KR100642496B1

KR100642496B1 - 친환경적인 저독성 맨홀의 제조방법 및 맨홀

Info

Publication number: KR100642496B1
Application number: KR1020060072440A
Authority: KR
Inventors: 오상홍
Original assignee: 한일 주식회사; 오상홍
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2006-11-10

Abstract

본 발명은 친환경적인 저독성 맨홀의 제조방법 및 맨홀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 맨홀에 시멘트의 독성(毒性)을 중화시킬 수 있는 광물질들이 포함되어 맨홀로 유입되는 물의 오염을 방지하고, 수질환경을 개선시킬 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.

전술한 본 발명의 특징은, 단사정계(單斜晶系)의 운모족(雲母族) 광물인 일라이트(illite), 삼사정계(三斜晶系)에 속하는 조장석(曺長石), 삼방정계(三方晶系)의 광물인 돌로마이트(dolomite)를 미세한 분말로 분쇄하여 150메시 이하의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계; 시멘트 19∼21중량％, 모래 19∼21중량％, 골재 29∼31중량％, 일라이트 9∼11중량％, 조장석 6∼8중량％, 돌로마이트 3∼5중량％, 혼화재 1.5∼2.5중량％를 고르게 혼합한 후 물 6∼8중량％를 투입하여 고르게 반죽하는 단계; 원통형 관 형상의 성형홈을 갖는 형틀의 내부에 철근 골조를 투입하고, 반죽된 콘크리트를 형틀에 투입하여 가압시키면서 진동을 부여하여 맨홀을 성형하는 단계; 성형된 맨홀을 25∼65℃를 유지하는 양생실에 투입하여 간헐적으로 스팀을 분사하면서 12시간 양생시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경적인 저독성 맨홀의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

Description

친환경적인 저독성 맨홀의 제조방법 및 맨홀{a manhole and manufacturing method for manhole}

도 1은 본 발명의 제조과정을 순차적으로 나열한 제조공정도,

도 2는 본 발명에 의하여 제조된 맨홀의 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 맨홀의 분해사시도,

도 4는 본 발명에 의한 맨홀의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 맨홀

11 : 몸체

12 : 출입구

13 : 결합공

20 : 뚜껑

21 : 테두리프레임

30 : 수로관

일반적으로 맨홀(manhole)은 노면(路面)에서 지하로 작업자가 출입할 수 있도록 하기 위한 관 형태의 시설물로 지하에 매설된 관의 굵기가 변경되는 곳, 관의 방향이 바뀌는 곳, 관들의 기점이나 교차점, 길이가 긴 직선부의 중간에 설치된다.

그러나, 전술한 맨홀의 몸체는 주로 제작의 편의성 및 제작비용 등을 고려하여 콘크리트로 제작되는 것이므로 시멘트에 의한 독성(毒性)을 유발하는 등의 폐단이 발생되었다.

즉, 시멘트는 물과 접촉하면 탄산가스를 다량 배출하고, 강한 알칼리 성분으로 이루어져 장기간 유독성 물질을 용출하는 특성이 있는 것이므로 결국 시멘트의 독성이 완전히 배출될 때까지는 맨홀로 유입되는 물을 오염시켜 하천의 수질을 악화시키거나 기타 필요한 곳으로 공급된 물을 오염시키는 등의 폐단이 발생되었다.

더욱이, 시멘트는 수분이 부여되면 시멘트 경화체 중에 함유된 수용성 성분이 표면으로 이동하는 과정에서 CaCO₃, Ca(OH)₂, Na₂SO₄, K₂SO₄, CaSO₄, Na₂CO₃, K₂CO₃ 와 같은 독성물질들이 물의 수산기(OH^-) 이온에 반응하는 수화반응에 의하여 백화를 석출하여 독성물질을 서서히 용출하는 백화현상이 발생된다.

이와 같은 백화현상은 콘크리트 구조물에 내장된 철근 골조를 부식시켜 맨홀의 구조를 약하게 하는 것이므로 결국 맨홀의 설치 후 일정기간 지나면 철근들이 부식되면서 유속이나 집중강우 등에 의하여 맨홀이 파손되는 등의 폐단이 발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 맨홀에 시멘트의 독성(毒性)을 중화시킬 수 있는 광물질들이 포함되어 맨홀로 유입되는 물의 오염을 방지하고, 수질환경을 개선시킬 수 있는 친환경적인 저독성 맨홀의 제조방법을 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 단사정계(單斜晶系)의 운모족(雲母族) 광물인 일라이트(illite), 삼사정계(三斜晶系)에 속하는 조장석(曺長石), 삼방정계(三方晶系)의 광물인 돌로마이트(dolomite)를 미세한 분말로 분쇄하여 150메시 이하의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계; 시멘트 19∼21중량％, 모래 19∼21중량％, 골재 29∼31중량％, 일라이트 9∼11중량％, 조장석 6∼8중량％, 돌로마이트 3∼5중량％, 혼화재 1.5∼2.5중량％를 고르게 혼합한 후 물 6∼8중량％를 투입하여 고르게 반죽하는 단계; 원통형 관 형상의 성 형홈을 갖는 형틀의 내부에 철근 골조를 투입하고, 반죽된 콘크리트를 형틀에 투입하여 가압시키면서 진동을 부여하여 맨홀을 성형하는 단계; 성형된 맨홀을 25∼65℃를 유지하는 양생실에 투입하여 간헐적으로 스팀을 분사하면서 12시간 양생시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경적인 저독성 맨홀의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1의 제조공정도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

