KR102628694B1 - 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물, 이를 이용한 관로보수 회전분사장치 및 이를 이용한 관로보수 공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본 발명은 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물, 이를 이용한 관로보수 회전분사장치 및 이를 이용한 관로보수 공법에 관한 것으로서, 관로의 내벽에 아크릴계 분말 수지 및 산업부산물 골재를 포함한 모르타르 조성물을 고압 회전 분사하여 관로 내벽의 표면을 효율적으로 보수함을 제공하도록, 포틀랜드 시멘트 50~100중량부, CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO 3Al2O3 CaSO4) 1~15중량부, 석고 0.5~10중량부, 실리카흄 1~5중량부, 나노탄산칼슘 0.5~5중량부, 5호사 및 6호사의 혼합규사 20~35중량부, 산업부산물 골재 혼합미분말 20~30중량부, VAE재유화형분말수지 0.1~15중량부, 보강섬유 1~10중량부, 유동화제 0.1~1.0중량부, 증점제 0.05~5중량부, 경화촉진제 0.05~0.5중량부, 지연제 0.1~0.4중량부 및 소포제 0.05~3중량부를 포함하여 조성하는 것을 특징으로 하는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 제공하고, 관로를 따라 이동 가능하게 좌우 한 쌍의 바퀴를 구비하는 본체부와; 외부 모르타르믹서기에서 물과 혼합상태로 공급된 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 직선방향으로 주입 이송하되 상기 본체부 내 전후 길이방향으로 연장 형성하는 모르타르공급라인과, 상기 본체부의 전방에 설치하고 상기 모르타르공급라인을 통해 공급된 모르타르 조성물을 전방을 향해 분출하는 분사노즐유닛을 포함하여 구성하는 모르타르분사부와; 상기 본체부의 전방에서 상기 모르타르분사부의 분사노즐유닛에 대응하여 전방으로 연장 형성하며 회전 가능하게 구성하고 상기 모르타르분사부의 분사노즐유닛을 통해 분출되는 모르타르 조성물을 관로 내벽을 향하여 회전 분사시키는 회전분사부;를 포함하여 이루어지는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물, 이를 이용한 관로보수 회전분사장치 및 이를 이용한 관로보수 공법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물, 이를 이용한 관로보수 회전분사장치 및 이를 이용한 관로보수 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매설된 관로의 내벽에 아크릴계 분말 수지 및 산업부산물 골재를 포함한 모르타르 조성물을 고압 회전 분사하여 관로 내벽의 표면을 효율적으로 보수하는 것이 가능한 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물, 이를 이용한 관로보수 회전분사장치 및 이를 이용한 관로보수 공법에 관한 것이다.
일반적으로 관거를 이루는 관로는 지하에 매설된 상/하수도관 따위를 통칭하는 것으로, 관로는 지반침하 또는 차량의 통행으로 인한 충격하중에 따라 관로의 표면에 균열(crack)이 발생하거나 관로의 이음부에 벌어짐 현상이 발생하여 단차가 형성됨은 물론 관로의 노후화로 인한 열화가 발생하여 관로의 벽이 파손된다.
이에 따라, 관로의 내부에 토사가 유입되어 점차 쌓이게 되므로, 물의 흐름을 방해할 뿐만 아니라, 관로 내부 하수가 외부로 유출되어 토양을 오염시키거나 관로 외부의 지하수가 토사와 함께 유입되어 지반침하를 야기시킨다는 심각한 문제가 있다.
한편, 지중에 매설된 관로를 보수하기 위한 공법으로는 크게 땅을 굴착하여 보수하는 굴착식 보수공법과, 땅을 굴착하지 않고 맨홀을 통하여 보수를 하는 비굴착식 보수공법이 있다.
이 중에서, 비굴착식 보수공법은 관로의 손상부위의 특성 및 주위 여건에 따라 그라우팅 지수공법 또는 라이닝 보강공법으로 분류된다.
여기서, 비굴착식 보수공법 중 그라우팅 지수공법은 국지적인 관로의 손상부위에 대한 보수를 위해 보수장치에서 소정의 액상 보수재를 손상부위로 분출시킨 후 경화시키는 공법으로서, 관로의 손상 부위나 틈새를 보수재로 차단하여 물이 통과되지 않게 하는 공법이다.
그런데, 그라우팅 지수공법은 관로의 손상 부위로 액성 보수재가 빠져나가 관로 주변의 흙에 혼합 흡수되고 시간이 흐름에 따라 경화되어 방수성을 갖는 지수기능은 효과적이나 보강을 목적으로 보수재를 관로의 내측벽에 라이닝하는 보강기능은 불확실하다는 문제가 있었다.
