.

둘째, 열경화성을 가지는 수지의 특성 상 수지를 경화시키기 위하여 별도의 과정 및 장비가 필요하다. 일반적으로는 수지의 경화를 위하여 온수를 이용하는데 온수를 공급하는 과정에서 보일러 등의 별도의 온수 공급장치가 필요한 불편함이 있다. 또 액체 상태의 수지가 경화되어 고체상태가 되면 경화과정에서의 중합반응에 의해 체적응축이 일어나게 되는데, 이러한 수지의 체적 응축은 곧 충진재의 수밀성 저하현상을 동반하므로 공사 후에도 누수 등의 문제점을 야기할 수 있다.

셋째, 온수로 경화시키는 방법 적용 시, 경화시간이 오래 걸려 공기 면에서 비효율적이며, 온도에 매우 민감하므로 날씨, 하수도의 온도 등 현장에서의 다양한 변수 요인에 의하여 경화시간 및 작업성을 조절하기가 매우 어려워 전체적인 품질 관리 면에서도 문제점을 나타낸다.

충진재에 관한 종래기술로서, 대한민국 특허출원 10-2000-0020065호는 저점도 수지를 사용할 경우 고점도 수지와 비교하여 접착력 불량 등의 문제점이 발생할 수 있고, 점도를 보충하기 위하여 별도의 증점제를 첨가한다 할지라도 본래의 고점도 수지의 물성에 해당하는 만큼의 점도 발현이 어려우며, 또한 증점제를 첨가하여야 하는 부수적인 작업 공정이 추가되는 불편함이 있다.

또한, 대한민국 특허출원 10-2001-0048026호는 기존의 속경화성 불포화 수지를 사용함으로써 발생하는 작업성 및 성형 불량 등의 문제점은 그대로 존재하고, 수지의 점도가 높아 플라이 애쉬와 혼합함에 있어서의 불편함과 플라이 애쉬와 수지가 불균일하게 혼합될 수 있는 가능성이 있으므로, 플라이 애쉬를 첨가할 경우 유도하고자 했던 물성들이 원활히 발현되지 못하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 접착력이 우수하여 구관과 신관의 일체화를 이룰 수 있는 충진재를 사용한 스트립라이닝 관로 보수보강공법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 뛰어난 자기 조기 경화 특성으로 별도의 경화 과정 없이 충진재의 경화가 가능하여 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 충진재를 사용한 스트립라이닝 관로 보수보강공법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 적절한 흐름성으로 수밀성이 증가된 충진재를 사용함으로써 시공성이 향상된 스트립라이닝 관로 보수보강공법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 기존 관과 스트립관이 일체화되는 복합관을 형성함으로써 보다 높은 강도와 내구성, 수밀성 등의 효과를 발휘하며, 품질개선, 경제성, 효율성 등을 극대화시킬 수 있는 기존관 재생공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 시멘트, 시멘트 100 중량부에 대하여 산화 칼슘 알루미네이트 10 내지 50 중량부, 및 카르복시 메틸 폴리사카라이드 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 충진재를 사용하여 기존관을 보수하는 공법에 있어서, (a) 기존관의 관로의 상부에 스페이서를 설치하여 기존관을 상부공간과 하부공간으로 구획하는 단계, (b) 하부공간에 스트립을 투입하고, 스트립을 하부 공간의 내표면을 따라 나선형으로 감아 관을 형성하는 단계, 및 (c) 상부공간에 주입호스를 투입하고, 주입호스를 통해 충진재를 주입하는 단계를 포함하는 스트립라이닝 관로 보수보강공법이 제공된다.

단계 (a) 이전에 기존관의 관로 내부를 고압수를 사용하여 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 스페이서는 합성수지 재질을 포함하는 것이 바람직하다. 단계 (a)는 상부공간에 주입호스 인입용 와이어를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 단계 (b)는 제관기에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

스트립의 배면에는 폭방향의 단면상 T자형태의 돌출부가 길이방향으로 연장된 하나 이상의 리브가 돌출되는 것이 바람직하다. 상기 단계 (b)에서 나선형으로 감아진 스트립의 인접한 나선끼리 상호 접합되는 것이 바람직하며, 조이너를 사용하여 접합될 수도 있다. 조이너와 스트립은 고무 또는 실리콘 재질을 포함하는 실(seal)재를 개재하여 결합될 수 있다.

조이너의 폭방향의 단면은 스트립과 결합되는 양단부와, 그 사이의 중앙부로 이루어지며, 양단부는 경질염화비닐을 포함하고, 중앙부는 연질염화비닐을 포함할 수 있다. 단계 (c)에서 충진재는 투입된 주입호스가 인출되면서 주입되는 것이 바람직하다. 스트립은 염화비닐을 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 본 발명 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 충진재 조성물에 대해서 먼저 설명하기로 한다.

본 발명은 접착력 및 자기 조기 경화 특성이 우수한 충진재 조성물에 대한 연구를 통하여, 시멘트에 안정화제인 카르복시 메틸 폴리사카라이드, 및 조기 경화제인 산화 칼슘 알루미네이트를 혼합한 결과, 시멘트와 카르복시 메틸 폴리사카라이드의 이온 반응에 의해 우수한 접착력이 발현되고, 산화 칼슘 알루미네이트에 의해 자기 조기 경화 특성이 우수한 충진재 조성물을 제조할 수 있음을 확인하고, 이를 기존관 보수공법에 사용하기 위한 것이다.

본 발명은 기존관 보수공법에 적용되는 충진재 조성물에 관한 것으로, 기존의 함침용 충진재와 달리 주제와 경화제로 구성된 충진재를 별도 공급하며, 시멘트와 카르복시 메틸 폴리사카라이드의 이온 반응에 의한 뛰어난 접착력 발현특성, 산화 칼슘 알루미네이트에 의한 충진재 자체의 자기 경화 특성을 특징으로 한다.

