KR101533047B1 - 콘크리트 맨홀 구조물 및 이의 시공방법 - Google Patents

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박계용
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Abstract

본 발명은 콘크리트 맨홀 구조물에 관한 것으로, 상기 맨홀 구조물은 하부맨홀, 상부맨홀, 상기 하부 및 상부맨홀의 연결부로 이루어지며, 상기 연결부에는 주입재 조성물이 배치되며, 상기 주입재 조성물은 성능개선 혼화제 및 충전재를 포함하며, 상기 성능개선 혼화제는 아크릴로니트릴부타디엔, 메타크릴산메틸부타디엔, 폴리카보네이트, 우레탄-아크릴, 실리콘, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 비스페놀 B, 프탈산 에스테르, 디부틸틴 디라우레이트 및 트리페닐 스티빈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 콘크리트 맨홀 구조물의 시공방법은 하부맨홀의 연결부에 주입재 조성물을 주입하는 단계; 상기 하부맨홀의 연결부의 외주연에 실링부재를 설치하는 단계; 상부맨홀의 연결부를 상기 하부맨홀의 연결부에 맞추어 올려 맨홀 구조물을 형성하는 단계; 상기 맨홀 구조물을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 맨홀 구조물 및 이의 시공방법{Concrete Manhole Structure and Constructing Method Thereof}
본 발명은 내구성 및 기밀성이 우수한 콘크리트 맨홀 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 하수관이나 오수관에 설치되는 맨홀은 하수의 유입, 유출관을 포함하는 상부가 개방된 구조의 하부맨홀 및 상기 하부맨홀의 상부에 안착되는 상부맨홀, 상기 상부맨홀이 맨홀공을 개폐시키기 위한 맨홀뚜껑으로 이루어져 있다.
맨홀 구조물을 시공할 때, 현장에서 콘크리트를 타설하여 시공하는 방법은 콘크리트 양생에 장시간이 소요되어 공사기간이 길어지는 문제가 있으므로, 프리캐스트 방법에 따라 사전 제작된 일체형 구조물을 시공하거나 조립시공하게 된다.
맨홀 구조물을 프리캐스트 방법에 따라 사전 제작하여 조립시공할 때, 유입관과 유출관이 연결되는 연결부의 누수뿐만 아니라 상부 및 하부맨홀이 조립되는 부위의 누수도 문제가 된다. 상기 상부 및 하부맨홀이 조립되는 부위의 누수를 방지하기 위해 통상적으로 고무링 등의 실링부재를 끼우게 되어 있으나,수밀성 및 접합력이 약하여 시간이 경과함에 따라 누수가 발생하는 문제가 있다.
이러한 맨홀 구조물의 조립 부위의 누수 및 기밀성 유지를 위해, 대한민국 등록특허공보 10-0711282호에서는 연결볼트를 이용하여 상부 및 하부맨홀을 견고하게 기밀하는 구조가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 10-0743593호에서는 인장강도가 높은 연결부재를 추가적으로 삽입하여 기밀을 유지하는 구조가 개시되어 있다.
그러나 상기 선행기술들의 맨홀 구조물 시공 방법은 추가적인 부속을 설치해야 하므로 공정이 번거롭고 시간이 경과하면 연결부위가 열화되어 누수가 발생하는 문제가 여전히 남아있다.
본 발명자들은 상부맨홀의 하중에 자중에 의해 기밀이 유지되도록 실링부재만으로 기밀을 이룰 수 있는 소재를 검토해왔다.
대한민국 등록특허공보 10-1065252호에서는 맨홀 플랜지용 폴리머 콘크리트 조성물을 사용하여 맨홀 본체의 양측을 접착하여 맨홀을 조립하는 방법이 개시되어 있다. 상기 선행기술에서는 폴리머 에멀젼으로 스티렌 아크릴 에멀젼를 포함함으로써 기계적 물성, 수밀성, 내구성을 향상시키고 있으나, 단순히 맨홀 본체의 양측을 접착하는데 불과하여 실제 시공시 충분한 접합이 이루어지지 않아 시간이 경과함에 따라 누수가 발생하는 문제가 있었다.
이에따라, 본 발명자들은 콘크리트 구조물의 줄눈부 파손 발생을 방지하기 위한 콘크리트 구조물 줄눈재 조성물을 활용하는 점에 대해 검토해왔다.. 상기 줄눈재 조성물은 방수성, 내구성이 우수하므로, 맨홀 구조물의 연결부위에 대한 실링부재로 적용하기에 적합한 것으로 파악되었다.
