KR100590517B1

KR100590517B1 - 하수관로 보수용 모르타르

Info

Publication number: KR100590517B1
Application number: KR1020040026971A
Authority: KR
Inventors: 정영진; 정민철
Original assignee: 정영진; 주식회사 웸; 정민철
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2006-06-19
Also published as: KR20050101769A

Abstract

하수관로 내부의 보수시에 계면 균열이 발생하거나 보수 재료가 탈락되는 등의 문제점을 보완하기 위하여 콘크리트로 제작되는 하수관로와 물성이 비슷하고 접착력이 뛰어나며 하수관로 내부 환경에 적합한 항균기능을 추가로 부여하여 청결한 하수관로를 유지할 수 있도록, 규사 30∼60중량%, 시멘트 10∼40중량%, 고미분 무기질 혼화재 2∼15중량%, 항균재 5∼30중량%, 속경재 0.5∼10중량%, 재분산형 분말수지 0.5∼10중량%, 증점제 0.01∼0.6 중량%, 방수제 0.01∼5중량%를 포함하는 하수관로 보수용 모르타르를 제공한다.

하수관로, 보수, 모르타르, 규사, 항균, 접착, 균열, 탈락, 무기질 혼화재

Description

하수관로 보수용 모르타르 {Mortar for Repairing of Drain Pipe}

본 발명은 하수관로 보수용 모르타르에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각종 오폐수에 장기간 노출되어 내부 보수가 필요한 하수관로에 사용하는 경우 접착력이 우수하고 균열이나 탈락이 발생하지 않으며 항균기능을 갖춘 하수관로 보수용 모르타를에 관한 것이다.

일반적으로 하수관을 설치하여 장기간 사용하면, 낡고 오래된 하수관로 내부가 심하게 열화되어 균열이나 부분 박리가 발생하는 등의 결함이 발생하게 되고, 이로 인하여 하수관로를 흐르는 폐수가 유출되어 주변의 지하수로 유입되거나 상수관로로 유입되는 등의 환경문제가 대두된다.

따라서 종래에는 균열이나 부분 박리가 발생한 하수관로를 주로 유기계의 에폭시나 각종 수지 재료를 이용하여 보수를 행하고 있다.

상기 유기계의 보수 재료는 압축강도가 100∼600kg/cm² 정도, 휨강도가 200∼400kg/cm² 정도로 높고, 경화가 빠르며, 단시간에 강도(2시간에 경화, 재령 3일에 표준강도의 50∼70%, 재령 7일에 표준강도)를 얻을 수 있고, 접착력이 우수하며 내 마모성과 내약품성이 우수한 장점이 있다.

그러나 유기계의 보수 재료는 시멘트 모르타르에 비하여 고가이고, 80∼100℃ 이상에서는 구조용으로 사용할 수 없을 정도로 내열성이 약하며, 품질관리가 까다롭기 때문에 시공성이 나쁘다는 단점이 있다.

그리고 하수관로는 주로 콘크리트로 제작된 프리캐스트 흄관으로 이루어지므로, 유기계의 보수 재료를 사용하면 하수관로와 보수 재료 사이의 서로 다른 물성 차이와 접착 계면 사이에서의 거동 차이로 계면 균열이 발생하거나 보수 재료가 탈락되는 등의 문제점이 발생한다. 특히 지상의 교통 수단으로부터 가해지는 하중으로 인하여 간접 피로하중을 받는 하수관로에 있어서는 그 내부의 접착면에서 그 문제점이 더욱 심각하게 나타난다.

본 발명의 목적은 하수관로 내부의 보수시에 계면 균열이 발생하거나 보수 재료가 탈락되는 등의 문제점을 보완할 수 있도록 콘크리트로 제작되는 하수관로와 물성이 비슷하고 접착력이 뛰어난 하수관로 보수용 모르타르를 제공하는 데 있다.

또 본 발명의 다른 목적은 하수관로 내부 환경에 적합한 항균기능을 추가로 부여하여 청결한 하수관로를 유지할 수 있는 하수관로 보수용 모르타르를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 하수관로 보수용 모르타르는 규사 대략 30∼60중량% 정도, 시멘트 대략 10∼40중량% 정도, 고미분 무기질 혼화재 대략 2∼15중량% 정도, 항균재 대략 5∼30중량% 정도, 속경재 대략 0.5∼10중량% 정도, 재분산형 분말수지 대략 0.5∼10중량% 정도, 증점제 대략 0.01∼0.6 중량% 정도, 방수제 대략 0.01∼5중량% 정도 등을 포함하여 이루어진다.

