KR100830312B1 - 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 온도 및 노출조건을 고려하여 현장용액과 시험용표준용액을 사용한 실내시험에서 얻어진 결과와 비교, 분석하고 정량화시켜 현장에 적용되는 토목섬유제품의 화학저항성의 특성을 미리 예측하여 품질의 향상 및 실구조물의 안정성을 향상시키는 데이터로 활용할 수 있도록 함으로서 토목섬유제품의 화학저항성에 대한 성능저하를 정확하게 예측하여 시공 시 소요되는 공사비 산출에 대한 합리성이 부여되므로, 지금까지 불확실한 안전율을 고려하여 계산되었던 공사소요비용의 거품을 줄일 수 있어 경제적으로 경비절감의 효과를 기대할 수 있는 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치에 관한 것인바 본 발명은 내측에 공간부를 구비하고 상단부와 하단부에 수평으로 설치된 가이드레일을 갖는 본체와; 상기 본체 외부의 소정부에 설치되어 내부온도 및 시간 등을 조절하며 확인할 수 있는 표시창을 구비한 콘트롤수단과; 상기 본체 바닥에 설치되어 고온의 온도를 제공하는 히터수단과; 상기 본체 내부의 온도를 측정하여 콘트롤수단에 측정된 정보를 전달하는 온도측정수단과; 상기 가이드레일에서 수평으로 이동되면서 시편을 고정하는 시편파지수단과; 상기 본체의 상부에 개폐형으로 설치되면서 액체 용액을 공급하는 공급부재가 구비된 뚜껑; 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치.
Description
도 1은 본 발명인 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치의 구조를 보여주는 예시도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 본체 11 : 공간부
12a,12b : 가이드레일 20 : 콘트롤수단
30 : 히터수단 40 : 온도측정수단
50 : 시편파지수단 60 : 시편
70 : 뚜껑
본 발명은 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 온도 및 노출조건을 고려하여 현장용액과 시험용표준용액을 사용한 실내시험에서 얻어진 결과와 비교, 분석하고 정량화시켜 현장에 적용되는 토목섬유제품의 화학저항성의 특성을 미리 예측하여 품질의 향상 및 실구조물의 안정성을 향상시키는 데이터로 활용할 수 있도록 함으로서 토목섬유제품의 화학저항성에 대한 성능저하를 정확하게 예측하여 시공 시 소요되는 공사비 산출에 대한 합리성이 부여되므로, 지금까지 불확실한 안전율을 고려하여 계산되었던 공사소요비용의 거품을 줄일 수 있어 경제적으로 경비절감의 효과를 기대할 수 있는 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치에 관한 것이다.
토목합성재료(geosynthetics)는 지반구조물에 사용되는 섬유고분자제품으로 보호, 보강, 여과, 배수, 충격흡수, 차수 및 차단기능 등을 가지며, 토목건설, 환경, 도로, 댐, 터널, 폐기물매립지 등에 광범위하게 적용되고 있다. 이중에서도 토목섬유제품 -직포 및 부직포 지오텍스타일, 텍스타일 지오그리드, 배수용 지오콤포지트 등 -의 주 기능은 보호, 보강, 여과, 배수 등이며 적용환경의 화학성분이나 조건 등에 의해 성능에 커다란 영향을 받게 된다.
일반적으로 지반구조물에 적용되는 토목섬유제품의 장기성능은 적용구조물의 수명과 밀접한 관계를 가지며, 만약에 적용조건이나 노출조건 등에 영향을 받아 원 래 성능이 저하하게 되면 당연히 구조물의 안정성도 저하하게 되어 구조물의 파괴 등 심각한 문제가 발생하게 된다.
이와 같이 토목섬유제품의 장기성능에 영향을 미치는 노출조건으로는 자외선, 온도, pH, 지반구조물의 화학성분, 박테리아 등을 들 수 있다.
특히, 해안구조물에 토목섬유제품인 직포 지오텍스타일을 적용할 경우에는 해수의 염분, pH 등에 의해 초기강도의 60%까지 강도저하가 발생하거나 더 심한 경우에는 부분적으로 찢어져 전혀 기능을 발휘하지 못하게 된다.
그리고 토목섬유제품인 부직포 지오텍스타일을 폐기물 매립지에 적용할 경우 쓰레기 침출수 성분, pH, 온도 등의 영향에 의해 취화가 발생하게 된다. 폴리에스테르 부직포 지오텍스타일의 경우 알칼리 침출수에서 취화에 의해 초기강도의 80%까지 강도저하가 발생하며, 폴리프로필렌 부직포 지오텍스타일의 경우 60%이상의 강도저하가 발생하게 된다.
또한 배수용 토목섬유제품의 경우 주로 부직포나 직포지오텍스타일을 이용하기 때문에 이들 지오텍스타일의 강도저하에 의한 구멍막힘현상(clogging)에 의해 배수성능이 급격히 저하된다.