예를 들어, 대한민국 등록특허공보 10-1478757호에서는 콘크리트 구조물의 줄눈부 파손 발생을 방지하기 위하여 폴리우레탄 수지를 포함하는 폴리머 수지 및 충전재로 이루어진 콘크리트 구조물 줄눈재용 조성물을 사용하는 점이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 10-1481385호에서는 스티렌-아크릴 에멀젼을 포함하는 폴리머 수지와 시멘트계 결합재를 포함하는 줄눈부 보수재 조성물이 개시되어 있다.
이러한 줄눈부 보수재 조성물을 기본으로 하여 맨홀 구조물의 실링부재에 사용하기에 적합한 연성 및 내충격성, 접합력을 가진 조성물을 제조함으로써 시공이 간편하면서도 누수가 없고 기밀성이 우수한 맨홀 구조물을 시공할 수 있을 것으로 기대된다.
대한민국 등록특허공보 10-0711282호(2007.04.25.) 대한민국 등록특허공보 10-0743593호(2007.07.27.) 대한민국 등록특허공보 10-1065252호(2011.09.16.) 대한민국 등록특허공보 10-1478757호(2015.01.02.) 대한민국 등록특허공보 10-1481385호(2015.01.14.)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 맨홀 구조물의 시공이 간편하면서도, 누수 등이 발생하지 않는 수밀성, 접합력이 우수하며, 인장강도 등의 기계적 물성이 우수한 콘크리트 맨홀 구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 콘크리트 맨홀 구조물은 하부맨홀, 상부맨홀, 상기 하부 및 상부맨홀의 연결부로 이루어지는 콘크리트 맨홀 구조물로서, 상기 연결부에는 주입재 조성물이 배치되며, 상기 주입재 조성물은 성능개선 혼화제 및 충전재를 포함하며, 상기 성능개선 혼화제는 아크릴로니트릴부타디엔 10 내지 70중량부, 메타크릴산메틸부타디엔 5 내지 50중량부, 폴리카보네이트 1 내지 40 중량부, 우레탄-아크릴 1 내지 40중량부, 실리콘 0.1 내지 20중량부, 폴리프로필렌 0.1 내지 20중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌 0.01 내지 15중량부, 비스페놀 B 0.01 내지 15중량부, 프탈산 에스테르 0.01 내지 15중량부, 디부틸틴 디라우레이트 0.01 내지 5중량부 및 트리페닐 스티빈 0.01 내지 5중량부를 포함하며, 상기 충전재는 경질탄산칼슘 10 내지 60중량부, 실리콘 폐슬러리 5 내지 40중량부, 질석 5 내지 25중량부, 산화아연 1 내지 20중량부, 알루미나 분말 0.1 내지 20중량부, 수산화 알루미늄 0.1 내지 20중량부, 벤토나이트 0.1 내지 20중량부, 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.01 내지 15중량부 및 황산바륨 0.01 내지 15중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결부재에는 실링부재가 추가적으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 성능개선 혼화제는 안료, 폴리아크릴아미드, 알콕시메틸폴리아미드, 폴리피로멜리트이미드, 폴리스티렌 수지, 반응개시제를 추가적으로 포함할 수 있다.
콘크리트 맨홀 연결부의 시공방법은 하부맨홀의 연결부에 상기 주입재 조성물을 주입하는 단계; 상기 하부맨홀의 연결부의 외주연에 실링부재를 설치하는 단계; 상부맨홀의 연결부를 상기 하부맨홀의 연결부에 맞추어 올려 맨홀 구조물을 형성하는 단계; 상기 맨홀 구조물을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부맨홀의 연결부는 2개의 스피곳이 형성된 오목(凹) 형상이고, 상기 상부맨홀의 연결부는 1개의 소켓이 형성된 볼록(凸) 형상으로 이루어져 상기 상부맨홀과 하부맨홀의 연결부가 맞물려 결합되게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실링부재는 상기 하부맨홀의 연결부에 형성된 2개의 스피곳에 각각 설치되며, 상기 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물은 상기 오목(凹) 형상의 오목부 내부의 20 내지 50 부피%를 채우도록 주입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 수밀성을 향상시키기 위하여, 상기 실링부재는 내부에 코어재를 포함하는 부틸고무 실링부재를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 콘크리트 맨홀 구조물은 상부 및 하부맨홀의 연결부의 인장강도, 수밀성 및 접합력이 우수하여 콘크리트 맨홀 연결부의 누수를 방지할 수 있으면서도 간편하게 시공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 누수를 충분히 방지함으로써 콘크리트 맨홀의 유지관리 기간을 연장할 수 있다.