상기에서 규사는 석영의 알갱이로 이루어진 모래이며, 주로 무수규산으로 이루어진다.

상기 규사의 종류로는 천연규사와 인조규사가 있고, 천연규사에는 해안규사와 산규사(山硅砂) 및 강규사가 있다. 상기 규사는 비교적 가격면에서 저렴하며 단단하고(H7), 불활성, 탄력성 및 패각상 깨짐면 등의 특성을 가지고 있어 널리 사용된다. 또 둥근 모양의 입자를 가지고 있는 특정 품질의 규사는 틈이나 공간을 확장시켜서 투수성(Permeability)를 증가시키며, 규사 및 석영분은 백색도, 낮은 기름 흡수율, 특정 입자 크기 이하로 마모되지 않는 성질을 나타낸다.

상기 규사(SiO₂) 중에서 천연규사를 사용하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 인조규사를 사용하는 것도 가능하다.

상기 시멘트로는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하며, 이에 한정되지 않고 시중에서 구입할 수 있는 다양한 종류의 시멘트를 모두 사용하는 것이 가능하다.

상기 시멘트 중 수화반응이 빠른 광물인 칼슘알루미네이트계 광물의 수화에 의한 초기 강도를 증진시키는 방법으로는, 칼슘알루미네이트 수화물을 조기에 생성시키는 방법과 석고계 광물을 병용하여 침상의 에트링자이트(Ettringite : 칼슘설포알루미네이트 수화물)를 생성시키는 방법이 있다.

상기에서 장기 강도의 증진을 위해서는 에트링자이트(Ettringite)를 생성시키는 방법이 유리하며, 보통 시멘트에 적당한 수화 속도를 갖도록 석고계 광물을 혼화하면 다량의 침상 에트링자이트가 생성되어 초기 강도가 얻어진다.

상기 고미분 무기질 혼화재는 고활성 메타카오린으로 평균입경 1.5㎛, SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃ 함량 97% 이상, 비중 2.5인 재료로 시멘트와의 포졸란반응으로 시멘트 경화체의 조직을 치밀하게 하므로, 내구성, 강도, 내화학성을 증진시키는 등의 우수한 특성을 가지고 있다.

상기 고미분 무기질 혼화재는 수화발열 속도의 저감 및 온도상승 억제효과, 장기 강도의 향상, 수밀성의 향상, 발청 억제, 내화학성, 내마모성, 동결융해 저항성, 수축보상 등과 같이 물성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬, 실리카흄, 메타카오린 및 팽창재를 단독 또는 혼합하여 사용한다.

상기 항균재로는 항균 기능성 무기질 소재를 주로 사용한다. 상기 항균 기능성 무기질 소재는 견운모, 흑운모 등의 기능성 재료를 단독 또는 혼합하여 사용하고, 그 특성으로 원적외선 방사, 항균기능, 탈취기능, 항곰팡이기능 등을 보유한 재료로 하수관로 환경에 적용하여 항균기능과 항곰팡이기능 및 탈취기능을 수행하므로, 하수관로의 환경을 보다 청결하게 유지할 수 있도록 한다.

상기 항균재로는 항균 기능성 무기질 소재 이외에도 다양한 항균기능을 갖는 재료를 선택하여 사용하는 것이 가능하다.

상기 속경재는 순간적인 응결과 경화가 요구되어 초기 강도를 얻고자 하는 경우에 사용되는 것으로서, 무기계 속경재, 시멘트 광물계 속경재, 유기계 속경재 등이 모두 사용가능하다.

상기 무기계 속경재로는 CaCl₂, NaCO₃, Al(OH)₃, NaAl0₂ 등의 염화물, 알카리 탄산염, 알카리 알루민산염의 하소명반석, 물유리, 무수석고, 반수석고 등이 사용 가능하다.

