KR20220149200A - 싱크홀 예방과 내구성을 향상시킨 수지라이닝 콘크리트 하수관과 제조방법 - Google Patents

싱크홀 예방과 내구성을 향상시킨 수지라이닝 콘크리트 하수관과 제조방법 Download PDF

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KR20220149200A
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이정석
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(주)범한엔지니어링 종합건축사 사무소
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Abstract

본 발명은 싱크홀 예방과 내구성 향상을 위하여 수지라이닝(3)을 이용한 콘크리트 소켓이음 하수관에 관한 것으로, 소켓 이음 하수관 내부에 수지라이닝(L2 )을 하수관의 내부길이(L1 )와 같게 제작하는데, 소켓단면(7)과 일치하게 수지라이닝 연결부(8)를 내밀어 설치하고 수지라이닝(3) 연결 시 사이에 들어가는 신축성의 패킹(L3 )만큼 들여서 설치한다. 따라서 소켓이음을 할 경우에 하수관 끝부분인 삽입부(6)를 소켓부위에 끼우면서 수지라이닝(3)도 내부에서 소켓길이 정도인 수지라이닝 연결부(8)가 삽입부 수지라이닝(9)에 끼워지며 또한 수지라이닝(3)사이에 패킹(4)을 끼워 밀실하게 연결하여 하수관 연결이 좀 더 견고해지고 취성에 약한 콘크리트 하수관이 외부의 충격이나 변화, 싱크홀 등에 의하여 일부가 금이 가거나, 파손되어도 기능유지가 가능하고, 콘크리트로 제작된 소켓이음 하수관이 내부는 수지로 되어 내화학적으로 안정적인 사용이 가능하며, 수지라이닝 연결부(8)가 소켓내부로 소켓단면(7)까지 내밀어져 설치되어 운반이나 보관 시에도 안전하게 관리할 수가 있다.
따라서 기존에 많이 사용되어 오고 있는 콘크리트 소켓이음 하수관의 성능을 개량하여 외부환경 요인인 싱크홀 발생 등 주변 환경의 변화에 대응하고 내부 환경 요인인 하수의 황산에 의한 부식발생 방지 등 안정적인 사용을 가능하게 하는 기술이다.

Description

싱크홀 예방과 내구성을 향상시킨 수지라이닝 콘크리트 하수관과 제조방법{omitted}
본 발명은 싱크홀 예방과 내구성 향상을 위하여 수지라이닝을 이용한 콘크리트 하수관을 제조하기 위한 장치 및 제조방법에 관한 것으로, 소켓이음 콘크리트 하수관 내부에 수지로 제작된 내관을 하수관 내부길이와 같게 제작해서 소켓의 끝부분과 일치하게 내밀어 설치하되 연결 시 수지라이닝에 신축성의 패킹설치길이 만큼 들여서 설치하는 방법으로 하수관 부식을 예방하여 내구성 증가로 콘크리트 하수관 부식 파손과 접합부 하자발생에 의한 싱크홀 발생도 예방이 가능해 하수관의 장기간 안정적 사용을 증가시키는 기술이다.
하수관 제조방법과 형틀은 도7에서와 같이 관내부에 수지라이닝 하수관(3)과 삽입부 수지라이닝 하수관(9)의 조립제품이 내부거푸집 겸용으로 들어가기 때문에 원심력을 이용하지 못하고 세로로 세워서 상부에서 콘크리트를 주입하면서 진동과 전압을 주어 성형하고 증기양생으로 제작하는 진동, 전압(VR) 콘크리트관 제조방법을 적용하는 기술이다.
콘크리트 하수관의 하자발생은 내부적 요인과 외부적 요인으로 나눌 수 있는데 내부적 요인으로는 주로 하수에 유입되는 황산에 의한 콘크리트 부식이 있고, 외부적 요인은 주로 싱크홀(sinkhole)에 의한 지반침하가 있다.
내부적 요인인 하수관 콘크리트 수화물의 황산에 의한 부식에서 황산의 발생은 하수관에 유입되는 다양한 하수 내 유기물, 단백질 기타 황 화합물이 혐기상태에서 분해 환원되어 황화수소(H2 S)가 생성되고, 이것이 하수관의 공기 중에 호기성 미생물에 의하여 SO2 , SO3 로 산화되어 관정부 물방울에 녹아 황산(H2 SO4 )이 발생한다.
이때 발생한 황산은 콘크리트 표면에 침투하여 Ettringite(시멘트가 수화할 때 시멘트 중의 알루미네이트와 석고의 반응으로 생기는 침상결정의 광물)가 생성되고 pH가 1 정도로 저하되면 Gypsum(석고) 및 Bassanite(칼슘의 황산염 광물)가 생성되어 부식이 되면서 콘크리트가 부서져 나가는 것으로 결국에는 하수관이 파손되고 붕괴되어 싱크홀까지 발생될 수 있다.(도10)
외부적 요인인 싱크홀은 지반침하의 한가지로 자연적, 인공적 원인에 의하여 지반내에 공동이 생겨서 지표면이 갑자기 가라앉으면서 지반에 구멍이 생기는 것으로 주로 원통형 구멍이나 접시 형태와 같은 모양을 보인다.
