KR101722886B1 - 우오수용 다공성 맨홀 및 이를 이용한 동결방지기능을 갖는 우오수용 다공성 맨홀 제조방법 - Google Patents

우오수용 다공성 맨홀 및 이를 이용한 동결방지기능을 갖는 우오수용 다공성 맨홀 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공성맨홀 제조원료에 관한 것으로서, 유기성슬러지와 발포성소재를 혼합하여 형성된 소성담체와, 시멘트와 모래 및 잔자갈이 배합된 레미콘이 1: 0.5 ~1: 1의 혼합비율로 혼합되어 형성되며, 상기 소성담체는 상기 유기성슬러지와 상기 발포성소재가 1 : 0.1 ~ 1: 0.5 의 무게비율로 혼합되어 형성될 수 있다.

Description

우오수용 다공성 맨홀 및 이를 이용한 동결방지기능을 갖는 우오수용 다공성 맨홀 제조방법{POROUS MANHOLE AND POROUS MANHOLE PRODUCTING METHOD HAVING FREEZING RESISTANCE USING THEREOF}
본 발명은 우오수용 다공성 맨홀 및 이를 이용한 우오수용 다공성 맨홀 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세히는 동절기 저온에 의한 토양동결 및 이로 인한 맨홀 내부로의 냉열전도를 최소화하여 우오수의 동결을 방지할 수 있는 우오수용 다공성 맨홀 및 이를 이용한 동결방지기능을 갖는 다공성 맨홀 제조방법에 관한 것이다.
오수 및 우수용 맨홀은 가정이나 상가 등에서 배출되는 생활오수 및 강우 및 강설로 발생한 우수를 처리할 수 있도록 지하에 매설되는 관로의 중간중간에 설치되어 관로의 유지 및 보수가 용이하도록 설치된다.
최근 기후변화로 동절기 특정기간에 한파가 집중되면서 우오수맨홀이 동결되거나 동파되는 경우가 발생된다. 이렇게 우오수맨홀이 동결되거나 동파되면 우오수의 통수가 일시 중단될 수 있다. 또한, 동결 또는 동파가 발생되면 이물질의 준설 및 관로 자체의 교체를 야기하여 경제적 손실이 크게 발생될 수 있다.
이러한 동절기 우오수맨홀의 동파를 방지하기 위해 실용신안 공개번호 제 1969-0006995호 "악취차단 및 동결방지용 오수맨홀"에서는 맨홀에 별도의 “L”형배관을 부착하여 맨홀 내부에 이물질이 축적되지 않도록 하였다. 그러나, 개시된 종래 오수맨홀은 통수유량이 부족할 경우 오염물질의 축적을 근본적으로 방지할 수 없어 동절기 맨홀 또는 관내부의 동결방지에는 미흡한 한계가 있다.
한편, 등록특허 제10-1351274호 "동결 방지를 위한 오수받이"에서는 동결 및 동파방지를 위해 열선을 구비하고, 수용부 바닥에 스티로폼재질의 바닥보온판을 부착하는 방식을 채용하였다. 그러나, 개시된 맨홀구조에서는 열원의 제공에 따른 에너지소모가 불가피하며, 수용부바닥과 바닥보온판 사이에 수분유입시 동결을 방지하는데 한계가 있다.
