작성일 : 10-01-14 00:38
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흄관과 VR관의 재료선정과 시공관리요령
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글쓴이 :
관리자
 조회 : 4,957
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1. 개요
흄관은 우리나라에서 제조 사용하기 시작한지 근 60여년이 되어서, 건설업에 종사하는 사람이면 모르는 사람이 없을 정도로 널리 보급되고 있는 중요건설 자재의 하나이다. 그리고 흄관은 정부의 한국공업규격 KS F 4403 으로 채택되어 있으며, 학술명은 "윈심력 철근 콘크리트관" 또는 "Centrifugal Reinforced Concrete Pipes"라고 한다.
진동 및 진압(Vibrated and Roiled, VR) 철근 콘크리트관은 한국공업규격 KS F 4402로 채택되어 있으며, 세계 30여개국에서 생산하고 있는 우수한 관으로서, 건식 콘크리트 배합을 이용하여 진동, 축전압 방식으로 생산하여 제품강도가 탁월하며, 관내면이 평활하다.
여기서는 흄관의 특성과 종류, 용도 및 VR 관의 특성에 대하여 알아보고, 시험을 통하여 국내 주요업체의 재료성능을 평가하고자 하며, 흄관의 취급 및 시공에 관한 사항을 언급하고자 한다.
2. 재료일반
2.1 흄관(원심력 철근 콘크리트관)의 특성
(1) 고도의 송수(送水)능력
관 내부가 원활(圓滑)하여 마찰도가 극히 적고 철관류와 같이 철박테리아의 부식작용이 없으므로 항상 설계수량을 송수(送水)할 수 있다.
(2) 방부방수성(防腐防水性)
흄관은 그 사용재료가 방부방수성이므로 장기간의 사용에도 어떠한 부식이나 수질변화가 생기지 않는다는 것은 국내외에서도 모두 인정하고 있는 사실이다.
(3) 고도의 강도와 내구성
흄관은 고속으로 회전하는 원심력을 이용한 기계에 의한 생산품이므로 구조상 그 밀도가 조밀하고, 그 질이 균일하여 큰 외력과 높은 내부수압에 저항할 수 있는 우수성을 발휘하고 있다.
(4) 경제적인 가격
철관류에 비하여 그 가격이 저렴하고 수송, 접합, 포설 등 기타 부대공사가 매우 용이하다.
2.2 VR관 (진동 및 전압 철근 콘크리트관)의 특성
(1) 내구성이 뛰어난 고강도 제품이다.
콘크리트의 강도는 물과 시멘트의 비율로 결정된다. VR관은 건식(0.35~0.38) 배합 방식으로 강도가 우수하며 탈수현상 및 재료 분리 현상이 없고 제품 단면조직이 균일하다.
(2) 경제적이다.
내구성과 우수한 외압강도로 관리 및 유지비가 적게든다. 철근 피복이 두꺼워서 (30 mm 이상) 철근의 부식이 없어 내구성이 높다.
(3) 시공이 간편하며 인력이 크게 절감된다.
기존의 Collar 형태의 관은 시공시 접합 부분을 시멘트 모르타르로 처리하지만, Socket 형태의 관은 Socket 접합으로 시공하므로 인력과 공사비가 적게 든다.
(4) 작업능률이 높다.
Socket 방식으로 접합하기 때문에 단위 시간당 작업량이 많다.
(5) 수밀성이 높다.
고무링 접합으로 누수를 방지하며 토양의 오염을 막을 수 있다.
(6) 내경표면이 매끄러워 마찰계수가 낮으므로 유속의 저항을 최소화한다.
조도계수가 낮아 자체 정화 능력이 높다.
(7) 운반 및 시공과정에서 제품의 손상이 거의 없다.
(8) 제품의 색상 처리가 가능하며 우.오수관의 색상을 구분하여 생산할 수 있다.