상기 시멘트 광물계 속경재로는 칼슘알루미네이트(Cl₂A₇, C₁₁A₇CaF ₂), 칼슘설포알루미네이트 등이 사용가능하다.

상기 유기계 속경재로는 글리세린이나 트리에탄올아민 등이 사용가능하다.

상기 속경재는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 단독으로 사용하는 것 보다는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 증점제는 규사, 시멘트 등과 함께 혼합되어 점성을 증가시켜 서로 뭉쳐지게 하여 재료 분리를 방지하고, 윤활성, 미장성, 응집성 부여에 의한 작업성을 개선할 수 있는 것이면 그 어떤 것을 사용하여도 무방하다.

상기 증점제는 셀룰로오즈계, 아크릴계, 전분계 증점제 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

상기 재분산형 분말수지는 에틸렌 비닐아세테이트계를 사용한다. 상기 에틸렌 비닐아세테이트계 재분산형 분말수지는 시멘트와 혼용 사용시 시멘트 입자와의 가교역할을 하여 휨인성 향상, 방수특성 향상, 치밀성 유지, 내구성 증진 및 온도편차에 따른 재료의 안정성을 부여한다.

상기 방수제는 모르타르의 흡수성과 투수성을 감소시키기 위하여 사용하는 것으로서, 외부의 물이 하수관 내로 침투하지 못하게 하며 내화학성을 높일 수 있다.

상기 방수제로는 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 실리카질 미분말, 질코늄 화합물 등의 무기계, 지방산염, 아스팔트 에멀존, 파라핀 에멀존, 합성수지 에멀존, 고무 라텍스, 수용성 수지, 폴리머아크릴 수지, 스테아린산계 등의 유기질계의 방수제 중 그 어떤 것이라도 사용할 수 있으며, 이들 중에서 선택하여 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 가능하고, 바람직하게는 폴리머아크릴수지를 사용하는 것이 좋다.

그리고 본 발명의 하수관로 보수용 모르타르는 셀룰로오즈 섬유질을 대략 0.01∼0.5중량% 정도 추가로 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 셀룰로오즈 섬유질은 천연 다년생 식물로 구성된 셀룰로오즈를 정밀 가공하여 생산되는 셀룰로오즈 섬유질이다. 상기 천연 다년생 식물을 이용하여 제조한 셀룰로오즈 섬유질은 메틸셀룰로오즈와 달리 비수용성이며 섬유질 길이, 두께, 순도에 따라 사용하는 용도가 다르다.

상기 셀룰로오즈 섬유질은 셀룰로오즈와 물 사이에서 수소의 가교효과로 강한 증점효과를 나타내며, 입체적인 구조를 보이는 섬유질의 특성으로 석면 대체용으로 적합하다. 또 제품의 혼합이나 이송시 상기 셀룰로오즈 섬유질에서 물의 이탈현상으로 유동성이 좋아지며, 작업완료 후 수분의 재흡수 현상으로 점도가 복구된다.

그리고 본 발명의 하수관로 보수용 모르타르는 물성을 더욱 향상시키기 위하여 접착제를 대략 0.01∼1.0중량% 정도 추가로 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 접착제는 증점제의 사용으로 인한 증점성을 완화시켜 유동성을 향상시키고 접착성을 더욱 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 멜라민, 포르말린 수지 등이 사용 가능하다.

또 본 발명의 하수관로 보수용 모르타르는 하수관로 내의 환경이 물과 접촉될 기회가 많으므로, 필요에 따라 수중불분리성 혼화제를 대략 0.01∼0.5중량% 정도 더 추가하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 수중불분리성 혼화제로는 멜라민계 또는 폴리카르복시계 등에서 선택하여 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 하수관로 보수용 모르타르는 소포제를 대략 0.01∼0.5중량%정도 추가로 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 소포제는 규사, 시멘트, 속경제, 증점제, 방수제, 접착제, 셀룰로우즈 섬유질, 수중불분리성 혼화제 및 고미분 무기질 혼화재를 혼합하는 과정에서 발생되는 기포를 억제하거나 제거하는 역할을 하는 것이라면 어떤 종류의 소포제라도 사용가능하다.

