KR101065252B1 - 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 및 그 조성물들을 이용한 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법 - Google Patents

맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 및 그 조성물들을 이용한 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 맨홀 본체를 제조하기 위한 폴리머 모르타르 조성물, 맨홀 플랜지를 제조하기 위한 폴리머 콘크리트 조성물 및 상기 폴리머 모르타르 조성물 재질의 맨홀 본체와 폴리머 콘크리트 조성물 재질의 맨홀 플랜지가 용이하게 조립되어 시공되는 유리섬유 강화 조립식 맨홀에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 폴리머 모르타르 조성물 재질의 맨홀 본체와 폴리머 콘크리트 조성물 재질의 맨홀 플랜지를 현장에서 간편하게 조립하여 설치함으로써 시공이 용이하며, 휨 강도, 인장 강도 등과 같은 각종 기계적 물성, 수밀성, 내구성이 대폭 향상되는 유리섬유 강화 조립식 맨홀을 제공할 수 있다.

Description

맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 및 그 조성물들을 이용한 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법{Polymer mortar compound for main body of manhole and polymer concrete compound for flange of manhole and manufacturing method of glass-fiber reinforced assembling manhole using the same compounds}
본 발명은 맨홀 본체 제조용 폴리머 모르타르 조성물, 맨홀 플랜지 제조용 폴리머 콘크리트 조성물 및 그 조성물들을 이용한 조립식 맨홀의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리머 모르타르 조성물 재질의 맨홀 본체와 폴리머 콘크리트 조성물 재질의 맨홀 플랜지를 현장에서 간편하게 조립하여 설치함으로써 시공이 용이하며, 휨 강도, 인장 강도 등과 같은 각종 기계적 물성, 수밀성, 내구성이 대폭 향상되는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 및 그 조성물들을 이용한 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 맨홀은 지중에 매설되어 사용되는데, 맨홀 본체의 하부 양측에 연결관이 일체로 형성되고 본체 상부에는 링 형태의 상부 플랜지, 본체 하부에는 원 형태의 하부 플랜지가 각각 형성되며, 상기 상부 플랜지의 중앙에는 뚜껑이 거치되는 구조를 이룬다.
이러한 맨홀은 주로 콘크리트 일체형으로 이루어지며, 현장에서 콘크리트를 타설하여 맨홀을 시공하거나, 또는 프리캐스트 방법에 사전 제작된 일체형 구조의 콘크리트 맨홀을 사용하여 시공한다. 현장에서 콘크리트를 타설하여 맨홀을 시공하는 경우에는 맨홀 형태의 거푸집을 설치하고, 설치된 거푸집 내에 철근을 삽입한 후에 콘크리트를 타설해야 하므로 시공이 불편할 뿐만 아니라, 콘크리트를 양생시키는데 장시간이 소요되어 공사기간이 길어지는 문제점이 있다.
또한, 프리캐스트 방법에 사전 제작된 일체형 구조의 콘크리트 맨홀은 자체적인 탄성이 부족하여 지반의 진동 등에 따른 내구성이 저하될 뿐만 아니라 콘크리트의 내부로 물이 침투하여 맨홀이 부식되는 등의 문제가 발생하며, 이로 인하여 맨홀의 수명이 단축되는 것이다. 그리고, 일체형 구조의 콘크리트 맨홀의 경우 연결홈에 시멘트 페이스트를 주입하여 부착하는 방식으로 시멘트 페이스트의 부착강도가 약하고 내부에 있는 공기를 배제시키기 어렵기 때문에 수밀성이 떨어지는 문제점도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-0500913호에는 합성수지와 유리섬유를 이용한 GRP(Glass-fiber reinforced plastics) 맨홀이 개시되어 있다. 상기 등록특허공보 제10-0500913호에 개시된 GRP 맨홀은 형틀에 합성수지를 감고 상기 합성수지의 위에 유리섬유를 감은 후, 상기 유리섬유 위에 다시 합성수지를 감은 내층 및 외층과, 상기 내층 및 외층 사이에 감겨있는 중간층으로 구성된 관체를 이용하여 맨홀을 형성하였다. 그러나 상기와 같이 회전하는 형틀에 감겨져 있는 합성수지 위에 유리섬유를 감게 되면 유리섬유가 일정한 방향으로만 감기게 되어 유리섬유가 합성수지에 완전하게 함침되지 못하는 문제가 발생된다. 즉, 합성수지층을 형성한 후에, 유리섬유를 권취하므로, 합성수지와 유리섬유가 완전하게 결합되지 않아서 상기 유리섬유와 합성수지가 분리되는 문제가 발생되는 현상이 발생하기 대문에 맨홀의 내구성이 저하되는 문제점이 내포되어 있다.
또한, 상기 관체를 설치하기 위한 기초부를 콘크리트를 타설하여 형성시킨 후 그 위에 관체를 설치하여야 하므로, 관체와 기초 콘크리트 사이로 물의 누수가 발생될 뿐만 아니라, 맨홀 관체와 달리 상, 하부 슬래브는 오, 폐수에 의해 발생되는 황화수소(H2SO4) 및 동절기 도로면에 살포되는 염화칼슘(CaCl2)에 의한 부식의 우려가 있으며, 현장에서 기초 콘크리트를 양생시켜야 하므로, 시공기간이 많이 소요되는 문제점도 내포되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0500913호
본 발명이 해결하려는 과제는 폴리머 모르타르 조성물 재질의 맨홀 본체와 폴리머 콘크리트 조성물 재질의 맨홀 플랜지를 현장에서 간편하게 조립하여 설치함으로써 시공이 용이하며, 휨 강도, 인장 강도 등과 같은 각종 기계적 물성, 수밀성, 내구성이 대폭 향상되는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 및 그 조성물들을 이용한 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 액상 수지계 결합재 1.5∼30 중량부, 버텀 애쉬(Bottom ash) 1∼30 중량부, 글래스 버블(Glass bubble) 1∼20 중량부, 탄산칼슘(CaCO3) 1∼10 중량부, 제1 잔골재 5∼30 중량부 및 상기 제1 잔골재보다 작은 입자 크기를 갖는 제2잔골재 15∼70 중량부가 포함되되, 상기 액상 수지계 결합재는 불포화 폴리에스테르 수지 40∼95 중량부, 부틸 아크릴레이트 수지 1∼30 중량부, 페트롤륨(Petroleum) 수지 1∼20 중량부, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 0.1∼10 중량부, 과산화물 0.01∼5 중량부, 층분리 방지제 0.01∼5 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 0.01∼7 중량부가 포함되는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 제공한다.
상기 액상 수지계 결합재에 가소성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 폴리프로필렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 디알릴프탈레이트 수지 및 가소성 디알릴이소프탈레이트 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 가소성 프탈레이트계 수지 0.01∼10중량부가 더 포함되어 액상 수지계 결합재가 이루어질 수 있다.
상기 액상 수지계 결합재에 포함되는 과산화물은 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨(Potassium persulfate)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 과산화물을 사용할 수 있다.