(9) 건식 배합 방식이므로 시멘트 슬러지가 없어 생산 할 때 폐수가 발생하지 않는다.
2.3 흄관의 구조
흄관은 원심력 회전으로 치밀히 조성된 콘크리트관 벽체내에 종선(縱線), 나선(螺線) 등 2종의 철선으로 편성된 철선롱(鐵善籠, Wire Basket)이 삽입 되어 있는 모양으로 형성되어 있다.
콘크리트의 품질과 철선롱의 철근 사용량은 보통관과 압력관에 따라서 다르며, 압력관에 있어서도 압력의 정도에 따라서 많은 차이가 있다.
2.4 흄관의 제조
(1) 콘크리트의 혼합
콘크리트 혼합은 제조하고자 하는 관구경 및 압력에 따라서 시멘트, 모래, 자갈의 배합비가 다르다.
(2) 철선롱(鐵善籠) 편성
철선롱 제조용 철선은 4.0 mm부터 6.0 mm 굵기의 5~6 종의 철선을 편성기를 사용해 요구에 알맞은 철선롱을 제조한다.
(3) 형틀조형
두께 6~9 mm의 강철제 형틀에 철선롱을 삽입하고, 양측에 주강제(鑄鋼製) Casting 및 Coreing을 끼우고 조인다.
(4) 원심력제관(遠心力製管)
조형(造型)완료된 형틀을 원심제관기(遠心製管機)의 회전자(回轉子) 위에 형틀 Casting이 수평으로 꼭 맞게 설치하고 제관기의 회전자를 저속으로 회전하면서 준비된 콘크리트를 Screw Conveyer 또는 Velt Conveyer로서 균일하게 투입하고, 투입이 완료된 관구경에 따라 200~600 rpm의 속도로 20~60 분간 회전하여 콘크리트가 원심력에 의해서 완전히 치밀하게 되면, 제관기 회전을 중속으로 해서 관내면을 원활하게 끝손질을 한다.
(5) 중기양생
제관 완료된 관은 시멘트의 응결을 기다려서 철제형틀과 같이 증기 양생실에 넣어서 65°C 정도에서 4~8 시간 양생을 한다.
(6) 탈형
중기양생이 끝난 관은 형틀을 해체하고 형틀내의 관을 빼어낸다. 탈형된 관은 야적장으로 이적되며, 형틀은 재조형되어서 제관장으로 이송된다.
(7) 살수 및 자연양생
야적장으로 이적된 관은 외관 치수검사를 거쳐서 Marking 후, 14~21일간 살수 및 자연양생을 하므로서 완전한 제품이 된다.
(8) 외압 및 내압검사
양생이 완료된 관은 소정의 규정에 의해 외압관은 외압검사를, 내압관은 수압검사를 시행한다.
2.5 흄관의 종류 및 용도
2.5.1 단부형상에 의한 분류
(1) A형(Collar Type)
관 상호간의 Joint를 관과 별도로 제작한 Collar를 사용, 일반적으로 Compo-Mortar를 사용해서 접합하는 관으로서, 주로 토압이나 차량 하중과 같이 외압만이 작용하는 하수도관 및 배수관이나 내압이 비교적 작게 작용하는 상수도, 농업용수, 공업용수관으로서 많이 설계되고 사용된다.
(2) B형(Socket Type)
관 본체 양단에 구성되어 있는 Socket부와 Spigot부를 이용해서 관상호간을 Joint하는 관으로서, 외압은 물론 비교적 높은 내압이 작용하는 상수도, 농업용수, 공업용수도 등의 관로에 많이 사용되는 비교적 근래에 개발된 관종이다.
