KR20160046664A - 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상수관, 하수관, 농업용수관, 공업용수관 등의 기설관 내에 그 기설관 보다 작은 직경으로 신설되는 폴리에틸렌관(Polyethylene pipe)을 이중관 형태로 삽입한 후, 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 유동성이 우수한 알칼리계 충전제로 충전시킴으로써, 기설관 내면의 부식을 방지하고, 기설관, 시멘트층, 폴리에틸렌관이 3중구조관으로 되어 관로의 강도를 향상시키는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법은,
기설관과, 상기 기설관 내에 다수를 연결하여 이중관 형태로 폴리에틸렌관을 삽입한 후, 상기 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 충전제를 충전하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 있어서,
상기 기설관 내를 트래버스, CCTV, 3D 스캔 중 적어도 어느 하나로 측량하는 단계;
상기 폴리에틸렌관들을 기설관의 형상에 따라 융착하여 연결한 후 기설관 내로 끌어들여 삽입하는 단계;
상기 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 양단 간극 사이로 주입관과 에어벤트관을 설치하는 단계;
상기 주입관과 에어벤트관이 설치된 상기 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 양단 간극 사이로 제1 및 제2 마구리를 시공하여 관입구를 폐쇄하는 단계;
상기 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 충전될 충전제를 배합하는 단계;
상기 폴리에틸렌관 내에 물 또는 공기를 주입하여, 충전제 주입 압력보다 1.0kgh/㎠~1.5kgh/㎠ 높은 수압 또는 공기압을 유지하는 단계;
상기 주입관을 통해 배합이 완료된 충전제를 주입하는 단계;
상기 에어벤트관으로 충전제가 넘치는지 여부를 확인하는 단계; 및
상기 에어벤트관으로 충전제가 넘치면 주입을 중단하고, 상기 에어벤트관에 캡으로 밀봉하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 사용되는 충전제는,
폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 사용되는 충전제에 있어서,
벤토나이트와 시멘트와 물을 1:3:9 비율로 혼합하고, 충전제가 경화된 시멘트층의 강도 향상을 위해 상기 시멘트의 혼합비율이 더 증가하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제{Polyethylene pipe inserted rebirthing method and the method used for filling the filler}

본 발명은 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상수관, 하수관, 농업용수관, 공업용수관 등의 기설관 관로 내에 그 기설관 보다 작은 직경으로 신설되는 폴리에틸렌관(Polyethylene pipe)을 이중관 형태로 삽입한 후, 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 유동성이 우수한 알칼리계 충전제로 충전시킴으로써, 기설관 내면의 부식을 방지하고, 기설관, 시멘트층, 폴리에틸렌관이 3중구조관으로 일체화되어 관로의 강도를 향상시키는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제에 관한 것이다.

일반적으로 공장에서 수지가 함침된 폴리에틸렌 튜브(필름과 폴리에틸렌 에폭시 수지가 함침된 펠트)를 공기압으로 관내에 반전 삽입하고, 증기호스를 통한 열로 폴리에틸렌 튜브의 원형을 복원하여 노후화된 기설관에 부착하는 현장 경화 관삽입 갱생 공법과, 공장에서 생산된 열가소성 폴리에틸렌 파이프를 "ㄷ"자형으로 절첩 변형 가공하여 폴리에틸렌 라이너로 제작하여 현장 운반하고, 세정된 기설관의 내부로 폴리에틸렌 라이너를 견인 삽입한 후, 고압의 증기로 가압하여 기설관의 내벽에 폴리에틸렌 라이너를 밀착시키는 관삽입 갱생 공법이 개시되고 있으나, 이는 폴리에틸렌 튜브 또는 폴리에틸렌 라이너가 기설관에 부착 또는 밀착되지 못하여 공극(Void)이 발생되고, 이 공극은 기설관의 보수불량 또는 외관 부식에 따른 파손시 침입수의 침투 통로가 되어 기설관의 부식을 촉진시키는 문제가 있었고, 열가소성 폴리에틸렌 라이너를 활용한 관삽입 갱생 공법은 이토작업 등에 의한 부압 또는 침입수 발생시 폴리에틸렌 라이너에 좌굴(buckling, 挫屈)이 발생되는 문제가 있었다.