국내에서 발생하는 싱크홀은 주로 인공적인 원인에 의하여 대부분 도심지에서 발생하고 있다. 특히 상하수관 노후화와 파손, 이음부 결함과 고층빌딩 대심도 지하층에서 누출되는 지하수, 지하철 터널에서 누출되는 지하수 외부배출 등에 의하여 외부로 펌핑되는 지하수와 함께 주변 지반의 토양입자의 유실로 인한 지반침하로 상하수관이 파손되고 지반에 공동발생을 촉진하는 등 싱크홀 발생은 점차 증가하고 있으며 서울시의 경우 74%가 하수관로 부식, 시공오차, 파손 등으로 발생했으며, 특히 싱크홀 발생의 주원인인 하수관로의 노후화가 심각한 것으로 알려졌다.(서울시)
일반적으로 도시개발과 함께 지하에 매설된 상·하수관과 가스관, 전기·통신구 등 기반시설이 내구연한을 넘기면 차츰 손상부위가 늘어나고 토사유실이 진행된다. 여기에 지하철이나 빌딩신축을 위한 굴착공사가 빈번해 지면서 싱크홀이 발생할 확률이 높아진다. 인구밀도가 높고 각종 지하 기반시설이 집중된 대도시에서 싱크홀 사고가 빈번하고 시민들에 노출될 가능성도 높다.
따라서 이러한 싱크홀 발생은 도시의 기능을 낙후시키는 원인이 될 수 있고 도로와 주변건물에 심각한 피해를 유발할 수 있어 적극적으로 예방하는 방법이 요구되고 있으며, 그에 대한 대책으로 토양에 대한 친화성과 구조적 안정성이 있는 콘크리트 하수관을 외관으로 사용하고, 내약품성과 내구성이 우수한 수지관을 내부에 결합시키면서 소켓부위에서 연장시켜 수지관도 별도로 연결하여 연결부위를 보강하는 콘크리트 하수관의 단점을 보완한 수지라이닝 콘크리트 하수관을 제작하는 기술이다.
특허등록 제10-1708647호 (2017. 02. 15) 실용신안등록 제20-0231022호 (2001. 05. 08) 특허등록 제10-1298702호 (2013. 08. 14) 특허등록 제10-1459626호 (2014. 11. 03) 특허등록 제10-1568315호 (2015. 11. 05)
본 발명은 콘크리트 하수관의 하수에서 유입되거나 발생하는 황산 등의 산류에 의한 하수관 부식과 파손 등을 방지하면서 외압에 충분히 안전하고 하수관 연결부 보강으로 주변지반의 변동에도 하수 또는 토사의 누출이나 유입을 방지하여 싱크홀 발생을 예방 하거나 촉진을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 수지라이닝 콘크리트 하수관을 만드는 기술을 제공한다.
본 발명은 싱크홀 예방과 내구성 향상을 위하여 수지라이닝(3)을 이용한 콘크리트 소켓이음 하수관에 관한 것으로, 소켓 이음 하수관 내부에 수지라이닝(L2 )을 하수관의 내부길이(L1 )와 같게 제작하는데, 소켓단면(7)과 일치하게 수지라이닝 연결부(8)를 내밀어 설치하고 수지라이닝(3) 연결 시 사이에 들어가는 신축성의 패킹(L3 )만큼 들여서 설치한다. 따라서 소켓이음을 할 경우에 하수관 끝부분인 삽입부(6)를 소켓부위에 끼우면서 수지라이닝(3)도 내부에서 소켓길이 정도인 수지라이닝 연결부(8)가 삽입부 수지라이닝(9)에 끼워지며 또한 수지라이닝(3)사이에 패킹(4)을 끼워 밀실하게 연결하여 하수관 연결이 좀 더 견고해지고 취성에 약한 콘크리트 하수관이 외부의 충격이나 변화, 싱크홀 등에 의하여 일부가 금이 가거나, 파손되어도 기능유지가 가능하고 콘크리트로 제작된 소켓이음 하수관의 내부는 수지로 되어 내화학적으로 안정적인 사용이 가능하며, 수지라이닝 연결부(8)가 소켓내부로 소켓단면(7)까지 내밀어져 설치되어 운반이나 보관 시에도 안전하게 관리할 수가 있다.
따라서 기존에 많이 사용되어 오고 있는 콘크리트 소켓이음 하수관의 성능을 개량하여 외부환경 요인인 싱크홀 발생 등 주변 환경의 변화에 대응하고 내부 환경 요인인 하수의 황산에 의한 부식발생 방지 등 안정적인 사용을 가능하게 하는 기술이다.
본 발명의 기술적 원리에 따르면 수지로 제작된 수지라이닝(3)을 하수관 내부에 설치하여 하수에서 유입 또는 발생하는 황산 등의 화합물에 의한 콘크리트 하수관의 부식, 파손 등을 방지하여 내구성 개선과 싱크홀 예방이 가능하며, 소켓부위에 수지라이닝 연결부(8)를 소켓단면(7)까지 내밀어 설치하여 소켓이음과 이중으로 연결되게 하고 여기에 패킹(4)까지 설치하여 결합부위 수밀성을 향상하며 장기간 사용에 안정성을 보완할 수 있다.
콘크리트 외관은 구조적으로 안전하여 도로 등 지하에 설치 시 차량이동 등의 하중과 진동 등의 변화에도 비교적 무난히 장기간 사용에 지장이 없으며, 또한 수지라이닝(3) 보강으로 하수관의 하수 등 유수가 누출 또는 유입되지 않고 하수관 연결부 주변의 토양의 유실을 방지하여 인위적 요인에 의한 하수관 연결부 주변에 싱크홀 발생을 방지한다.