(3) C형, NC 형 (Tongue ＆ Groove Type)
내경 800 mm 이상의 대형관의 관단부에 각각 Tongue, Groove를 형성해서 제조한 관으로서, 관 상호간의 Joint는 외압만 작용하는 관로에서는 일반적으로 Collar를 사용하지 않고, Tongue과 Groove를 맞추는 Mortar 접합 또는 Rubber Ring 접합을 하는 것이 상례이며, 비교적 높은 외압이 작용하는 관로에 있어서는 Rubber Ring과 Collar를 동시에 사용해서 2중 접합의 형식을 취하기도 한다.
2.5.2 압력에 의한 분류
흄관은 작용하는 압력에 의하여 다음과 같이 보통관과 압력관으로 구분한다.
(1) 보통관
하수도나 배수관과 같이 관체에는 토압이나 차량하중 등의 외압만 작용하고 관내수압은 고려하지 않는 장소에 주로 사용하는 관을 말한다.
(2) 압력관
상수도, 농업용수 및 공업용수도의 관로와 같이 외압은 물론 관내를 흐르는 물의 압력이 작용하는 내압을 중점으로 설계 제조해서 사용하는 관을 말한다.
2.5.3 특수용도에 의한 분류
(1) 유공관
각종 용수(用手)의 수원(水源)으로서 지하수나 하천 복류수를 채집하는 집수용 또는 비행장이나 고속도로 등의 지하수를 외부로 배수할 목적으로 사용되는 관체에 공(孔, Hole)이 형성되어 있는 관을 말한다.
(2) 이형관
각종 관로의 곡선부 또는 분기점을 시공할 때 사용하는 것으로서, 곡관, Tee관, Y자관 등이 있다.
(3) 반월관
반월관의 소구경의 것은 기설 케이블의 보호, 피복 등에 사용하기 때문에 보통 2매를 합쳐서 계수(繼手)로서 간단한 철재 Band를 사용한다. 대구경의 것은 공업용, 농업용 등의 현통구거 또는 특히 하중이 큰 장소의 본관 보호나 Cover등으로 사용되고 있다.
(4) 전선관
포설을 용이하게 하기 위하여 관단을 Socket형으로 해서 케이블선의 부식을 방지하기 위하여 지중에 매설된 케이블선 및 각종 전선 등의 보호용으로 사용되고 있다.
2.6 흄관과 VR관의 비교
2.7 시험항목
2.7.1 보통관의 경우
(1) 치수(내경, 외경, 두께)시험
(2) 균열하중 : 관에 나비 0.05 mm의 균열이 발생 하였을때의 하중
(3) 파괴하중 : 시험기가 표시하는 최대하중
(4) 수밀검사(현장에서 필요시 시험)
1개 시험구간은 맨홀과 맨홀사이로 하며, 검사전에 관거내부를 청소하고 지하수위가 관거 바닥보다 낮게 유지되도록 조치한 다음 시험을 실시한다.
(4.1) 수밀검사 절차
- 관로의 낮은쪽끝, 필요에 따라 지관에도 전수압에 견딜 수 있는 마개를 끼운다.
- 높은쪽의 끝에도 이와 유사한 마개나 버팀목을 설치하되, 호스나 수직 파이프를 용이하게 세울 수 있도록 한다.
- 기포가 차지 않도록 물을 채운다.
- 수직 시험관에 필요 수위까지 물을 채운다.
- 관로가 포화될때까지 최소한 30분 동안 방치한다.
- 30분후 다시 수직시험관의 수두가 1.0m를 유지하도록 물을 채운 후 10분 이상에 걸쳐 수직시험관의 수두가 1.0m를 유지하는데 필요한 물의 양을 측정한다. 수직시험관은 5분 간격으로 꼭대기까지 차야한다. 물의 누수량은 직경 1.0m당 1ℓ/hr가 넘어서는 안된다.