다음으로 본 발명에 따른 하수관로 보수용 모르타르의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 아래의 실시예는 단지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서 이 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1)

규사 33.5 중량%, 보통 포트랜드 시멘트 32.555중량%, 고미분 무기질 혼화재 2.8 중량%, 속경재 5.5 중량%, 천연무수석고 4.0 중량%, 에틸렌 비닐아세테이트계 재분산형 분말수지 3 중량%, 접착제 0.5 중량%, 증점제 0.145 중량%, 방수제 2.6 중량%, 항균 기능성 무기질 소재 15 중량%, 셀룰로오즈 섬유질 0.3중량%, 소포제 0.1 중량%를 상온(20℃±3℃)에서 5분간 혼합하여 하수관로 보수용 모르타르의 실시예 1을 제조하였다.

상기와 같이 제조한 실시예 1에 대하여 압축강도, 부착강도, 휨강도, 길이변화율 및 중성화 저항성 등의 여러 항목에 걸쳐서 시험하여 아래의 표 1에 나타낸다.

구분		KS F 4042 품질기준	실시예 1
압축강도 (kg/cm2)	재령 3일	-	142
	재령 7일	-	256
	재령 28일	204이상	420
부착강도 (kg/cm2)	재령 7일	-	16
부착강도 (kg/cm2)	재령 28일	10이상	29.8
휨강도 (kg/cm2)	재령 3일	-	32
	재령 7일	-	51
	재령 28일	61이상	70
길이변화율 (%)	재령 28일	±0.15이내	0.015
중성화 저항성 (mm)	재령 28일	2.0이하	1.5
내약품성 (kg/cm2)	5% H₂SO₄	-	418
내약품성 (kg/cm2)	10% Na₂SO₄	-	426
항균시험 (%)	대장균	-	92
항균시험 (%)	녹농균	-	90
항곰팡이시험	4주 후	-	발생없음
탈취율 (%)	60분 후	-	90

상기에서 압축강도, 부착강도, 휨강도, 길이변화율, 중성화 저항성은 각각 KS F 4042에 규정에 맞추어 측정하고, 내약품성은 실시예 1의 시료를 각각 5% H₂SO₄ 및 10% Na₂SO₄ 용액속에 침지한 상태로 28일간 방치한 다음 압축강도를 측정하였다.

또 항균시험은 실시예 1의 시료를 대기중에 방치한 상태에서 24시간 경과후 각각 대장균과 녹농균의 감소율(%)을 측정하였다.

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 하수관로 보수용 모르타르는 KS F 4042에 의한 품질 기준을 만족함을 알 수 있다.

특히 본 발명에 따른 하수관로 보수용 모르타르는 일반 시멘트 모르타르에 비하여 약 3배 정도의 높은 부착강도를 지니고 있고, 습윤 양생시에는 그 접착성이 월등히 좋게 나타나므로 하수관로 내부와 같이 일정한 량의 수분이 존재하는 환경에서도 부착 강도가 더욱 좋아진다.

또 하수관으로 통수되는 생활하수의 화학적 영향으로부터 종래 하수관로 보수용 모르타르는 안정성에 문제가 있었지만, 본 발명에 따른 하수관로 보수용 모르타르는 내산성과 내황산성의 시험조건인 5% H₂SO_4,10% Na₂SO₄용액 속에 침지한 결과 이상이 없는 것으로 나타났으므로, 하수관으로 통수되는 일반 생활하수에 의한 화학적 요인으로부터 안전성 및 안정성을 확보함을 확인할 수 있다.

그리고 작은 단면으로 된 하수관로의 내부를 보수하는데 있어서 강도를 높이려면 하수관로 내부의 보수 단면을 확대하거나 증설하여야 하며, 단면 변화없이 압축강도 또는 휨강도 등의 강도를 증가시키는 시키기 위해서는 고강도의 보수용 재료를 사용하여야 한다.

일반적으로 하수관로 보수용 모르타르에 대하여 KS F 4042에서 규정한 압축 강도 품질기준은 204kg/cm²이상이고, 휨강도 품질기준은 10kg/cm²이상이다.

상기 실시예 1에 따른 본 발명의 하수관로 보수용 모르타르는 압축강도에 있어서 재령 3일의 압축강도가 142kg/cm², 재령 28일의 압축강도가 420kg/cm²로 나타나고, 재령 3일의 휨강도가 32kg/cm², 재령 28일의 휨강도가 70kg/cm²로 나타나므로, 화학적 오염물질로 인하여 열화된 하수관의 강성을 높여주는 보수재료로서의 역할을 충분히 감당할 수 있다.