상기 액상 수지계 결합재에 포함되는 층분리 방지제는 셀룰로오스(Cellulose), 전분, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 및 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 층분리 방지제를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 시멘트계 결합재 2.5∼30 중량부, 폴리머 에멀젼 0.1∼15 중량부, 잔골재 35∼65 중량부. 굵은골재 30∼55 중량부. 및 물 0.1∼8 중량부가 포함되되, 상기 시멘트계 결합재는 시멘트 70∼95 중량부, 알루미네이트 1∼25 중량부, 제올라이트 0.1∼5 중량부, 버텀 애쉬(bottom ash) 0.1∼30 중량부, 퍼라이트 0.01∼5 중량부, 유동화제 0.01∼3.0 중량부 및 소포제 0.01∼3.0 중량부가 포함되며, 상기 폴리머 에멀젼은 스티렌 아크릴 에멀젼 60∼95 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 1∼20 중량부, 폴리부타디엔 고무 1∼15 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 0.1∼10 중량부 및 스타치 에멀젼 0.01∼5 중량부가 포함되는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 맨홀 본체 형상을 지닌 원심력 성형몰드를 일정한 속도로 회전시키면서 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재를 1∼3 : 0.1∼2.0의 중량비로 동시에 도포하여 외부 보강층을 형성하는 단계, 상기 외부 보강 섬유층의 내주면에 청구항 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 타설하여 본체 중간층을 형성하는 단계, 상기 본체 중간층의 내주면에 상기 청구항 1의 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재를 동시에 도포하여 내부 보강층이 적층된 맨홀 본체를 형성하는 단계 및 상기 맨홀 본체의 양 측에 청구항 2의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 재질의 맨홀 플랜지를 접착제로 접착하여 맨홀을 조립하는 단계를 포함하는 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법을 제공한다.
상기 외부 보강층를 형성하는 단계에서 사용되는 섬유 강화재는 유리섬유와 나일론 섬유가 1 : 0.01∼0.2의 중량비로 혼합되어 이루어지는 섬유 강화재를 사용할 수 있다.
상기 맨홀을 조립하는 단계에서 사용되는 맨홀 플랜지는 시멘트 70∼95 중량부, 알루미네이트 1∼25 중량부, 제올라이트 0.1∼5 중량부, 버텀 애쉬(bottom ash) 0.1∼30 중량부, 퍼라이트 0.01∼5 중량부, 유동화제 0.01∼3.0 중량부 및 소포제 0.01∼3.0 중량부를 혼합하여 시멘트계 결합재를 형성하며, 스티렌 아크릴 에멀젼 60∼95 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 1∼20 중량부, 폴리부타디엔 고무 1∼15 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 0.1∼10 중량부 및 스타치 에멀젼 0.01∼5 중량부를 혼합하여 폴리머 에멀젼을 형성하는 단계, 상기 시멘트계 결합재 2.5∼30 중량부, 상기 폴리머 에멀젼 0.1∼15 중량부, 잔골재 35∼65 중량부. 굵은골재 30∼55 중량부 및 물 0.1∼8 중량부를 혼합하여 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 형성하는 단계, 상기 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 플랜지용 형틀에 타설하는 단계 및 상기 타설된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 양생하는 단계에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 폴리머 모르타르틱 조성물 재질로 이루어지는 맨홀 본체 및 폴리머 콘크리트 조성물 재질로 이루어지는 맨홀 플랜지를 현장에서 간편하게 조립하여 설치함으로써 시공이 용이하며, 휨 강도, 인장 강도 등과 같은 각종 기계적 물성, 수밀성, 내구성이 대폭 향상되는 조립식 맨홀을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 불포화 폴리에스테르 수지의 화학구조식이다.
도 2는 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate)의 화학구조식이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도면을 참조하여 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물은 액상 수지계 결합재 1.5∼30 중량부가 포함되되, 상기 액상 수지계 결합재는 불포화 폴리에스테르 수지 40∼95 중량부, 부틸 아크릴레이트 수지 1∼30 중량부, 페트롤륨(Petroleum) 수지 1∼20 중량부, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 0.1∼10 중량부, 과산화물 0.01∼5 중량부, 층분리 방지제 0.01∼5 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 0.01∼7 중량부가 포함되어 이루어진다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재에 포함되는 불포화 폴리에스테르 수지는 그 구성분자 중에서 포화된 모노머(Monomer)가 에스테르 결합으로 중합된 고분자 화합물을 의미한다. 이러한 불포화 폴리에스테르 수지는 취급이 용이하고, 상온에서 자유롭게 경화시킬 수 있고, 경화제 및 촉진제의 함량에 따라 경화 시간을 자유로이 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 다른 열경화성 수지에 비하여 양호한 기계적, 전기적 성질과 내약품성을 지니고 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 사용한 불포화 폴리에스테르 수지는 코발트계 경화촉진제가 첨가되어 있는 오르소 타입(ortho type)으로서 특성은 아래의 표 1에 나타내었다.
밀도(25℃, g/cc) 점도(25℃, mPa·s) 산값(acid value) 스티렌 함량(%)
1.12±0.02 300 20±4 40
이러한 불포화 폴리에스테르 수지는 액상 수지계 결합재에서 40∼95 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 액상 수지계 결합재에 함유되는 불포화 폴리에스테르 수지의 함량이 40 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 강도가 저하될 수 있으며, 액상 수지계 결합재에서 함유되는 불포화 폴리에스테르 수지의 함량이 95 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 강성이 과도하게 높아져서 취성이 되기 쉽다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재에 포함되는 부틸 아크릴레이트(Buthyl acrylate) 수지는 햇빛 등의 기후에 견디는 성질인 내후성(耐候性)이 우수하여 기상 상태 등의 외부 환경 변화에 의한 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 부식 등을 억제함과, 동시에 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 부착강도 및 인성을 개선하고, 안료 등에 의한 착색성을 향상시키는 효과를 제공한다.
이러한 부틸 아크릴레이트 수지는 액상 수지계 결합재에서 1∼30 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 액상 수지계 결합재에 함유되는 부틸 아크릴레이트 수지의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 작업성 및 인성이 저하되며, 액상 수지계 결합재에서 함유되는 부틸 아크릴레이트 수지의 함량이 30 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 점성이 저하되어 구성성분이 분리되는 현상이 발생하기 쉽다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재에 포함되는 페트롤륨(Petroleum) 수지는 나프타를 열분해하여 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등의 유용한 화합물을 추출하고 잔류된 C4∼C5 유분(주로 C5 유분) 또는 C5∼C9 유분(주로 C9 유분)을 중합하여 에스테르(-CO-O-) 결합을 지니게 된 수지를 의미한다. 페트롤륨 수지는 원료인 올레핀 유분의 조성 비율에 따라 생성 수지의 성질이 달라지며, 분자량이 200∼2000, 연화점이 5∼160 ℃의 투명한 담황색 내지 황갈색의 송진 상태이며, 산과 염기에 안정되고 내수성도 좋으며 여러 가지 유기용제에 잘 녹는 특성을 지니고 있어서, 액상 수지계 결합재 및 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 내약품성 및 내수성을 제공한다.
이러한 페트롤륨 수지는 액상 수지계 결합재에서 1∼20 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 액상 수지계 결합재에 함유되는 페트롤륨 수지의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 내약품성 및 내수성이 저하되며, 액상 수지계 결합재에서 함유되는 페트롤륨 수지의 함량이 20 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 작업성이 저하될 수 있다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재에 포함되는 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 일반적으로 2가 이상의 알코올과 2가 이상의 카복실산이 축중합되어 주 베이스로 분자 내에 에스테르 결합(CO-O-)을 갖는 고분자 화합물이다.
본 발명에서는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 강도와 유연성을 함께 제공하기 위하여, 액상 수지계 결합재에 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지가 포함되는데, 이러한 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 이외에도 가소성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 폴리프로필렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 디알릴프탈레이트 수지, 가소성 디알릴이소프탈레이트 수지 등의 가소성 프탈레이트계 수지 0.01∼10중량부가 적어도 1종 이상 포함되어 액상 수지계 결합재가 구성될 수 있다.