도 1은 종래의 콘크리트 맨홀 연결부를 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 콘크리트 맨홀 연결부를 나타낸 개념도.
이하, 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.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 맨홀 구조물은 하부맨홀, 상부맨홀, 상기 하부 및 상부맨홀의 연결부로 이루어지며, 상기 연결부에는 주입재 조성물이 배치되며, 실링부재가 추가적으로 배치될 수 있다.
상기 연결부에 배치되는 주입재 조성물은 콘크리트 연결부의 수밀성, 접합성 등을 향상시키기 위해 성능개선 혼화제 및 충전재를 포함하여 이루어진다.
상기 성능개선 혼화제는 아크릴로니트릴부타디엔, 메타크릴산메틸부타디엔, 폴리카보네이트, 우레탄-아크릴, 실리콘, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 비스페놀 B, 프탈산 에스테르, 디부틸틴 디라우레이트 및 트리페닐 스티빈을 포함하며, 상기 충전재는 경질탄산칼슘, 실리콘 폐슬러리, 질석, 산화아연, 알루미나 분말, 수산화 알루미늄, 벤토나이트, 포타슘디페닐설폰설포네이트 및 황산바륨을 포함한다.
이때, 상기 성능개선 혼화제는 아크릴로니트릴부타디엔 10 내지 70중량부, 메타크릴산메틸부타디엔 5 내지 50중량부, 폴리카보네이트 1 내지 40 중량부, 우레탄-아크릴 1 내지 40중량부, 실리콘 0.1 내지 20중량부, 폴리프로필렌 0.1 내지 20중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌 0.01 내지 15중량부, 비스페놀 B 0.01 내지 15중량부, 프탈산 에스테르 0.01 내지 15중량부, 디부틸틴 디라우레이트 0.01 내지 5중량부 및 트리페닐 스티빈 0.01 내지 5중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충전재는 경질탄산칼슘 10 내지 60중량부, 실리콘 폐슬러리 5 내지 40중량부, 질석 5 내지 25중량부, 산화아연 1 내지 20중량부, 알루미나 분말 0.1 내지 20중량부, 수산화 알루미늄 0.1 내지 20중량부, 벤토나이트 0.1 내지 20중량부, 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.01 내지 15중량부 및 황산바륨 0.01 내지 15중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 성능개선 혼화제에서 상기 아크릴로니트릴부타디엔은 인장강도, 탄성, 내유성 및 내마모성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 아크릴로니트릴부타디엔은 성능개선 혼화제에 대하여 10 내지 70중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴로니트릴부타디엔의 함량이 70중량부를 초과하면 연성이 강해져 하중에 의한 변형이 발생되기 쉽고, 상기 아크릴로니트릴부타디엔의 함량이 10중량부 미만이면 인장강도, 탄성, 내유성 및 내마모성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 아크릴로니트릴부타디엔은 아크릴로니트릴의 함량이 25 내지 50 중량%, 부타디엔 함량이 50 내지 75 중량%인 것이 상기 인장강도, 탄성, 내유성, 내마모성의 효과를 발휘하기에 적합하다.
또한, 상기 메타크릴산메틸부타디엔은 부착력, 내열성, 내노화성 및 인성을 개선하기 위해서 사용된다. 상기 메타크릴산메틸부타디엔은 상기 성능개선 혼화제에 대하여 5 내지 50중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메타크릴산메틸부타디엔의 함량이 50중량부를 초과하면 부착력, 내열성, 내노화성 및 인성이 증가하지만 경제적이지 못하며, 상기 메타크릴산메틸부타디엔의 함량이 5중량부 미만이면 부착력, 내열성, 내노화성 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 메타크릴산메틸부타디엔은 메틸메타크릴레이트의 함유량이 30 내지 50 중량%인 것이 부착력, 내열성, 내노화성을 향상시키기에 적합하다.
본 발명의 성능개선 혼화제는 상기 아크릴로니트릴부타디엔과 메타크릴산메틸부타디엔을 함께 사용함으로써 연결부의 내충격성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다. 상기 아크릴로니트릴부타디엔과 메타크릴산메틸부타디엔 중 어느 하나를 제외하고 사용하면, 맨홀 시공 후 1 내지 6개월이 경과한 후, 일부 맨홀에서 누수가 발생한다. 즉, 상기 아크릴로니트릴부타디엔과 메타크릴산메틸부타디엔의 혼합에 의한 연성의 조절효과가 없으면, 연결부의 시공 방법에 따라 불량이 발생할 우려가 있는 것이 확인되었다.