반면, 비굴착식 보수공법 중 라이닝 보강공법은 손상 부위의 손상 정도가 심해 보강기능이 필요한 경우 예컨대, 관로의 손상 부위가 넓게 분포되어 있거나 관로의 내경 전체를 둘러가면서 손상 부위가 형성된 경우 별도의 보수재를 관로 내측벽에 라이닝하여 넓은 범위에 걸쳐 있는 손상 부위를 일시에 보강하는 공법이다.
그런데, 라이닝 보강공법은 보수장치에 보수재를 덮어씌운 상태에서 관로 내부로 투입하고 이동시키는바, 이동 중에 보수재의 이탈과 손상이 발생하고, 관로의 손상 부위마다 보수재를 보수장치에 덮어씌워 투입시키므로 공수가 많이 소요된다는 단점이 있다.
상기와 같은 비굴착식 보수공법과 관련하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 등록특허공보 제991326호(2010.11.01.)에는 좌,우측에 회전가능한 바퀴가 구비된 차체부와; 상기 차체부 내에 설치되며 상기 바퀴를 구동시키는 구동수단과; 외부로부터 공급되는 모르타르가 압송되는 통로로서, 상기 차체부에 회전가능하게 설치되는 내부관과; 상기 차체부에 고정되며 상기 내부관의 후단이 회동가능하게 연결되는 연결커넥터와; 상기 연결커넥터의 후단에 연결되며 외부의 모르타르 공급용 호스가 끼워지는 호스연결관과; 상기 내부관의 외부에 배치되며 외부로부터 공급되는 고압의 공기가 압송되는 외부관과; 상기 외부관의 후단이 회동가능하게 결합되는 기어박스와; 상기 기어박스를 통해 상기 외부관의 후단과 치합되어 상기 내,외부관을 회동시키는 회동수단과; 상기 내,외부관의 전단에 형성되어, 상기 내,외부관을 통해 압송된 모르타르 및 고압의 공기를 매설관 내주면에 분사시키는 분사구를 포함하여 이루어지며, 상기 회동수단을 통해 회동되는 분사구로부터 분사되는 고압의 공기를 이용하여 매설관 내주면에 모르타르를 고압으로 분사시킬 수 있도록 구성하고, 상기 분사구에는 모르타르의 분사각을 조절하기 위한 노즐캡이 더 설치되되, 상기 노즐캡은, 상기 내,외부관의 분사구와 연통되어 고압의 공기 및 모르타르가 분사되는 노즐부와, 상기 노즐부의 외곽에 형성되며 상기 고압의 공기와 함께 분사되는 모르타르의 분사각을 조절하는 환형 테두리부를 포함하여 구성됨에 따라 고압의 분사 공기를 이용하여 모르타르를 매설관 내주면에 높은 분사압력으로 분사하면서 모르타르의 접착성을 향상시킬 수 있는 지하 매설관 내 자주식 전단면 보수장치가 공지되어 있다.
또한, 등록특허공보 제1043503호(2011.06.15.)에는 앞바퀴와 뒷바퀴가 구비된 본체와, 상기 본체의 전방에 설치되며 상기 본체의 내부에 설치되어 있는 모터의 동력으로 회전하며 대형관의 내경으로 세라믹 모르타르를 분사하는 분사헤드로 구성한 자주식 대형관 세라믹 모르타르 라이닝 장치에 있어서, 상기 본체에는 상기 모터의 동력을 동시에 전달받아 회전하는 구동축과; 상기 구동축의 외경에 결합되는 구동풀리; 상기 앞바퀴를 연결하는 축에 결합되며 상기 구동풀리와 체인으로 연결 구성되는 피동풀리로 구성하여 상기 모터의 동력을 앞바퀴로 전달하여 상기 앞바퀴를 회전시켜 상기 본체를 이동시키도록 하는 동력전달수단이 설치되어, 상기 분사헤드를 회전시키는 모터의 동력으로 추진력을 얻도록 구성하며; 상기 본체의 후방에는 조향핸들이 브라켓으로 고정 설치되며, 상기 조향핸들의 선단은 손잡이부를 절곡 형성하고, 그 끝단은 상기 뒷바퀴에 연결 구성한 상태에서 상기 손잡이부의 동작에 따라 상기 뒷바퀴를 좌,우측 방향으로 틀어주며 본체의 주행방향을 조정하도록 구성함에 따라 별도의 구동원을 사용치 않고 장치를 자체 이동시킬 수 있는 추진력을 얻으며 진행방향을 자유로이 변경할 수 있는 자주식 대형관 세라믹 모르타르 라이닝 장치가 공지되어 있다.