이러한 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 액상 수지계 결합재에서 0.1∼10 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 액상 수지계 결합재에 함유되는 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 강도가 저하되며, 액상 수지계 결합재에서 함유되는 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 함량이 10 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 구성성분이 분리되는 현상이 발생하기 쉽다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재에는 반응을 개시시키는 역할을 수행하는 반응 개시제가 포함되어야 하는데, 이러한 반응 개시제로서는 열분해에 의해 쉽게 단일 결합이 절단되어 라디칼을 생성하는 성질의 과산화물이, 액상 수지계 결합재를 신속 용이하게 반응 개시할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
본 발명에서는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트(tert)-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소, 과황산칼륨(Potassium persulfate) 등과 같은 과산화물이 단독으로 사용되거나 2종 이상 혼합 사용되어 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재가 구성된다.
이러한 과산화물은 액상 수지계 결합재에서 0.01∼5 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 액상 수지계 결합재에서 함유되는 과산화물의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 반응성이 저하되어 구성성분이 분리되는 현상이 발생하고 강도도 저하되며, 액상 수지계 결합재에서 함유되는 과산화물의 함량이 5 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 반응성이 과도하여 점성이 증가되고 작업성이 저하될 수 있다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재에서 구성성분이 분리되는 것을 방지하기 위해서는, 층분리 방지제가 일정 함량 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 셀룰로오스(Cellulose), 전분, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide) 등과 같은 층분리 방지제가 단독으로 사용되거나 2종 이상 혼합 사용되어 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재가 구성된다.
이러한 층분리 방지제는 액상 수지계 결합재에서 0.01∼5 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 액상 수지계 결합재에서 함유되는 층분리 방지제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 구성성분이 분리되는 현상이 발생하게 되며, 액상 수지계 결합재에서 함유되는 층분리 방지제의 함량이 5 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 점성이 증가되고 작업성이 저하될 수 있다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 액상 수지계 결합재 자체를 경화시키기 위해서는, 상기 액상 수지계 결합재에 경화제가 일정 함량 포함되는 것이 바람직하다.
액상 수지계 결합재에 포함되는 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate)는 활성 수산기(-OH)를 갖고 있는 알콜과 반응할 수 있도록 하는 이소시아네이트기(Isocyanate Group, -N=C=O) 계열의 경화제이다. 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate)는 상온에서 액상이고 -20 ℃까지 저장 및 취급이 용이하며, 일반적인 경화제인 MDI(4,4-Diphenyl methane Diisocyanate) 또는 TDI(Toluene Diisocyanate) 보다 반응성이 빠르며, 카스톨 오일의 활성 수산기(-OH)와의 반응성이 좋고, 탄성이 우수한 제품을 만드는데 유리하다.
이러한 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate)는 액상 수지계 결합재에 0.01∼7 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 액상 수지계 결합재에서 함유되는 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate)의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 반응속도가 저하되어 경화 시간이 지연되며, 액상 수지계 결합재에서 함유되는 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate)의 함량이 7 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 경화 시간이 지나치게 빨라져서 작업성이 저하될 수 있다.
본 발명에서는 상기에서 기술된 바와 같은 조성의 액상 수지계 결합재 1.5∼30 중량부가 포함된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 제공되는 것이다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에서 함유되는 액상 수지계 결합재의 함량이 1.5 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 휨 강도, 인장 강도 등과 같은 각종 기계적 물성, 수밀성이 저하되며, 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에서 함유되는 액상 수지계 결합재의 함량이 30 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 경량화 효과가 저하되고 제조원가가 상승하게 된다.
또한, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에는 버텀 애쉬(Bottom ash) 1∼30 중량부가 포함된다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 버텀 애쉬(Bottom ash)는 석탄을 연료로 사용하는 로 등에서 발생하는 산업폐기물로서, 잠재 수경성 특성을 가지고 있으며, 본 발명에서는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 경량화를 위하여 사용한다.
이러한 버텀 애쉬(Bottom ash)는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에서 1∼30 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에서 함유되는 버텀 애쉬(Bottom ash)의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 버텀 애쉬(Bottom ash)를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 경량화 효과가 미약하며, 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에서 함유되는 버텀 애쉬(Bottom ash)의 함량이 30 중량부를 초과하면 상기 버텀 애쉬(Bottom ash)를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 작업성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에는 글래스 버블(Glass bubble) 1∼20 중량부가 포함된다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 글래스 버블(Glass bubble)은 기공형(중공형) 실리카로서, 일반적으로 SiO2 70∼80중량부, CaO 5∼15중량부, Na2O 3∼8중량부 및 B2O3 2∼6중량부를 포함하는 소다석회 붕규산 유리(Soda-lime borosilicate glass)의 조성을 지니며, 공동(Hollow)의 박판형(Thin walled) 단세포성 구(Unicellular spheres) 형상을 이룬다. 글래스 버블(Glass bubble)의 색상은 백색이고, 밀도 0.12∼0.60 g/cc 정도이고, 강도 250∼30,000 psi 정도이고, 경도(Mohs scale)는 5 정도이며, 연화점은 600 ℃ 정도이고, 입경은 15∼135 ㎛ 정도의 물성을 가지고 있으며, 본 발명에서는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 경량화를 위하여 사용한다.
이러한 글래스 버블(Glass bubble)은 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 1∼20 중량부가 포함된다. 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 글래스 버블(Glass bubble)의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 글래스 버블(Glass bubble)을 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 경량화 효과가 미약하며, 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 글래스 버블(Glass bubble)의 함량이 20 중량부를 초과하면 상기 글래스 버블(Glass bubble)을 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 작업성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에는 탄산칼슘 1∼10 중량부가 포함된다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 탄산칼슘(CaCO3)은 액상수지계 결합재의 수축을 감소시키고, 경도를 증가시키며, 치수안정성을 증가시키고, 액상수지계 결합재의 투명성을 향상시키는 작용을 수행한다. 탄산칼슘(CaCO3)이 포함된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물은 공극률이 감소되어 강도 및 경도가 증가되고, 열팽창계수와 수축률이 감소되고, 열에 대한 저항성과 강도가 증가되며, 내마모성이 향상되는 효과를 나타낸다.
탄산칼슘(CaCO3)은 백색의 무기 화학물질로서 대부분 캘사이트(calcite)형으로 존재하고, 상온, 상압하에서 매우 안정된 물성을 나타내며, 분자량이 100.08이고, 경도는 3.0이며, 비중은 2.71이고, 굴절률은 1.66이라는 물성을 지니고 있다.
이러한 탄산칼슘(CaCO3)은 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 1∼10 중량부가 포함된다. 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 탄산칼슘(CaCO3)의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 탄산칼슘(CaCO3)을 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 외부 충격강도가 저하될 수 있으며, 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 탄산칼슘(CaCO3)의 함량이 10 중량부를 초과하면 상기 탄산칼슘(CaCO3)을 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 취성이 강해질 수 있다.
또한, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에는 제1 잔골재(예컨대, 3호사) 5∼30 중량부, 상기 제1 잔골재보다 입자 크기가 작은 제2 잔골재(예컨대, 6호사) 15∼70 중량부가 포함된다.
맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 잔골재는 제1 잔골재(3호사)와 제2 잔골재(6호사)를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 제1 잔골재(3호사)와 제2 잔골재(6호사)를 혼합하여 사용하게 되면, 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 액상 수지계 결합재의 함량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 작업성이 향상되면서 강도가 개선되는 효과를 제공한다.