그리고, 콘크리트로 대표되는 무기질계 재료들의 큰 특징 중의 한 가지가 온도 변화 요인에 대한 변형율인 열팽창계수가 극히 작다는 점에 있다. 일반적으로 콘크리트의 열팽창계수는 1℃에 대하여 0.00001~0.000013으로 온도 변화에 대한 영향이 거의 없다. 따라서 지중에 매설된 하수관의 경우 비교적 온도 변화가 적으며, 고온의 하수가 통과되는 경우에도 변형이 거의 발생하지 않아 매우 안전하다.

또한, 기존의 유기계 보수 재료나 보강재는 하수관로 내부의 화재 발생시 변형이나 불에 타서 본래의 역할을 해내지 못하는 현상이 발생되지만, 무기질계 보수재료인 본 발명의 하수관로 보수용 모르타르는 비가연성으로 인해 화재에 대해서 안전하다.

상기에서는 본 발명에 따른 하수관로 보수용 모르타르의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 하수관로 보수용 모르타르에 의하면, 하수관로 내부의 보수시 콘크리트로 제조되는 하수관로와 비슷한 물성을 가지므로, 균열이 발생하거나 보수 재료가 탈락되는 등의 문제가 발생하지 않으며, 작업성과 접착성도 뛰어나다.

그리고 본 발명에 따른 하수관로 보수용 모르타르에 의하면, 접착성, 내화학성, 내구성, 온도 변화에 대한 적응성, 내화성이 뛰어나므로, 하수관로 보수에 매우 적합하다.

또 본 발명에 따른 하수관로 보수용 모르타르에 의하면, 항균기능을 보유하므로, 하수관로의 환경을 청결하게 유지하는 것이 가능하다.

Claims

규사 30∼60중량%, 시멘트 10∼40중량%, 고미분 무기질 혼화재 2∼15중량%, 항균재 5∼30중량%, 속경재 0.5∼10중량%, 재분산형 분말수지 0.5∼10중량%, 증점제 0.01∼0.6 중량%, 방수제 0.01∼5중량%를 포함하여 이루어지는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

상기 규사로는 천연규사 또는 인조규사를 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

상기 고미분 무기질 혼화재는 고활성 메타카오린으로 SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃ 함량이 97% 이상인 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

상기 항균재로는 항균 기능성 무기질 소재를 사용하고,

상기 항균 기능성 무기질 소재는 견운모, 흑운모를 단독 또는 혼합하여 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

상기 속경재는 무기계, 시멘트 광물계, 유기계를 단독 또는 혼합하여 사용하고,

상기 무기계 속경재는 하소명반석, 물유리, 무수석고, 반수석고 중에서 선택하여 사용하고,

상기 시멘트 광물계 속경재는 칼슘알루미네이트 또는 칼슘설포알루미네이트 중에서 선택하여 사용하고,

상기 유기계 속경재는 글리세린 또는 트리에탄올아민 중에서 선택하여 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

상기 증점제는 셀룰로오즈계, 아크릴계, 전분계 중에서 선택하여 단독 또는 혼합하여 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

상기 방수제는 무기계, 유기질계 중에서 선택하여 단독 또는 혼합하여 사용하고,

상기 무기계 방수제는 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 실리카질 미분말, 질코늄 화합물 중에서 선택하여 사용하고,

상기 유기질계 방수제는 지방산염, 아스팔트 에멀존, 파라핀 에멀존, 합성수 지 에멀존, 고무 라텍스, 수용성 수지, 폴리머아크릴 수지, 스테아린산계 중에서 선택하여 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

천연 셀룰로오즈 섬유질을 0.01∼0.5중량% 추가로 혼합하여 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

접착제를 0.01∼1.0중량% 추가로 혼합하여 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1에 있어서,

수중불분리성 혼화제를 0.01∼0.5중량% 더 추가하여 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한항에 있어서,

소포제를 0.01∼0.5중량% 추가로 혼합하여 사용하는 하수관로 보수용 모르타르.