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문제 정의
- 콘크리트 노출마감 시공시 여러 가지 아름답고 우수한 표면을 만들어내기 위한 노력이 필요하다고 판단된다. 건설업에 사용하지 않았던 산업분야의 사용재료와 나노 및 복합성능을 가진 소재를 응용하여 별도의 외부마감 없이도 콘크리트 재료자체로서 다양하고 아름다운 노출콘크리트 표면을 만들기 위한 복합기능을 가진 신재료 거푸집코팅 및 부착재료를 개발하는데 목적이 있다.
- 본 연구는 거푸집에 부착하는 코팅재료에 따른 콘크리트 표면광택도 비교 분석으로서 시멘트모르터로 제작한 시험체의 광택도를 분석하고 유동화제를 혼합한 콘크리트와 혼합하지 않은 콘크리트의 노출콘크리트 표면 광택의 특성을 분석한 것이다. 시멘트모르터를 이용한 코팅재료별 광택도 분석에서 광택도가 가장 높게 나타난 코팅재료는 7번 재료로 액체포장재의 일부이며 2번째는 3번 재료로 투명필름을 이용한 재료이다.
- 현재에 시공되어진 여러 가지 노출콘크리트 마감에 사용된 소재와 방법 등을 조사, 수집하여 다양하고 특수한 노출콘크리트 마감을 손쉽게 만들어 낼 수 있는 코팅재료를 도출하기 위한 연구이다.
제안 방법
- 5mm 폼보드 2겹을 이용하여 7×7×14cm 몰드를 제작하는데 4면 중 2면에 코팅재료를 부착하여 총 8종류를 각각 제작하였다.
- 거푸집은 합판을 사용하여 150mm * 150mm * 300mm의 규격으로 제작하고 거푸집 내부는 부직포, 흡음재, 장판, 벽지, 등의 재료를 덧대었고 거푸집 합판내부에 콤파운드 등 직접 칠하여 총 18가지의 코팅재료를 사용하여 제작하고 유동화제를 첨가한 것과 그렇지 아니한 것을 비교하기 위하여 같은 재료의 거푸집을 2개씩 제작하였으며 끝으로 광택도 측정기(HORIBA CLOSS CHECKER)를 사용하여 실험하고 결과를 측정하였다.
- 거푸집의 재료에 따른 광택도의 변화를 측정하기 위해서 동일한 치수의 합판 합판거푸집을 제작하고 안쪽면에는 광택도에 영향을 주는 여러 가지 재료를 덧댄 후 콘크리트를 타설 하고 28일간 양생하여 광택도 및 표면 상태를 측정하였다.
- 5mm 폼보드 2겹을 이용하여 7×7×14cm 몰드를 제작하는데 4면 중 2면에 코팅재료를 부착하여 총 8종류를 각각 제작하였다. 계획된 모르터 배합설계에 따라 재료를 계량하고 교반기에 넣어 모르터를 제작하였다. 몰드에 모르터를 타설하고 다짐을 한 후에 전체 시험체 모두를 동일하게 진동테이블에서 15초간 진동다짐 하였다.
- 거푸집 내부 면에 광택도를 측정하기 위한 코팅 재료를 붙이고 콘크리트를 배합한 후 균일한 양을 거푸집에 채우면서 다짐봉으로 다진다. 동일한 밀실도를 유지하기 위하여 콘크리트가 담긴 거푸집을 진동테이블에 올려 30초 동안 다졌으며 제작된 콘크리트를 실내에서 28일간 양생하고 노출콘크리트 면의 광택도를 측정하였다.
- 계획된 모르터 배합설계에 따라 재료를 계량하고 교반기에 넣어 모르터를 제작하였다. 몰드에 모르터를 타설하고 다짐을 한 후에 전체 시험체 모두를 동일하게 진동테이블에서 15초간 진동다짐 하였다.
- 본 실험연구는 거푸집 재료별 광택도 비교 분석으로서 시멘트모르터로 제작한 시험체의 광택도를 분석하고 유동화제를 혼합한 콘크리트와 혼합하지 않은 콘크리트의 노출콘크리트표면 광택의 특성을 분석한 것으로 다음과 같이 요약을 할 수 있다.