따라서, 본 발명에서는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 제1 잔골재(3호사) 5∼30 중량부, 제2 잔골재(6호사) 15∼70 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 제1 잔골재(3호사)의 함량이 5 중량부 미만 또는 제2 잔골재(6호사)의 15 중량부 미만이면 상기 잔골재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에서 액상 수지계 결합재의 함량이 상대적으로 증가되어 제조원가가 상승하게 되며, 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 제1 잔골재(3호사)의 함량이 30 중량부를 초과하거나 또는 제2 잔골재(6호사)의 함량이 70 중량부를 초과하면 상기 잔골재를 포함하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 작업성과 수밀성이 저하될 수 있다.
상기와 같은 구성성분과 조성비의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 사용하여 제조되는 맨홀 본체는 휨 강도, 인장 강도 등과 같은 각종 기계적 물성, 수밀성, 내구성이 대폭 향상되는 효과를 지닌다.
이하에서, 본 발명에 따른 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1. 불포화 폴리에스테르 수지 80 중량부, 부틸 아크릴레이트 수지 5 중량부, 페트롤륨 수지 5 중량부, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 5 중량부, 과산화물 3 중량부, 층분리 방지제 1 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 1 중량부를 혼합하여 액상 수지계 결합재를 형성하였다.
2. 상기 액상 수지계 결합재 5 중량부, 버텀 애쉬(Bottom ash) 5 중량부, 그라스버블 5 중량부, 탄산칼슘 5 중량부, 잔골재(3호사) 20 중량부 및 잔골재(6호사) 60 중량부를 혼합하여 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
1. 불포화 폴리에스테르 수지 80 중량부, 부틸 아크릴레이트 수지 5 중량부, 페트롤륨 수지 5 중량부, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 5 중량부, 과산화물 3 중량부, 층분리 방지제 1 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 1 중량부를 혼합하여 액상 수지계 결합재를 형성하였다.
2. 상기 액상 수지계 결합재 10 중량부, 버텀 애쉬(Bottom ash) 10 중량부, 글래스 버블 10 중량부, 탄산칼슘 5 중량부, 잔골재(3호사) 15 중량부 및 잔골재(6호사) 50 중량부를 혼합하여 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
1. 불포화 폴리에스테르 수지 80 중량부, 부틸 아크릴레이트 수지 5 중량부, 페트롤륨 수지 5 중량부, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 5 중량부, 과산화물 3 중량, 층분리 방지제 1 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 1 중량부를 혼합하여 액상 수지계 결합재를 형성하였다.
2. 상기 액상 수지계 결합재 15 중량부, 버텀 애쉬(Bottom ash) 10 중량부, 글래스 버블 10 중량부, 탄산칼슘 5 중량부, 잔골재(3호사) 10 중량부 및 잔골재(6호사) 50 중량부를 혼합하여 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
불포화 폴리에스테르 수지 5 중량부, 버텀 애쉬(Bottom ash) 5 중량부, 글래스 버블 5 중량부, 탄산칼슘 5 중량부, 잔골재(3호사) 20 중량부 및 잔골재(6호사) 60 중량부를 혼합하여 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
불포화 폴리에스테르 수지 10 중량부, 버텀 애쉬(Bottom ash) 10 중량부, 글래스 버블 10 중량부, 탄산칼슘 5 중량부, 잔골재(3호사) 15 중량부 및 잔골재(6호사) 50 중량부를 혼합하여 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
<비교예 3>
불포화 폴리에스테르 수지 15 중량부, 버텀 애쉬(Bottom ash) 10 중량부, 글래스 버블 10 중량부, 탄산칼슘 5 중량부, 잔골재(3호사) 10 중량부 및 잔골재(6호사) 50 중량부를 혼합하여 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 KS F 2405에 의거하여 압축강도를 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
구 분 압축강도(㎏f/㎠)
실시예 1 850
실시예 2 950
실시예 3 1,050
비교예 1 820
비교예 2 915
비교예 3 984
상기 표 2에서 실시예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 압축강도가 우수한 것으로 나타났고, 실시예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 압축강도가 우수한 것으로 나타났으며, 실시예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 압축강도가 우수한 것으로 나타났다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 KS F 2408에 의거하여 휨강도를 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 3에 나타내었다.
구 분 휨강도(㎏f/㎠)
실시예 1 211
실시예 2 235
실시예 3 288
비교예 1 189
비교예 2 208
비교예 3 262
상기 표 3에서 실시예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 휨강도가 우수한 것으로 나타났고, 실시예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 휨강도가 우수한 것으로 나타났으며, 실시예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 휨강도가 우수한 것으로 나타났다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 KS F 2423에 의거하여 인장강도를 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 4에 나타내었다.
구 분 인장강도(㎏f/㎠)
실시예 1 138
실시예 2 147
실시예 3 185
비교예 1 129
비교예 2 137
비교예 3 168
상기 표 4에서 실시예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 인장강도가 우수한 것으로 나타났고, 실시예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 인장강도가 우수한 것으로 나타났으며, 실시예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 인장강도가 우수한 것으로 나타났다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 KS F 4004에 의거하여 흡수율을 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 5에 나타내었다.
구 분 흡수율(%)
실시예 1 0.13
실시예 2 0.11
실시예 3 0.09
비교예 1 0.22
비교예 2 0.13
비교예 3 0.11
상기 표 5에서 실시예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 흡수율이 낮은 것으로 나타났고, 실시예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 흡수율이 낮은 것으로 나타났으며, 실시예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 흡수율이 낮은 것으로 나타났다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 KS F 2424에 의거하여 경화수축률을 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 6에 나타내었다.
구 분 경화수축률(×104)
실시예 1 0.28
실시예 2 0.30
실시예 3 0.33
비교예 1 0.31
비교예 2 0.35
비교예 3 0.38
상기 표 6에서 실시예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 경화수축이 작은 것으로 나타났고, 실시예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 2의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 경화수축이 작은 것으로 나타났으며, 실시예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 비교예 3의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 보다 경화수축이 작은 것으로 나타났다.
이하에서, 본 발명의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물은 시멘트계 결합재 2.5∼30 중량부, 폴리머 에멀젼 0.1∼15 중량부, 잔골재 35∼65 중량부, 굵은골재 30∼55 중량부 및 물 0.1∼8 중량부가 포함되되, 상기 시멘트계 결합재는 시멘트 70∼95 중량부, 알루미네이트 1∼25 중량부, 제올라이트 0.1∼5 중량부, 버텀 애쉬(bottom ash) 0.1∼30 중량부, 퍼라이트 0.01∼5 중량부, 유동화제 0.01∼3.0 중량부 및 소포제 0.01∼3.0 중량부가 포함되어 이루어지고, 상기 폴리머 에멀젼은 스티렌 아크릴 에멀젼 60∼95 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 1∼20 중량부, 폴리부타디엔 고무 1∼15 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 0.1∼10 중량부 및 스타치 에멀젼 0.01∼5 중량부가 포함되어 이루어진다.