또한, 상기한 바와 같은 폴리에틸렌 튜브와 폴리에틸렌 라이너를 활용한 관삽입 갱생 공법은 기설관 내의 단차, 직선부 곡률, 곡관 등 다양한 원인에 의해 공극(Void), 주름, 처짐 등의 변형이 발생되는 문제가 있었다.

그리고, 기설관(旣設管)과 신설관(新設管) 사이에 충전제를 충전하여 갱생하는 노후관의 갱생 공법에 대해서는 여러 가지가 개시되어 있다.

일 예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 등록특허공보 제10-1323572호(2013.11.01. 공고)의 "대구경 강관의 관삽입 갱생공법" 이 그 대표적인 것으로, 그 내용은 다음과 같다.

도시한 바와 같이, 상수관, 하수관, 농업용수관, 공업용수관 등의 노후된 기설관(1) 내에 신설관(2)을 상기 기설관(1)의 내주에서 소정 간격 떨어지도록 이중관 형태로 삽입한 후, 그 신설관(2)의 양단을 마구리(3)로 막은 다음 실리콘(4)을 도포하여 밀폐시킨 후, 기설관(1)과 신설관(2) 사이에 시멘트 모르타르를 채워 넣음으로써 노후된 기설관(1)을 갱생하는 것이다.

또한, 상기 금속으로 이루어진 신설관(2) 대용으로 폴리에틸렌관을 삽입한 후 시멘트 모르타르를 충전할 경우 충전제 주입 압력과 무게에 의하여 폴리에틸렌관의 변형 및 좌굴의 문제가 있었다.

상기한 바와 같이, 신설관(2)의 양단에 구비된 마구리(3)는 시멘트 모르타르가 채워지는 과정에서 그 충전제 주입 압력에 의해 마구리(3)가 분리되며 시멘트 모르타르가 누수됨으로써, 시공불량이 다발하는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 철판으로 이루어진 마구리(3)를 신설관(2)에 용접하는 방법이 제시되었으나, 용접 열에 의해 신설관의 손상이 야기되는 문제가 있었다.

또한, 상기한 마구리(3)에 대한 대안으로 모르타르를 급결시켜 막는 방법이 제시되었으나, 공간 안쪽 허공에 모르타르가 견고하게 채워지지 않아 충전압력에 의해 모르타르가 터져 나감으로써, 시공의 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 상기한 기설관(1)과 신설관(2) 사이에 채워지는 시멘트 모르타르의 점성에 의해 유동성이 떨어짐으로써, 충전이 완전하게 이루어지지 않아 공극(Void)이 다발하는 문제가 있었다.

등록특허공보 제10-0949956호(2010.03.26. 공고) 등록특허공보 제10-0606188호(2006.07.31. 공고) 등록특허공보 제10-1323572호(2013.11.01. 공고)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기설관과 폴리에틸렌관(Polyethylene pipe) 사이의 좁은 간극에 유동성이 우수한 알칼리계 충전제로 충전함으로써, 기설관 내면의 부식을 방지하고, 기설관, 시멘트층, 폴리에틸렌관이 3중구조관으로 되어 관로의 강도를 향상시키도록 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 용접하지 않고도 완벽한 밀봉이 이루어지도록 함으로써, 폴리에틸렌관의 손상을 방지함과 동시에 시공 생산성을 향상시키도록 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 충전제를 주입하기 전에 폴리에틸렌관 내에 물 또는 공기를 주입하여, 충전제 주입 압력보다 1.0kgh/㎠~1.5kgh/㎠ 높은 수압 및 공기압을 유지하도록 함으로써, 기설관과 폴리에틸렌관이 충전제로 일체화되어 이토작업 등에 의한 부압에도 폴리에틸렌관이 변형 또는 좌굴이 발생하지 않도록 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기설관 내를 트래버스, CCTV, 3D 스캔 중 적어도 어느 하나로 정밀하게 측량하여 기설관이 직선부 곡률이 있는 경우나 곡관인 경우에는 두변의 길이가 다른 폴리에틸렌관으로 사전에 각도를 형성하여 융착 삽입함으로써. 폴리에틸렌 재질의 연성을 통해 폴리에틸렌관을 주름 없이 시공하여 기존 공법이 가지는 폴리에틸렌관의 주름발생에 대한 단점을 보완할 수 있는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법은, 기설관과, 상기 기설관 내에 다수를 연결하여 이중관 형태로 폴리에틸렌관을 삽입한 후, 상기 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 충전제를 충전하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 있어서,