본 발명의 수지라이닝(3) 하수관은 수지와 콘크리트의 이중연결로 외부의 진동과 이동에도 견고한 연결을 유지하고 하수관에서 발생하는 황산 등 산류에 의한 콘크리트 부식과 파손을 방지 또는 예방하며 부차적으로 발생하는 싱크홀 발생을 예방하여 국가예산을 절감에 기여하고 안전한 시설물로 유지관리가 용이해 진다.
도1은 본 발명의 하수관 사시도
도2는 수지라이닝 설치단면도
도3은 하수관 연결 단면도
도4는 하수관 연결 부분상세도
도5은 패킹 상세도
도6는 패킹 부분상세도
도7은 형틀 단면도
도8은 형틀 사시도
도9은 수지라이닝 하수관 제작 공정블록도
도10은 하수관 콘크리트 수화물의 황산에 의한 부식 작용원리
본 발명은 기본적으로 일반적인 지식을 가진 사람이 손쉽게 이해할 수 있도록 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 다른 방식으로 시행 될 수 있고 본 설명으로만 한정되어 지지는 않는다. 도면을 설명하면서 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 붙였다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 사용하는 용어는 다양한 구성요소 들을 설명하는데 쓸 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서에 사용되는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다.
우선, 본 발명인 수지라이닝 콘크리트 하수관은 주변에 깊은 지하시설물이 많은 도심지나, 자동차 통행이 많은 대로와 지하철공사, 지하시설물 공사가 많은 지역에서 싱크홀 등 하자를 예방하는 방법을 적용하는 공법으로 주로 콘크리트 하수관 등의 하수관 개선방법에 적용하여 사용한다.
콘크리트 하수관은 강도가 강하여 도로 등 외부의 하중이 많이 작용하는 장소에서도 깨지지 않고, 시멘트와 모래, 자갈이 일반적으로 많이 사용하는 재료로 구하기 쉽고 다른 재료보다 비교적 저렴한 편이며 하수관 제작도 간단하여 지금까지 많이 사용 되어왔으나 콘크리트 부식발생 등으로 장기간 사용의 내구성에 문제가 있어 보완이 요구되고 있다.
따라서 콘크리트 하수관의 접합부가 단순히 소켓(2)에 삽입부(6)를 끼워 넣기만 하는 단단한 콘크리트끼리의 연결이다 보니 하수가 쉽게 누수 될 수 있고 차후에 외부의 변화나 힘의 작용에 의하여 깨지기도 쉬워서 하수가 쉽게 외부로 누출되거나 유입이 되고, 외부에서 작용하는 힘에 의하여 쉽게 접합부가 빠지든가 이동되어 하수나 토사의 유출이나 유입이 되며, 하수의 황산 등 산류의 발생으로 부식과 파손이 진전되어 싱크홀 등의 원인이 되고 있어 이러한 하자를 예방할 수 있는 개선방법이 요구되고 있다.
그래서 본 발명에서는 기존에 콘크리트 하수관이 일반적으로 많이 사용되고 있기에 하수관의 전체 모양을 변형시키지 않고 원형을 유지한 상태에서 하수관 내부에 수지라이닝(3) 설치하여 개선하는 방법을 기술하였다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 수지라이닝 한 콘크리트 하수관을 단면사시도로 표시한 것으로 콘크리트 하수관(1) 내부에 수지라이닝(3)을 하수관 소켓단면(7) 길이에 맞추어 내밀고 반대편은 그 길이만큼 들여 밀고 라이닝하고 수지라이닝(3) 연결 시 기밀성 유지를 위하여 삽입부(6) 내면에 삽입부 수지라이닝(9)을 설치하는 것을 하나의 도면에 이해하기 쉽게 사시도로 표시하였다
도2에서 도10까지 참조하여 본 발명인 싱크홀 예방과 내구성을 향상시킨 콘크리트 하수관을 설명하면 다음과 같다.
도2는 수지라이닝 설치단면도로 콘크리트 하수관 내부길이(L1 )와 같은 길이의 수지라이닝 하수관(L2 )과 패킹(L3 )을 설치하고 소켓단면(7) 부위에 맞추어서 수지라이닝 연결부(8)가 나오게 하고 반대편에는 내민 길이만큼 들어오고, 들여오고 난 자리에 수지라이닝(3) 외부로 일부 겹쳐서 삽입부 수지라이닝(9)을 부착하여 삽입부 수지라이닝 연결길이(L4 ) 만큼 수지라이닝 삽입부(9)가 만들어져서 수지라이닝 전체길이(L5)가 되며, 하수관(1) 연결시 수지라이닝(3) 연결부가 내·외부로 연장되어 소켓 연결부에 콘크리트 부식발생 등 하자 발생을 감소시키며, 하수관 연결 시 외부에는 콘크리트 하수관(1)이 연결되고 내부에는 수지라이닝(3)이 이중으로 연결되며 그 사이에는 신축성의 패킹(4)이 수밀하게 연결하여 기존의 하수관 보다 더 수밀성과 내구성이 있는 하수관 연결방법이 될 수 있게 한다.
수지라이닝 하수관(3)은 수밀성, 내화학성을 가진 고무제, 폴리에틸렌, 경질염화비닐(PVC) 및 기타 합성수지로 제조되는 것으로 기계적 강도가 우수하고, 무독, 무취하며 부식이 발생하지 않아 위생적이며, 산, 알칼리, 유류 등에 침식되지 않고 가공이 용이하여 반영구적으로 사용할 수 있는 것으로 한다.