뿐만 아니라 토목섬유제품의 강도저하는 주어진 pH조건에서 온도에 의한 상승효과까지 작용하여 더욱 심한 강도저하를 유발시키기도 한다.
현재 적용되고 있는 토목섬유제품의 화학저항성을 평가하는 표준화 시험방법은 국제규격인 ISO에는 해당 시험법이 없으며, ASTM International에는 유사시험법들이 있지만, 현장시험을 통하여 얻어진 데이터를 실내시험에서 얻어진 결과와 비 교, 분석하고 정량화시키는 시험법은 아니다.
* ASTM D 5322-98, "Laboratory Immersion Procedures for
Evaluating the Chemical Resistance of Geosynthetics to Liquids"
- ASTM D 543-95에 서술된 시약들에 토목섬유제품을 침지시켜
단순히 강도저하만을 고찰하는 시험법임.
* ASTM D 5496-98, "Standard Practice for in Field Immersion
Testing of Geosynthetics"
- 컨테이너 안에 토목섬유제품을 설치한 다음 액상 화학물질을 흐르게 하여 일정 시간 후 강도저하를 고찰하는 시험법임.
한편, KS에는 해당 시험법이 없으며, 전 세계적으로는 미국 환경부 규격인 EPA 9090 Test Method가 통용되고 있지만, 이는 음용수 저장용 FML(Flexible Membrane Liner)인 방수쉬트에 적용되는 평가방법으로, 토목섬유제품의 화학저항성을 노출조건을 고려하여 정량적으로 평가하는 방법은 아니다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 이의 목적은 온도 및 노출조건을 고려하여 현장용액과 시험용표준용액을 사용한 실내시험에서 얻어진 결과와 비교, 분석하고 정량화시켜 현장에 적용되는 토목섬유제품의 화학저항성의 특성을 미리 예측하여 품질의 향상 및 실구조물의 안정성을 향상시키는 데이터로 활용할 수 있도록 함으로서 토목섬유제품의 화학저항성에 대한 성능저하를 정 확하게 예측하여 시공 시 소요되는 공사비 산출에 대한 합리성이 부여되므로, 지금까지 불확실한 안전율을 고려하여 계산되었던 공사소요비용의 거품을 줄일 수 있어 경제적으로 경비절감의 효과를 기대할 수 있는 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 갖는 본 발명은 내측에 공간부를 구비하고 상단부와 하단부에 수평으로 설치된 가이드레일을 갖는 본체와; 상기 본체 외부의 소정부에 설치되어 내부온도 및 시간 등을 조절하며 확인할 수 있는 표시창을 구비한 콘트롤수단과; 상기 본체 바닥에 설치되어 고온의 온도를 제공하는 히터수단과; 상기 본체 내부의 온도를 측정하여 콘트롤수단에 측정된 정보를 전달하는 온도측정수단과; 상기 가이드레일에서 수평으로 이동되면서 시편을 고정하는 시편파지수단과; 상기 본체의 상부에 개폐형으로 설치되면서 액체 용액을 공급하는 공급부재가 구비된 뚜껑을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치에 의하여 달성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1은 본 발명인 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치의 구조를 보여주는 예시도로써 이에 따르면 본 발명의 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치(1)는 내측에 공간부(11)를 구비하고 상단부와 하단부에 수평으로 설치된 가이드 레일(12a,12b)을 갖는 본체(10)와, 상기 본체(10) 외부의 소정부에 설치되어 내부온도 및 시간 등을 조절하며 확인할 수 있는 표시창을 구비한 콘트롤수단(20)과, 상기 본체(10) 내부 바닥에 설치되어 고온의 온도를 제공하는 히터수단(30)과, 상기 본체(10) 내부의 온도를 측정하여 콘트롤수단(20)에 측정된 정보를 전달하는 온도측정수단(40)과, 상기 가이드레일(12a,12b)에서 수평으로 이동되면서 시편(60)을 고정하는 시편파지수단(50)과, 상기 본체(10)의 상부에 개폐형으로 설치되면서 소정부위에 액체 용액을 공급하는 공급부재(71)가 구비된 뚜껑(70)을 포함하여 이루어진 구조이다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 사용 효과를 설명하면 먼저 뚜껑(70)을 개방하고 상·하단부의 가이드레일(12a,12b)에 설치된 시편파지수단(50)에 시편의 일측 끝단을 각각 고정시켜 시편(60)을 수직되게 설치한 다음 본체(10) 내부 공간부(11)에 시험용 표준용액 또는 현장에서 채취한 현장채취 용액을 뚜껑(70)에 구비된 공급부재(71)를 통해 충전한다.
이때 상기 본체 내부에는 화학약품에 부식이나 반응을 일으키지 않는 SUS 재질로 이루어진 보호층을 형성시켜 사용하는 것이 바람직하다.