그러나, 상기한 종래기술들은 보수재 자체에 부착성이 떨어져 보수 시공 과정 중 유수나 기타 장애물에 의해 쉽게 벗겨지거나 일부 제거되어 관로의 보수효율이 현저히 떨어지며, 보수재의 조성물에 주원료로 천연 규사를 사용하기 때문에 보수시공단가가 매우 높다는 문제가 있었다.
또한, 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제991326호의 경우에는 노즐 형태로 보수재를 분사하기 때문에 관로의 벽면에 대응된 보수재의 분사면적이 좁아 시공성이 떨어지며, 등록특허공보 제1043503호의 경우에는 보수재의 분사를 위하여 헤드형태를 갖는 분사헤드를 적용하였으나 보수재의 분사면적을 소폭 확대했을 뿐 관로 벽면과의 원거리 분사로 인해 시공효율이 현저히 떨어지고, 물과 모르타르 조성물이 별도 공급되는 건식 분사구조를 이루므로 분사과정 중 모르타르의 품질저하가 발생하면서 물 공급이 원활하지 못할 경우 부착성이 떨어져 보수가 불가하다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 조성원료에 아크릴계 분말 수지와 함께 산업부산물 골재를 포함한 모르타르 조성물을 사용하면서 관로 내 벽면 전체 면적에 대응하여 전방에 다방향을 향해 확장된 회전형 분사건을 구성하므로 모르타르 조성물에 천연 규사 사용량을 최소화하면서 관거를 향한 조성물의 자체적인 부착성을 높이고, 관로의 벽면을 향한 보수재의 분사면적을 확대하면서 시공효율을 높일 수 있는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물, 이를 이용한 관로보수 회전분사장치 및 이를 이용한 관로보수 공법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명이 제안하는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물은 포틀랜드 시멘트 50~100중량부, CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO 3Al2O3 CaSO4) 1~15중량부, 석고 0.5~10중량부, 실리카흄 1~5중량부, 나노탄산칼슘 0.5~5중량부, 5호사 및 6호사의 혼합규사 20~35중량부, 산업부산물 골재 혼합미분말 20~30중량부, VAE재유화형분말수지 0.1~15중량부, 보강섬유 1~10중량부, 유동화제 0.1~1.0중량부, 증점제 0.05~5중량부, 경화촉진제 0.05~0.5중량부, 지연제 0.1~0.4중량부 및 소포제 0.05~3중량부를 포함하여 조성한다.
상기 산업부산물 골재 혼합미분말은, 워터젯(water jet) 분쇄에서 발생된 산업부산물인 워터젯 골재 중 가넷 또는 석영 골재의 7호사 및 8호사 미분말을 혼합 조성한다.
그리고, 본 발명이 제안하는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치는, 관로를 따라 이동 가능하게 좌우 한 쌍의 바퀴를 구비하는 본체부와; 외부 모르타르믹서기에서 물과 혼합상태로 공급된 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 직선방향으로 주입 이송하되 상기 본체부 내 전후 길이방향으로 연장 형성하는 모르타르공급라인과, 상기 본체부의 전방에 설치하고 상기 모르타르공급라인을 통해 공급된 모르타르 조성물을 전방을 향해 분출하는 분사노즐유닛을 포함하여 구성하는 모르타르분사부와; 상기 본체부의 전방에서 상기 모르타르분사부의 분사노즐유닛에 대응하여 전방으로 연장 형성하며 회전 가능하게 구성하고 상기 모르타르분사부의 분사노즐유닛을 통해 분출되는 모르타르 조성물을 관로 내벽을 향하여 회전 분사시키는 회전분사부;를 포함하여 이루어진다.
상기 회전분사부는, 상기 분사노즐유닛에 회전 가능하게 결합하여 모르타르 조성물을 회전 분사토록 접촉 회전하는 회전분사유닛과, 상기 본체부 내 설치하고 상기 회전분사유닛에 회전동력을 전달하는 회전구동유닛을 구성한다.
상기 회전분사유닛은, 전방 직선방향으로 연장 형성하여 상기 분사노즐유닛으로부터 분출된 모르타르 조성물을 직선경로로 유도하는 직선연장부와, 상기 직선연장부의 일단에서 외측 경사방향으로 연장 형성하고 상기 직선연장부를 거친 모르타르 조성물을 관로 내벽을 향한 회전경로로 분사하게 유도하는 경사가이드부를 구성한다.