수지라이닝 하수관(3)의 두께는 2mm에서 15mm 정도로 하며 재료나 하수관 구경에 따라서 적당한 두께로 변경이 가능하고 앞의 치수는 절대적인 기준은 아니다. 단 일반적으로 두께 2mm 이하에서는 외부에서 힘이 작용하거나 변형이 발생 시에 하수관이 찌그러지거나 쉽게 깨어질 수가 있고, 또한 하수관 제작 시에는 내부거푸집 역할을 못해 보강이 필요할 수도 있으며, 15mm 이상에서는 필요이상으로 불필요하게 두께가 커져서 비용이 증가하여 경제성이 떨어질 수 있으므로 재료에 따라서 적당한 두께의 선택이 필요하다.
또한 원형 콘크리트 하수관으로 제작되는 구경은 150mm에서 3,000mm가 있으나 일반적으로 250mm에서 1,200mm가 많이 사용되고 있으며, 작은 구경인 250mm에는 2~5mm의 수지라이닝(3) 하수관 두께를 적용할 수 있고, 구경이 큰 1,200mm에는 5~10mm의 수지라이닝(3) 하수관 두께로 할 수 있는 등, 하수관 구경이 증가에 따라 수지라이닝 관의 두께도 알맞은 것으로 증가하여 선택한다.
도3의 수지라이닝 하수관 연결단면도는 제1하수관(1)은 소켓(2)과 제2하수관(5)에는 삽입부(6)가 있어서 소켓(2)에 삽입부(6)를 연결하면 이와 동시에 제1하수관(1) 수지라이닝 연결부(8)가 제2하수관(5)의 삽입부(6)가 삽입부 수지라이닝(9) 안쪽으로 삽입이 되면서 수지라이닝(3) 사이에는 신축성의 패킹(4)이 압착되며 수지라이닝(3) 사이를 밀폐상태로 만들어 수밀성 있고 좀 더 견고한 연결이 되게 하여 하수관에 외부에서 힘이 작용하거나 변형이 발생할 때에도 하자발생이 생기지 않게 하며, 외부는 콘크리트관으로 토양의 압력 등을 받아도 안전하게 하고 내부에는 수지라이닝으로 하수의 오염물에도 부식 방지 등으로 안전한 하수관 연결이 되게 한다.
도4의 하수관 연결 부분상세도는 제1하수관 소켓(2)에 제2하수관 삽입부(6)의 결합과 동시에 수지라이닝 연결부(8)가 제2하수관 삽입부(6) 안쪽의 삽입부 수지라이닝(9) 내부로 연결되면서 수지라이닝(3) 사이에 신축성의 패킹(4)이 압착되어 연결되는 것을 자세하게 표시한다.
제2하수관(5) 내부의 수지라이닝 하수관(3)과 삽입부 수지라이닝(9)의 접합부위인 수지라이닝 접착부분(10)은 수지관 접착용 접착제인 PVC수지 접착제나 에폭시수지 접착제를 이용하여 접착하며, 삽입부 수지라이닝(9)은 수지라이닝(3) 외부구경 보다 구경이 큰 것으로 하수관 연결 시에 지장이 없을 정도의 여유가 있는 구경으로 하며 하수관의 구경에 따라서 선택하여 결정하며, 두 라이닝 사이에는 간격이 클 경우 간격에 맞는 얇은 뚜께의 파이프 끼움재(filler)를 끼우고 접착한다.
수지라이닝(3)이 패킹(4)과 마주치는 단면은 내부 방향으로 10~20% 정도 더 나오게 경사지게 가공하여 패킹(4) 오래 사용하여 사이가 어느 정도 벌어져도 쉽게 패킹(4)이탈되지 않게 한다.
도5의 패킹상세도는 제1하수관(1)과 제2하수관(5)의 내부 수지라이닝(3) 사이에 수밀성을 높이기 위하여 설치하는 패킹으로 두께는 수지라이닝(3)과 같은 두께로 하고 패킹 외부면(11)은 두께와 같은 폭으로 하되 패킹 내부면(12)은 외부 폭(11) 보다 10~20% 정도 작게 하여 수지라이닝(3) 단면의 경사면에 밀착되어 관의 안쪽이 좁아서 장기간 사용에도 패킹이 빠지는 등 하자 발생이 적게 하고, 패킹의 측면에는 패킹 측면돌기(13)를 만들어 수지라이닝 하수관(3) 단면의 경사면에 더욱 강하게 밀착되고 돌기사이에 공간이 생기게 해서 물끊기가 될 수 있도록 하여 수밀성을 더욱 높일 수 있도록 하였다.
또한 패킹 외부면(11) 위에는 접착제(14)를 부착하고 하수관을 연결하기 전에 제2하수관(5)의 수지라이닝(3) 끝부분 삽입부 수지라이닝(9)을 깨끗이 청소하고 패킹(4)의 접착제(14)의 이형지를 제거하고 패킹설치 위치에 부착하여 패킹(4)이 하수관 사이에서 위치가 변경되거나 이탈되는 것을 방지하며, 접착제(14)는 양면접착제 또는 부틸고무 등 다양한 접착제 코팅이 가능하다.