본 발명의 시멘트는 일반적인 무기계 접착제로, 시멘트에 물을 가하면 시멘트를 구성하는 클링커(clinker) 화합물과 물과의 반응, 즉 수화반응이 진행되어 수화물을 만드는 화학 반응이 일어나며, 수화 반응에 의하여 칼슘 양이온 등의 양이온 군과 수산기음이온 등의 음이온 군으로 해리된다.

본 발명에 따른 충진재 조성물은 이러한 시멘트의 수화반응으로 발생한 여러 이온들과 안정화제인 카르복시 메틸 폴리사카라이드의 이온결합을 통하여 접착력을 증가시켰다. 즉, 안정화제의 혼입으로 뛰어난 접착력을 발현시켜 구관(舊管)과 신관(新管)의 일체화를 이룰 수 있다.

상기 카르복시 메틸 폴리사카라이드(carboxy methyl polysaccharide)는 폴리사카라이드(polysaccharide)에 카르복시 메틸기(carboxy methyl)가 치환된 카르복시 메틸 폴리사카라이드로서, 구성물의 특성상 주요 chain에 수많은 작용기를 가지는 독특한 사슬구조를 가지고 있으며, 이러한 분자 구조의 영향으로 시멘트와의 반응을 통해 안정성 및 접착성을 부여하는 것 외에 보수성 등의 부가적인 특성을 수반한다.

하기 반응식 1은 폴리사카라이드가 카르복시 메틸기로 치환되는 과정을 나타낸 것이다.

[반응식 1]

상기 반응식 1을 살펴보면, 폴리사카라이드는 수산화나트륨(NaOH, Sodium hydroxide)이 첨가된 분위기에서 Sodium monochloroacetate와 반응하는 화학 반응에 의한 결과로 염화나트륨(NaCl, Sodium chloride)을 부산물로 생성하고, 카르복시 메틸 폴리사카라이드로 변환된다.

이러한 독특한 구조에 의하여 물과 혼합 시 시멘트의 수화 반응에서 생성된 수많은 해리 이온들(3Ca²⁺, Si⁴⁺, 2Al³⁺, 3OH^-, 2OH^-)과 결합할 수 있는 다량의 양이온 및 음이온을 생성하며, 이러한 시멘트 이온 군과 안정화제 이온 군과의 이온반응에 의하여 접착력 향상을 기대할 수 있게 된다.

하기 반응식 2는 시멘트의 칼슘 이온(Ca²⁺)과 안정화제의 카르복시 이온(COO^-)이 결합하여 착염을 형성하는 과정을 나타내고 있다.

[반응식 2]

상기 카르복시 메틸 폴리사카라이드 이온군과 시멘트 이온군과의 이온결합에 의한 착염 형성은 접착력뿐만 아니라 유동성이 큰 충진재의 재료 분리 방지에도 기여한다.

이러한 카르복시 메틸 폴리사카라이드는 안정화제로 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 카르복시 메틸 폴리사카라이드의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우 재료분리 현상이 나타나고 접착력이 저하되므로 바람직하지 아니하며, 5 중량부를 초과하는 경우 점성이 높아 수밀성이 저하되고 작업성을 저해하므로 바람직하지 않다.

본 발명은 조기경화제로 산화 칼슘 알루미네이트를 혼합함으로써 우수한 자기 조기 경화 특성을 얻을 수 있다. 이러한 자기 조기 경화 특성으로 인해 작업시간의 단축이 가능하며 일정시간의 작업시간 확보와 더불어 시간적인 효율성을 극대화할 수 있다. 자기 조기 경화특성을 증가시키기 위해 촉진제를 더 포함하는 것이 바람직하다.

일반적으로 시멘트는 그 자체의 화학 성분의 특성으로 물과 결합하면 자연적으로 경화가 이루어지나 그 사용 목적과 방법을 고려, 적절한 응결 시간을 조정해 주어야 한다. 시멘트는 다량의 크링카(clinker)라는 반제품과 응결 지연제로서 소량의 석고(gypsum)를 첨가하여 제조되며 시멘트를 구성하는 화합물은 다음 화학식 1과 같다.

[화학식 1]

3CaO·SiO₂(Alite, C₃S)

2CaO·SiO₂(Belite, C₂S)

3CaO·Al₂O₃(Celite, C₃A)

4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃(Ferrite, C₄AF)

이러한 화학 조성을 가지는 시멘트에 물이 가해지면 화학 반응, 즉 수화반응이 일어나는데 이러한 수화 반응에 의하여 수화물을 생성하고 응결, 경화의 과정을 거치게 된다. 따라서 시멘트의 수화반응에 의한 수화물의 생성은 곧 시멘트의 응결을 의미함과 동시에 시멘트의 응결은 작업시간과 밀접한 연관을 가지고 있다. 다음반응식 3은 시멘트의 화학 조성별 수화반응 메커니즘을 나타낸 것이다.

[반응식 3]

3CaO·SiO₂(C₃S):

2C₃S ＋ 6H₂O → C₃S₂ ㆍ3H₂O ＋ 3CaO(OH)₂

2CaO·SiO₂(C₂S):

2C₂S ＋ 4H₂O → C₃S₂ ㆍ3H₂O ＋ CaO(OH)₂

3CaO·Al₂O₃(C₃A):

2C₃A ＋ 27H₂O → C₄AH₁₉ ＋ C₂H₈ → C₃AH₆ ＋ 21H₂O

4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃(C₄AF):

C₄AF ＋ 2Ca(OH)₂ ＋ 10H₂O → C₃AH₆­C₃FH₆ 고용체

이러한 시멘트의 수화 반응의 수화물 생성에 의한 응결 현상을 자세히 살펴보면 먼저 응결현상은 C₃S등이 물과 접촉하면 Ca²⁺, H₂SiO₂, OH^-의 용출이 순간적으로 일어나며, 그와 동시에 입자 표면에 C-S-H gel의 엷은 피막이 형성되고 약 3시간에 걸친 유도기간 동안 Ca²⁺, H₂SiO₂, OH^-의 용출이 꾸준히 일어나는 과포화상태를 유지하게 되며, 이러한 과포화 상태의 액상으로부터 C-S-H (Ⅱ) 화합물의 생성하게 된다.