또한, 본 발명은 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치를 이용한 관로보수공법을 제공한다.
본 발명에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물, 이를 이용한 관로보수 회전분사장치 및 이를 이용한 관로보수 공법에 의하면, 아크릴계 수지와 함께 산업부산물 골재를 포함한 모르타르 조성물을 사용하면서 관로 내 벽면 전체 면적에 대응하여 분사영역을 확장하면서 다방향을 향해 모르타르 조성물을 회전 분사토록 구성하므로, 조성물 원료에 천연 규사 사용량을 줄여 시공단가를 낮추면서 보수재로서의 부착성능을 향상시키고, 관로를 향한 보수재의 분사면적을 확대하면서 관로의 보수효율을 증진시켜 시공 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 전체구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에서 회전분사유닛을 나타내는 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 회전분사유닛을 나타내는 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에서 회전분사유닛을 나타내는 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 회전분사유닛을 나타내는 측면도.
본 발명은 포틀랜드 시멘트 50~100중량부, CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO 3Al2O3 CaSO4) 1~15중량부, 석고 0.5~10중량부, 실리카흄 1~5중량부, 나노탄산칼슘 0.5~5중량부, 5호사 및 6호사의 혼합규사 20~35중량부, 산업부산물 골재 혼합미분말 20~30중량부, VAE재유화형분말수지 0.1~15중량부, 보강섬유 1~10중량부, 유동화제 0.1~1.0중량부, 증점제 0.05~5중량부, 경화촉진제 0.05~0.5중량부, 지연제 0.1~0.4중량부 및 소포제 0.05~3중량부를 포함하여 조성하는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 관로를 따라 이동 가능하게 좌우 한 쌍의 바퀴를 구비하는 본체부와; 외부 모르타르믹서기에서 물과 혼합상태로 공급된 상기 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 직선방향으로 주입 이송하되 상기 본체부 내 전후 길이방향으로 연장 형성하는 모르타르공급라인과, 상기 본체부의 전방에 설치하고 상기 모르타르공급라인을 통해 공급된 모르타르 조성물을 전방을 향해 분출하는 분사노즐유닛을 포함하여 구성하는 모르타르분사부와; 상기 본체부의 전방에서 상기 모르타르분사부의 분사노즐유닛에 대응하여 전방으로 연장 형성하며 회전 가능하게 구성하고 상기 모르타르분사부의 분사노즐유닛을 통해 분출되는 모르타르 조성물을 관로 내벽을 향하여 회전 분사시키는 회전분사부;를 포함하는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치를 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물의 일실시예는, 포틀랜드 시멘트 50~100중량부, CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO 3Al2O3 CaSO4) 1~15중량부, 석고 0.5~10중량부, 실리카흄 1~5중량부, 나노탄산칼슘 0.5~5중량부, 5호사 및 6호사의 혼합규사 20~35중량부, 산업부산물 골재 혼합미분말 20~30중량부, VAE재유화형분말수지 0.1~15중량부, 보강섬유 1~10중량부, 유동화제 0.1~1.0중량부, 증점제 0.05~5중량부, 경화촉진제 0.05~0.5중량부, 지연제 0.1~0.4중량부 및 소포제 0.05~3중량부를 포함하여 조성한다.
상기에서 포틀랜드 시멘트(OPC;ordinary portland cement)는 주성분인 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료를 일정 혼합비로 충분히 혼합하고, 그 일부가 용융하여 소결된 클링커에 석고를 첨가하여 분말로 조성한 것이며, 오늘날 통상적으로 쓰이는 보통 시멘트 형태로서, 전 세계적으로 콘크리트, 모르타르, 그라우트 등의 가장 기본 재료로 널리 쓰인다.
또한, 상기 CSA(Calcium Sulfo Aluminate)는 수축보상, 고강도, 압축강도와 휨강도 및 초속경을 부여하기 위하여 조성하는 물질로서, 수화하여 에트링자이트(ettringite)를 생성한다.
상기 CSA(Calcium Sulfo Aluminate)는 비표면적이 4,000 내지 8,000㎠/g인 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 보수 모르타르 조성물에는 1~15중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 15중량부를 초과하여 조성하면 너무 속경성을 나타내어 가사시간이 짧아 작업성이 저하된다.
상기 석고는 상기 포틀랜드 시멘트 및 상기 CSA의 응결지연제로 사용되어 본 발명의 보수 모르타르 조성물의 장기강도가 발휘될 수 있도록 하면서 조직을 치밀하게 하여 관로의 보수벽면의 균열을 방지하고, 보수벽면의 수축을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 자체적으로 안정한 황산염이므로 황산염저항성을 나타낸다.