도6의 패킹 부분상세도에서 패킹 외부면(11)은 두께와 동일하고 패킹 내부면(12)은 외부 폭(11) 보다 10~20% 작고, 패킹의 측면에는 패킹 측면돌기(13)가 있어 밀착성을 좀 더 향상시키고 패킹 외부면(11) 상부에는 접착제(14)를 부착하여 하수관 연결 전에 부착하여 패킹(4) 위치를 잘 잡을 수 있도록 하고 사용 중 이탈이나 변형 등을 방지한다.
패킹(4)은 고무나 실리콘 등의 신축성이 있는 재료로 장기간 사용에도 지장이 없는 제품을 선택한다.
도7은 형틀 단면도로 수지라이닝 콘크리트 하수관(1)을 제작하는 장치를 보여주는 것으로 이동용 바퀴(20) 위에 받침대(28)와 받침 기둥(24)이 오고, 그 위에 상부 받침대(29)가 있으며 상부받침대 아래에 거푸집 진동기(18)가 부착되며, 그 위에 삽입부 거푸집(27)이 오고, 내부에 수지라이닝(3)과 삽입부 수지라이닝(9)을 조립한 내부거푸집 겸용의 수지라이닝 조립제품을 설치하고 상부에 뚜껑(16)을 씌워서 마무리한 후, 철선조립단계(S100)에서 조립된 철선을 그 외부에 설치하고, 반원형의 두 개로 된 거푸집(17)을 상부받침대(29)위에 설치하고 측면플랜지(22) 사이에 측면패킹(25)을 넣고 볼트와 너트로 고정하고 나서, 상부받침대(29)와 하부패킹(26), 하부플랜지(23)를 잘 맞추고 볼트와 너트로 고정하여 설치하면 형틀설치가 끝나고 뚜껑(16)과 상부플랜지(21) 사이로 콘크리트를 채워 넣고 거푸집 진동기(18)로 진동과 전압을 이용하여 성형 한다.
형틀은 강철제로 두께는 6~9mm 정도로 제작되며 장기간 하수관 제조에도 변형이 되지 않도록 튼튼하게 제작한 것으로 한다.
이동용 바퀴(20)는 별도의 시설이 없이도 각 단계에 따라서 이동이 편리하게 설치된 것으로 특히 탈형 후에도 야적장까지 다른 이동수단 없이 이동이 가능하게 하며, 단 연속된 제조설비가 설치된 공장에서는 없어도 가능하다.
거푸집 진동기(18)는 KSB ISO 18652 외장형 진동발생장치의 전기식, 공기 압축식, 유압식, 고주파식 등의 다양한 방식이 있으며 여기서는 소형으로 간단히 부착할 수 있는 전기식이나 고주파식을 권장하며, 단 연속된 제조설비가 설치된 공장에서 별도의 진동과정을 거치는 설비가 되어 있는 경우에는 설치하지 않아도 된다.
도8은 형틀 사시도로 형틀의 각 부분을 이해하기 쉽게 보여주고 있고 뚜껑(16)에는 상부에 손잡이(15)가 있어 형틀조립의 마지막 단계에서 도7의 수지라이닝(3) 위에 손쉽게 설치할 수 있고, 콘크리트 타설시 내부로 콘크리트가 흘러들어가지 않게 막아주는 역할을 하고, 거푸집(17)은 반원형으로 두 개로 나누어지며 측면플랜지(22)로 조립할 수 있고 그 사이에는 수밀성을 위하여 측면 패킹(25)이 들어가고 상부에는 상부플랜지(21)가 있어 콘크리트 타설시 작업이 편리하게 수평으로 넓게 되어 있으며, 하부에는 하부플랜지(23)가 상부받침대(29) 위에 설치되어 조립되고 그 사이에는 하부패킹(26)이 설치되며, 상부받침대(29) 위에는 삽입부 거푸집(27)을 가운데 설치하여 그 안에 수지라이닝 조립제품이 내부거푸집 겸용으로 올 수 있게 한다.
측면패킹(25)과 하부패킹(26)은 콘크리트 타설시 페이스트의 누설을 방지하기 위하여 설치하는 것으로 고무나 실리콘 또는 섬유재로 된 것을 사용할 수 있다.
도1에서 도6까지는 본 발명의 수지라이닝 콘크리트 하수관의 일실시 예에 의한 시공과 제품설명을 나타낸 도면이며, 도7과 도8은 수지라이닝 콘크리트 하수관 제작에 쓰이는 형틀에 관한 것이고, 도9는 본 발명에 따른 하수관 제작방법의 일실시 예에 의한 공정을 나타낸 공정블록도이며 도10은 하수관 콘크리트 수화물의 황산에 의한 부식 작용원리이다.
여기서 도1은 하수관 사시도 이고, 도2는 수지라이닝 설치 단면도이고, 도3은 하수관 연결 단면도이고, 도4는 하수관 연결 부분상세도이고, 도5는 패킹 상세도이고, 도6은 패킹 부분상세도이고, 도7은 형틀 단면도이고, 도 8은 형틀 사시도이다.
도9는 수지라이닝 하수관 제작 공정블록도이며 도1 내지 도8을 참고로 하여 싱크홀 예방과 내구성을 향상시킨 수지라이닝 콘크리트 하수관의 제작방법을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 수지라이닝 콘크리트 하수관 제조방법은 도9에 표시한 바와 같이 철선 조립단계(S100), 라이닝 조립단계(S200), 형틀 조립단계(S300), 콘크리트 배합단계(S400), 콘크리트 주입단계(S500), 성형단계(S600), 1차 양생단계(S700), 2차 양생단계(S800), 탈형단계(S900)로 구성된다.