상기 기설관 내를 트래버스, CCTV, 3D 스캔 중 적어도 어느 하나로 측량하는 단계;

상기 폴리에틸렌관들을 기설관의 형상에 따라 융착하여 연결한 후 기설관 내로 끌어들여 삽입하는 단계;

상기 기설관과 폴리에틸렌관의 양단 간극 사이로 주입관과 에어벤트관을 설치하는 단계;

상기 주입관과 에어벤트관이 설치된 상기 기설관과 폴리에틸렌관의 양단 간극 사이로 제1 및 제2 마구리를 시공하여 관입구를 폐쇄하는 단계;

상기 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 충전될 충전제를 배합하는 단계;

상기 폴리에틸렌관 내에 물 또는 공기를 주입하여, 충전제 주입 압력보다 1.0kgh/㎠~1.5kgh/㎠ 높은 수압 또는 공기압을 유지하는 단계;

상기 주입관을 통해 배합이 완료된 충전제를 주입하는 단계;

상기 에어벤트관으로 충전제가 넘치는지 여부를 확인하는 단계; 및

상기 에어벤트관으로 충전제가 넘치면 주입을 중단하고, 상기 에어벤트관에 캡으로 밀봉하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 기설관이 직선부 곡률이 있는 경우나 곡관인 경우에 두변의 길이가 다른 폴리에틸렌관들을 기설관의 형상에 따라 융착하여 곡률을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 마구리는,

고발포 폴리에틸렌이며;

상기 제2 마구리는,

급결모르타르로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 마구리는,

상기 기설관과 폴리에틸렌관의 양단 간극의 80%에 해당하는 너비로 형성되고,

상기 제2 마구리는,

상기 기설관과 폴리에틸렌관의 양단 간극의 200%(2배)에 해당하는 너비로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충전제를 배합하는 단계는,

물 900kg에 벤토나이트 100kg을 배합하여 6분간 교반하고, 시멘트 300kg을 추가로 배합하여 3분간 더 교반하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주입관을 통해 배합이 완료된 충전제는 수두차(水頭差)를 이용하여 주입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 사용되는 충전제는,

벤토나이트와 시멘트와 물을 1:3:9 비율로 혼합하고, 충전제가 경화된 시멘트층의 강도 향상을 위해 상기 시멘트의 혼합비율이 더 증가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충전제는,

수소 이온 농도의 지수(pH) 9.5이상이고, 브리징 비율이 1.5%이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제에 의하면, 기설관과 신설되는 폴리에틸렌관(Polyethylene pipe) 사이의 좁은 간극에 유동성이 우수한 알칼리계 충전제로 충전함으로써, 기설관 내면의 부식을 방지하고, 기설관, 시멘트층, 폴리에틸렌관이 3중구조관으로 일체화되어 관로의 강도를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 기설관과 폴리에틸렌관 단부에서 용접하지 않고도 완벽한 밀봉이 이루어지도록 함으로써, 폴리에틸렌관의 손상을 방지함과 동시에 시공 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 충전제를 주입하기 전에 폴리에틸렌관 내에 물 또는 공기를 주입하여, 충전제 주입 압력보다 1.0kgh/㎠~1.5kgh/㎠ 높은 수압 및 공기압을 유지하도록 함으로써, 충전제를 주입할 때 폴리에틸렌관의 변형 및 좌굴이 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 기설관 관로 내에 그 기설관 보다 작은 직경의 폴리에틸렌관을 소정 간격이 떨어지도록 이중관 형태로 삽입 설치되므로, 기설관과 폴리에틸렌관의 밀착을 위하여 관의 표면까지 청소할 필요가 없어 공정을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기설관 내를 트래버스, CCTV, 3D 스캔 중 어느 하나로 정밀하게 측량하여 기설관이 직선부 곡률이 있는 경우나 곡관인 경우에 두변의 길이가 다른 폴리에틸렌관으로 사전에 각도를 형성하여 융착 삽입함으로써. 폴리에틸렌 재질의 연성을 통해 폴레에틸렌관을 주름 없이 시공하여 기존 공법이 가지는 폴리에틸렌관의 주름발생에 대한 단점을 보완할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 관 삽입 갱생 공법을 나타낸 일측면도,
도 2는 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 흐름을 나타낸 공정 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 융착 삽입 상태를 나타낸 일측면도,
도 4는 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법을 나타낸 일측면도,
도 5는 도 4의 A부를 확대하여 나타낸 상세도,
도 6의 (a)(b)(c)는 본 발명에 따른 폴리에틸렌관의 형상을 단면으로 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 폴리에틸렌관의 융착 상태를 단면으로 나타낸 예시도,
도 8은 도 5의 B-B 선에 따른 단면을 확대하여 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 충전 상태를 단면으로 나타낸 도면.