우선, 본 발명의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 대하여 설명한다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 포함되는 시멘트는 KS규격에 의한 일반적인 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 시멘트는 시멘트계 결합재에서 70∼95 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 시멘트계 결합재에 함유되는 시멘트의 함량이 70 중량부 미만이면 상기 시멘트계 결합재의 결합력이 저하되고, 시멘트계 결합재에 함유되는 시멘트의 함량이 95 중량부를 초과하며, 상기 시멘트계 결합재를 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 취성이 되기 쉽다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 포함되는 알루미네이트는 보통 시멘트와 접촉시 생성되는 에트린가이트 수화물의 생성이 1∼3일 이내에 완료되어 안정화되는 특성을 지닌다. 따라서, 보통 시멘트에 소량 첨가되는 알루미네이트는 시멘트 경화체의 수축을 보상하여 시멘트 경화체의 자기수축 및 건조수축으로 인하여 발생하는 균열과 내구성능 저하를 방지하는 기능을 수행한다.
이러한 알루미네이트는 시멘트계 결합재에서 1∼25 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 시멘트계 결합재에 함유되는 알루미네이트의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 시멘트계 결합재의 알루미네이트가 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 균열과 내구성능 저하를 방지하는 억제 효과가 미약하며, 시멘트계 결합재에 함유되는 알루미네이트의 함량이 25 중량부를 초과하면 상기 시멘트계 결합재의 제조 원가가 높아지고 이는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 경제성 저하와 연결된다.
본 발명에서는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 장기 강도 발현 및 내구성 향상을 위하여, 시멘트계 결합재에 제올라이트가 포함된다.
이러한 제올라이트는 시멘트계 결합재에서 0.1∼5 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 시멘트계 결합재에 함유되는 제올라이트의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기 시멘트계 결합재를 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 장기 강도 및 내구성이 저하되고, 시멘트계 결합재에 함유되는 제올라이트의 함량이 5 중량부를 초과하면 상기 시멘트계 결합재를 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 작업성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에는 버텀 애쉬(Bottom ash) 0.1∼30 중량부가 포함된다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 포함되는 버텀 애쉬(Bottom ash)는 석탄을 연료로 사용하는 로 등에서 발생하는 산업폐기물로서, 잠재 수경성 특성을 가지고 있으며, 본 발명에서는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 경량화를 위하여 사용한다.
이러한 버텀 애쉬(Bottom ash)는 시멘트계 결합재에서 0.1∼30 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 함유되는 버텀 애쉬(Bottom ash)의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기 버텀 애쉬(Bottom ash)를 포함하는 시멘트계 결합재의 경량화 효과가 미약하며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 함유되는 버텀 애쉬(Bottom ash)의 함량이 30 중량부를 초과하면 상기 버텀 애쉬(Bottom ash)를 포함하는 시멘트계 결합재로 이루어진 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 작업성이 저하될 수 있다.
본 발명에서는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 발수성, 열적안정성, 경량성, 내식성 등을 증가시키기 위하여, 시멘트계 결합재에 퍼라이트가 포함된다.
이러한 퍼라이트는 시멘트계 결합재에서 0.01∼5 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 함유되는 퍼라이트의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기 퍼라이트를 포함하는 시멘트계 결합재로 이루어진 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 발수 및 내식성이 저하되며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 함유되는 퍼라이트의 함량이 5 중량부를 초과하면 상기 퍼라이트를 포함하는 시멘트계 결합재로 이루어진 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 작업성이 저하될 수 있다.
본 발명에서는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재의 유동성을 확보하기 위하여, 폴리카르본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 유동화제가 포함되어 시멘트계 결합재가 이루어진다.
이러한 유동화제는 시멘트계 결합재에서 0.01∼3.0 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 함유되는 유동화제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기 유동화제를 포함하는 시멘트계 결합재로 이루어진 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 유동성이 저하되며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 함유되는 유동화제의 함량이 3.0 중량부를 초과하면 상기 유동화제를 포함하는 시멘트계 결합재로 이루어진 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물의 압축강도와 같은 기계적 물성이 저하될 수 있다.
본 발명에서는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에서 연행공기 발생으로 인한 기포의 생성을 억제하기 위하여, 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상 혼합되어 사용되는 소포제가 포함되어 시멘트계 결합재가 이루어질 수 있다.
이러한 소포제는 시멘트계 결합재에서 0.01∼3.0 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 함유되는 소포제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기 소포제를 포함하는 시멘트계 결합재에서 기포의 생성을 억제하는 효과가 미약하며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 시멘트계 결합재에 함유되는 소포제의 함량이 3.0 중량부를 초과하면 상기 시멘트계 결합재의 제조 원가가 높아지고 이는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 경제성 저하와 연결된다.
본 발명에서는 상기에서 기술된 바와 같은 조성의 시멘트계 결합재 2.5∼30 중량부가 포함된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 제공되는 것이다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 함유되는 시멘트계 결합재의 함량이 2.5 중량부 미만이면 상기 시멘트계 결합재를 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 강도가 저하되며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 함유되는 시멘트계 결합재의 함량이 30 중량부를 초과하면 상기 시멘트계 결합재를 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 경량화 효과가 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 포함되는 폴리머 에멀젼에 대하여 설명한다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 경화시간을 단축하고 및 작업성을 개선시키기 위하여, 폴리머 에멀젼이 포함되어 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 이루어진다, 이러한 폴리머 에멀젼은 스티렌 아크릴 에멀젼, 폴리아크릴에스테르 라텍스, 폴리부타디엔 고무, 폴리비닐아세테이트 라텍스 및 스타치 에멀젼을 혼합한 것이다. 폴리머 에멀젼으로서 스티렌 아크릴 에멀젼 만을 사용할 경우에는, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 점도가 낮아져서 작업성 및 내구성이 저하되므로, 이를 방지하기 위하여 폴리아크릴에스테르 라텍스, 폴리부타디엔 고무, 폴리비닐아세테이트 라텍스 및 스타치 에멀젼을 혼합하여 폴리머 에멀젼을 형성하는 것이다. 스티렌 아크릴 에멀젼 이외에 폴리아크릴에스테르 라텍스, 폴리부타디엔 고무 및 폴리비닐아세테이트 라텍스가 혼합되어 이루어진 폴리머 에멀젼은 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 부착력, 휨 인성 및 내구성을 개선시키는 효과를 제공한다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 소수성 및 부드러움(softness)을 부여하도록, 상기 폴리머 에멀젼에 스티렌 아크릴 에멀젼이 포함된다.
이러한 스티렌 아크릴 에멀젼은 폴리머 에멀젼에 60∼95 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 스티렌 아크릴 에멀젼의 함량이 60 중량부 미만이면 상기 폴리머 에멀젼에 소수성 및 부드러움(softness)을 부여하는 효과가 미약하며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 스티렌 아크릴 에멀젼의 함량이 95 중량부를 초과하면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 점도가 낮아져서 작업성 및 내구성이 저하될 수 있다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼의 분산 안전성 및 접착강도를 향상시키도록, 상기 폴리머 에멀젼에 폴리아크릴에스테르 라텍스가 포함된다.
이러한 폴리아크릴에스테르 라텍스는 폴리머 에멀젼에 1∼20 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 폴리아크릴에스테르 라텍스의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 분산 안전성 및 접착강도가 저하되며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 폴리아크릴에스테르 라텍스의 함량이 20 중량부를 초과하면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 작업성 및 내구성이 저하될 수 있다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼의 강도 및 내마모성을 향상시키도록, 상기 폴리머 에멀젼에 폴리부타디엔 고무가 포함된다.
이러한 폴리부타디엔 고무는 폴리머 에멀젼에 1∼15 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 폴리부타디엔 고무의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 강도 및 내마모성이 저하되며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 폴리부타디엔 고무의 함량이 15 중량부를 초과하면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 취성이 증가될 수 있다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼의 점도를 조절하고 부착강도를 향상시키도록, 상기 폴리머 에멀젼에 폴리비닐아세테이트 라텍스가 포함된다.