또한, 상기 폴리카보네이트는 인성, 신장률, 내충격성, 강성, 내약품성 및 작업성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리카보네이트는 내충격성, 강성, 유동성 등이 뛰어나며, 치수안정성, 성형가공성, 내약품성 등의 제반특성도 매우 뛰어나고, 작업성이 편리하며, 가격 경쟁력이 좋은 장점을 가지고 있다. 상기 폴리카보네이트는 상기 성능개선 혼화제에 대하여 1 내지 40중량부가 함유되는 것이 바람직하며, 상기 폴리카보네이트의 함량이 40중량부를 초과하면 내충격성, 강성, 내약품성, 작업성, 인성 및 신장률이 증가하지만 경제적이지 못하며, 상기 폴리카보네이트의 함량이 1중량부 미만이면 인성, 신장률, 내충격성, 강성, 내약품성 및 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 우레탄-아크릴은 탄성 및 내구성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 우레탄-아크릴은 상기 성능개선 혼화제에 대하여 1 내지 40중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 우레탄-아크릴의 함량이 40중량부를 초과하면 성능은 개선되나 경제적이지 못하며, 상기 우레탄-아크릴의 함량이 1중량부 미만이면 작업성은 개선되나, 탄성 및 내구 성능이 저하될 수 있다.
상기 실리콘은 탄성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 실리콘은 상기 성능개선 혼화제에 대하여 0.1 내지 20중량부 함유되는 것이 바람직하며, 상기 실리콘의 함량이 20중량부를 초과하면 탄성은 증가하지만 인장 및 부착력이 저하되며, 상기 실리콘의 함량이 0.1중량부 미만이면 탄성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리프로필렌은 연성 및 내구성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 폴리프로필렌은 상기 성능개선 혼화제에 대하여 0.1 내지 20중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리프로필렌의 함량이 20중량부를 초과하면 내구성이 개선되나 작업성이 저하되기 쉽고, 상기 폴리프로필렌의 함량이 0.1중량부 미만이면 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리테트라플로에틸렌은 내열성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 폴리테트라플로에틸렌은 상기 성능개선 혼화제에 대하여 0.01 내지 15중량부 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리테트라플로에틸렌의 함량이 15중량부를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리테트라플로에틸렌의 함량이 0.01중량부 미만이면 작업성은 개선되나 내열성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 비스페놀 B는 접착력을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 비스페놀 B는 상기 성능개선 혼화제에 대하여 0.01 내지 15중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 비스페놀 B의 함량이 15중량부를 초과하면 접착력은 개선되나 경제성이 떨어지고, 상기 비스페놀 B의 함량이 0.01중량부 미만이면 접착력 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 프탈산 에스테르는 유연성과 내한성을 개선하고 수지의 점도를 낮게 하여 작업성을 용이하게 하기 위하여 사용된다. 상기 프탈산 에스테르는 상기 성능개선 혼화제에 대하여 0.01 내지 15중량부 함유되는 것이 바람직하며, 상기 프탈산 에스테르의 함량이 15중량부를 초과하면 유연하고 내한성 및 작업성은 좋아지나 재료분리 현상이 발생되기 쉽고, 상기 프탈산 에스테르의 함량이 0.01중량부 미만이면 유연성, 내한성 및 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 디부틸틴 디라우레이트(Dibutyltin dilaurate, DBTDL)는 유기금속 화합물로서 폴리우레탄(polyurethane) 수지의 경화촉진제로 사용된다. 디부틸틴 디라우레이트는 복합 메탈 화합물질계로 폴리우레탄(polyurethane) 반응과 경화 촉진제로 사용되는데, 다른 금속계에 비해 인체에 대한 안전도가 뛰어나며, 촉매 능력 및 열안정성이 탁월하고, 특히 우레탄 수지, 에스테르 등의 반응 속도를 증가시킨다. 또한, 모노부틸틴(Monobutyltin; MBT), 디부틸틴(Dibutyltin; DBT), 트리부틸틴(Tributyltin; TBT), 테트라부틸틴(Tetrabutyltin; TeBT), 모노옥틸틴(Monooctyltin; MOT), 디옥틸틴(Dioctyltin; DOT), 트리시클로헥실틴(Tricyclohexyltin; TchT), 트리페닐틴(Triphenyltin; TPT) 등의 유해물질이 검출되지 않는다. 상기 디부틸틴 디라우레이트는 상기 성능개선 혼화제에 대하여 0.01 내지 5중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 디부틸틴 디라우레이트의 함량이 0.01중량부 미만이면 반응속도가 저하되어 경화시간이 늦어지며, 상기 디부틸틴 디라우레이트의 함량이 5중량부를 초과하면 경화시간이 빨라져 작업성이 저하될 수 있다.