하수관 제조방법과 형틀은 도7에서와 같이 관내부에 수지라이닝 하수관(3)과 삽입부 수지라이닝 하수관(9)의 조립제품이 내부거푸집 겸용으로 들어가기 때문에 원심력을 이용하지 못하고 세로로 세워서 상부에서 콘크리트를 주입하면서 진동과 전압을 주어 성형하고 증기양생으로 제작하는 진동, 전압(VR) 콘크리트관 제조방법을 적용한다.
철선 조립단계(S100)는 성형하고자 하는 하수관의 뼈대를 구축하기 위해서 철선을 조립하는 것으로, 이때 하수관의 크기 및 직경, 길이에 따라 각각 달라지는 철선의 지름과 개수, 조립되는 철선의 견고성 및 조립되는 철선의 모양에 따라 각각 표준화된 철선조립공정이 이루어지며 보통 4mm부터 6mm 굵기의 5~6종의 철선을 요구에 알맞게 제조한다.
라이닝 조립단계(S200)는 수지라이닝 하수관 설치위치 단면도(도2)에서 수지라이닝 하수관(L2 )은 하수관 내부길이(L1 )에서 패킹(L3 )길이를 뺀 길이를 준비하고, 삽입부 수지라이닝(9)은 삽입부(6) 길이의 2배 정도로 준비하며, 내부직경은 수지라이닝 하수관(3)의 외부직경 보다 2~8mm 정도 큰 것으로 하는데 하수관의 크기와 구경에 따라서 직경의 크기를 다르게 선정한다.
위에서 준비된 수지라이닝(3)과 삽입부 수지라이닝(9)은 하수관 연결 부분상세도 (도4)에서와 같이 수지라이닝(3)이 삽입부 수지라이닝(9) 내부로 들어가게 끼워서 전체길이가 수지라이닝 하수관 설치위치 단면도(도2)의 하수관 전체길이(L5)가 되도록 하고, 수지라이닝 접착부분(10)에는 에폭시 접착제나 수지 전용본드 접착제를 사용하여 접착하여 만들고, 이것은 하수관 제조할 때 내부형틀을 겸하게 할 수 있도록 하고, 연결부에 콘크리트 노출로 인한 콘크리트 부식 등 하자발생을 방지한다.
형틀 조립단계(S300)는 하수관의 형상을 구성하고 있는 형틀을 조립하는 것으로 라이닝 조립단계(S200)에서 제작된 수지라이닝 조립제품을 형틀 내부 상부받침대(29)상부의 삽입부 거푸집(27)의 가운데에 끼워 설치하고 철선조립 단계(S100)에서 조립된 철선을 그 외부에 배치하여 위치시키고, 반원형의 두 쪽으로 된 거푸집(17)의 청소상태를 파악하고 거푸집 내부에 탈형제를 도포하고 도포된 탈형재의 도포상태를 확인한 후 측면플랜지(22) 사이에 측면패킹(25)을 맞추고 볼트와 너트로 조립하여, 상부받침대(29) 위에 하부패킹(26)과 하부플랜지(23)를 맞추고 볼트와 너트로 고정하여 형틀조립을 완성한다.
탈형제는 파라핀류, 왁스류, 아스팔트류 및 피치류 등이 혼합되어 사용되며, 성능대비 가격측면을 고려하여 파라핀류를 주로 사용한다.
콘크리트 배합단계(S400)는 콘크리트는 통상적인 콘크리트 제조방법에 의하여 제조되고 시멘트, 굵은골재, 잔골재, 혼화제와 AE감수제, 플라이애쉬, 물 등을 배치플렌트에 넣고 제조하며, 건식(0.35~0.38) 배합방식(VR관)으로 하여 강도가 우수하고 탈수현상 및 재료분리 현상이 없어 제품 단면조직이 균일하게 한 것으로 한다.
콘크리트 주입단계(S500)는 형틀 조립단계(S300)에서 조립된 형틀 상부플랜지(21) 위에서 뚜껑(16)과 사이에 배합한 콘크리트를 돌아가며 서서히 주입하여 빈틈없이 고르게 주입 될 수 있도록 한다.
성형단계(S600)는 콘크리트 주입단계(S500)에서 주입된 콘크리트를 형틀하부 거푸집 진동기(18)를 이용하거나 또는 연속된 제조설비가 설치된 방식일 경우 성형단계에서 별도의 장치로 진동과 전압방식을 사용하여 탈수현상 및 재료분리가 없고 관내면이 평활한 형태의 품질이 우수한 콘크리트가 성형되도록 한다.
1차 양생단계(S700)는 성형단계(S600)에서 성형된 성형물을 증기양생실로 이동하여 경화시키는 공정으로 계절에 따라 양생온도 및 시간이 달라질 수 있으며, 봄과 가을에는 50℃ ~ 60℃의 온도로 50분에서 80분 동안 양생하고, 여름에는 55℃ ~ 65℃의 온도로 20 ~30분 동안 양생하며, 겨울에는 45℃ ~ 60℃의 온도로 90분 이상 양생 한다.