(4.2) 관경별 누수허용량
예) 물의 누수 허용량
600 mm 관로의 맨홀과 맨홀 사이의 길이가 50 m일 경우
0.1 ℓ X 50 = 5 ℓ
2.7.2 압력관의 경우
(1) 치수(내경, 외경, 두께)시험
(2) 균열하중
(3) 파괴하중
(4) 내압시험 : 관의 종류에 따라, 2 kg/㎠, 4 kg/㎠, 6 kg/㎠ 등의 수압을 가하여 3분간 압력을 유지시켰을 때, 관의 표면에 누수현상이 없어야 한다.
(5) 수밀검사(현장에서 필요시 시험)
3. 시공일반
3.1 흄관의 매설깊이 및 기초공
3.1.1 매설깊이(토피)
상수도에서는 상재하중에 의한 압력 및 진동으로 인한 접합부분의 손상 및 탈출(脫出)을 방지하고, 온도변화나 건습으로 인한 신축 및 재료의 노화 등을 고려한 결과, 다음과 같은 매설깊이가 적합하다.
하수도에서는 상부하중의 충격영향에 대해 관을 보호할 뿐만 아니라, 배수관의 설치위치 등을 고려하여 90 cm 이상이 되도록 한다.
특별히 과도한 상부하중을 고려해야 할 필요가 있을 경우에는 관에다 보호공을 시공함으로서 표준최소매설깊이보다 얕게 매설할 수도 있다.
3.1.2 기초공
흄관을 포설할 때 보통지반이며 공사중 용수가 없을 경우에는 기초공사의 필요성 없어 직접 포설할 수 있다.
그러나 근본적으로 지반이 불량하고 연약하여 지내력이 적은 경우에는 토질에 상응하는 적절한 기초공을 시공하여, 흄관 본래의 강도를 유지하고 발휘하게 해야 한다. 연약지반에 대한 이러한 적절한 기초공사를 하거나 치환을 시행하여 지내력을 보완하지 않는다면, 아무리 좋은 관을 사용한다 하더라도 결국에는 관체의 파손 및 누수를 초래하게 된다.
3.2 흄관의 접합
3.2.1 접합재료
(1) Compo Mortar 접합
"Compo"라는 명칭은 특수한 Mortar를 의미한 것으로서 원재료는 시멘트, 모래와 물로 구성되므로 사용재료로서는 일반 Mortar와는 별로 다를것이 없다고 하겠으나, 이의 근본적인 차이점은 W/C비로서 일반 Mortar는 W/C비가 약 40~60%인데 비하여 Compo Mortar는 약 16%이다. 즉 이와 같이 적은 W/C비가 흄관 접합개소의 수밀성을 완전히 보장하게 하는 중요한 Key Point인 것이다.
Compo Mortar 접합자체의 수밀성은 지극히 정확하고 확실하며 구조적으로도 견고하여, 오히려 철관에 있어서의 연접합(鉛接合)보다 우수하나, 특히 연장이 긴 송수 및 도수관로에 있어서는 신축성과 탄성이 결여되는 관계로, 이 결점을 보완하기 위하여 “고무링식(SR식)의 신축용 접합으로서 Compo 접합”을 매 30~50개에 1개소씩 삽입함으로서 신축성 있는 관로를 형성한다.
(2) 고무링 접합(Rubber Ring ＆ Rubber Gasket)
고무제품은 일광 또는 대기중에 방치해 두면 단기간에 노후되어서 탄성을 상실하고 표면에 균열이 발생하나, 관의 접합용으로 사용할 경우에는 일광, 공기, 오물, 유류 및 기타 화학약품과의 접촉이 없으므로 수년간을 사용해도 고무 고유의 물리화학적 성질이 변하지 않을뿐더러, 특히 접합관에 요구하는 탄성 및 복원성이 보장된다는 선진 외국에서의 많은 성적과 실험실에서의 시험결과에 입각하여, 고무링 접합방식을 관로의 수밀성 보장과 누수방지의 주체로서 사용한다. 관 접합재료로서의 고무링 사용은 최근에 와서 주철관, Duct관 및 강관에서까지 종래의 접합방식을 버리고 고무링으로 전환함으로서 그 우수성을 짐작할 수 있다.