이 외에도, 우오수맨홀을 열전도를 최소화할 수 있는 합성수지계열, FRP 등의 재질로 맨홀을 제작하여 동결방지에 노력하고 있으나 지반내부 지하수위가 높은 지역에 매설시 부력에 의한 맨홀의 상승이 빈번히 발생하여 맨홀 바닥에 고정용 앵커를 별도로 설치해야 하는 번거로움이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 맨홀을 구성하는 재료의 화학적 배합특성을 개선하여 열전도를 최소화할 수 있으며 무게를 경량화할 수 있는 다공성맨홀 제조원료와 이를 이용한 다공성맨홀 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 다공성맨홀 제조원료에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 다공성맨홀 제조원료는, 유기성슬러지와 발포성소재를 혼합하여 형성된 소성담체와, 시멘트와 모래 및 잔자갈이 배합된 레미콘이 1: 0.5 ~1: 1의 무게비로 혼합되어 형성되며, 상기 소성담체는 상기 유기성슬러지와 상기 발포성소재가 1 : 0.1 ~ 1: 0.5 의 무게비율로 혼합되어 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은, 다공성 맨홀의 형상에 대응되는 거푸집에 상기 제1항의 다공성맨홀 제조원료를 투입하는 단계와; 상기 거푸집에 투입된 다공성맨홀 제조원료 내부로 원통형 초음파 조사봉을 침지시키는 단계와; 상기 원통형 초음파 조사봉을 바닥까지 침시시킨 후 거푸집 외부로 인발하면서 초음파를 일정시간 조사하는 과정을 복수회 반복적으로 수행하여 레미콘과 소성담체를 균일하게 혼합시키는 단계를 포함하며, 상기 원통형 초음파 조사봉은 축방향을 따라 서로 다른 BLT 구조를 갖는 복수개의 초음파소자가 장착되는 것을 특징으로 하는 다공성맨홀 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 맨홀 제조원료는 많은 공극을 갖는 소성담체와 레미콘이 혼합되어 형성된다. 이 때, 소성담체는 유기성슬러지와 발포제혼합물이 혼합되어 형성된다.
소성담체와 레미콘의 혼합비율과, 유기성슬러지와 발포제혼합물의 혼합비율은 다공성 맨홀의 비중이 1.4~1.6의 범위가 되도록 수치가 조절된다.
본 발명에 따른 다공성 맨홀은 맨홀 제조원료의 화학적 배합특성을 조절하여 다공성 구조를 갖도록 형성된다. 이에 의해 동절기 열전도도를 최소화하여 동절기에 맨홀의 동결과 동파를 방지할 수 있다.
또한, 소성담체와 레미콘이 초음파 조사방식의 다짐에 의해 균일하게 혼합되므로 구조적 강성도 증가될 수 있으며, 다공성구조이므로 레미콘의 투입량을 절감할 수 있고, 경량화가 가능하여 시공편의를 도모할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 맨홀의 구성을 도시한 부분사시도,
도 2는 본 발명에 따른 다공성 맨홀의 제조원료의 비중과 혼합비율을 나타낸 도표,
도 3은 본 발명에 따른 다공성 맨홀의 제조원료가 거푸집에 투입된 상태를 도시한 예시도,
도 4는 원통형 초음파 조사봉이 거푸집에 투입된 상태를 도시한 예시도
도 5는 거푸집에 투입된 제조원료를 다짐하기 위한 원통형 초음파 조사봉의 구성을 도시한 사시도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 맨홀 제조방법에 의해 제조된 다공성 맨홀(100)의 구성을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다공성 맨홀(100)은 레미콘(110)과 소성담체(120)가 혼합되어 다공성 구조를 갖는다.
이러한 다공성 구조에 의해 본 발명의 다공성 맨홀(100)은 종래 레미콘만으로 제조된 맨홀과 비교할 때, 경량화가 가능하며 열전도도를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 이에 의해 동절기에 외부의 냉기가 맨홀 내부로 전도되는 것을 줄여 맨홀 내부의 우오수의 동결과 동파를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 맨홀(100)을 제조하기 위해 종래 맨홀과 상이한 화학적 배합특성을 갖는 맨홀 제조원료(A)를 제조한다. 본 발명의 맨홀 제조원료(A)는 유기성슬러지와 발포성소재를 혼합하여 형성된 소성담체(120)와, 시멘트와 모래 및 잔자갈이 배합된 레미콘(110)이 혼합되어 제조된다.
도 2는 다공성 맨홀(100)을 제조하기 위한 제조원료(A)의 혼합비율을 나타낸 도표이다. 도 2에 나타난 바와 같이 소성담체(120)는 유기성슬러지와 발포성소재를 1 : 0.1 ~1 : 0.5의 무게비율로 혼합하여 형성된다.