이러한 수화물로 인한 자유수의 소비와 더불어 수화물 상호간의 교착으로 인한 것으로, 각 수화물의 특성을 설명하면 3CaO·SiO₂(C₃S)는 수화속도가 빠르고 주로 초기강도 발현에 영향을 미치며, 2CaO·SiO₂(C₂S)는 수화속도가 시멘트 화합물 중 가장 느리며 장기 강도 발현에 영향을 미친다. 또한 3CaO·Al₂O₃(C₃A)는 수화 속도가 가장 빠르고 다량의 수화열이 발생하며 응결특성에 가장 큰 영향을 미치며, 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃(C₄AF)는 초기 수화속도가 3CaO·SiO₂(C₃S)와 유사하며 강도 발현은 미약하다.

즉, 시멘트의 화합물 중 3CaO·SiO₂(C₃S) 와 2CaO·SiO₂(C₂S) 는 주로 시멘트의 강도 발현에 영향을 미치고, 3CaO·Al₂O₃(C₃A)와 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃(C₄AF)는 시멘트의 응결에 영향을 미친다. 시멘트의 응결에 영향을 미치는 3CaO·Al₂O₃(C₃A)와 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃(C₄AF)를 살펴보면 공통적으로 Al₂O₃ 를 함유하고 있으며, 이는 Al₂O₃ 의 함량이 높을수록 수화 반응 속도가 증가되어, 응결이 급격하게 나타난다는 것을 의미한다. 따라서 본 발명에서는 조기 경화특성을 위해서, Al₂O₃ 의 함량이 높은 산화 칼슘 알루미네이트를 사용하였다. 산화 칼슘 알루미네이트는 칼슘 알루미네이트가 주성분으로 다음 표 1은 산화 칼슘 알루미네이트의 화학 성분을 나타낸 것이다.

[표 1]

	Al2O3	CaO	SiO2	Fe2O3+FeO	MgO	TiO2
중량%	37.5 - 41.5	36.5 - 39.5	2.5 - 5.0	14.0 - 18	-	-

산화 칼슘 알루미네이트는 수화활성이 커서, 물과 접촉하면 급격히 반응하여 Calcium monosulfate 수화물이나 에트링자이트(Ettringite, 3C₃A·CaSO₄·32H₂O)를 형성하며, 침상 결정의 에트링자이트(Ettringite, 3C₃A·CaSO₄·32H₂O)와 판상 결정의 Calcium monosulfate는 단 시간내에 치밀하게 결합하여 경화가 이루어진다. 따라서, 산화 칼슘 알루미네이트를 사용하면 시멘트의 수화반응을 촉진시켜 경화시간을 앞당겨 조기 경화 특성을 발현 시킬 수 있다.

상기 산화 칼슘 알루미네이트는 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 10 내지 50 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 산화 칼슘 알루미네이트의 함량이 10 중량부 미만인 경우 조기 경화를 위한 효과가 미미하여 바람직하지 않으며, 50 중량부를 초과하는 경우 그 이상의 효과 발현을 기대하기 어려우므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 충진재 조성물은 염화칼슘(CaCl₂), 수산화알루미늄(Al(OH)₃), 알루민산나트륨(NaAlO₂), 탄산리튬(Li₂CO₃), 탄산나트륨(Na₂CO₃), 무수석고(CaSO₄), 반수석고(CaSO₄·1/2H₂O), 물유리(water glass), 칼슘알루미네이트(12CaO·7Al₂O₃), 칼슘설포알루미네이트(3CaO·13Al₂O₃·CaSO₄), 글리세롤(CH₂OHCH(OH)CH₂OH), 및 트리에탄올아민(N(CH₂CH₂OH)₃)로 이루어진 군으로부터 선택된 촉진제를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 촉진제는 시멘트의 응결 특성을 나타내는 조성물 자체의 특성과 관련하여 자기 조기 경화 특성을 발현하는 산화 칼슘 알루미네이트와는 달리 시멘트의 수화반응 속도를 조절하여, 첨가시 시멘트 및 촉진제의 화학 작용에 의하여 자체 경화를 촉진시키는 역할을 한다. 따라서 촉진제를 혼입한 본 발명에 따른 충진재 조성물은 충진재 조성물을 경화 시키기 위한 별도의 작업이나 기기가 필요 없게 되어 부수적인 작업이 행해지지 않아 시공의 편리성이 증가되며 결과적으로 시간적, 경제적 효율성을 얻을 수 있다.

촉진제는 일반적으로 수화 반응의 후반부에 작용하여 주로 결정체를 형성하는 잠복기에 영향을 미치는데, 급결의 작용은 알루미네이트(C₃A)의 수화 및 에트링자이트(Ettringite, 3C₃A·CaSO₄·32H₂O)의 생성을 촉진하는 경우, 및 시멘트 성분 중 알라이트(C₃S)의 수화를 촉진시키는 경우로 나눌 수 있다.

상기 촉진제는 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 1 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 촉진제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 물성의 발현이 어려워 바람직하지 않으며, 1 중량부를 초과하면 급결현상이 나타나므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 충진재 조성물은 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 에틸렌 비닐 아세테이트 1 내지 10 중량부를 더 포함하는 것이 우수한 접착력 발현을 위하여 바람직하다. 상기 에틸렌 비닐 아세테이트계 분말수지의 함량이 1 중량부 미만이면 접착력 발현의 효과가 미미하여 바람직하지 않으며, 10 중량부를 초과하는 경우 그 이상의 효과 발현을 기대하기 어려우므로 바람직하지 않다.

또한 본 발명은 높은 유동성 발현을 위하여 상기 시멘트 100중량부에 대하여 유동화제로 술폰화 멜라민 포름알데히드(melamine formaldehyde sulphonate) 0.3 내지 1 중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 유동화제의 함량이 0.3 중량부 미만인 경우 유동성 증가를 위한 효과가 작으므로 바람직하지 않으며, 1 중량부를 초과하는 경우 과도한 유동성으로 재료분리 등이 발생하므로 바람직하지 않다.