단사정계(單斜晶系)의 운모족(雲母族) 광물인 일라이트(illite)와 삼사정계(三斜晶系)에 속하는 조장석(曺長石) 및 삼방정계(三方晶系)의 광물인 돌로마이트(dolomite)를 자연에서 채취한 후 잡석을 골라내고 깨끗하게 세척한 후 건조하였다.

이어서, 일라이트, 조장석, 돌로마이트 등의 광물을 각각 분쇄기에 투입하여 미세한 분말로 분쇄한 후 150메시 이하의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 광물들을 미세한 분말로 가공하였다.

상기 분쇄기는 커터들이 서로 마주보며 회전되고, 단계적으로 분쇄 입자가 작아지면 맷돌 식으로 갈아서 분쇄하는 통상적인 분쇄기를 사용하였다.

이어서, 시멘트 19∼21중량％, 모래 19∼21중량％, 골재 29∼31중량％, 일라 이트 9∼11중량％, 조장석 6∼8중량％, 돌로마이트 3∼5중량％, 혼화재 1.5∼2.5중량％를 고르게 혼합한 후 물 6∼8중량％를 투입하여 고르게 반죽하였다.

상기 맨홀을 성형하기 위하여 사용된 콘크리트는 한국산업규격(KS)에서 정하는 기존의 맨홀을 제조하는 동일한 배합비율을 사용하였고, 시멘트의 독성을 중화시키기 위하여 일라이트, 조장석 및 돌로마이트 분말을 첨가하였다.

상기 시멘트 혼화재는 포촐라나(pozzolana) 또는 플라이애시(fly ash) 등을 사용하여 맨홀의 내구성과 강도를 증진시킬 수 있도록 하였다. 그러나, 혼화재의 종류는 매우 다양하므로 본 발명에서는 상기 혼화재의 종류에 국한되는 것은 아니다.

이어서, 원통형 관 형상의 성형홈을 갖는 형틀의 내부에 철근 골조를 투입하고, 반죽된 콘크리트를 맨홀 형틀에 투입하여 가압시키면서 진동을 부여하여 철근 골조가 내장된 맨홀을 성형하였다.

상기 진동장치는 코일스프링으로 지지되는 지지대의 상부에 콘크리트가 주입된 형틀을 올려놓고 지지대의 양측에 장착된 진동기로 지지대를 진동시켜 콘크리트에 진동을 부여하여 다져지도록 하였으며 진동기는 모터의 회전축에 편심캠이 장착된 통상의 진동장치를 사용하였다.

이어서, 성형된 맨홀을 25∼65℃를 유지하는 양생실에 투입하여 1시간마다 5∼7분간 스팀을 분사하면서 12시간 양생(養生)시켜 맨홀을 완성할 수 있었다.

한편, 경우에 따라서는 성형물을 30∼40℃를 유지하는 양생실에 투입하여 3∼5일간 양생(養生)시킬 수도 있는 것이므로 본 발명은 맨홀의 양생방법에 국한되 는 것은 아니다.

전술한 제조과정에 의하여 완성된 맨홀의 강도는 45.0MPA 이상으로 나타나 내구성 및 내마모성이 양호한 것으로 나타났다.

전술한 제조방법에 의하여 완성된 맨홀(10)은 도 2 내지는 도 4에서 도시한 바와 같이, 원통형 관으로 이루어진 몸체(11)의 하부는 막혀지고, 상부에는 출입구(12)가 뚫려지며, 출입구(12)에는 금속 테두리프레임(21)과 뚜껑(20)이 결합되어 뚜껑(20)이 노면에 노출되며, 맨홀(10)의 몸체(11) 측면에는 결합공(13)들이 뚫려져 지하에 매설된 수로관(30)이 결합될 수 있도록 구성되어 있다.

시험 예 1 : 탈취효과의 측정

본 발명의 제조과정에 의하여 완성된 맨홀을 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 탈취효과를 측정하였으며, 시험방법은 시료를 넣은 용기와 시료를 넣지 않은 용기의 내부에 암모니아가스 500ppm을 주입하여 탈취율을 검사하는 KFIA-FI-1004 시험규격을 사용하였다.