상기 트리페닐스티빈은 상기 성능개선 혼화제의 저장안정성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 트리페닐스티빈은 상기 성능개선 혼화제에 대하여 0.01 내지 5중량부 함유되는 것이 바람직한데, 트리페닐스티빈의 함량이 5중량부를 초과하면 유기물 간의 반응이 늦어져 제 성능을 발휘하는데 어려움이 있을 수 없으며, 상기 트리페닐스티빈의 함량이 0.01중량부 미만이면 저장안정성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 성능개선 혼화제는 안료 0.01 내지 3.0중량부를 더 포함할 수 있고, 상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 성능개선 혼화제는 셀프레벨링 및 친수성을 개선하기 위하여 폴리아크릴아마이드 0.01 내지 10중량부를 더 포함할 수 있고, 변형성, 용해성 및 탄성을 개선하기 위하여 알콕시메틸폴리아미드를 0.01 내지 5중량부를 더 포함할 수 있으며, 내열성 및 강도를 개선하기 위하여 폴리피로멜리트이미드를 0.01 내지 5중량부를 더 포함할 수 있고, 상기 폴리스티렌 수지를 0.01 내지 15중량부를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 성능개선 혼화제는 반응개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 반응개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01 내지 5중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 주입재 조성물에서 상기 충전재는 경질탄산칼슘 10 내지 60중량부, 실리콘 폐슬러리 5 내지 40중량부, 질석 5 내지 25중량부, 산화아연 1 내지 20중량부, 알루미나 분말 0.1 내지 20중량부, 수산화 알루미늄 0.1 내지 20중량부, 벤토나이트 0.1 내지 20중량부, 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.01 내지 15중량부 및 황산바륨 0.01 내지 15중량부를 포함할 수 있다.
상기 경질탄산칼슘은 충전성 및 강도를 개선하기 위하여 사용된다. 상기 경질탄산칼슘은 상기 충전재에 10 내지 60중량부 함유되는 것이 바람직하며, 상기 경질탄산칼슘의 함량이 60중량부를 초과하면 강도는 개선되나 작업성이 저하되고 경제성이 떨어지고, 상기 경질탄산칼슘의 함량이 10중량부 미만이면 작업성은 개선되나 충전성 및 강도 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 실리콘 폐슬러리는 태양광 전지에서 발생되는 산업부산물로서 초기 반응성을 촉진하여 초기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용하는데, 중량비가 증가하면 초기 강도 및 내구성은 개선된다. 상기 실리콘 폐슬러지는 상기 충전재에 대하여 5 내지 40중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 폐슬러지의 함량이 5중량부 미만일 경우에는 조성물의 초기 반응성이 저하되어 초기강도 발현 및 내구성 개선효과가 저하될 수 있고, 상기 실리콘 폐슬러지의 함량이 40중량부를 초과하는 경우에는 초기 강도 및 내구성은 개선되나 과팽창이 우려된다.
상기 질석은 무독성 무취를 구비하고 다공성으로 경량이며 열전도율이 낮아 불연 및 단열 효과를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 질석은 상기 충전재에 5 내지 25중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 질석의 함량이 25중량부를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고 경제성이 떨어지고, 상기 질석의 함량이 5중량부 미만이면 작업성은 개선되나 불연 및 단열효과가 미약할 수 있다.
상기 산화아연은 부패방지 및 항균성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 산화아연은 상기 충전재에 대하여 1 내지 20중량부 함유되는 것이 바람직하며, 상기 산화아연의 함량이 20중량부를 초과하면 부패방지 및 항균성은 개선되나 작업성이 저하될 수 있고, 상기 산화아연의 함량이 1중량부 미만이면 성능개선효과가 미약할 수 있다.
상기 알루미나 분말은 조성물의 수축을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 알루미나 분말은 상기 충전재에 대하여 0.1 내지 20중량부 함유되는 것이 바람직하며, 상기 알루미나 분말의 함량이 20중량부를 초과하면 수축저감 효과는 개선되나 작업성이 저하될 수 있고, 상기 알루미나 분말의 함량이 0.1중량부 미만이면 작업성은 개선되나 수축저감 효과가 미약할 수 있다.
상기 수산화 알루미늄은 산화 방지 및 부식 방지를 위해 사용한다. 상기 수산화 알루미늄은 상기 충전재에 대하여 0.1 내지 20중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 수산화 알루미늄의 함량이 0.1중량부 미만이면 산화 및 부식 방지 효과가 미약할 수 있고, 상기 수산화 알루미늄의 함량이 20중량부를 초과하면 경화가 빨라져 작업성이 저하될 수 있다.