2차 양생단계(S800)는 1차 양생단계(S700)에서 1차 경화된 것을 2차 경화 시키는 것으로, 이때도 계절에 따라 양생온도 및 시간이 달라질 수 있으며, 봄과 가을에는 25℃ 이상의 온도로 10분에서 15분 동안 양생하고, 여름에는 25℃의 온도로 10 분 동안 양생하며, 겨울에는 25℃의 온도로 15분 이상 양생하는 것이 좋다.
계절별로 양생온도와 양생시간을 달리하는 이유는 성형물이 양생하는 과정에서 온도차에 의해 크랙이 발생하거나 또는 균일성이 깨지거나하는 것을 미연에 방지하기 위함이다.
탈형단계(S900)는 증기양생이 끝난 하수관을 형틀에서 상부의 뚜껑(16)을 빼내고 거푸집(17) 측면과 하부의 볼트와 너트를 풀어 거푸집(17)을 제거하고, 형틀에서 하수관(1)을 빼어내서 야적장에 야적하여 살수 및 자연양생으로 완성한다.
1 : 제1하수관 2 : 소켓
3 : 수지라이닝 4 : 패킹
5 : 제2하수관 6 : 삽입부
7 : 소켓단면 8 : 수지라이닝 연결부
9 : 삽입부 수지라이닝 10 : 수지라이닝 접착부분
11 : 패킹 외부면 12 : 패킹 내부면
13 : 측면 돌기 14 : 접착제
15 : 손잡이 16 : 뚜껑
17 : 거푸집 18 : 거푸집 진동기
19 : 플러그 20 : 이동용 바퀴
21 : 상부플랜지 22 : 측면플랜지
23 : 하부플랜지 24 : 받침기둥
25 : 측면패킹 26 : 하부패킹
27 : 삽입부 거푸집 28 : 하부받침대
29 : 상부받침대
L1 : 하수관 내부길이 L2 : 수지라이닝 하수관
L3 : 패킹 L4 : 수지라이닝 연결길이
L5 : 수지라이닝 전체길이

Claims (7)

  1. 싱크홀 예방과 내구성 향상을 위하여 수지라이닝(3)을 이용한 콘크리트 소켓이음 하수관에 관한 것으로, 소켓 이음 하수관 내부에 수지라이닝 하수관(L2 )을 하수관의 내부길이(L1 )와 같게 제작하는데, 소켓단면(7)과 일치하게 수지라이닝 연결부(8)를 내밀어 설치하고 수지라이닝(3) 연결 시 사이에 들어가는 신축성의 패킹(L3 )만큼 들여서 설치한다. 따라서 소켓이음을 할 경우에 하수관 끝부분인 삽입부(6)를 소켓부위에 끼우면서 수지라이닝(3)도 내부에서 소켓길이 정도인 수지라이닝 연결부(8)가 삽입부 수지라이닝(9)에 끼워지며 또한 수지라이닝(3)사이에 패킹(4)을 끼워 밀실하게 연결하여 하수관 연결이 좀 더 견고해지고 취성에 약한 콘크리트 하수관이 외부의 충격이나 변화, 싱크홀 등에 의하여 일부가 금이 가거나, 파손되어도 기능유지가 가능하고 콘크리트로 제작된 소켓이음 하수관이 내부는 수지로 되어 내화학적으로 안정적인 사용이 가능하며, 수지라이닝 연결부(8)가 소켓내부로 소켓단면(7)까지 내밀어져 설치되어 운반이나 보관 시에도 안전하게 관리할 수가 있다.
    따라서 기존에 많이 사용되어 오고 있는 콘크리트 소켓이음 하수관의 성능을 개량하여 외부환경 요인인 싱크홀 발생 등 주변 환경의 변화에 대응하고 내부 환경 요인인 하수의 황산에 의한 부식발생 방지 등 안정적인 사용을 가능하게 하는 기술이다.
  2. 제1항에 기재된 수지라이닝(3)과 삽입부 수지라이닝(9)을 조립하는 조립방법으로 수지라이닝 하수관(L2 )은 하수관 내부길이(L1 )에서 패킹(L3 )길이를 뺀 길이를 준비하고, 삽입부 수지라이닝(9)은 삽입부(6) 길이의 2배 정도로 준비하며, 내부직경은 수지라이닝 하수관(3)의 외부직경 보다 2~8mm 정도 큰 것으로 하는데 하수관의 크기와 구경에 따라서 직경의 크기를 다르게 선정하며, 두 라이닝 사이에는 간격이 클 경우에는 간격에 맞는 두께의 파이프 끼움재(filler)를 끼우고 접착한다.
    위에서 준비된 수지라이닝(3)과 삽입부 수지라이닝(9)은 하수관 연결 부분상세도(도4)에서와 같이 수지라이닝(3)이 삽입부 수지라이닝(9) 내부로 들어가게 끼워서 전체길이가 수지라이닝 하수관 설치위치 단면도(도2)의 하수관 전체길이(L5)가 되도록 하고, 수지라이닝 접착부분(10)에는 에폭시 접착제나 수지 전용 접착제를 이용하여 접착하며, 형틀조립 할 때는 수지라이닝 조립제품이 내부거푸집을 겸용으로 사용할 수 있도록 하는 방법.
  3. 제1항에 기재된 수지라이닝(3) 단면부 가공방법으로
    도4에서 수지라이닝(3)이 패킹(4)과 마주치는 단면은 내부 방향으로 10~20% 정도 더 나오게 경사지게 가공하여 하수관의 내부방향의 간격이 좁게 되어 패킹(4)을 장기간 사용하거나, 수지라이닝(3) 사이가 어느 정도 벌어져도 쉽게 패킹(4)이 이탈되지 않게 하는 방법.