본 발명의 바람직한 실시예는 시멘트에 촉진제, 유동화제, 카르복시 메틸 폴리 사카라이드, 에틸렌 비닐 아세테이트계 분말 수지 등이 혼합된 혼화제를 적정량의 물과 혼합하여 주제를 제조하고 산화 칼슘 알루미네이트를 적정량의 물과 혼합하여 경화제를 제조하여 주제와 경화제를 일정 비율로 혼합한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

아래 표 2의 배합비에 따라 주제와 경화제를 각각 분말 혼합기로 조합하고 주제는 40 중량부의 물과, 경화제는 50 중량부의 물로 KS L 5109에 규정하는 방법에 따라 각각 기계적으로 혼합하였다. 물과 혼합된 각각의 조성물을 주제와 경화제를 3.7:1의 부피비로 혼합하여 충진재를 제조하였다.

(실시예 2 내지 실시예 5)

아래 표 2 배합비에 따라 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

(비교예 1 내지 비교예 2)

아래 표 2 배합비에 따라 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[표 2]

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7
주제	일반 포틀랜드 시멘트	100중량부	100중량부	100중량부	100중량부	100중량부	100중량부	100중량부
	카르복시메틸 폴리사카라이드	3.75중량부	3.75중량부	3.75중량부	3.75중량부	3.75중량부	3.75중량부	-
	촉진제	-	0.375중량부	-	0.375중량부	0.375중량부	0.375중량부	0.375중량부
	술폰화멜라민 포름알데히드	-	0.625중량부	0.625중량부	-	0.625중량부	0.625중량부	0.625중량부
	에틸렌 비닐 아세티이트 분말수지	-	6.25중량부	6.25중량부	6.25중량부	-	6.25중량부	6.25중량부
경화제	산화 칼슘 알루미네이트	25중량부	25중량부	25중량부	25중량부	25중량부	-	25중량부

(실험예 1)

(물성측정)

상기 실시예 1에서 제조한 충진재를 KS F4041의 방법에 따라 혼합 직후와 혼합 1분 후의 플로우를 측정하여 유동성을 확인하였다. 부착강도 측정은 KS L 5207의 11.3에 규정하는 방법으로 조제한 70*70*20 mm 의 시험용 모르타르 밑판에 KS F 4041의 규정한 방법을 따라 시험편을 성형하고, 온도 20±23℃, 습도 80% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 28일간 양생 후 KS F 4715에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하였다. 또 충진재의 응결을 측정하기 위하여 KS L 5108 에 규정된 방법대로 혼합 직후의 충진재를 측정용 몰드에 붓고 비카침을 이용하여 초결 및 종결을 측정하였다. 압축강도 측정은 KS L 5105에 규정하는 방법으로 50*50*50 mm의 압축강도 측정 용 몰드에 재료를 충진하여 20±23℃, 습도 80% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 1일동안 양생 후 탈형하여 다시 20±23℃, 습도 80% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 27일 간 양생한 후 28일 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.

(실시예 2 내지 실시예 5)

상기 실시예 2 내지 실시예 5에서 제조한 충진재를 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 아래 표 3에 나타내었다.

(비교예 1 내지 비교예 2)

상기 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 충진재를 상기 실험에 1과 동일한 방법으로 물성으 측정하고, 그 결과를 아래 표 3에 나타내었다.

[표 3]

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예 1	비교예 2
응결(분)	초결	49	15	50	18	20	150	16
	종결	63	20	65	22	32	182	25
FLOW(mm)	0분	222	220	215	170	228	225	230
	5분	153	210	230	152	219	235	221
압축강도(kgf/㎠)		453	450	465	455	457	400	463
부착강도(kgf/㎠)		7	14	10	11	8	8	5

상기 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 비교예 1은 실시예 1 내지 5와 비교하여 응결 시간이 현저하게 지연되는 것을 알 수 있으며, 이는 산화 칼슘 알루미네이트의 혼입에 의해 응결 시간이 단축됨을 나타낸 것이다. 또한 실시예 1 및 실시예 3은 실시예 2, 실시예 4 및 실시예 5와 비교하여 응결 시간이 비교적 지연되었으며 이는 촉진제의 혼입에 의해 응결 시간이 보다 더 단축되는 것을 알 수 있다.

또한 비교예 2의 경우 부착강도 측정값이 약 51 %의 수치를 보여주고 있으며 이는 시멘트의 수화 반응에 의해 생성된 수화물의 이온 및 물질들과의 이온반응에 의하여 시멘트와 착염을 형성하는 카르복시 메틸 폴리 사카라이드가 부착강도 발현에 매우 효과적임을 의미한다.

한편, 실시예 1 및 실시예 4는 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 5와 비교하여 흐름성이 작은 것으로 나타나, 유동화제도 그 유무에 따라 충진재의 흐름성에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법을 나타낸 순서도이다.

본 발명 스트립라이닝 관로 보수보강공법은 지하에 매설된 하수관 등 여러 종류의 관로 보수 보강시, 지면을 굴착하지 않고 노후화된 매설 관로 속에 새로운 복합관을 형성시키는 무굴착 관로 보수공법의 일종으로 기존 관내에 라이닝재의 신관을 나선형으로 감고 새로운 복합관을 형성하여 기존 관과 신관 사이에 충진재를 주입시켜 신관과 기존과의 일체화를 이루는 기술이다.

더욱 구체적으로 언급하면, 본 발명은 우선 경질 또는 연질의 염화비닐로 제작된 띠형상의 스트립을 맨홀을 통해 기존에 설치된 관 내로 집어넣고, 관의 내부에 스트립을 나선형으로 감아 설치한 후 스트립과 스트립 사이에 접합용 부재인 조이너를 사용하여 접합시키고, 연속된 스트립관을 새롭게 형성한다. 다음으로 스트립관과 기존 설치된 관 사이의 공간에 충진재를 주입하여 일체화 시킨다. 이로 인해 기존 관과 스트립관이 일체화되는 복합관, 즉 재생관이 형성되므로 보다 높은 강도와 내구성, 수밀성 등의 효과를 발휘한다.