상기 벤토나이트는 흡습제로서 수분을 흡수하여 발포를 방지하기 위하여 사용된다. 상기 벤토나이트는 색깔은 무색 투명 하거나 백색 반투명하다. 상기 벤토나이트는 상기 충전재에 대하여 0.1 내지 20중량부 함유되는 것이 바람직하며, 상기 벤토나이트의 함량이 20중량부를 초과하면 작업성이 저하될 수 있고, 상기 벤토나이트의 함량이 0.1중량부 미만이면 흡습 효과가 미약할 수 있다.
상기 포타슘디페닐설폰설포네이트는 내열성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 포타슘디페닐설폰설포네이트는 상기 충전재에 대하여 0.01 내지 15중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 포타슘디페닐설폰설포네이트의 함량이 0.01중량부 미만이면 내구성 및 내열성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 포타슘디페닐설폰설포네이트의 함량이 15중량부를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하될 수 있고 가격경쟁력이 저하된다.
상기 황산바륨은 내마모성 및 내열성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 황산바륨은 상기 충전재에 대하여 0.01 내지 15중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산바륨의 함량이 0.01중량부 미만이면 내마모성 및 내열성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 황산바륨의 함량이 15중량부를 초과하면 작업성이 저하되고 가격경쟁력이 저하된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물의 제조방법은, 상기 성능개선 혼화제 4 내지 96중량% 및 상기 충전재 4 내지 96중량%를 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1~5분)동안 믹싱하여 제조한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 맨홀 연결부의 시공방법은 하부맨홀의 연결부에 주입재 조성물을 주입하는 단계; 상기 하부맨홀의 연결부의 외주연에 실링부재를 설치하는 단계; 상부맨홀의 연결부를 상기 하부맨홀의 연결부에 맞추어 올려 맨홀 구조물을 형성하는 단계; 상기 맨홀 구조물을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
종래의 콘크리트 맨홀 연결부는 도 1에 도시한 바와 같이 상부맨홀(100)과 하부맨홀(200)의 연결부가 각각 계단식으로 형성되어 상부맨홀의 소켓(150)과 하부맨홀의 스피곳(250)이 서로 맞물리며 결합되게 된다. 이때, 실링부재(300)는 상기 소켓(150)과 스피곳(250) 사이에 설치된다. 따라서 이 경우, 하부맨홀의 소켓 부분에 주입재 조성물(400)을 주입하여 실링하게 된다.
이에 대하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 맨홀 연결부는 도 2에 도시한 바와 같이, 하부맨홀(200)의 연결부가 2개의 스피곳(250)이 형성된 오목(凹) 형상이고, 상부맨홀(100)의 연결부는 1개의 소켓(150)이 형성된 볼록(凸) 형상으로 이루어져, 상기 소켓(150)이 스피곳(250)에 더욱 기밀하게 결합할 수 있다.
또한, 실링부재(300)를 상기 2개의 스피곳(250)에 각각 설치함으로써 기밀성을 더욱 높이며, 상기 하부맨홀의 연결부에 형성된 오목(凹) 형상의 오목부 내부에 주입재 조성물(400)을 채워 넣음으로써 시공시 경화가 완료되지 않은 주입재 조성물이 새어나오거나 충분히 주입되지 못하는 문제를 해결할 수 있다.
이때, 상기 오목부 내부에 주입하는 주입재 조성물의 양이 중요한데, 상기 오목부 내부의 20 내지 50 부피%를 채우도록 주입되는 것이 바람직하다.
상기 주입재 조성물이 양이 상기 오목부 내부의 50부피%를 초과하면, 상부맨홀의 자중에 의해 연결부가 밀착되면서, 압력에 의해 주입재 조성물이 밀려나와 실링부재(300)의 위치가 변경되거나 기밀을 유지해야 할 부분에 틈새가 발생할 우려가 있다. 또한, 상기 주입재 조성물이 양이 상기 오목부 내부의 20부피%에 미치지 못하면, 주입재 조성물의 양이 지나치게 작아 본 발명에서 요구하는 수밀성 및 접합력을 얻을 수 없게 된다.
또한, 본 발명에서 사용되는 상기 실링부재는 내부에 코어재를 포함하는 부틸고무 실링부재인 것이 바람직하다.