이러한 폴리비닐아세테이트 라텍스는 폴리머 에멀젼에 0.1∼10 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 폴리비닐아세테이트 라텍스의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 부착강도가 저하되며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 폴리비닐아세테이트 라텍스의 함량이 10 중량부를 초과하면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 점도가 과도하게 상승할 수 있다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼의 구성성분의 분리를 방지하도록, 상기 폴리머 에멀젼에 스타치 에멀젼이 포함된다.
이러한 스타치 에멀젼은 폴리머 에멀젼에 0.01∼5 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 스타치 에멀젼의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기 폴리머 에멀젼의 구성성분이 분리되기 쉽고, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 폴리머 에멀젼에 함유되는 스타치 에멀젼의 함량이 5 중량부를 초과하면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 강도가 저하될 수 있다.
본 발명에서는 상기에서 기술된 바와 같은 조성의 폴리머 에멀젼 0.1∼15 중량부가 포함된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 제공되는 것이다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 함유되는 폴리머 에멀젼의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기 폴리머 에멀젼을 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 강도 및 내구성이 저하되며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 함유되는 폴리머 에멀젼의 함량이 15 중량부를 초과하면 상기 폴리머 에멀젼를 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 점도가 너무 높아져 작업성(슬럼프)이 낮아지고 수화반응을 지연시켜 조기 강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물은 잔골재 35∼65 중량부, 굵은골재 30∼55 중량부를 포함한다. 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5㎜ 이하인 것을 잔골재라하고 입경이 5㎜ 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다.
맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 포함되는 골재는 입경 5 ㎜ 이하의 잔골재와 입경 5 ㎜를 초과하는 굵은골재를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 잔골재와 굵은골재를 혼합하여 사용하게 되면, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 포함되는 폴리머 에멀젼의 함량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 작업성이 향상되면서 강도가 개선되는 효과를 제공한다.
따라서, 본 발명에서는 잔골재 35∼65 중량부, 굵은골재 30∼55 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 포함되는 잔골재의 함량이 35 중량부 미만 또는 굵은골재의 함량이 30 중량부 미만이면 상기 잔골재와 굵은골재를 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에서 폴리머 에멀젼의 함량이 상대적으로 증가되어 제조원가가 상승하게 되며, 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물에 포함되는 잔골재의 함량이 65 중량부를 초과하거나 또는 굵은골재의 함량이 55 중량부를 초과하면 상기 잔골재와 굵은골재를 포함하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 작업성과 수밀성이 저하될 수 있다.
그리고, 상기에서 기술된 바와 같이 시멘트계 결합재, 폴리머 에멀젼, 잔골재, 굵은골재의 혼합을 촉진하도록 물 0.1∼8 중량부가 포함되어 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 이루어지는 것이다.
상기와 같은 구성성분과 조성비의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 사용하여 제조되는 맨홀 플랜지는 휨 강도, 인장 강도 등과 같은 각종 기계적 물성, 수밀성, 내구성이 대폭 향상되는 효과를 지닌다.
이하에서, 본 발명에 따른 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 4>
1. 보통 시멘트 75 중량부, 알루미네이트 10 중량부, 제올라이트 5 중량부, 버텀 애쉬(bottom ash) 5 중량부, 퍼라이트 3 중량부, 폴리카본산계 유동화제 1 중량부 및 실리콘계 소포제 1 중량부를 혼합 교반하여 시멘트계 결합재를 형성하는 동시에, 스티렌 아크릴 에멀젼 90 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 3 중량부, 폴리부타디엔 고무 3 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 3 중량부 및 스타치 에멀젼 1 중량부를 혼합 교반하여 폴리머 에멀젼을 형성하였다.
2. 상기 시멘트계 결합재 14 중량부, 잔골재 37 중량부, 굵은골재 46 중량부를 강제믹서에 투입하고 교반하여 콘크리트 혼합물을 형성하였다.
3. 상기 콘크리트 혼합물 97 중량부에 물 1 중량부 및 상기 폴리머 에멀젼 2 중량부를 혼합하고 2분간 교반하여 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 형성하였다.
<실시예 5>
스티렌 아크릴 에멀젼 85 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 5 중량부, 폴리부타디엔 고무 5 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 4 중량부 및 스타치 에멀젼 1 중량부를 혼합 교반하여 폴리머 에멀젼을 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 4와 동일하다.
<실시예 6>
스티렌 아크릴 에멀젼 80 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 7 중량부, 폴리부타디엔 고무 7 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 5 중량부 및 스타치 에멀젼 1 중량부를 혼합 교반하여 폴리머 에멀젼을 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 4와 동일하다.
상기의 실시예 4 내지 실시예 6의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 4 및 5는 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 시멘트 콘크리트 조성물 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 4>
1. 보통 시멘트 14 중량부, 잔골재 37 중량부, 굵은골재 46 중량부를 강제믹서에 투입하고 교반하여 콘크리트 혼합물을 형성하였다.
2. 상기 콘크리트 혼합물 97 중량부에 물 3 중량부를 혼합하고 2분간 교반하여 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물을 형성하였다.
<비교예 5>
1. 보통 시멘트 14 중량부, 잔골재 37 중량부, 굵은골재 46 중량부를 강제믹서에 투입하고 교반하여 콘크리트 혼합물을 형성하였다.
2. 상기 콘크리트 혼합물 97 중량부에 물 1 중량부 및 스티렌 아크릴 에멀젼 2 중량부를 혼합하고 2분간 교반하여 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 형성하였다.
다음의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 4 내지 실시예 6의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 4 및 비교예 5의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 6>
실시예 4 내지 실시예 6에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물과 비교예 4 및 비교예 5에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 의거하여 압축강도를 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 7에 나타내었다.
구 분 압축강도(㎏f/㎠)
실시예 4 490
실시예 5 528
실시예 6 532
비교예 4 435
비교예 5 445
상기 표 7에서 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 비교예 4 및 비교예 5의 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물 보다 압축강도가 우수한 것으로 나타났다.
<시험예 7>
실시예 4 내지 실시예 6에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물과 비교예 4 및 비교예 5에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 의거하여 휨강도를 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 8에 나타내었다.
구 분 휨강도(㎏f/㎠)
실시예 4 120
실시예 5 132
실시예 6 135
비교예 4 58
비교예 5 110
상기 표 8에서 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 비교예 4 및 비교예 5의 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물 보다 휨강도가 우수한 것으로 나타났다.
<시험예 8>
실시예 4 내지 실시예 6에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물과 비교예 4 및 비교예 5에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 의거하여 인장강도를 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 9에 나타내었다.
구 분 인장강도(㎏f/㎠)
실시예 4 36
실시예 5 39
실시예 6 43
비교예 4 25
비교예 5 30
상기 표 9에서 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 비교예 4 및 비교예 5의 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물 보다 인장강도가 우수한 것으로 나타났다.
<시험예 9>
실시예 4 내지 실시예 6에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물과 비교예 4 및 비교예 5에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물을 KS F 4004에 의거하여 흡수율을 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 10에 나타내었다.
구 분 흡수율(%)
실시예 4 1.3
실시예 5 1.0
실시예 6 1.0
비교예 4 3.8
비교예 5 1.6
상기 표 10에서 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 비교예 4 및 비교예 5의 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물 보다 흡수율이 낮은 것으로 나타났으며, 이에 따라 상기 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물의 기공률이 작은 것으로 판단된다.