즉, 본 발명은 관로 보수공법의 일종인 기존관 재생공법에 사용되어 품질개선, 경제성, 효율성 등을 극대화시킬 수 있는 기존관 재생공법이다. 이하 도 1을 참조하여 본 발명 스트립라이닝 관로 보수보강공법의 공정을 설명한다.

(1) 기존관 세척

기존관의 관로 내부를 고압수로 세척하여 시공구간을 세정한다(P10). 세척시 관로 내부의 퇴적물 등 각종 이물질을 준설을 통하여 배출토록하고, 기존 관의 내부 표면에 부착되어 있는 불순물을 깨끗이 제거한다. 이때 필요시 준설 후 관로 내부 표면을 헤라 등을 사용하여 표면에 부착되어 있는 뻘 등을 완전히 제거하도록 하여 스트립 라이닝 후의 고강도 몰탈을 충진할 때 기존 관로와의 접착력 증대에 만전을 기하도록 한다.

관로 내부에 침입한 나무의 뿌리나 돌출관 등은 제거해야 하며, 관로의 파손부는 상관이 없으나 관로 내부의 돌출물 등은 사전에 제거토록 한다.

(2) 스페이서 설치

기존관의 관로의 상부에 스페이서를 설치하여 기존관을 상부공간과 하부공간으로 구획한다(P20). 충진재 주입용 스페이서를 시공구간의 관 상부에 설치한다. 스페이서는 스트립관 내부의 고강도 충진 몰탈을 주입하기 위한 주입호스 통과용 보조재로서 관로 상부의 중앙에 부착시키는 것이 바람직하며, 부착시 주입호스 통과부의 날개가 주입호스 통과부로 휘어지는 것을 방지하며 시공하도록 하고, 스페이서의 연결은 연결 보조재를 연결하여 주입호스 통과시 스페이서와 스페이서의 단차로 인해 생길 수 있는 주입호스의 걸림현상을 방지하도록 한다.

주입호스 통과부의 공간은 주입 후 광케이블, 전송관 등을 매설하여 사용할 수 있는 공간으로 조성할 수도 있다.

작업순서는 i) 관로 중앙 상부에 스페이서 설치부분을 마킹하고, ii) 스페이서를 고정시키기 위한 고정용 걸이인 앵커를 설치하고, iii) 스페이서를 설치하되, 설치시 스페이서의 안쪽의 주입호스 통과부에 주입호스 인입용 와이어를 장착하고(P22), iv) 스페이서 및 주입호스 인입용 와이어 설치를 완료한다.

(3) 제관(製管)

하부공간에 스트립을 투입하고, 스트립을 하부 공간의 내표면을 따라 나선형으로 감아 관을 형성한다(P30). 스트립을 기존 관 내부에 투입하고 관로에 밀착시켜 나선형으로 제관한다. 첫 2∼3m까지는 인력으로 제관하여 기본적으로 나선형으로 제관할 수 있도록 하고, 이후의 제관은 제관기에 의한 제관을 하도록 한다.

제관시 제관기측에 조이너를 반입하여 스트립과 조이너가 각각의 방향에서 투입되도록 한다. 스트립과 스트립을 연결하여 주는 조이너는 제관기의 롤러가 확실히 봉합할 수 있도록 제관기의 공기압을 조정하여 밀착시키도록 한다. 제관시 가장 유의해야 할 점은 조이너와 스트립의 봉합으로 이중으로 되어 있는 봉합이 확실히 접합될 수 있도록 해야 한다.

제관이 완료된 후 단부는, 충진재 주입시 충진재의 누액을 방지하도록 밀실하게 에폭시계 실링제로 실링처리하는 것이 바람직하다.

(4) 충진재 주입

상부공간에 주입호스를 투입하고, 주입호스를 통해 충진재를 주입한다(P40). 제관 전 설치한 스페이서의 공간을 주입호스의 통로로 이용함으로써 기존 관과 스트립관과의 공극에 고강도 몰탈을 충진한다. 정해진 고강도 몰탈의 표준배합비에 의해 몰탈을 믹싱한다. 이때 몰탈의 경화시간을 체크하도록 하여 주입단계를 결정한다. 주입은 한쪽 방향으로 주입호스를 투입하고 되감으면서 주입하도록 한다.

위와 같은 방법으로 고강도 몰탈의 경화상태를 보아가며 단계적으로 주입을 반복한다. 주입호스 되감기는 일정한 속도를 유지하도록 하여 스트립과 기존관과의 공극에 고강도 몰탈이 일정하게 주입되도록 한다. 최종 주입은 주제(主劑)만을 주입하여 스트립과 기존 관과의 접착 및 공극을 밀실하게 만충시키도록 한다.

구체적인 작업순서는 i) 관 내에 원형 서포트를 설치하여 충진재 주입시 충진재의 부력에 의한 스트립관의 부풀음을 방지하고, ii) 충진재를 주제와 경화제 각각을 믹서에 혼합비에 맞게 믹싱하고, iii) 현장 여건에 맞추어 경화속도를 측정하고, iv) 맨홀 상단에서 충진재를 주입하고, v) 관로 내부에 충진재를 주입하고, vi) 충진재 주입 후 상단부 최종 주입시 에어 배출구를 천공하고, vii) 에어 배출구를 설치하고, viii) 충진재를 최종 주입하고, ix) 주입 완료 후 스트립관의 상단과 주입호스 통과부에 실링 처리를 함으로써 재생관이 완성된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법의 전처리 세척공정을 나타낸 도면. 도 2를 참조하면, 기존관(10), 고압수(20)가 도시되어 있다.