즉, 콘크리트재인 상부맨홀의 자중에 의해 통상의 고무 실링부재는 시간이 지남에 따라 열화되거나 손상을 입어 기밀을 유지하지 못하게 되나, 본 발명의 내부에 코어재를 포함하는 부틸고무 실링부재는 기계적 강도 및 내마모성이 우수하여 맨홀 연결부의 기밀을 효과적으로 유지하게 해 준다.
상기 부틸고무 실링부재의 코어재는 천연고무, 네오프렌고무, 실리콘고무, 우레탄고무 등의 합성고무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지 중 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하며, 상기 코어재를 감싸는 외피는 부틸고무, 석유수지, 실리카, 탄산칼슘 등의 충진제 및 기타 첨가제로 이루어진 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 맨홀 구조물의 자중을 견딜 수 있도록 상기 코어재의 직경은 실링부재 전체 직경의 20 내지 50%인 것이 바람직하다. 코어재의 직경이 20% 미만인 경우, 코어재가 없는 부틸고무 실링부재와 기계적 강도에서 차이가 없으므로 적합하지 못하며, 50%를 초과하는 경우, 외피가 너무 얇아 내구성이 약해지게 된다.
이하에서, 본 발명에 따른 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예들의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예를 제시한다. 후술하는 비교예 1은 실시예들의 특성과 단순히 비교하기 위하여 제시하는 것으로 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
아래의 표 1에 제시된 함량에 따라 경질탄산칼슘, 실리콘 폐슬러리, 질석, 산화아연, 알루미나 분말, 수산화 알루미늄, 벤토나이트, 포타슘디페닐설폰설포네이트 및 황산바륨을 건비빔하고, 여기에 아크릴로니트릴부타디엔, 메타크릴산메틸부타디엔, 폴리카보네이트, 우레탄-아크릴, 실리콘, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 비스페놀 B, 프탈산 에스테르, 디부틸틴 딜로레이트, 트리페닐 스티빈, 반응개시제 및 안료를 혼합하고 교반하여 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물을 제조하였다. 상기 반응개시제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다.
실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1의 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물의 구성성분과 함량(중량%)을 아래의 표 1에 나타내었다.
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
아크릴로니트릴부타디엔 60 53 46 67
메타크릴산메틸부타디엔 1 2 3 -
폴리카보네이트 1 2 3 -
우레탄-아크릴 1 2 3 -
실리콘 1 2 3 -
폴리프로필렌 1 2 3 -
폴리테트라플루오로에틸렌 1 2 3 -
비스페놀 B 1 2 3 -
프탈산 에스테르 0.5 0.5 0.5 0.5
디부틸틴 딜로레이트 0.5 0.5 0.5 0.5
트리페닐 스티빈 0.5 0.5 0.5 0.5
벤조일퍼옥사이드 0.5 0.5 0.5 0.5
안료(산화티탄) 1 1 1 1
경질탄산칼슘 7 7 7 7
실리콘 폐슬러리 4 4 4 4
질석 4 4 4 4
산화아연 3 3 3 3
알루미나 분말 3 3 3 3
수산화 알루미늄 3 3 3 3
벤토나이트 2 2 2 2
포타슘디페닐설폰설포네이트 2 2 2 2
황산바륨 2 2 2 2
<시험예 1>
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 시험결과들을 나타낸 것이다.
콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물의 물성을 측정하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
인장강도 및 신장률은 ASTM D 638에 의하여 아령 모양의 몰드에 상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 제조한 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물을 주입하여 경화시킨 후 7일 동안 항온항습실(20±2℃, 상대습도 65±5%(RH))에서 양생하여 측정하였다.
압축강도는 ASTM C 579에 의하여 1㎝×1㎝×3㎝의 몰드에 조성물을 주입하여 시편에 압축을 가하여 측정하였다.
접착강도는 ASTM C 882에 의하여 측정하였다.
내수성(흡수율)은 ASTM C 881에 의하여 측정하였다.
마모저항성은 ASTM C 501에 의하여 측정하였다.
가사시간은 AASHTO M-200-73에 의하여 측정하였다.
촉진 내후성 시험은 ASTM C 793에 의하여 측정을 5000시간에 걸쳐 측정하였다.
아래의 표 2에 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에 대한 측정 결과를 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
인장강도
(kgf/㎠)		 358 372 395 339
신장률(%) 455 476 502 405
압축강도
(kgf/㎠)		 680 692 715 634
접착강도
(kgf/㎠)		 51 53 55 48
흡수율(%) 0.08 0.05 0.03 0.13
마모저항성
(Wear Index Taber H-22)		 3.2 3.7 3.9 2.9
가사시간(min) 30 30 30 30
촉진내후성 시험(5000hr) 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물보다 인장강도, 신장률, 압축강도, 접착강도 및 마모저항성이 우수하였으며, 흡수율은 낮게 나타나 내수성이 우수함을 알 수 있었다.