<시험예 10>
실시예 4 내지 실시예 6에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물과 비교예 4 및 비교예 5에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물을, 콘크리트의 길이 변화 시험 방법인 KS F 2424에 의거하여 건조수축률을 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 11에 나타내었다.
구 분 건조수축률(×104)
실시예 4 0.5
실시예 5 0.41
실시예 6 0.38
비교예 4 1.8
비교예 5 1.0
상기 표 11에서 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 비교예 4 및 비교예 5의 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물 보다 건조수축률이 작은 것으로 나타났으며, 이에 따라 상기 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 수축 저감 효과를 지니고 있다는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 11>
실시예 4 내지 실시예 6에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물과 비교예 4 및 비교예 5에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물을, JIS A 1171에 의거하여 염화물 이온 침투 깊이를 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 12에 나타내었다.
구 분 염화물 이온 침투 깊이(㎜)
실시예 4 1.3
실시예 5 1.2
실시예 6 1.0
비교예 4 3.5
비교예 5 1.9
상기 표 12에서 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 비교예 4 및 비교예 5의 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물 보다 염화물 이온 침투 깊이가 작은 것으로 나타났으며, 이에 따라 상기 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 염해에 대한 저항성이 높다는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 12>
실시예 4 내지 실시예 6에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물과 비교예 4 및 비교예 5에 의하여 제조된 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 의거하여 동결융해 저항성을 측정하고, 그 측정 결과를 다음 표 13에 나타내었다.
구 분 내구성 지수
실시예 4 92
실시예 5 93
실시예 6 94
비교예 4 59
비교예 5 90
상기 표 13에서 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 비교예 4 및 비교예 5의 맨홀 플랜지용 콘크리트 조성물 보다 내구성 지수가 큰 것으로 나타났으며, 이에 따라 상기 실시예 4 내지 실시예 6의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 내구성이 향상되었다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예를 참조하여 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 및 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 이용한 조립식 맨홀의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 및 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 이용한 조립식 맨홀의 제조 방법은 맨홀 본체 형상을 지닌 원심력 성형몰드를 일정한 속도로 회전시키면서, 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재를 1∼3 : 0.1∼2.0의 중량비로 동시에 도포하여 외부 보강층을 형성하는 단계가 포함된다.
구체적으로, 맨홀 본체 형상을 지닌 원심력 성형몰드를 일정한 속도로 회전시키면서, 상기 원심력 성형몰드의 내부로 불포화 폴리에스테르 수지 40∼95 중량부, 부틸 아크릴레이트 수지 1∼30 중량부, 페트롤륨(Petroleum) 수지 1∼20 중량부, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 0.1∼10 중량부, 과산화물 0.01∼5 중량부, 층분리 방지제 0.01∼5 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 0.01∼7 중량부가 포함되어 이루어진 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재를 1∼3 : 0.1∼2.0의 중량비로 동시에 도포한다. 상기 도포된 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재는 원심력 성형몰드의 원심력에 의해 내주면으로 진행되어 외부 보강층을 형성한다.
상기와 같이 외부 보강층을 형성하도록 원심력 성형몰드의 내부로 액상 수지계 결합재 1∼3 중량부와 동시에 도포되는 섬유 강화재의 양이 0.1 중량부 미만이면 상기 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재로 이루어지는 외부 보강층의 장기 강도 등과 같은 기계적 물성과 내구성이 저하되며, 원심력 성형몰드의 내부로 액상 수지계 결합재 1∼3 중량부와 동시에 도포되는 섬유 강화재의 양이 2.0 중량부를 초과하면 상기 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재로 이루어지는 외부 보강층의 수밀성이 저하될 수 있다.
그리고, 외부 보강층을 형성하도록 원심력 성형몰드의 내부로 액상 수지계 결합재와 동시에 도포되는 섬유 강화재는 유리섬유와 나일론 섬유가 1 : 0.01∼0.2의 중량비로 혼합되어 이루어지는 섬유 강화재이다. 섬유 강화재를 형성하도록 유리섬유 1 중량부에 혼합되는 나일론 섬유의 양이 0.01 중량부 미만이면 상기 섬유 강화재를 사용하여 형성되는 외부 보강층의 인장강도가 저하되고, 유리섬유 1 중량부에 혼합되는 나일론 섬유의 양이 0.2 중량부를 초과하면 상기 나일론 섬유가 포함된 섬유 강화재의 가공성이 저하될 수 있다.
상기와 같은 조성의 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재가 원심력 성형몰드의 내부로 동시에 주입되고, 원심력에 의해 상기 원심력 성형몰드의 내주면으로 진행되어 외부 보강층을 형성하게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 및 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 이용한 조립식 맨홀의 제조 방법은 상기 외부 보강 섬유층의 내주면에 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 타설하여 본체 중간층을 형성하는 단계가 포함된다.
원심력 성형몰드의 내부에 존재하는 외부 보강 섬유층의 내주면에 액상 수지계 결합재 1.5∼30 중량부, 버텀 애쉬(Bottom ash) 1∼30 중량부, 글래스 버블(Glass bubble) 1∼20 중량부, 탄산칼슘(CaCO3) 1∼10 중량부, 제1 잔골재(3호사) 5∼30 중량부 및 제2 잔골재(6호사) 15∼70 중량부가 포함되되, 상기 액상 수지계 결합재는 불포화 폴리에스테르 수지 40∼95 중량부, 부틸 아크릴레이트 수지 1∼30 중량부, 페트롤륨(Petroleum) 수지 1∼20 중량부, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 0.1∼10 중량부, 과산화물 0.01∼5 중량부, 층분리 방지제 0.01∼5 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 0.01∼7 중량부가 포함되는 조성의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 타설한다.
상기 타설된 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물은 원심력 성형몰드의 원심력에 의해 외부 보강 섬유층의 내주면으로 진행되어 본체 중간층을 형성하는 것이다.
또한, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 및 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 이용한 조립식 맨홀의 제조 방법은 상기 본체 중간층의 내주면에 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재를 동시에 도포하여 내부 보강층이 적층된 맨홀 본체를 형성하는 단계가 포함된다.
상기와 같이 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물이 타설되어 형성된 본체 중간층의 내주면으로 불포화 폴리에스테르 수지 40∼95 중량부, 부틸 아크릴레이트 수지 1∼30 중량부, 페트롤륨(Petroleum) 수지 1∼20 중량부, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 0.1∼10 중량부, 과산화물 0.01∼5 중량부, 층분리 방지제 0.01∼5 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 0.01∼7 중량부가 포함되어 이루어진 액상 수지계 결합재와 섬유 강화재를 1∼3 : 0.1∼2.0의 중량비로 동시에 도포하여 내부 보강층을 형성함으로써, 외부 보강층/맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 재질의 본체 중간층/내부 보강층의 3층 구조를 이루는 맨홀 본체를 형성하는 것이다.
또한, 본 발명의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 및 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 이용한 조립식 맨홀의 제조 방법은 상기 맨홀 본체의 양 측에 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 재질의 맨홀 플랜지를 접착제로 접착하여 맨홀을 조립하는 단계가 포함된다.