본 발명 스트립라이닝 관로 보수보강공법을 적용하기 전에 스트립관과 기존 관과의 접착력을 증대시키기 위해 기존 기존관(10)의 내부를 고압수(20)를 사용하여 세척하는 것이 바람직하다. 이는 고압 세척장비 및 관로 준설차량을 이용해 관로 내부를 청소하는 것이 좋으며, 관로 내의 돌출물 들은 제거하고 결손부의 경우는 보수를 한다. 침입수가 있는 경우에는 지수작업을 하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 스페이서를 나타낸 사시도이다. 도 3을 참조하면, 기존관(10), 스페이서(30), 날개(32)가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 스페이서(30)는 스트립관과 기존관(10)과의 사이에 충진재 주입용 공간을 형성하기 위해 제관작업에 앞서 기존 기존관(10)의 윗 부분에 철제 타공(打孔) 철판으로 제작되어 설치되는 것이다.

다만, 본 발명에 따른 스페이서는 반드시 철제로 제작되는 것에 한정되는 것은 아니며, 합성수지 등 다른 재질로 제작될 수 있음은 물론이다. 스페이서를 합성수지 재질로 제작하게 되면, 주입호스의 투입, 인출시 주입호스가 스페이서에 걸려 파손될 우려가 현저히 줄어들게 되므로 작업성이 더욱 향상될 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 있어서 제관기에 의해 관이 형성되는 것을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 기존관(10), 스페이서(30), 제관기(40), 스트립(50), 조이너(60)가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 스트립관은 처음에는 인력으로 제관하고, 이후에는 제관기에 의해 제관하는 것이 바람직하다. 즉, 단부에서는 스트립(50) 및 조이너(60)를 관로 내에 투입한 후 약 1.5m 정도의 길이를 인력으로 제관한다. 물흐름 방향에 관계없이 시공이 가능하다.

이후 제관기(40)를 맨홀 내에서 조립하고, 관로 내에서 제관기(40)를 사용하여 나선형으로 감으며 스트립(50) 사이에 조이너(60)를 봉합하고 연속적으로 스트립관을 제관한다. 제관이 완료되면 제관기(40)를 분해하여 지상으로 반출한다. 스트립(50)은 커넥터를 사용하여 길이방향으로 접속한다.

다만, 본 발명이 반드시 제관기(40)에 의해서만 제관하는 것에 한정되는 것은 아니며, 상황에 따라서는 인력에 의해 수작업으로 제관할 수도 있음은 물론이다. 가지관이 있는 경우에는 해당 부위에 표시를 해 두었다가 제관 후 표시 위치에 맞추어 천공하고, 가지관을 형성한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 스트립의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 스트립(50), 리브(52)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 스트립(50)은 도 5와 같은 단면을 가진 경질 또는 연질 염화비닐 재질의 띠 형태의 재료이며, 그 배면에는 강성을 높이고 충진재와의 결속력을 높이기 위해 T자형태의 리브(52)가 돌출된 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

리브의 단면 형상은 T자형을 골격으로 하되, T자의 세로부분을 사다리꼴 형상으로 형성할 수 있다. 이와 같이 리브의 지지부의 폭을 넓힘으로써 리브의 지지력이 향상되며, 스트립 전체적으로는 리브의 숫자를 절감할 수 있게 된다.

도 5의 경우 8개의 리브가 형성되어 있으나, 상기와 같이 T자의 세로부분의 폭을 넓히게 되면 7개 이하의 리브로도 동일한 지지력을 확보할 수 있다. 이와 같이 동일한 지지력을 유지하면서 리브의 수를 줄이게 되면, 재료의 절약뿐만 아니라 충진재가 보다 잘 충진될 수 있어 시공성도 향상되게 된다.

또한 리브의 T자형 단면에서 가로부분의 양단에 단턱을 형성할 수 있다. 즉, 글꼴 중 '세리프(serif)체'와 같이 단턱을 형성하면 리브의 충진재에 대한 구속력이 향상되어 시공성 및 구조성능이 향상된다.

스트립(50)의 양단은 조이너와의 접합이 가능한 구조로 되어 있고, 스트립(50)과 조이너가 결합되어 기존관의 내부에 나선형으로 연속적으로 감겨 관(管) 형태가 형성되게 된다.

다만, 본 발명 스트립이 나선형으로 감기는 경우 인접한 나선끼리 반드시 조이너에 의해서 결합되는 것에 한정되는 것은 아니며, 스트립의 일단부와 타단부가 서로 결합가능한 형태로 성형되어, 당업자에게 자명한 범위 내에서 조이너 없이 스트립의 인접한 나선끼리 바로 결합될 수도 있음은 물론이다.

이 경우 스트립의 단면의 일단부는 도 5와 같이 성형되며, 타단부는 도 6의 조이너의 단부와 같이 성형되는 것이 바람직하다. 물론 지수성을 확보하기 위해서는 스트립의 일단부 또는 타단부에 실(seal)재를 개재하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 표준 조이너의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 스트립(50), 표준 조이너(60a), 실(seal)재(62)가 도시되어 있다.

스트립의 봉합재인 조이너(60)는 경질 염화비닐제의 표준 조이너(60a)와 단차, 굴곡, 휨부에서 사용하는 경질과 연질 염화비틸의 복합재인 플렉서블 조이너(도 7의 60b)의 2 종류가 있다. 표준 조이너(60a) 및 플렉서블 조이너(60b)는 모두 특수한 락(lock) 기능에 의해 스트립(50)을 확실하게 봉합하며, 조이너(60a)와 스트립(50)이 결합되는 부분에는 고무 또는 실리콘계의 실(seal)재(62)를 개재함으로써 지수성을 확보할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 플렉서블 조이너의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 스트립(50), 플렉서블 조이너(60b), 실(seal)재(62)가 도시되어 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 사용되는 조이너는 표준 조이너(도 6의 60a)와 플렉서블 조이너(60b)의 2 종류가 있으며, 플렉서블 조이너(60b)는 스트립과 결합되며 그 결합부위에 실(seal)재(62)가 개재되는 양단부와, 양단부의 사이를 연결하는 중앙부로 이루어진다.