이 때, 유기성슬러지의 비중은 0.1~0.2Ton/㎥이며, 발포성소재는 1.0Ton/㎥ 전후이다. 따라서 소성담체(120)가 0.2～0.6Ton/㎥ 범위의 비중을 갖기 위해서는 유기성슬러지와 발포성소재가 1 : 0.1 ~1 : 0.5의 무게비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
여기서, 발포성소재를 과하게 투입하게 되면 소성담체(120)의 비중이 증가하게 되어 열전도를 차단하는 효과를 저하시킨다.
소성담체(120)의 비중을 0.2～0.6Ton/㎥ 범위로 제한한 이유는, 비중이 작다는 것은 가볍다는 것을 의미하며, 가벼운 것은 공극이 많다는 의미이다. 본 발명의 다공성 맨홀(100)은 동절기 동파방지를 위한 것이므로, 열전도도를 줄이기 위해서는 다공성 맨홀(100) 내부에 다량의 공극을 갖는 소성담체(120)의 개수가 많은 것이 바람직하기 때문이다.
소성담체(120)의 비중이 0.6을 초과하게 되면, 소성담체(120) 내의 공극이 현저히 줄어들기 때문에 동파방지효과에 부정적으로 작용한다. 반대로 소성담체(120)의 비중이 0.2 미만이면 다공성 맨홀(100)이 너무 가벼워져 지하수위로 인해 상부로 부상될 수 있어 이를 방지하기 위함이다.
유기성슬러지는 함수율 40% 내지 65% 범위로 건조처리된 것으로 준비한 후, 함수율 10% 미만으로 재처리된다. 유기성슬러지는 하폐수처리슬러지폐기물, 음식물폐기물 등 유기성물질을 65% 이상 함유한 것으로 하되, 건조처리된 후 함수율은 10% 미만으로 하여 발포성소재와의 혼합 후 소성.소결 처리과정에서 소성담체(120) 표면에 기포가 형성되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
유기성슬러지의 함수율 65%는 국내 하수종말처리장에서 최종슬러지를 탈수 혹은 개량하여 반출할 때의 함수율이다.
재처리시 유기성슬러지의 함수율이 10%를 초과하게 되면, 발포성소재와 배합 후 소성,소결하는 과정에서 유기성슬러지가 함유하고 있는 수분에 의해 소성담체(120)의 겉표면에 기포가 다량 발생하게 된다. 이렇게 겉표면에 기포가 발생된 소성담체(120)를 다공성 맨홀(100)의 제조를 위해 레미콘(110)과 배합하게 되면 소성담체(120) 내에 발생된 기포로 레미콘(110)이 유입되어 공극율의 저하를 유도하게 된다. 이에 따라 유기성슬러지의 재처리시 함수율은 10% 미만으로 조절하는 것이 다공성 맨홀(100)의 열전도도를 줄이기 위해 바람직하다.
소성담체(120)는 함수율 10% 미만으로 건조처리된 유기성슬러지와 발포성소재를 완전 혼합교반한 후 열풍건조화과정을 거쳐 제조된다. 건조된 유기성슬러지와 발포성소재를 혼합하면, 유기성슬러지 겉표면을 발포성소재가 감싸기 때문에 코팅된 것과 같은 효과가 나타난다.
여기서, 유기성슬러지는 비중이 매우 낮아 많은 양의 공극을 포함하고 있으며, 결과적으로 발포성소재에 의해 코팅된 소성담체(120) 입자는 내부에 많은 양의 공극을 포함하게 된다.
소성담체(120)의 입자크기는 다공성맨홀(100)의 주원료인 레미콘(110)과의 접촉면적을 최대화하여 점착력을 향상시키기 위해 1㎛～100㎛ 범위로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 알칼리여액을 함유하는 레미콘과 소성담체의 혼합시 담체의 재수화 유발 또는 유기성슬러지와 발포제혼합물의 열풍건조시 고온의 열풍으로 인해 발포제의 성능저하, 분자구조 변형 등이 야기될 수 있는 글루코오스, 셀룰로우즈계 원료와 같은 천연고분자 점질물계 발포제는 혼합하지 않는 것이 바람직하다.