이하, 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 및 그 공법에 사용되는 충전제에 대한 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세하게 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

또한, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있고, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법 흐름을 나타낸 공정 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 융착 삽입 상태를 나타낸 일측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법을 나타낸 일측면도이고, 도 5는 도 4의 A부를 확대하여 나타낸 상세도이며, 도 6의 (a)(b)(c)는 본 발명에 따른 폴리에틸렌관의 형상을 단면으로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 폴리에틸렌관의 융착 상태를 단면으로 나타낸 예시도이며, 도 8은 도 5의 B-B 선에 따른 단면을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 충전 상태를 단면으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법(S1)은 도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 발진입갱과 도달입갱을 위한 작업구를 구축한 후, 상기 기설관(1) 내를 트래버스(traverse), CCTV, 3D 스캔 중 적어도 어느 하나를 이용하여 측량한다(S10). 이때, 상기 트래버스(traverse), CCTV, 3D 스캔 측량은 토목기술분야에서 주지된 측량 방법이므로 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 기설관(1) 내를 측량한 후 기설관(1) 내에 이중 파이프 형태로 신설되는 소정 길이(약 4~12m)의 폴리에틸렌관(Polyethylene pipe)(2)들을 기설관(1)의 형상에 따라 융착하여 연결한 후 끌어들여 삽입한다(S20). 이때, 상기 기설관(1)은 주철관, 강관, 흄(Hume pipe)관, PC관, 석면관 등의 모든 관종을 포함하며, 상기 폴리에틸렌관(2)은 발진입갱 측의 작업구 내에 투입되어 위치하게 되고, 발진입갱 측의 작업구 내에 투입되어 위치된 폴리에틸렌관(2)과 폴리에틸렌관(2)의 양측단을 융착기(FM)를 통해 융착하여 연결한 후 발진입갱 측의 제1 윈치(winch)(W10)를 통해 폴리에틸렌관(2)의 후단을 잡아주고 도달입갱 측의 제2 윈치(W20)를 통해 폴리에틸렌관(2)의 선단을 끌어당겨서 상기 기설관(1) 내에 융착으로 연결된 폴리에틸렌관(2)을 삽입하게 된다.

상기 폴리에틸렌관(2)은 기설관(1)의 직선 구간에는 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 두변의 길이가 같은 제1 폴리에틸렌관(2a)들을 융착하게 되고, 기설관(1)이 직선부 곡률이 있는 경우나 곡관인 구간에는 도 6의 (b)(c) 및 도 7에 도시된 바와 같이, 두변의 길이가 다른 제2 및 제3 폴리에틸렌관(2b)(2c)으로 사전에 각도를 형성하여 융착하게 된다. 따라서, 상기 기설관(1)이 직선부 곡률이 있는 경우나 곡관인 경우에 두변의 길이가 다른 제2 및 제3 폴리에틸렌관(2b)(2c)들을 기설관(1)의 형상에 따라 융착하여 곡률을 형성함으로써, 상기 제1 내지 제3 폴레에틸렌관(2a)(2b)(2c)들을 조합하여 종방향 및 횡방향으로 주름 없이 신설되는 폴리에틸렌관(2)을 기설관(1) 내에 시공할 수 있게 된다.