상기 본체(10)에 충전하는 용액의 종류로는 시험용 표준용액(pH 4 ~7 및 9~ 12) 또는 토목섬유제품이 사용되는 현장(쓰레기 매립지 침출수, 해수 등)에서 채취한 용액을 충전시킨다. 토목섬유제품이 사용되는 사용조건이나 환경 즉, 지반구조물의 상태가 산성일 수도 알칼리성일 수도 있어 이들 지반구조물의 상태에 따른 pH 상태를 고려하여야 한다. 따라서 시험조건은 한가지 특정조건이 아니라 pH 4~7 또는 pH 9~12의 범주 내에서 해당되는 현장의 pH 조건을 선정한 다음 이 조건에서 시험을 하게 된다.
상기 본체(10)에 시편(60)의 설치와 용액의 충전이 완료되면 시험에 필요한 조건을 콘트롤수단(20)을 이용하여 조절한다. 예컨데
i) 지반구조물(흙구조물)의 pH 및 온도
- pH : 4~7(산성) 및 9~12(알칼리성), 온도 : 20~30℃
ii) 폐기물 매립지의 pH 및 온도
- pH : 4~7(산성) 및 9~12(알칼리성), 온도 : 20~80℃
iii) 해수의 염도를 고려한 pH 및 온도 등
- pH : 4~7, 온도 : 20~30℃
상기와 같은 시험조건을 조절한 다음 장치를 작동시킨다. 상기 본 발명의 시험장치가 작동되면 지반구조물(흙 구조물), 폐기물 매립지, 해수 등의 pH 및 온도, 하중조건에서 240일 시험한 후 30일마다 시료를 꺼내어 인장강신도 및 투수계수 변화를 측정한다.
상기 평가 항목으로는 아래와 같다.
평가항목(I) : 인장강신도 - 표준용액 및 현장채취 용액
- 강신도 보유율 측정 : 표준용액 및 현장채취 용액에서의 원 시 료와 시험시료와의 강신도 비교
- 초기강도 대비 감소인자 산출
- 감소인자(1) = (30일 간격의 강신도/초기강신도)
- 감소인자(2) = (240일 후의 강신도/초기강신도)
평가항목(II) : 투수계수 - 표준용액 및 현장채취 용액
- 투수계수 보유율 측정 : 표준용액 및 현장채취 용액에서의 원시료와 시험시료와의 투수계수 비교
상기 시료와 시험시료와의 투수계수 비교 방법은 아래와 같다.
- 초기투수계수 대비 감소인자 산출
- 감소인자(1) = (30일 후의 투수계수/초기투수계수)
- 감소인자(2) = (240일 후의 투수계수/초기투수계수)
상기 시료와 시험시료와의 투수계수 비교 방법에 의하여 구하여진 시험 데이터는 별도로 저장되어 정리 및 규격화 작업이 이루어진다.
이와 같은 구조로 이루어져 사용되는 본 발명의 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치는 지반구조물의 장기성능평가에 화학저항성을 고려한 실질적인 토목섬유제품의 성능을 반영하여 구조물의 안정성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 그리고 토목섬유제품의 화학저항성 평가로 인한 관련업계의 품질관리 향상이 기대되며, 향후 ISO 및 ASTM International 등의 국제규격으로의 발의 진행이 기대되며, 또한 토목섬유제품의 화학저항성에 대한 성능저하를 정확하게 예측하여 시공 시 소요되는 공사비 산출에 대한 합리성이 부여되므로, 지금까지 불확실한 안전율을 고려하여 계산되었던 공사소요비용의 거품을 줄일 수 있어 경제적으로 경비절감의 효과를 기대할 수 있다.
Claims (2)
- 내측에 공간부를 구비하고 상단부와 하단부에 수평으로 설치된 가이드레일을 갖는 본체와;상기 본체 외부의 소정부에 설치되어 내부온도 및 시간 등을 조절하며 확인할 수 있는 표시창을 구비한 콘트롤수단과;상기 본체 바닥에 설치되어 고온의 온도를 제공하는 히터수단과;상기 본체 내부의 온도를 측정하여 콘트롤수단에 측정된 정보를 전달하는 온도측정수단과;상기 가이드레일에서 수평으로 이동되면서 시편을 고정하는 시편파지수단과;상기 본체의 상부에 개폐형으로 설치되면서 액체 용액을 공급하는 공급부재가 구비된 뚜껑;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 본체 내부에는 화학약품에 부식이나 반응을 일으키지 않는 SUS 재질로 이루어진 보호층이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 토목섬유제품의 화학저항성 시험장치.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 전남대학교 대학원, 섬유공학전공, 석사학위논문, 류중재, 2005. 2 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20080019989A (ko) | 2008-03-05 |
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