소성담체(120)의 제조가 완료되면, 소성담체(120)와 레미콘(110)을 혼합하여 맨홀 제조원료(A)를 제조한다. 레미콘(110)과 소성담체(120)의 혼합비율은 무게비로 1 : 0.5 ~1 : 1의 범위가 바람직하다.
다공성 맨홀(100)의 제작시에는 지하수위에 의한 부력발생으로 맨홀의 부상여부를 검토하여야 한다. 다공성 맨홀(100)의 자체비중과 토양과의 전단응력 등을 고려할 때, 다공성 맨홀(100)의 비중은 1.4~1.6 범위인 것이 바람직하다.
다공성 맨홀(100)의 비중을 1.4~1.6 범위로 형성하기 위해 도 2의 표와 같이 레미콘(110)과 소성담체(120)의 혼합비율이 결정된다.
맨홀 제조원료(A)의 혼합이 완료되면, 도 3에 도시된 바와 같이 거푸집(210)에 맨홀 제조원료(A)를 투입한다. 거푸집(210)은 다공성 맨홀(100)의 형상에 대응되게 형성된다.
거푸집(210)으로 맨홀 제조원료(A)를 투입한 후에는 도 4에 도시된 바와 같이 원통형 초음파 조사봉(220)을 침지시킨다.
다공성 맨홀(100)은 맨홀 제조원료(A)를 혼합하기 위해 종래에는 거푸집 외부에서 강한 진동을 인가하는 기계식다짐기를 활용하였으나, 본 발명의 맨홀 제조원료(A)는 소성담체(120)와 레미콘(110)의 비중이 매우 상이하여 종래 기계식다짐기를 사용하는 경우 소성담체(120)가 강한 진동에 의한 부상되어 소성담체(120)가 다공성 맨홀(100)의 상부측에 쏠려 소성담체(120)와 레미콘(110)이 균일하게 혼합되지 못한다.
이에 본 발명에서는 원통형 초음파 조사봉(220)을 침지시켜 초음파를 맨홀 제조원료(A)로 인가하여 다짐한다.
도 5는 원통형 초음파 조사봉(220)의 구성을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 원통형 초음파 조사봉(220)은 거푸집(210)의 길이방향을 따라 복수개의 초음파소자(221,223)가 케이스(225) 내부에 배치된다. 이 때, 복수개의 초음파소자(221,223)는 서로 다른 BLT를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
복수개의 초음파소자(221,223)는 50kHz ~ 800kHz 내외 또는 1.2MHz 이상의 초고주파를 조합하여 맨홀 제조원료(A)의 다짐을 시행한다.
원통형 초음파 조사봉(220)은 거푸집(210)의 바닥까지 침지시킨 후 천천히 상부로 인발되면서 초음파를 조사하게 된다. 초음파 조사시간은 30초 내지 90초 범위에서 운전된다. 과도한 초음파 조사시간은 과다한 열의 발생 또는 소성담체(120)의 파괴를 야기할 수 있으므로 적정한 조사시간을 준수하는 것이 바람직하다. 이러한 작업은 일정 시간 간격을 두고 반복적으로 수행된다.
초음파 조사 방식의 다짐에 의해 비중이 작은 소성담체(120)가 상부로 부상되는 것을 방지하고, 레미콘(110)과 소성담체(120)의 균일한 혼합을 유도하고, 소성담체(120)의 표면에 레미콘(110)이 완전 접촉하여 공급이 발생하지 않게 한다.
소성담체(120)는 1㎛～100㎛ 범위로 형성되므로 레미콘(110)과의 접촉면적이 최대화되어 점착력이 향상된다.