이와 같이, 설치가 완료된 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2)의 양단 간극 사이로 주입관(30)과 에어벤트관(40)을 설치한다(S30).

주입관(30)과 에어벤트관(40)의 설치가 완료되면, 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2)의 양단 간극 사이로 제1 및 제2 마구리(10)(20)를 시공하는데, 그 시공방법을 설명한다.

우선, 간극 사이로 제2 마구리(20)부터 시공하는데, 이 제2 마구리(20)는 적절한 점도로 이루어진 급결모르타르로서, 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2)의 간극 사이로 채워 넣는다.

급결모르타르는, 규산, 소다를 주성분으로 이루어진 고도급결 액상지수제가 함유된 모르타르로서, 상기한 고도급결 액상지수제에 의해 모르타르 및 콘크리트가 신속하게 경화된다.

또한, 고도급결 액상지수제는, 방수효과 및 접착력, 강도가 뛰어나기 때문에 주로 방수제로 사용한다.

이 제2 마구리(20)의 너비(W2)는 간극의 200%, 즉, 2배에 해당하는 너비로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 제2 마구리(20)의 시공이 완료되면, 그 제2 마구리(20) 외측에서 제1 마구리(10)를 시공한다.

제1 마구리(10)는 고발포 폴리에틸렌(Polyethylene)으로서, 도시하지 않은 발포기로 시공하여 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2) 입구를 폐쇄한다(S40).

고발포 폴리에틸렌은, 주로 폴리머끼리 연결하여 물리적, 화학적 성질을 변화시키는 가교반응을 통해서 완충성이 높고 방수성이 뛰어나다.

이 고발포 폴리에틸렌으로 이루어진 제1 마구리(10)는 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2)의 간극에 80%에 해당하는 너비(W1)로 형성하되. 공극 없이 치밀하게 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 제1 및 제2 마구리(10)(20)의 시공이 완료되면, 도시하지 않은 교반기를 통해 충전제를 배합하는데, 우선 1차적으로, 물 900kg에 벤토나이트 100kg을 배합하여 6분간 교반한다.

그런 다음, 상기한 바와 같이, 교반이 완료된 상태에서 시멘트 300kg을 추가로 배합하여 3분간 교반하면 된다(S50).

본 발명에 따른 충전제에 투입되는 벤토나이트(Bentonite)는, 화산이 폭발할 때 생기는 미세한 화산재가 강력한 폭발의 힘으로 상층기류에 섞여 바다로 떨어진 것들이 해전에서 염수와 작용하여 점토질 광물로 변성된 일종의 변질암으로, 몬트모릴로나이트(montmorillonite)를 주성분으로 한 점토광물로서, 물과 반응하면 특유의 팽창성에 의해 칼슘계 벤토나이트는 약 3배, 나트륨 벤토나이트는 약 15배까지 팽창하며, 무게의 5배까지 물을 흡수한다.

그러나, 이렇게 팽창하는 벤토나이트는 불순물인 시멘트가 투입되면 팽창을 멈춘다.

이렇게 팽창한 벤토나이트는 겔(Gel)화 되며, 이 겔은 물을 배척하는 성질을 지니게 되는데, 이 성질을 이용하여 방수재의 원료로 쓰인다.

또한, 벤토나이트 특성으로는, 다른 물질과 혼합하여 다른 물질을 서로 점결시키는 점결성을 가지고 있는데, 이 벤토나이트는 화학적으로 활성을 일으키지 않으므로 점착되는 재료 원래의 화학적 특성에 영향을 주지 않는다.

마지막으로 본 발명에 따른 충전제로서 벤토나이트의 중요한 특징 중 하나는 바로 윤활성이다. 즉, 겔(Gel)화된 벤토나이트는 높은 윤활 특성을 가지게 되며 예전에는 마차 바퀴를 끼울때 윤활제로 사용되기도 하였으며, 각종 천공작업에 윤활 성분을 주기 위하여 사용되었다.