상기 실리카흄 및 상기 나노탄산칼슘은 동결융해 및 내구성을 향상시키고, 균열 저항성을 가지도록 하기 위한 것으로서, 상기 실리카흄은 비정질의 활성 실리카로서 평균입경이 0.15㎛ 정도이며, 완전 구형에 가까운 입자이다.
상기 실리카흄은 구상입자의 특성에 따른 결합제 입자 사이의 충진 효과에 의하여 방수성 및 내화학성을 향상시키며, 보수 보강제의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 특히, 실리카흄은 보수 보강제의 부착성능을 향상시키는 역할을 하기도 한다.
또한, 상기 나노탄산칼슘은 본 발명의 보수 모르타르 조성물의 조직 및 표면을 치밀하게 하여 동결융해저항성 및 균열저항성을 향상시킨다. 특히, 상기 나노탄산칼슘은 분쇄형 나노탄산칼슘 또는 침강형 나노탄산칼슘을 사용할 수 있으며, 상기 나노탄산칼슘의 평균 입자크기는 100~10,000nm가 바람직하다.
이때, 상기 나노탄산칼슘의 입자크기가 100nm 미만인 경우에는 다른 성분과 혼합성이 떨어지고, 혼합 시 교반이 잘되지 않아서 제조 공정에 문제점이 발생하고, 10,000nm 초과한 경우에는 동결융해저항성 및 균열저항성이 저하될 우려가 있다.
상기 실리카흄 및 상기 나노탄산칼슘는 각각 1~5중량부 및 0.5~5중량부로 조성하는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 물성저하 또는 불필요한 재료사용에 따라 비용이 상승된다.
상기 혼합규사는 기본적으로 모르타르 강도를 갖게하기 위한 물질로서, 5호사(0.8~1.6㎜) 및 6호사(0.3~0.8㎜)의 규사를 혼합한 혼합규사를 사용한다.
이때, 상기 혼합규사는 5호사 및 6호사를 1:2의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 즉, 5호사의 다소 굵은 골재의 작용으로 인해 기계적 강도 및 내구성을 향상시키면서 5호사의 공극 사이로 6호사가 인입되어 그 공극을 제거하므로 강도를 보다 증대시킨다.
상기 산업부산물 골재 혼합미분말은 상기 포틀랜드 시멘트 및 상기 혼합규사와 함께 보수 모르타르 조성물을 조성하는 골재자원으로서, 조성물의 전반적인 강도를 보강하면서 천연골재자원을 절약한다.
상기 산업부산물 골재 혼합미분말은 워터젯(water jet) 분쇄에서 발생된 산업부산물인 워터젯 골재 중 가넷 또는 석영 골재의 7호사 및 8호사 미분말을 혼합 조성한다.
이때, 가넷 및 석영은 모두 규산염광물로서 다양한 성분으로 구성되고 규사를 포함하는 잔골재보다 높은 비중 및 모스(MOHS)경도를 나타내므로 보수 모르타르 조성물의 강도를 향상시킨다.
상기 VAE재유화형분말수지는 본 발명의 보수 모르타르 조성물에 혼합 사용하여 포틀랜드 시멘트, CSA 및 잔골재 사이에 바인더 역할을 해주어 접착강도 증가 및 내마모성 향상, 크랙 및 박리현상 방지, 휨강도를 강화시키며, 조직의 치밀화로 인한 동경융해 및 염해저항성도 향상시킨다.
특히, 상기 VAE재유화형분말수지는 두 종류 의 단량체로 구성된 코폴리머(copolymer) 분말수지이며, 콘크리트에 VAE 분말수지를 사용할 경우 휨, 인장 강도 등의 증가 및 콘크리트의 내구성이 향상된다.
상기 보강섬유는 보수 모르타르 조성물의 건조수축 및 균열예방을 위한 것으로서, 0.5~10㎜ 길이의 강섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 나일론섬유, 폴리프로필렌섬유, PVA섬유, 셀룰로오스섬유, PET섬유 및 이들의 혼합 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용한다.
상기 유동화제는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카르본산계 등의 유동화제를 사용한다. 이때, 상기 유동화제의 함량이 0.1중량부 미만이면 점도를 떨어뜨리는 효과를 발휘하기 어려우며, 1.0중량부를 초과할 경우에는 재료분리, 블리딩 발생 등의 문제가 발생할 수 있다.