이렇게 제조가 완료된 다공성 맨홀(100)은 도 1에 확대도시된 바와 같이 레미콘(110)에 다공성 소성담체(120)가 균일하게 혼합되어 형성된다. 이에 의해 다공성 맨홀(100)의 압축강도와 같은 강성이 상승하며, 경량화가 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 맨홀 제조원료는 많은 공극을 갖는 소성담체와 레미콘이 혼합되어 형성된다. 이 때, 소성담체는 유기성슬러지와 발포제혼합물이 혼합되어 형성된다.
소성담체와 레미콘의 혼합비율과, 유기성슬러지와 발포제혼합물의 혼합비율은 다공성 맨홀의 비중이 1.4~1.6의 범위가 되도록 수치가 조절된다.
본 발명에 따른 다공성 맨홀은 맨홀 제조원료의 화학적 배합특성을 조절하여 다공성 구조를 갖도록 형성된다. 이에 의해 동절기 열전도도를 최소화하여 동절기에 맨홀의 동결과 동파를 방지할 수 있다.
또한, 소성담체와 레미콘이 초음파 조사방식의 다짐에 의해 균일하게 혼합되므로 구조적 강성도 증가될 수 있으며, 다공성구조이므로 레미콘의 투입량을 절감할 수 있고, 경량화가 가능하여 시공편의를 도모할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 다공성 맨홀 제조원료 및 이를 이용한 다공성 맨홀 제조방법의 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 다공성 맨홀
110 : 레미콘
120 : 소성담체
210 : 거푸집
220 : 원통형 초음파 조사봉
221 : 제1초음파소자
223 : 제2초음파소자
225 : 케이스
A : 제조원료

Claims (2)

  1. 0.1~0.2Ton/㎥의 비중을 가지며, 함수율 10% 미만으로 재처리된 유기성슬러지와 1.0Ton/㎥의 비중을 가지는 발포성소재를 1 : 0.1 ~ 1: 0.5 의 무게비율로 혼합하여 0.2～0.6Ton/㎥ 범위의 비중을 가지며, 다수개의 공극이 형성되는 소성담체를 제조하고, 상기 소성담체와 시멘트와 모래 및 잔자갈이 배합된 레미콘이 1: 0.5 ~1: 1의 무게비로 혼합되어 제조되는 다공성 맨홀에 있어서,
    상기 다공성 맨홀은 1.4~1.6의 비중을 가지며,
    상기 소성담체는 상기 유기성슬러지와 상기 발포성소재를 완전 혼합교반한 후 열풍건조화과정을 거쳐 제조하되, 천연고분자 점질물계 발포제를 제외한 상태에서 제조되며, 유기성슬러지 겉표면이 상기 발포성소재에 의해 코팅되도록 제조되고,
    상기 소성담체는 상기 레미콘과의 점착력을 향상시키기 위해 입자크기가 1㎛～100㎛ 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성맨홀.
  2. 다공성 맨홀의 형상에 대응되는 거푸집에 상기 제1항의 다공성맨홀 제조원료를 투입하는 단계와;
    상기 거푸집에 투입된 다공성맨홀 제조원료 내부로 원통형 초음파 조사봉을 침지시키는 단계와;
    상기 원통형 초음파 조사봉을 바닥까지 침시시킨 후 거푸집 외부로 인발하면서 50kHz ~ 800kHz 내외 또는 1.2MHz 이상의 초고주파를 조합하여 30초 내지 90초 범위에서 조사하는 과정을 복수회 반복적으로 수행하여 레미콘과 소성담체를 균일하게 혼합시키는 단계를 포함하며,
    상기 원통형 초음파 조사봉은 상기 거푸집의 길이방향을 따라 복수개의 초음파소자가 케이스 내부에 배치되며, 상기 복수개의 초음파소자는 서로 다른 BLT를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성맨홀 제조방법.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004292174A (ja) * 2002-03-29 2004-10-21 Taiheiyo Cement Corp セメント組成物及びこれを用いたコンクリート製品
KR101341222B1 (ko) * 2013-06-27 2013-12-12 김세함 정수슬러지와 펄라이트를 이용한 건축 내장재 및 그 제조 방법

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