따라서, 이 윤활성 때문에 후술하는 작용에서 충전제를 주입할 때, 낮은 압력으로도 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2) 사이에 치밀하게 충전이 가능하다.

상기한 바와 같이, 900kg의 물에 100kg의 벤토나이트를 먼저 교반하고 나서, 추가로 300kg의 시멘트를 교반하는 이유는, 벤토나이트의 팽창을 억제하고 경화를 촉진하기 위해서이다.

이후, 상기 폴리에틸렌관(2)의 양측단면을 마개플랜지(50)로 밀봉한 후, 상기 폴리에틸렌관(2) 내에 물 또는 공기를 펌프(P1)나 에어 컴프레서(도시생략)로 주입하여, 충전제 주입 압력보다 1.0kgh/㎠~1.5kgh/㎠ 높은 수압 또는 공기압을 유지하는 것이 바람직하다(S60). 이는 후술하는 충전제를 주입할 때 폴리에틸렌관(2)의 변형 및 좌굴(buckling, 挫屈)이 발생하지 않도록 하기 위함이다.

상기한 바와 같이, 교반이 완료된 액상의 충전제를 상술한 단계에서 미리 설치가 완료된 주입관(30)을 통해 수두차(水頭差)를 이용하여 주입한다(S70). 이는 지표상으로부터 유동성이 우수한 알칼리계 충전제를 주입할 때 별도의 펌프 등의 주입장치 없이 초고속, 자연유하식(自然流下式)으로 주입하여 에너지를 절감하고, 충전제의 충전이 신속하게 이루어질 수 있다.

이렇게 수두차를 이용하여 주입된 충전제는 주입관(30)에 대향하는 타단에 구비된 에어벤트관(50)으로 누출되면 충전완료가 임박했음을 확인한다(S80).

이 상태에서 상기 에어벤트관(40)에 캡(41)을 밀봉하면 충전이 완료된다(S90).

본 발명에 따른 충전에는 상술한 바와 같이, 벤토나이트와 시멘트와 물을 1:3:9 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 이때, 충전제가 경화된 시멘트층(3)의 강도 향상을 위해 상기 시멘트의 혼합비율을 더 증가시킬 수 있음은 물론이다.

나아가, 충전이 완료된 충전제는, 수소 이온 농도의 지수(pH) 9.5이상이고, 브리징 비율이 1.5%이하로서, 시공이 완료되고 나서는 장시간 유체에 접촉시켜 흡수함으로써 체적을 증가시키는 현상, 다시 말해서, 액체를 흡입시켜 본래의 구조조직에 변화를 주어 용적을 증대시키는 팽윤력(Swelling Power, 膨潤力)에 의해 보다 치밀한 상태로 충전된다.

도면 중 미설명 부호 P는 펌프이고, V는 밸브이다.

이에 따라 상술한 바와 같은, 본 발명에 의하면, 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2) 사이의 간극을 알칼리계 충전제로 충전함으로써, 노후화된 기설관(1) 내면의 부식을 방지하고, 기설관(1)의 누수 등을 보강할 수 있으며, 기설관(1), 시멘트층(3), 폴리에틸렌관(2)이 3중구조관으로 일체화되어 관로의 강도를 향상시키게 된다.

또한, 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2) 사이의 양단을 완벽하게 밀봉할 수 있도록 함으로써, 시공불량 원인을 원천적으로 차단하였으며, 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2) 단부를 용접하지 않고도, 본 발명에 따른 제1 및 제2 마구리(10)(20)에 의해 완벽한 밀봉이 이루어지도록 함으로써, 폴리에틸렌관(2)의 손상을 방지함과 동시에 시공생산성을 향상시키게 된다.

또한, 기설관(1)과 폴리에틸렌관(2) 사이의 간극에 유동성과 팽창성이 뛰어난 벤토나이트를 포함한 충전제에 의해 보다 치밀한 충전이 이루어지도록 함으로써, 시공생산성을 향상시키게 된다.