외부 보강층/맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물 재질의 본체 중간층/내부 보강층의 3층 구조를 이루는 맨홀 본체의 양 측에. 시멘트계 결합재 2.5∼30 중량부, 폴리머 에멀젼 0.1∼15 중량부, 잔골재 35∼65 중량부, 굵은골재 30∼55 중량부 및 물 0.1∼8 중량부가 포함되되, 상기 시멘트계 결합재는 시멘트 70∼95 중량부, 알루미네이트 1∼25 중량부, 제올라이트 0.1∼5 중량부, 버텀 애쉬(bottom ash) 0.1∼30 중량부, 퍼라이트 0.01∼5 중량부, 유동화제 0.01∼3.0 중량부 및 소포제 0.01∼3.0 중량부가 포함되며, 상기 폴리머 에멀젼은 스티렌 아크릴 에멀젼 60∼95 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 1∼20 중량부, 폴리부타디엔 고무 1∼15 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 0.1∼10 중량부 및 스타치 에멀젼 0.01∼5 중량부가 포함되는 조성을 이루는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 재질의 맨홀 플랜지를 접착제로 접착하여 맨홀을 조립함으로써, 본 발명을 실시하게 된다.
상기 맨홀을 조립하는 단계에서 맨홀 본체의 양 측에 접착제로 접착되는 맨홀 플랜지는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물이 플랜지용 형틀에 타설되고 양성되어 형성된다.
구체적으로, 시멘트 70∼95 중량부, 알루미네이트 1∼25 중량부, 제올라이트 0.1∼5 중량부, 버텀 애쉬(bottom ash) 0.1∼30 중량부, 퍼라이트 0.01∼5 중량부, 유동화제 0.01∼3.0 중량부 및 소포제 0.01∼3.0 중량부를 혼합하여 시멘트계 결합재를 형성하며, 스티렌 아크릴 에멀젼 60∼95 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 1∼20 중량부, 폴리부타디엔 고무 1∼15 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 0.1∼10 중량부 및 스타치 에멀젼 0.01∼5 중량부를 혼합하여 폴리머 에멀젼을 형성하는 단계, 상기 시멘트계 결합재 2.5∼30 중량부, 상기 폴리머 에멀젼 0.1∼15 중량부, 잔골재 35∼65 중량부. 굵은골재 30∼55 중량부 및 물 0.1∼8 중량부를 혼합하여 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 형성하는 단계, 상기 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 플랜지용 형틀에 타설하는 단계 및 상기 타설된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 양생하는 단계에 의하여 맨홀 플랜지가 형성되는 것이다.
맨홀 플랜지를 형성하는 단계에서, 맨홀 본체의 단부가 삽입 안착되는 결합 홈을 맨홀 플랜지의 원주 내측에 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 맨홀 본체와 맨홀 플랜지를 접착제는 시멘트 혼화용 폴리머가 혼입된 무수축형 주입재를 사용하는 것이 바람직하나, 시중에서 널리 사용되는 일반적인 콘크리트 접착제를 사용하여도 무방하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (8)

  1. 액상 수지계 결합재 1.5∼30 중량부와, 버텀 애쉬(Bottom ash) 1∼30 중량부와, 글래스 버블(Glass bubble) 1∼20 중량부와, 탄산칼슘(CaCO3) 1∼10 중량부와, 제1 잔골재 5∼30 중량부 및 상기 제1 잔골재보다 작은 입자 크기를 갖는 제2 잔골재 15∼70 중량부가 포함되되,
    상기 액상 수지계 결합재는 불포화 폴리에스테르 수지 40∼95 중량부와, 부틸 아크릴레이트 수지 1∼30 중량부와, 페트롤륨(Petroleum) 수지 1∼20 중량부와, 가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 0.1∼10 중량부와, 과산화물 0.01∼5 중량부와, 층분리 방지제 0.01∼5 중량부 및 메타자일렌 디이소시아네이트(Methaxylene diisocyanate) 0.01∼7 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물.
  2. 시멘트계 결합재 2.5∼30 중량부와, 폴리머 에멀젼 0.1∼15 중량부와, 잔골재 35∼65 중량부와, 굵은골재 30∼55 중량부 및 물 0.1∼8 중량부가 포함되되,
    상기 시멘트계 결합재는 시멘트 70∼95 중량부와, 알루미네이트 1∼25 중량부와, 제올라이트 0.1∼5 중량부와, 버텀 애쉬(bottom ash) 0.1∼30 중량부와, 퍼라이트 0.01∼5 중량부와, 유동화제 0.01∼3.0 중량부 및 소포제 0.01∼3.0 중량부가 포함되며,
    상기 폴리머 에멀젼은 스티렌 아크릴 에멀젼 60∼95 중량부와, 폴리아크릴에스테르 라텍스 1∼20 중량부와, 폴리부타디엔 고무 1∼15 중량부와, 폴리비닐아세테이트 라텍스 0.1∼10 중량부 및 스타치 에멀젼 0.01∼5 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물.
  3. 맨홀 본체 형상을 지닌 원심력 성형몰드를 일정한 속도로 회전시키면서 청구항 1의 액상 수지계 결합재와 유리섬유를 포함하는 섬유 강화재를 1∼3 : 0.1∼2.0의 중량비로 동시에 도포하여 외부 보강층을 형성하는 단계;
    상기 외부 보강 섬유층의 내주면에 청구항 1의 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물을 타설하여 본체 중간층을 형성하는 단계;
    상기 본체 중간층의 내주면에 상기 청구항 1의 액상 수지계 결합재와 유리섬유를 포함하는 섬유 강화재를 동시에 도포하여 내부 보강층이 적층된 맨홀 본체를 형성하는 단계; 및
    상기 맨홀 본체의 양 측에 청구항 2의 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물 재질의 맨홀 플랜지를 접착제로 접착하여 맨홀을 조립하는 단계를 포함하는 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액상 수지계 결합재에 가소성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 폴리프로필렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 가소성 디알릴프탈레이트 수지 및 가소성 디알릴이소프탈레이트 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 가소성 프탈레이트계 수지 0.01∼10중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액상 수지계 결합재에 포함되는 과산화물은 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨(Potassium persulfate)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 과산화물인 것을 특징으로 하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액상 수지계 결합재에 포함되는 층분리 방지제는 셀룰로오스(Cellulose), 전분, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 및 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 층분리 방지제인 것을 특징으로 하는 맨홀 본체용 폴리머 모르타르 조성물.
  7. 제3항에 있어서, 상기 외부 보강층를 형성하는 단계에서 사용되는 섬유 강화재는 유리섬유와 나일론 섬유가 1 : 0.01∼0.2의 중량비로 혼합되어 이루어지는 섬유 강화재인 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 맨홀을 조립하는 단계에서 사용되는 맨홀 플랜지는
    시멘트 70∼95 중량부, 알루미네이트 1∼25 중량부, 제올라이트 0.1∼5 중량부, 버텀 애쉬(bottom ash) 0.1∼30 중량부, 퍼라이트 0.01∼5 중량부, 유동화제 0.01∼3.0 중량부 및 소포제 0.01∼3.0 중량부를 혼합하여 시멘트계 결합재를 형성하며, 스티렌 아크릴 에멀젼 60∼95 중량부, 폴리아크릴에스테르 라텍스 1∼20 중량부, 폴리부타디엔 고무 1∼15 중량부, 폴리비닐아세테이트 라텍스 0.1∼10 중량부 및 스타치 에멀젼 0.01∼5 중량부를 혼합하여 폴리머 에멀젼을 형성하는 단계;
    상기 시멘트계 결합재 2.5∼30 중량부, 상기 폴리머 에멀젼 0.1∼15 중량부, 잔골재 35∼65 중량부. 굵은골재 30∼55 중량부 및 물 0.1∼8 중량부를 혼합하여 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 형성하는 단계;
    상기 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 플랜지용 형틀에 타설하는 단계; 및
    상기 타설된 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 양생하는 단계에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 조립식 맨홀의 제조 방법.
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