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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 냄새 및 비산먼지 발생을 없애고, 시공 성이 간편하게 개선한 “자착식 EVA( Ethylene Vinyl Acetate) 복합 방수방식 시트”를 적용함으로써 대구경 강관 내부의 보수 및 유지관리 성능에 대한 안정성을 확보하고자 하였고(Fig. 3), 대구경 강관 표면에 “자착식 EVA 복합 방수방식 시트”를 부착하였을 때의 부착 안정성을 중점으로 검증하는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
- 또한 시험 결과의 확인을 위하여 적색의 형광 염료를 공기압축기를 사용하여 0.5, 1.0, 2.0, 3.0N/mm2의 압력조건에서 각 1개의 시험편을 대상으로 1시간동안 적용한 후 형광 염료 확산(누수) 여부 대한 결과를 확인하였다.
- 1의 강관 부착성능 시험편과 동일한 강판을 대상으로 녹을 발생시키기 위하여 염화나트륨 수용액(2%)에 강판 시험편을 침지하여 녹의 발생을 유도하였다. 또한 침지조건별로 각각의 3개에 시험편을 침지하였으며, 침지 시간은 각각 12시간, 168시간으로 차이를 두어 강판에 발생되는 녹의 정도를 다르게 한 뒤, 무처리 시험편과 동일한 방법으로 부착성능 평가용 시험편을 제작하여 시험을 진행하였다.
- 본 연구는 2.3.1의 강관 부착성능 시험편과 동일한 강판을 대상으로 녹을 발생시키기 위하여 염화나트륨 수용액(2%)에 강판 시험편을 침지하여 녹의 발생을 유도하였다. 또한 침지조건별로 각각의 3개에 시험편을 침지하였으며, 침지 시간은 각각 12시간, 168시간으로 차이를 두어 강판에 발생되는 녹의 정도를 다르게 한 뒤, 무처리 시험편과 동일한 방법으로 부착성능 평가용 시험편을 제작하여 시험을 진행하였다.
- 선정 부식이나 녹이 발생된 대구경 강관의 내부에 시공된 방수방식 시트의 부착력을 확인하기 위하여 본 연구에서는 1) 부식 및 녹 발생이 발생되지 않은 강관과 방수방식시트의 부착성능 평가, 2) 강관표면에 방수방식시트를 부착한 후 다양한 환경조건에 따른 부착성능 평가, 3) 부식 및 녹 발생 강관에서 외부 유입수에 의한 강관과 방수방식 시트의 탈락 현상 여부를 확인하기 위해 배면주수에 의한 부착강도 성능 평가, 4) 보수 시 녹 및 부식이 발생된 강관표면의 부착강도를 확인하기 위하여 강관 시험편에 임의의 녹을 발생시키고 이를 시트와 부착시켜 부착성능을 평가한다
- 이러한 현상이 장기적으로 누적되면 강관과 부착되어 있는 자착식 방수방식 시트의 점착층을 열화시키게 되고 이는 강관과 자착식 방수방식 시트의 탈락을 유발한다. 이에 본 내화학처리 시험방법은 상기 무처리 시험편과 동일한 방법으로 시험편을 제작한 뒤, 서울특별시상수도사업본부 “상수도 시설물 내부방식 공법 선정 세부평가 및 기술심의 운영기준”의 내화학처리 방법에 따라 염산 5%, 차아염소산 1%, 수산화나트륨 5%에 7일간 침적시킨 후 시험을 진행한다.
대상 데이터
- 두께 2mm의 스테인리스 강판 위의 중앙부위에 폭 50mm, 길이 150mm(박리처리 60mm)의 방수시트를 3.0㎏의 롤러로 3회 왕복하여 압착하고 무처리 상태에서 2시간 정치한 후 시험을 진행한다.
- 본 연구에 적용된 “자착식 EVA 복합 방수방식 시트”(이하 방수 방식시트라 함)는 상기의 EVA 시트에 부틸고무를 합지한 시트로써 한국산업표준 KS F 4934-“08” 『자착식형 고무화 아스팔트 방수시트』의 성능기준에 준하여 합격한 재료를 사용하였다. 이에 따른 재료의 구성은 다음 Fig.
- 본 연구에 적용된 EVA 방수방식 시트는 한국산업표준 KS F 4911-“12” 『합성 고분자계 방수 시트』의 균질 에틸렌아세트산비닐의 성능기준에 준하여 합격한 재료를 사용하였다.
- 본 연구에 적용된 부틸고무는 고점착의 부틸합성고무 조성물을 주재료로 사용하였으며, 부재료로는 탄산칼슘, 폴리이소부틸렌 및 폴리부텐 등을 믹서로 균일하게 분산 혼합하여 생산하였다. 이에 따른 부틸고무의 화학구조 및 특성은 다음 Fig.
성능/효과
- 1. 대구경 강관의 보수 시 자착식 EVA 복합 방수방식 시트가 적용될 경우, 강관 내부에서의 수압에 의한 시트의 눌림이나 습기, 화학성분, 저온 환경에 의한 시트 탈락 등을 발생하지 않아 강관의 내구수명을 연장 할 수 있을 것이라 판단된다.
- 2. 또한 강관의 부식부위, 이음부 등으로 침입 할 수 있는 외부의 유입가 시트재와 강관 표면 틈새 누수로 확산되지 않아 외부수가 상수의 접촉하지 않으므로 안전한 음용수의 공급이 가능할 것이라 판단된다.