<실험예 2>
실시예 1에서 제조한 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물을 하부맨홀의 오목부에 40, 50, 60 및 70 부피%를 채우고 상부맨홀을 결합하였다. 상부맨홀 결합 후 하루를 방치하고 상부맨홀을 분리하여 주입재 조성물이 밀려나오거나 실링부재의 위치가 변경되었는지 여부를 관찰하였다.
관찰 결과 60 및 70 부피%의 주입재 조성물을 채운 맨홀 연결부에서 주입재 조성물이 밀려나온 흔적이 발견되었다. 또한, 70 부피%의 주입재 조성물을 채운 맨홀 연결부에는 실링부재의 위치가 원래 위치보다 약 1㎝ 이동한 것이 확인되었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
100 : 상부맨홀 150 : 소켓
200 : 하부맨홀 250 : 스피곳
300 : 실링부재
400 : 주입재 조성물

Claims (10)

  1. 하부맨홀, 상부맨홀, 상기 하부 및 상부맨홀의 연결부로 이루어지는 콘크리
    트 맨홀 구조물에 있어서,
    상기 연결부에는 주입재 조성물이 배치되며,
    상기 주입재 조성물은 성능개선 혼화제 및 충전재를 포함하며, 상기 성능개
    선 혼화제는 인장강도, 탄성, 내유성 및 내마모성을 개선하기 위한 아크릴로니트릴부타디엔 10 내지 70중량부, 부착력, 내열성, 내노화성 및 인성을 개선하기 위한 메타크릴산메틸부타디엔 5 내지 50중량부, 인성, 신장률, 내충격성, 강성, 내약품성 및 작업성을 개선하기 위한 폴리카보네이트 1 내지 40 중량부, 탄성 및 내구성을 개선하기 위한 우레탄-아크릴 1 내지 40중량부, 탄성을 개선하기 위한 실리콘 0.1 내지 20중량부, 연성 및 내구성을 개선하기 위한 폴리프로필렌 0.1 내지 20중량부, 내열성을 개선하기 위한 폴리테트라플루오로에틸렌 0.01 내지 15중량부, 접착력을 개선하기 위한 비스페놀 B 0.01 내지 15중량부, 유연성과 내한성을 개선하기 위한 프탈산 에스테르 0.01 내지 15중량부, 경화촉진제인 디부틸틴 디라우레이트 0.01 내지 5중량부 및 저장안정성을 개선하기 위한 트리페닐 스티빈 0.01 내지 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부에는 실링부재가 추가적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전재는 경질탄산칼슘, 실리콘 폐슬러리, 질석, 산화아연, 알루미나 분말, 수산화 알루미늄, 벤토나이트, 포타슘디페닐설폰설포네이트 및 황산바륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전재는 경질탄산칼슘 10 내지 60중량부, 실리콘 폐슬러리 5 내지 40중량부, 질석 5 내지 25중량부, 산화아연 1 내지 20중량부, 알루미나 분말 0.1 내지 20중량부, 수산화 알루미늄 0.1 내지 20중량부, 벤토나이트 0.1 내지 20중량부, 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.01 내지 15중량부 및 황산바륨 0.01 내지 15중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 성능개선 혼화제는 안료, 폴리아크릴아미드, 알콕시메틸폴리아미드, 폴리피로멜리트이미드, 폴리스티렌 수지, 반응개시제 중 어느 하나 또는 그 이상을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물.
  6. 하부맨홀의 연결부에 청구항 1에 기재된 주입재 조성물을 주입하는 단계;
    상기 하부맨홀의 연결부의 외주연에 실링부재를 설치하는 단계;
    상부맨홀의 연결부를 상기 하부맨홀의 연결부에 맞추어 올려 맨홀 구조물을 형성하는 단계;
    상기 맨홀 구조물을 경화하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물의 시공방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하부맨홀의 연결부는 2개의 스피곳이 형성된 오목(凹) 형상이고, 상기 상부맨홀의 연결부는 1개의 소켓이 형성된 볼록(凸) 형상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물의 시공방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실링부재는 상기 하부맨홀의 연결부에 형성된 2개의 스피곳에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물의 시공방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 콘크리트 맨홀 연결부용 주입재 조성물은 상기 오목(凹) 형상의 오목부 내부의 20 내지 50 부피%를 채우도록 주입되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물의 시공방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 실링부재는 내부에 코어재를 포함하는 부틸고무 실링부재인 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 구조물의 시공방법.
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