3.2.2 흄관의 접합형식
3.2.3 관의 접합
(1) Socket부와 Spigot부를 청소, 점검한다.
(2) Socket부와 고무링에 활제(滑劑)를 바른다.
(3) 접합방법
- 구경이 작은 관을 접합 할 때는 기 설치된 관을 몇 개 건너 그림과 같이 Wire Rope를 설치하며, Lever Block을 사용하여 접합한다.
- 관 내부에 사람이 들어가서 Lever Block을 사용할 수 있는 큰 관은 그림과 같이 접합한다.
- 호칭경 1,500 mm 이상의 경우 Lever Block 등을 2대 설치하여 사용하는 것이 접합하기 쉽다.
- B형 소구경의 관을 접합 할 때는 미리 Spigot부(삽구부)에 기준선을 표시하여 완전히 접합 되었는지를 확인하여야 한다.
- 포크레인, 삽등으로 밀거나 힘을 가하면 관이 파손될 우려가 있으므로 주의를 요한다.
(4) 완전히 접합이 끝난후 걸쇠장치를 떼어내고 관을 고정시킨다.
3.2.4 관거의 보호 및 기초공
(1) 외압에 대한 관거의 보호방법
토피는 재하하중이 관거의 내하력을 넘는 경우, 궤도 밑을 횡단하는 경우 또는 하천을 횡단하는 경우 등에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 바깥둘레를 쌓아서 외압에 대하여 관거를 보호한다.
(2) 관거의 기초공은 관의 종류 및 토질 등에 따라 다음사항을 고려한다.
- 강성관거의 기초공
철근 콘크리트관 등의 강성관거는 조건에 따라 모래, 쇄석(또는 자갈), 콘크리트 등으로 기초를 실시하며, 필요에 따라 이들을 조합한 기초를 실시한다. 단, 지반이 양호한 경우에는 이들의 기초를 생략할 수가 있다.
- 연성관거의 기초공
경질 염화비닐관 등의 연성관거는 자유받침의 모래기초를 원칙으로 하며, 조건에 따라 말뚝기초 등을 설치한다.
3.3 관 시공상의 유의사항
(1) 취급시 유의사항
- 관은 콘크리트 제품이므로 하역시 파손되지 않도록 조심스럽게 다루어야 한다.
- 관에 무리한 충격을 주지 않아야 한다.
- 계수부(이음새)가 파손되지 않도록 수평한 곳에 가재 등을 깔고 보관한다.
- 접합에 사용되는 고무링은 직사광선에 노출되지 않도록 해야 하며, 구겨지거나 비틀어진 상태에서의 보관을 피한다.
(2) 관의 점검
- Socket부, Spigot부의 청소 및 점검
- 고무링을 바르게 장착
(3) 관 내리기
- Wire는 반드시 2가닥을 사용하여 수평을 유지할 수 있도록 묶는다.
- 걸쇠걸림을 확인한다.
- 착지에 사람이 없는지를 반드시 확인하고난 후 조심스레 내린다.
(4) 되메우기
- 접합, 고정이 완료되면 신속히 되메운다.
- 되메우기 흙은 양질의 모래를 사용한다.
- 여러층으로 나누어서(30 cm 이내) 다지면서 되메운다.
- 관의 밑부분은 틈이 생기지 않도록 유의한다.
- 관의 양쪽 부분은 균등하게 묻어 굳힌다.
- 굴삭한 폭 전체를 되메운다.
- Buldozer, Dump Truck 등으로 되메우기 흙을 한꺼번에 쏟아붇지 않도록 한다.
- 매립된 관의 윗부분에서 Buldozer 등의 건설기계가 직접 다니지 못하도록 한다.
[이 게시물은 선진산업님에 의해 2013-11-08 14:21:52 견적상담에서 이동 됨]
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