- 3. 녹이 발생된 강관에 적용된 본 자착식 방수방식 시트는 부착시켜도 현저한 부착강도의 저하가 발생하지 않아 녹 발생량에 관계없이 KS 기준값 이상의 부착강도가 확인되어 개보수 강관에서도 안정적인 부착강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한 환경조건별 시험 결과 역시 한국산업표준에서 제시한 기준값에 대해 장기 누름처리에서 약 40%, 장기 침수에서 약 86.7%,염산에서 약 20%, 차아염소산에서 약 33.3%, 수산화나트륨에서 약 13.3%, 저온(-20℃) 환경에서 73.3%, 습윤·건조 반복에서 6.7% 이상 높게 나타났으며, 상기 결과 중 장기침수와 저온 부착성능은 무처리 시험편에 비해 부착강도가 증가된 것을 확인하였는데, 이는 침수과정에서의 수압과 온도의 변화가 재료의 밀실한 부착을 유도한 것으로 사료되며, 저온조건에서는 낮은 온도로 인하여 재료의 수축이 발생됨에 따라 부착강도가 높게 나타난 것으로 사료된다.
- 본 연구를 통해 EVA시트와 자착형 부틸고무가 합쳐진 자착식 EVA 복합 방수방식 시트는 기존 대구경 강관의 보수에 시용된 에폭시 계열 등의 도막 방식재에 비하여 보수용 강관에서 녹 제거가 완벽히 이루어지지 않더라도 안정한 부착력을 확보할 수 있어 강관의 내구성에 확보에 효과적이라 사료된다. 향후 시트 재료의 특성상 접합부처리 방법에 따른 수압의 영향에 대하여 추가적인 연구를 통하여 대구경 강관의 내부 보수재료로써의 안정적인 사용성을 확보할 예정이다.
- 본 연구에서 녹 발생 강관에 대한 부착성능 실험 결과, 녹을 발생 시킨 12시간의 강판과 168시간의 강판에서는 Fig. 14과 같이 녹 발생정도가 뚜렷이 나타났으며, Table 6과 같이 녹 발생에 따른 부착성능은 12시간 및 168시간에서 각각 2.1N/mm, 2.0N/mm으로 부착강도가 확인되었다.
- 본 연구에서 무처리 부착성능 결과는 2.5N/mm로 확인되었으며, 이는 한국산업표준 KS F 4934의 Peel-Out 시험 성능 기준인 1.5N/mm보다 약 66.7% 상회하는 수치로 나타났다. 따라서 일반적인 강관에 대하여 안전한 부착성능을 가진다고 사료된다.
- 본 연구에서 진행된 강관 표면 부착성능은 무처리 2.5N/mm, 장기 누름처리 2.1N/mm, 장기 침수 2.8N/mm, 내화학처리 염산 1.8N/mm, 차아염소산 2.0N/mm, 수산화나트륨 1.7N/mm, 저온(-20℃)환경 2.6N/mm 및 습윤‧건조 반복 1.6N/mm로 확인되었다.
- 본 연구에서 진행된 배면주수 부착성능(누수 저항성능)은 0.5N/mm2, 1.0N/mm2, 2.0N/mm2 및 3.0N/mm2의 1시간에 대한 수압에서도 아크릴과 자착식 방수방식 시트 사이에 형광 액체의 퍼짐이 발생되지 않음에 따라, 배면에서 발생되는 누수압에도 시트의 들뜸이나 탈락이 발생되지 않는 것을 확인하였다.
- 본 연구의 결과에 따라 12시간의 녹 발생 강판은 168시간의 녹 발생 강판에 비해 육안으로 확인이 가능 할 만큼 녹 발생 상태가 차이가 있었지만, 부착강도는 유사하게 나타났다. 이는 무처리 시험편에 대비하여 약 16%~20% 감소된 부착강도이나, 한국산업표준 KS F 4934의 Peel-Out 시험 성능 기준인 1.
- 이에 본 연구에서 진행된 다양한 환경조건에서 한국산업표준 KS F 4934의 Peel-Out 시험 성능 기준을 만족하여 적요한 방수방식 시트는 다양한 환경조건에서도 안정적인 부착강도가 나타난 것을 확인하였다.
후속연구
- 0N/mm2에서도 시트의 탈락이나 들뜸에 의한 형광용액의 확산이 발생되지 않았다. 이는 대구경 강관의 사용과정에서 이음부 및 부식에 의한 천공이 발생되더라도 외부 유입수에 의해 시트의 탈락을 방지할 것이라 사료되며, 이에 외부의 유입수와 내부의 음용수를 희석을 차단하여 안정적인 급수의 배급이 가능 할 것이라 사료된다.
- 본 연구를 통해 EVA시트와 자착형 부틸고무가 합쳐진 자착식 EVA 복합 방수방식 시트는 기존 대구경 강관의 보수에 시용된 에폭시 계열 등의 도막 방식재에 비하여 보수용 강관에서 녹 제거가 완벽히 이루어지지 않더라도 안정한 부착력을 확보할 수 있어 강관의 내구성에 확보에 효과적이라 사료된다. 향후 시트 재료의 특성상 접합부처리 방법에 따른 수압의 영향에 대하여 추가적인 연구를 통하여 대구경 강관의 내부 보수재료로써의 안정적인 사용성을 확보할 예정이다.
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