  4. 제1항에 기재된 패킹(4)의 제작과 설치에 관한 것으로, 제1하수관(1)과 제2하수관(5)의 내부 수지라이닝(3) 사이에 수밀성을 높이기 위하여 설치하는 것으로 두께는 수지라이닝(3)과 같은 두께로 하고 패킹 외부면(11)은 두께와 같은 폭으로 하되 패킹 내부면(12)은 외부 폭(11) 보다 10~20% 정도 작게 하여 수지라이닝(3) 단면의 경사면에 밀착되어 관의 안쪽이 좁아서 장기간 사용에도 패킹이 빠지는 등 하자 발생이 적게 하고, 패킹의 측면에는 패킹 측면돌기(13)를 만들어 수지라이닝 하수관(3) 단면의 경사면에 더욱 강하게 밀착되고 돌기사이에 공간이 생기게 하여 물끊기가 될 수 있도록 해서 수밀성을 더욱 높일 수 있도록 하고, 패킹 외부면(11) 상부에는 접착제(14)를 부착하여 패킹(4)이 하수관에 견고하게 부착시키는 방법.
  5. 수지라이닝 콘크리트 하수관을 제조하는 방법으로 철선 조립단계(S100)는 성형하고자 하는 하수관의 뼈대를 구축하기 위해서 철선을 조립하는 것으로 표준화된 조립공정에 따르며, 라이닝 조립단계(S200)는 수지라이닝 하수관(L2 )은 하수관의 내부길이(L1 )에서 패킹(L3 )길이를 뺀 길이로 하고, 삽입부 라이닝(9)은 삽입부(6)의 2배정도 길이로 하여 수지라이닝(3)의 바깥에 끼워서 접착하고 하수관 전체길이(L5)가 되게 하며, 형틀 조립단계(S300)는 이동용 바퀴(20) 위에 받침대(28)와 받침기둥(24)이 오고, 그 위에 상부받침대(29)가 있으며 상부받침대(29) 아래에 거푸집 진동기(18)가 부착되며, 그 위에 삽입부 거푸집(27)이 오고, 그 내부에 수지라이닝(3)과 삽입부 수지라이닝(9)을 조립한 하수관 전체길이(L5)의 수지라이닝 조립제품을 내부거푸집 겸용으로 설치하고 상부에 뚜껑(16)을 씌워서 마무리한 후, 철선조립 단계(S100)에서 조립된 철선을 그 외부에 배치하고, 반원형의 두 개로 된 외부 거푸집(17)을 상부받침대(29)위에 설치하고, 측면플랜지(22) 사이에 측면패킹(25)을 넣고 볼트와 너트로 고정하고 나서, 상부받침대(29)와 하부패킹(26), 하부플랜지(23)를 잘 맞추고 볼트와 너트로 고정하여 설치하면 형틀설치가 끝나고, 콘크리트 주입단계(S400)는 뚜껑(16)과 상부플랜지(21) 사이에 배합한 콘크리트를 돌아가며 빈틈없이 서서히 채워 넣고, 성형단계(S600)는 형틀하부의 거푸집 진동기(18)로 진동과 전압을 이용하여 하수관 형체를 완성하고, 1차(S700), 2차(S800)양생단계는 수증기를 이용하여 두 번에 거쳐서 양생하며, 탈형단계(900)에서는 증기양생이 끝난 하수관의 거푸집(17)을 제거하고 형틀에서 꺼내는 수지라이닝 콘크리트 하수관 제조방법
  6. 제5항에 기재된 수지라이닝(3)을 콘크리트 하수관(1)에 일체형으로 제조하는 방법으로
    콘크리트 하수관 내부길이(L1 )와 같은 길이의 수지라이닝 하수관(L2 )과 패킹(L3 )길이로 하고 소켓단면(7) 부위에 맞추어서 수지라이닝 연결부(8)가 나오게 하며 반대편에는 내민 길이만큼 들여오고, 들여오고 난 자리에 수지라이닝(3) 외부로 일부 겹쳐서 삽입부 수지라이닝(9)을 부착하여 삽입부 수지라이닝 연결길이(L4 )만큼 수지라이닝 삽입부(9)가 만들어져서 수지라이닝전체길이(L5)가 되는 수지라이닝 조립제품을 형틀의 상부 받침대(29) 위의 삽입부 거푸집(27) 가운데에 끼워 넣어 내부거푸집 겸용으로 설치하고, 철선설치와 외부거푸집을 조립하고 콘크리트를 주입과 진동성형, 증기양생 하여 제조하는 것으로 수지라이닝(3)이 콘크리트 하수관(1)과 일체가 되도록 제조하는 방법
  7. 제5항에 기재된 거푸집진동기(18) 설치에 관한 것으로 거푸집 진동기(18)는 KSB ISO 18652 외장형 진동발생장치의 전기식, 공기 압축식, 유압식, 고주파식 등의 다양한 방식이 있으며, 여기서는 소형으로 간단히 부착할 수 있는 전기식이나 고주파식을 형틀의 하부인 상부받침대(28) 하부에 설치하여 형틀에 콘크리트를 주입하면 거푸집진동기(18)를 틀어 진동과 전압을 이용하여 하수관을 성형할 수 있도록 하는 방법
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