상기 증점제는 보수 모르타르 조성물의 점도를 증가시켜 작업성을 향상시키며, 부착성 및 강도보강을 위한 것으로, 구체적으로는 셀룰로오스계 증점제를 사용할 수 있다.
이때, 상기 증점제의 조성이 0.05중량부 미만일 경우 분리 현상이 발생할 수 있고, 6중량부를 초과할 경우 응집이 과도하게 일어나 품질이 저하될 수 있다.
상기 경화촉진제는 보수 모르타르 조성물의 경화를 촉진시키기 위해 사용되는 것으로, 벤질퍼옥사이드의 과산화물, 염화칼슘, 탄산나트륨, 수산화알루미늄, 알루민산나트륨 등의 염화물이나 알카리 탄산염, 알카리 알루민산염 등의 부기계 경화촉진제가 사용될 수 있으며, 상기 경화촉진제는 지연제와 함께 사용되어 작업 시간을 조절할 수 있다.
상기 지연제는 보수 모르타르 조성물이 굳는 현상을 지연시킴에 따라 작업성을 향상시키는 것으로, 주석산, 글루콘산, 구연산, 옥시카본산 등이 사용될 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치의 일실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본체부(10)와, 모르타르분사부(20)와, 회전분사부(30)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치에는 도 1에서처럼, 지상에서 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 물과 지속적으로 혼합하여 공급하는 모르타르믹서기(M) 및 상기 모르타르믹서기(M)로부터 모르타르 조성물의 공급 경로를 이루는 공급호스(H)를 설치 구성하고, 관로(1) 내 배치한 본 발명의 관로보수 회전분사장치에 연결된 상기 공급호스(H)를 권양하는 권양수단(W)을 기본적으로 구성한다.
여기서, 상기 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물은 상기에서 설명한 본 발명의 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물과 동일하고, 별도의 설명은 생략하기로 한다.
상기 본체부(10)는 상기 모르타르분사부(20) 및 상기 회전분사부(30)를 내/외부에 장착 지지한 채 이동 가능한 구조를 갖는 차체를 이룬다.
상기 본체부(10)는 관로(1)의 길이방향을 따라 이동 가능한 구조로서, 좌우 한 쌍의 바퀴(11)를 구비하고, 상기 바퀴는 상기 본체부(10) 내 설치된 동력원에 의하여 동력을 전달받아 자체적으로 주행 가능하게 구성한다.
이때, 상기 바퀴(11)는 전후방에 배치된 바퀴를 벨트로 걸어 회전시키는 캐터필러 형태의 구조로 적용하므로, 관로(1)의 내면에 닿는 면적을 넓히면서 무게를 분산시킬 수 있어 관로(1) 내 불규칙적인 노면을 따라 안정적인 주행을 도모하게 구성한다.
상기 바퀴(11)에는 상기 본체부(10) 상에 탄력적인 완충성능을 갖으며 상기 본체부(10)와의 간격을 조정할 수 있는 완충조정수단(13)을 구성하므로, 관로의 규격에 따라 바퀴(11)의 위치를 탄력적으로 조정하는 것이 가능하다.
상기 모르타르분사부(20)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 지상에 배치된 모르타르믹서기(M)로부터 모르타르 조성물을 공급받아 관로 내 분출시키는 구성으로서, 모르타르공급라인(21) 및 분사노즐유닛(23)을 구성한다.
상기 모르타르공급라인(21)은 외부 모르타르믹서기(M)에서 물과 혼합상태로 공급된 모르타르 조성물을 상기 본체부(10) 내 직선방향으로 주입 이송하게 구성한다.
상기 모르타르공급라인(21)은 상기 본체부(10) 내 전후 길이방향으로 연장 형성하게 설치하고, 상기 공급호스(H)가 일단에 연결 결합한다.
상기 분사노즐유닛(23)은 상기 본체부(10)의 전방에 설치하고, 상기 모르타르공급라인(21)을 통해 공급된 모르타르 조성물을 전방을 분출 가능하게 구성한다. 즉, 상기 분사노즐유닛(23)은 상기 모르타르믹서기(M)로부터 고압으로 이송된 상태의 모르타르 조성물을 상기 모르타르공급라인(21)을 거친 후 상기 회전분사부(30)에 대응하여 전방 직선방향으로 분출시킨다.