그 결과는 표 1의 탈취율(％) 시험결과에 나타난 바와 같이, 30분마다 가스검지관을 사용하여 가스농도를 측정하였더니 시료가 투입된 용기는 최초 30분 후 탈취율이 88％로 나타났고, 60분에서는 탈취율 91％, 90분에서는 탈취율 93％, 120분에서는 탈취율 94％로 나타나 점차적으로 탈취율(％)이 높아지면서 약 2시간이 지난 후에는 암모니아 가스의 대부분이 흡착 제거되어 탈취효율이 매우 높은 것으로 나타났다.

그리고, 시료가 주입되지 않은 용기는 가스검지관으로 시료를 채취함에 따라 자연적으로 소멸되는 암모니아가스의 양을 제외하고는 탈취율(％)이 변화되지 않는 것으로 나타났다.

시험결과

시험항목	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	초기	500	500	-
	30	490	60	88
	60	480	45	91
	90	460	30	93
	120	450	25	94

발급번호 : KFIG-295 의뢰인 : 김춘옥(한일주식회사)

시료명 : 맨홀(합성광물 가공) 접수일자 : 2006년 06월 14일

주소 : 경상북도 영덕군 영덕읍 남산리 560-3

(주) Blank : 시료를 넣지 않고 측정한 것임. 끝.

1) 시험방법 : KFIA-FI-1004

2) 시료의 크기 : 100ㅧ150ㅧ20mm

3) 시험가스명 : 암모니아

4) 가스농도측정 : 가스검지관

실험예 2 : 음이온 방출량의 측정시험

본 발명의 제조과정에 의하여 완성된 맨홀을 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 실내온도 20℃, 습도 40％, 대기중 음이온 수 104/cc의 조건에서 음이온 방출량을 측정하였으며, 측정대상물에서 방출되는 음이온을 측정하여 단위체적 당 이온수로 표시하는 KFIA-FI-1042 시험규격을 사용하였다.

그 결과는 표 2의 결에서 나타난 바와 같이 음이온 수가 987/cc로 나타나 대기중 음이온 수 104/cc보다는 약 9.5배에 가까운 음이온을 방출하는 것으로 나타났다.

시험결과

항목 시료명	음이온(ION/cc)
맨홀 (합성광물 가공)	987

발급번호 : KFIM-249 의뢰인 : 김춘옥(한일주식회사)

시료명 : 맨홀(합성광물 가공) 접수일자 : 2006년 06월 14일

주소 : 경상북도 영덕군 영덕읍 남산리 560-3

1) 시험방법 : KFIA-FI-1042

2) 시험편 : 시료의 크기 100ㅧ150ㅧ20mm

전술한 제조과정을 통해 완성된 저독성 맨홀은 일라이트, 조장석, 돌로마이트와 같이 자연상태에서 음이온을 방출하는 광물질이 혼화재로 첨가된 것이므로 광물질의 미립 물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 시멘트의 알칼리성 독성인 자극성 취기를 없앨 수 있는 것이므로 맨홀로 유입된 물의 오염을 방지하여 수질환경을 개선시킬 수 있는 동시에 점토광물들이 갖는 강한 음이온 치환능력에 의하여 시멘트의 각종 성분들과 수화반응을 일으키는 물의 수산기(OH^-) 이온을 강력하게 환원시킬 수 있는 것이므로 시멘트에서 백화현상이 발생되는 폐단을 효과적으로 방지하여 시멘트의 독성을 더욱 낮출 수 있는 것으로서 맨홀 및 철근골조의 부식을 상당간 지연시켜 그 내구성을 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.

한편, 본 발명의 제조방법에 사용되는 광물질들의 특성은 다음과 같다.

상기 일라이트(illite)는 광물학적 구조가 점토질 구조로 되어 있고, 화학성분은 SiO₂, Al₂O₃, K₂O로 구성되고, 비중 2.6∼2.9, 화학조성은 (K,H₃O)Al₂(Si,Al)₄O₁₀(H₂O,OH)₂이며 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로서 산출된다.

또한, 일라이트는 구조상 미소한 다공질로서 강력한 흡착기능과 이온교환기능을 가지고 있고, 자연상태에서 음이온 및 원적외선을 방사하여 미립 물질을 흡착하거나 크기가 서로 다른 미립 물질을 분리시키는 특성에 의하여 시멘트 경화체인 CaCO₃, Ca(OH)₂, Na₂SO₄, Na₂CO₃, K₂CO₃ 성분들의 화학적인 치환작용 및 물질변환을 유도하여 시멘트에 함유된 강한 알칼리 독성을 흡착하여 분리시킬 수 있을 뿐 아니라 백화현상을 억제하여 시멘트가 갖는 독성을 차단하므로 맨홀을 흐르는 물의 오염을 방지하여 수질환경을 개선시킬 수 있는 것으로서 종래와 같이 맨홀을 흐르는 물이 오염되어 농지(農地)에 재배된 식물에 나쁜 영향을 주거나 오염된 물이 하천으로 흘러들어 수질을 오염시키는 등의 종래 제반 문제점들이 완벽하게 해소되는 등의 이점이 있는 것이다.