또한, 기설관(1) 내를 트래버스, CCTV, 3D 스캔 중 어느 하나로 정밀하게 측량하여 기설관(1)이 직선부 곡률이 있는 경우나 곡관인 경우에 두변의 길이가 다른 폴리에틸렌관으로 사전에 각도를 형성하여 융착 삽입함으로써. 폴리에틸렌 재질의 연성을 통해 폴레에틸렌관(2)을 주름 없이 시공하여 기존 공법이 가지는 폴리에틸렌관의 주름발생에 대한 단점을 보완할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자 라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형실시는 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.

1 : 기설관 2 : 폴리에틸렌관
2a : 제1 폴리에틸렌관 2b : 제2 폴리에틸렌관
2c : 제3 폴리에틸렌관
3 : 시멘트층
10 : 제1 마구리 20 : 제2 마구리
30 : 주입관 40 : 에어벤트관
41 : 캡 50 : 마개플랜지
FM : 융착기 P1 : 펌프
W10 : 제1 윈치 W20 : 제2 윈치

Claims (8)

1. 기설관과, 상기 기설관 내에 다수를 연결하여 이중관 형태로 폴리에틸렌관을 삽입한 후, 상기 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 충전제를 충전하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 있어서,
   상기 기설관 내를 트래버스, CCTV, 3D 스캔 중 적어도 어느 하나로 측량하는 단계(S10);
   상기 폴리에틸렌관들을 기설관의 형상에 따라 융착하여 연결한 후 기설관 내로 끌어들여 삽입하는 단계(S20);
   상기 기설관과 폴리에틸렌관의 양단 간극 사이로 주입관과 에어벤트관을 설치하는 단계(S30);
   상기 주입관과 에어벤트관이 설치된 상기 기설관과 폴리에틸렌관의 양단 간극 사이로 제1 및 제2 마구리를 시공하여 관입구를 폐쇄하는 단계(S40);
   상기 기설관과 폴리에틸렌관 사이의 간극에 충전될 충전제를 배합하는 단계(S50);
   상기 폴리에틸렌관 내에 물 또는 공기를 주입하여, 충전제 주입 압력보다 1.0kgh/㎠~1.5kgh/㎠ 높은 수압 또는 공기압을 유지하는 단계(S60);
   상기 주입관을 통해 배합이 완료된 충전제를 주입하는 단계(S70);
   상기 에어벤트관으로 충전제가 넘치는지 여부를 확인하는 단계(S80); 및
   상기 에어벤트관으로 충전제가 넘치면 주입을 중단하고, 상기 에어벤트관에 캡으로 밀봉하는 단계(S90);
   를 포함하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기설관이 직선부 곡률이 있는 경우나 곡관인 경우에 두변의 길이가 다른 폴리에틸렌관들을 기설관의 형상에 따라 융착하여 곡률을 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 마구리는, 고발포 폴리에틸렌이며;
   상기 제2 마구리는, 급결모르타르로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 마구리는,
   상기 기설관과 폴리에틸렌관의 양단 간극의 80%에 해당하는 너비로 형성되고,
   상기 제2 마구리는,
   상기 기설관과 폴리에틸렌관의 양단 간극의 200%(2배)에 해당하는 너비로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 충전제를 배합하는 단계(S50)는,
   물 900kg에 벤토나이트 100kg을 배합하여 6분간 교반하고, 시멘트 300kg을 추가로 배합하여 3분간 더 교반하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 주입관을 통해 배합이 완료된 충전제는 수두차(水頭差)를 이용하여 주입하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법.
7. 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 사용되는 충전제에 있어서,
   벤토나이트와 시멘트와 물을 1:3:9 비율로 혼합하고, 충전제가 경화된 시멘트층(3)의 강도 향상을 위해 상기 시멘트의 혼합비율이 더 증가하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 사용되는 충전제.
8. 제7항에 있어서,
   상기 충전제는,
   수소 이온 농도의 지수(pH) 9.5이상이고, 브리징 비율이 1.5%이하인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌관 삽입 갱생 공법에 사용되는 충전제.

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