상기 분사노즐유닛(23)에는 상기 회전분사부(30)을 중심으로 둘레 주변을 따라 관통 형성된 노즐공(24)을 구비한다. 이때, 상기 노즐공(24)은 상기 회전분사부(30)의 설치 주변에 대응하여 링 형태의 하나로 이어진 구조로 구성하거나 복수 개의 노즐공(24)이 상기 회전분사부(30)의 설치 주변에 대응하여 간격을 두고 배치된 형태로 구성하는 것이 가능하다.
상기 회전분사부(30)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 본체부(10)의 전방에서 관로 내벽을 향해 모르타르 조성물을 회전 분사시키는 기능을 수행한다. 즉, 상기 회전분사부(30)는 상기 모르타르분사부(20)의 분사노즐유닛(23)을 통해 분출되는 모르타르 조성물을 관로 내벽을 향하여 회전 분사시킬 수 있게 구성한다.
상기 회전분사부(30)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 본체부(10)의 전방에서 상기 모르타르분사부(20)의 분사노즐유닛(23)에 대응하여 전방으로 연장 형성하며 회전 가능한 구성으로서, 회전분사유닛(31) 및 회전구동유닛(33)을 구성한다.
상기 회전분사유닛(31)은 상기 분사노즐유닛(23)에 회전 가능하게 결합하고 상기 모르타르분사부(20)의 분사노즐유닛(23)으로부터 분출되는 모르타르 조성물에 접촉 회전하여 관로 내벽에 회전 분사시킨다.
상기 회전분사유닛(31)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 분사노즐유닛(23)을 기준으로 전방 직선방향으로 연장 형성하는 직선연장부(31a)와, 상기 직선연장부(31a)의 일단에서 외측 경사방향으로 연장 형성하는 경사가이드부(31b)를 구성한다.
상기 직선연장부(31a)는 상기 분사노즐유닛(23) 상에 일단이 회전 가능하게 결합하고, 상기 분사노즐유닛(23)으로부터 분출되는 모르타르 조성물을 직선경로로 유도하며, 상기 경사가이드부(31b)가 상기 분사노즐유닛(23)으로부터 충분한 간격을 두고 위치할 수 있게 연장 형성한다.
상기 경사가이드부(31b)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 직선연장부(31a)의 일단에 복수 개가 다방향을 향하여 방사상으로 연장 형성한다.
상기 경사가이드부(31b)는 상기 직선연장부(31a)를 거친 모르타르 조성물을 관로 내벽을 향한 회전경로로 분사 유도하게 형성한다.
상기 경사가이드부(31b)는 상기 직선연장부(31a)를 기준으로 둔각(110~140°)을 이루게 형성한다.
상기에서 경사가이드부(31b)는 경사도에 따라 관로 내벽을 향한 모르타르 조성물의 분사 면적을 확장 가능하다.
상기 회전분사유닛(31)은 상기 경사가이드부(31b)의 연장된 길이에 따라 규격을 구분 형성토록 구성하고, 상기 분사노즐유닛(23) 상에 분리 가능하게 결합한다. 즉, 상기 회전분사유닛(31)은 상기 분사노즐유닛(23)으로부터 분리하여 작업대상인 관로에 맞춰 교체 가능한 구조로 구성하므로, 관로의 규격에 대응하여 탄력적인 작업을 도모하는 것이 가능하다.
상기 회전구동유닛(33)은 상기 본체부(10) 내 설치하고 상기 회전분사유닛(31)에 회전동력을 전달하게 구성한다.
상기 회전구동유닛(33)에는 일단에 길이방향으로 연장 형성된 에어공급라인(34)을 형성한다. 즉, 상기 회전구동유닛(33)은 상기 에어공급라인(34)을 통해 외부로부터 고압공기를 공급받아 상기 회전분사유닛(31)의 회전 구동을 위한 동력을 생성시킨다.
예를 들면, 상기 모르타르분사부(20)의 분사노즐유닛(23)을 통해 전방 직선방향으로 모르타르 조성물을 분출함과 동시에 상기 회전구동유닛(33)의 구동으로 상기 회전분사유닛(31)이 회전하면서 관로의 내벽을 향한 직각방향으로 모르타르 조성물을 분사하여 관로의 내벽에 도포 보수한다.
또한, 도면에 나타내지는 않았지만 본 발명에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치에는 전방 또는 후방에 관로 내부 표면의 영상을 촬영하여 타설 보수 상황을 확인하는 CCTV카메라를 설치하고, 상기 CCTV카메라를 지상에 배치된 감시시스템과 유선 또는 무선으로 연결하므로, 관로의 영상 분석에 따른 보수상태를 효율적으로 파악할 수 있게 구성하는 것도 가능하다.