플렉서블 조이너(60b)는 관이 휘어지는 부위에 사용되는 재료로서 양단부는 표준 조이너와 마찬가지로 경질염화비닐로 제조되나, 중앙부는 연질염화비닐로 제조되는 것이 바람직하다. 이와 같이 중앙부를 연질염화비닐로 제조함으로써 조이너의 양단부가 중앙부에 대해 휘어질 수 있게 되므로 스트립관에 단차, 굴곡, 휨부를 형성할 수 있게 된다.

플렉서블 조이너(60b)의 중앙부에 연질염화비닐을 사용함으로써 형성되는 공간에는 에폭시계 코킹재 등을 사용하여 코킹을 하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에서 주입호스가 인출되면서 충진재가 주입되는 공정을 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하면, 충진재(1), 기존관(10), 스페이서(30), 스트립(50), 주입호스(70), 와이어(72)가 도시되어 있다.

본 발명에 있어서 충진재(1)의 주입은 주입호스(70)를 스페이서(30)에 의해 형성된 상부공간으로부터 인출하면서 주입하는 것이 바람직하다. 이는 기존관(10)과 스트립관 사이의 공극에 충진재(1)가 골고루 주입되도록 하기 위함이며, 이 때 충진재(1)의 경화시간을 체크하는 것이 중요하다.

이를 위한 작업순서는 i) 시공 구간의 상류측 맨홀 주변에 충진재(1) 주입 플랜트를 설치하고, ii) 자동 호스 릴기를 맨홀 상부에 설치하고, iii) 기존 기존관 입구에 가이드 롤러 등을 설치하고, iv) 주입호스(70) 통로로 관통시켜 놓은 와이어(72)에 주입호스(70)와 혼합노즐을 연결하고 주입시작점인 단부까지 끌어낸다. v) 주입시작점까지 끌려 간 주입호스(70)를 되감으면서 주입을 시작하며, 충진재(1)의 주입은 상기 iv)와 v)를 반복하면서 단계적으로 충진한다. 이는 기존관(10)의 관경에 따라 5∼10 단계로 나누어 충진하는 것이 바람직하다. 최종 단계, 즉 주입호스(70)의 통로부에는 주제(主劑)만을 주입한다.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 의해 시공된 재생관을 나타낸 사시도이다. 도 9를 참조하면, 충진재(1), 기존관(10), 스페이서(30), 스트립(50), 조이너(60)가 도시되어 있다.

본 발명에 의해 기존관(10)과 스트립관에 일체화되는 복합관, 즉 재생관은 높은 강도와 내구성, 수밀성 등의 효과를 발휘할 수 있다. 종래의 기술과 본 발명에 의해 형성되는 재생관을 항목별로 비교해보면 다음과 같다.

1) 지상의 맨홀 : 기존에는 맨홀의 투입구가 2개소 이상 필요하여, 맨홀이 1개소 밖에 없는 경우에는 별도의 맨홀 설치가 필요하여 불필요한 작업시간이 필요하므로 공기가 연장되었으나, 본 발명은 지상으로의 맨홀 투입구가 1개소 밖에 없는 경우에도 별도의 맨홀 설치 공사가 필요없이 공사가 가능하다.

2) 1회 최대 시공가능 길이 : 기존에는 스팬이 길 경우 각 요소에 맨홀이 필요했으나, 본 발명은 맨홀의 필요성이 없어 상대적으로 긴 스팬의 시공구간에 적합하다.

3) 라이너의 현장 적용성 : 기존에는 각 현장의 여건(시공연장)에 맞추어 수지 라이너를 제작하여야 하므로 별도의 제작 주문이 필요하고 관로 내부로까지 투입되지 않은 라이너는 재사용이 불가능하여 자재손실이 많았으나, 본 발명의 기존관에 적합하도록 만들어진 라이너는 별도의 주문생산이 필요없으며 전용 커넥터를 사용하여 계속적인 라이닝이 가능하고, 절단 후의 라이너도 재사용이 가능하다.

4) 기존관과의 밀착성 : 기존의 열경화성 수지 라이너는 자체 경화하여 하나의 독립된 라이너를 형성하게 되므로 기존 관과의 밀착성인 기대하기 어려웠으나, 본 발명은 라이닝 후 배면에 고강도 접착이 우수한 충진재를 주입함으로써 기존관 과 일체화된 하나의 새로운 재생관을 형성할 수 있다.

5) 보수, 보강시의 공간 활용성 : 기존에는 기존 관과 라이너의 배면에 어떠한 공간활용이 불가능하였으나, 본 발명은 충진재를 주입하기 위한 스페이서의 공간을 활용하여 충진재를 주입한 후, 광케이블 전송관 등을 지하에 매설할 수 있다.

6) 작업 플랜트 : 기존에는 보일러 차량 및 사전에 준비해야 할 플랜트가 대구모이므로 충분한 작업공간이 필요했으나, 본 발명은 믹서 등 상대적으로 소규모의 플랜트만이 필요하므로 협소한 공간에서도 시공이 가능하다.

7) 유지관리의 용이성 : 기존에는 부분 보수가 불가능하여 부분적인 하자 발생시 또는 부분적인 보수보강이 필요한 경우에는 적합하지 않았으나, 본 발명은 전체 관로의 보수보강은 물론 관로 내부의 취약부분만을 대상으로 부분적인 보수보강이 가능하다.

8) 기술의 보급성 : 기존에는 고가의 장비가 필요하고, 각 현장의 여건에 맞추어 경화를 시켜야 하므로 기술의 난해성이 있어 기술보급이 어려웠으나, 본 발명은 제관기 이외의 장비는 쉽게 구입가능한 장비이고, 공정이 비교적 간단하여 기술의 보급이 편리하다.

9) 기술의 난이성 : 기존에는 장스팬 또는 기존관의 경우 라이너 튜브의 두께손실 계산 및 반전 삽입시의 압력계산, 튜브의 파손 등 많은 기술적인 이해가 필요했으나, 본 발명은 매뉴얼화된 자재의 사용량과 충진재의 주입에 의해 시공되므로 이해가 빨라 기술습득이 용이하다.