상기 조장석(曺長石)은 삼사정계(三斜晶系)에 속하는 광물로 화학성분은 나트륨장석 NaAlSi₃O₈이고, 판상(板狀) 또는 주상(柱狀)결정을 나타내며, 대개는 반복쌍정(反覆雙晶)을 이룬다. 굳기 6, 비중 2.6∼2.7이고, 950℃ 이상에서 안정된 단사(單斜) 조장석으로 각종 화성암, 변성암의 주요 조암광물로 강한 흡착기능과 함께 항균력을 갖는 특징이 있다.

또한, 조장석(曺長石)은 자연상태에서 음이온 및 회전전자파(π- RAY)를 방사하여 미립물질을 흡착하거나 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 특성에 의하여 시멘트의 독성을 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 석회암 성분이므로 시멘트와의 결합력이 매우 강하여 맨홀의 내구성 및 내마모성을 높여줄 수 있는 것이다.

상기 돌로마이트(dolomite)는 삼방정계(三方晶系)에 속하는 광물로서 백운석(白雲石)이라고도 하고, 화학성분은 CaMg(CO₃)₂이다. 마름모결정을 나타내며 결정면은 다소 만곡되어 있고, 석회암을 구성하는 방해석 전체가 돌로마이트화된 것도 있지만 일부만 돌로마이트화된 것도 많다.

또한, 돌로마이트는 자연상태에서 음이온 및 원적외선을 방사하여 미립물질을 흡착 및 분리시키는 특성에 의하여 시멘트의 독성을 중화시키는 특성이 있고, 석회암에서 돌로마이트화된 것이므로 시멘트와의 결합력이 매우 강하여 콘크리트의 내구성 및 내마모성을 높여줄 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은 일라이트, 조장석, 돌로마이트와 같이 자연상태에서 음이온을 방출하는 광물질이 혼화재로 첨가된 것이므로 광물질의 미립 물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 시멘트의 알칼리성 독성인 자극성 취기를 없앨 수 있는 것이므로 맨홀을 통해 유입된 물의 오염을 방지하여 수질환경을 개선시킬 수 있는 동시에 시멘트에서 백화현상이 발생되는 폐단이 효과적으로 방지되어 시멘트의 독성을 더욱 낮출 수 있는 것이므로 맨홀 및 철근 골조의 부식을 상당기간 지연시켜 그 내구성을 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있는 것으로서 맨홀의 대외 경쟁력을 최대한 높여줄 수 있는 것이다.

Claims

단사정계(單斜晶系)의 운모족(雲母族) 광물인 일라이트(illite), 삼사정계(三斜晶系)에 속하는 조장석(曺長石), 삼방정계(三方晶系)의 광물인 돌로마이트(dolomite)를 미세한 분말로 분쇄하여 150메시 이하의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계;

시멘트 19∼21중량％, 모래 19∼21중량％, 골재 29∼31중량％, 일라이트 9∼11중량％, 조장석 6∼8중량％, 돌로마이트 3∼5중량％, 혼화재 1.5∼2.5중량％를 고르게 혼합한 후 물 6∼8중량％를 투입하여 고르게 반죽하는 단계;

원통형 관 형상의 성형홈을 갖는 형틀의 내부에 철근 골조를 투입하고, 반죽된 콘크리트를 형틀에 투입하여 가압시키면서 진동을 부여하여 맨홀을 성형하는 단계;

성형된 맨홀을 25∼65℃를 유지하는 양생실에 투입하여 간헐적으로 스팀을 분사하면서 12시간 양생시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경적인 저독성 맨홀의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 맨홀의 양생단계는 30∼40℃를 유지하는 양생실에 성형물을 투입하여 3∼5일간 양생시켜 맨홀을 완성할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 친환경적인 저 독성 맨홀의 제조방법.
제 1항의 제조방법에 의하여 제조되며,

원통형 관으로 이루어진 몸체(11)의 하부는 막혀지고, 상부에는 출입구(12)가 뚫려지며, 출입구(12)에는 금속 테두리프레임(21)과 뚜껑(20)이 결합되어 뚜껑(20)이 노면에 노출되며, 맨홀(10)의 몸체(11) 측면에는 결합공(13)들이 뚫려져 지하에 매설된 수로관(30)이 결합될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 맨홀.