즉, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치에 의하면, 아크릴계 수지와 함께 산업부산물 골재를 포함한 모르타르 조성물을 사용하면서 관로 내 벽면 전체 면적에 대응하여 분사영역을 확장하면서 다방향을 향해 모르타르 조성물을 회전 분사토록 구성하므로, 조성물 원료에 천연 규사 사용량을 줄여 시공단가를 낮추면서 보수재로서의 부착성능을 향상시키고, 관로를 향한 보수재의 분사면적을 확대하면서 관로의 보수효율을 증진시켜 시공 품질을 향상시키는 것이 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명은 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치를 이용한 관로보수공법을 포함하는 것은 당연한 것이다.
상기에서는 본 발명에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치를 이용한 관로보수공법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
10 : 본체부 11 : 바퀴
13 : 완충조정수단 20 : 모르타르분사부
21 : 모르타르공급라인 23 : 분사노즐유닛
24 : 노즐공 30 : 회전분사부
31 : 회전분사유닛 31a : 직선연장부
31b : 경사가이드부 33 : 회전구동유닛
34 : 에어공급라인
13 : 완충조정수단 20 : 모르타르분사부
21 : 모르타르공급라인 23 : 분사노즐유닛
24 : 노즐공 30 : 회전분사부
31 : 회전분사유닛 31a : 직선연장부
31b : 경사가이드부 33 : 회전구동유닛
34 : 에어공급라인
Claims (6)
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- 관로를 따라 이동 가능하게 좌우 한 쌍의 바퀴를 구비하는 본체부와;
외부 모르타르믹서기에서 물과 혼합상태로 공급되되 포틀랜드 시멘트 50~100중량부, CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO 3Al2O3 CaSO4) 1~15중량부, 석고 0.5~10중량부, 실리카흄 1~5중량부, 나노탄산칼슘 0.5~5중량부, 5호사 및 6호사의 혼합규사 20~35중량부, 산업부산물 골재 혼합미분말 20~30중량부, VAE재유화형분말수지 0.1~15중량부, 보강섬유 1~10중량부, 유동화제 0.1~1.0중량부, 증점제 0.05~5중량부, 경화촉진제 0.05~0.5중량부, 지연제 0.1~0.4중량부 및 소포제 0.05~3중량부를 포함하여 조성하고, 상기 산업부산물 골재 혼합미분말은, 워터젯(water jet) 분쇄에서 발생된 산업부산물인 워터젯 골재 중 가넷 또는 석영 골재의 7호사 및 8호사 미분말을 혼합 조성하는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 직선방향으로 주입 이송하게 상기 본체부 내 전후 길이방향으로 연장 형성하는 모르타르공급라인과, 상기 본체부의 전방에 설치하고 상기 모르타르공급라인을 통해 공급된 모르타르 조성물을 전방을 향해 분출하는 분사노즐유닛을 포함하여 구성하는 모르타르분사부와;
상기 본체부의 전방에서 상기 모르타르분사부의 분사노즐유닛에 대응하여 전방으로 연장 형성하며 회전 가능하게 구성하고 상기 모르타르분사부의 분사노즐유닛을 통해 분출되는 모르타르 조성물을 관로 내벽을 향하여 회전 분사시키는 회전분사부;를 포함하여 이루어지고,
상기 분사노즐유닛에는 상기 회전분사부를 중심으로 둘레 주변을 따라 관통 형성된 노즐공을 구비하되, 상기 노즐공은 상기 회전분사부의 설치 주변에 대응하여 링 형태 또는 간격을 두고 배치된 형태로 구성되며,
상기 회전분사부는, 상기 분사노즐유닛에 회전 가능하게 결합하여 모르타르 조성물을 회전 분사토록 접촉 회전하는 회전분사유닛과, 상기 본체부 내 설치하고 상기 회전분사유닛에 회전동력을 전달하는 회전구동유닛을 포함하고,
상기 회전분사유닛은, 전방 직선방향으로 연장 형성하여 상기 분사노즐유닛으로부터 분출된 모르타르 조성물을 직선경로로 유도하는 직선연장부와, 상기 직선연장부의 일단에서 외측 경사방향으로 연장 형성하되 상기 직선연장부를 기준으로 110~140°의 둔각을 이루게 형성하며 상기 직선연장부를 거친 모르타르 조성물을 관로 내벽을 향한 회전경로로 분사하게 유도하는 경사가이드부를 포함하여 이루어지는 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치
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- 제3항에 따른 비굴착 관로보수용 모르타르 조성물을 이용한 관로보수 회전분사장치를 이용한 관로보수공법
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