본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 대구관경 보수용 충진재 조성물은 시멘트에 안정화제인 카르복시 메틸 폴리 사카라이트, 및 조기 경화제인 산화 칼슘 알루미네이트를 혼합함으로써, 시멘트와 카르복시 메틸 폴리사카라이드의 이온 반응에 의해 우수한 접착력을 얻을 수 있고, 조기 경화제인 산화칼슘 알루미네이트에 의해 우수한 자기 조기 특성을 나타내여, 작업시간을 효율적으로 조절함으로써 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 무굴착으로 지상의 구조물에 상관없이 보수보강할 수 있는 공법이므로 기존관을 신관으로 교체한 것 이상의 보강효과, 즉 신관에 비해 약 15% 이상의 강도 증가효과 및 보수효과를 얻을 수 있어 굴착공법과 종래기술과 비교할 때 매우 경제적이다.

또한, 본 발명에 따르면 종래의 보일러 차량 등의 고가의 장비가 필요없고, 믹서, 주입펌프 등의 간단한 장비만이 소요되고, 상황에 따라 제관기 없이 인력만으로도 제관이 가능하므로 비용절감을 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 무굴착으로 관로 내부를 보강할 수 있는 보강공법으로, 지하에 매설되어 있는 각종 관로의 내, 외압에 의해 발생되는 균열, 관로의 붕괴 등으로부터 저항력을 확보할 수 있도록 내하력 및 내구성을 증대시킬 수 있다. 또한, 콘크리트 관로의 콘크리트 박리, 박락 발생, 철관, 코팅관의 부식, 박리 등을 모두 보완, 보강할 수 있는 공법이다.

또한, 기존 하수관로의 조인트부에서의 누수로 인한 환경오염과 상수도관의 누수에 의한 자원유출 등을 방지할 수 있고, 무굴착으로 시공하므로 지상의 구조물에 관계없이 시공할 수 있고, 교통체증 및 그로 인한 차량의 연로소비 낭비 등을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법을 나타낸 순서도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법의 전처리 세척공정을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 스페이서를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 있어서 제관기에 의해 관이 형성되는 것을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 스트립의 단면도.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 표준 조이너의 단면도.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 사용되는 플렉서블 조이너의 단면도.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에서 주입호스가 인출되면서 충진재가 주입되는 공정을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트립라이닝 관로 보수보강공법에 의해 시공된 재생관을 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 충진재 10 : 기존관 30 : 스페이서

40 : 제관기 50 : 스트립 60 : 조이너

70 : 주입호스

Claims (12)

1. 시멘트;

   상기 시멘트 100 중량부에 대하여

   산화 칼슘 알루미네이트 10 내지 50 중량부;

   카르복시 메틸 폴리사카라이드 0.01 내지 5 중량부; 및

   염화칼슘(CaCl₂), 수산화알루미늄(Al(OH)₃), 알루민산나트륨(NaAlO₂), 탄산리튬(Li₂CO₃), 탄산나트륨(Na₂CO₃), 무수석고(CaSO₄), 반수석고(CaSO₄·1/2H₂O), 물유리(water glass), 칼슘알루미네이트(12CaO·7Al₂O₃), 칼슘설포알루미네이트(3CaO·13Al₂O₃·CaSO₄), 글리세롤(CH₂OHCH(OH)CH₂OH), 및 트리에탄올아민(N(CH₂CH₂OH)₃)로 이루어진 군으로부터 선택된 촉진제 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 충진재 조성물을 사용하여 기존관을 보수하는 공법에 있어서,

   (a) 상기 기존관의 관로의 상부에 스페이서를 설치하여 상기 기존관을 상부공간과 하부공간으로 구획하는 단계;

   (b) 상기 하부공간에 스트립을 투입하고, 상기 스트립을 상기 하부 공간의 내표면을 따라 나선형으로 감아 관을 형성하는 단계; 및

   (c) 상기 상부공간에 주입호스를 투입하고, 상기 주입호스를 통해 상기 충진재를 주입하는 단계를 포함하는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (a) 이전에 상기 기존관의 관로 내부를 고압수를 사용하여 세척하는 단계를 더 포함하는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 스페이서는 합성수지 재질을 포함하는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (a)는 상기 상부공간에 주입호스 인입용 와이어를 설치하는 단계를 더 포함하는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (b)는 제관기에 의해 수행되는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 스트립의 배면에는 폭방향의 단면상 T자형태의 돌출부가 길이방향으로 연장된 하나 이상의 리브가 돌출되는 스트립라이닝 관로 보수보강공법
7. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (c)에서 상기 충진재는 투입된 상기 주입호스가 인출되면서 주입되는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (b)에서 나선형으로 감아진 스트립의 인접한 나선끼리 상호 접합되는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (b)에서 나선형으로 감아진 스트립의 인접한 나선끼리는 조이너를 사용하여 접합되는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
10. 시멘트, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 산화 칼슘 알루미네이트 10 내지 50 중량부, 및 카르복시 메틸 폴리사카라이드 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 충진재를 사용하여 기존관을 보수하는 공법에 있어서,

    (a) 상기 기존관의 관로의 상부에 스페이서를 설치하여 상기 기존관을 상부공간과 하부공간으로 구획하는 단계;

    (b) 상기 하부공간에 스트립을 투입하고, 상기 스트립을 상기 하부 공간의 내표면을 따라 나선형으로 감아 관을 형성하는 단계; 및

    (c) 상기 상부공간에 주입호스를 투입하고, 상기 주입호스를 통해 상기 충진재를 주입하는 단계를 포함하되,

    상기 단계 (b)에서 나선형으로 감아진 스트립의 인접한 나선끼리는 조이너를 사용하여 접합되고, 상기 조이너와 상기 스트립은 고무 또는 실리콘 재질을 포함하는 실(seal)재를 개재하여 결합되는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 조이너의 폭방향의 단면은 상기 스트립과 결합되는 양단부와, 그 사이의 중앙부로 이루어지며, 상기 양단부는 경질염화비닐을 포함하고, 상기 중앙부는 연질염화비닐을 포함하는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 스트립은 염화비닐 재질을 포함하는 스트립라이닝 관로 보수보강공법.