- 본 연구의 시험방법으로 제작된 몰드에 배합된 모르터를 타설하는데 있어 시멘트와 잔골재를 먼저 혼합하고 혼합수를 넣어 30초간 교반하여 모르터를 배합하였다.
- 시험체 몰드는 가로 7cm, 세로 7cm, 높이 14cm로 압축스치로폴 2겹을 사용하여 제작하였으며 모르터 타설시 배부름 등의 변형이 일어나지 않도록 하였다. 총 8개의 거푸집코팅재료를 8개의 공시체 내부에 부착하고 모르터를 타설하여 진동다짐 한 후 탈형하여 노출콘크리트 면의 표면광택도를 측정하였다.
- 실제 시공상에서의 콘크리트의 강도, 색상, 면상태, 줄눈, 콘의 간격, 콘의 규격 등에 대한 기준 설정 과 현장에서 발생할 수 있는 문제점을 사전에 파악하여 대책을 세우고 샘플 시공을 수행하여 품질기준을 설정한다. 또한 콘크리트 강도, 골재 크기, 슬럼프, 혼화재 및 거푸집의 종류, 두께, 표면상태, 결합 방법, 버팀 방법 등을 결정해 놓아야 하며 줄눈 나누기, 콘구멍 나누기, 폼타이, 세퍼레이터, 스페이서, 매지봉, 면목의 재질과 설치장소를 면밀히 검토해야 한다[6].
- 시험체 몰드는 가로 7cm, 세로 7cm, 높이 14cm로 압축스치로폴 2겹을 사용하여 제작하였으며 모르터 타설시 배부름 등의 변형이 일어나지 않도록 하였다. 총 8개의 거푸집코팅재료를 8개의 공시체 내부에 부착하고 모르터를 타설하여 진동다짐 한 후 탈형하여 노출콘크리트 면의 표면광택도를 측정하였다.
- 모르터가 새지 않도록 우드락 접착부분을 테이프로 밀봉하여 배합수 및 페이스트가 흘러 나오지 않도록 조치하였다. 충분히 경화한 후에 탈형하여 건조시키고 노출콘크리트 면의 광택도를 측정하였다. 광택도는 유리가 100으로 상대적인 빛의 반사량을 나타내므로 단위는 없다
- 콘크리트의 양생 28일 후 거푸집을 제거하고 상, 중, 하로 구분하여 광택도 측정기를 사용하여 노출콘크리트 면의 광택도를 측정하고 표면상태를 관찰하였다.
대상 데이터
- 0으로 2번째로 측정되었다. c12번 재료는 특수포장에 사용되는 재료이고 c7번 재료는 액체를 포장하는 재료이다.
- 골재는 KS F 2502(골재의 체가름시험 방법)의 규격에 적합한 골재를 사용하였으며, 골재의 물리적 성질은 Table 2와 같다.
- 골재는 KS F 2502(골재의 체가름시험 방법)의 규격에 적합한 골재를 사용하였으며, 골재의 물리적 성질은 Table 6과 같다.
- 광택을 측정하는 광택계 (Gloss Meter)는 호리바제품 IG331을 이용하였으며 60° 각도를 이용하여 측정하였다.
- 시멘트는 KS L 5201(포틀랜드시멘트)의 규격에 적합한 국내 S사 제품을 사용하였으며, 시멘트의 화학적 성분 및 비중은 Table 1과 같다.
- 시멘트는 KS L 5201(포틀랜드시멘트)의 규격에 적합한 국내 S사 제품을 사용하였으며, 시멘트의 화학적 성분 및 비중은 Table 5과 같다.
- 시험체에 사용된 시멘트 모르타르는 Table 3과 같이 중량비를 이용하여 배합설계 하였으며, 가로 7cm, 세로 7cm, 높이 14cm의 사각형 공시체를 제작하여 타설하였다.
- 시험체에 사용된 콘크리트는 Table 7과 같이 배합하였으며, 150mm * 150mm * 300mm 공시체를 제작하여 타설하였다.
성능/효과
- 2) 혼화제를 혼합하지 않은 콘크리트 에서는 c12번 특수포장재료의 광택도가 가장 높게 측정 되었고 유동화제 첨가 콘크리트에서는 필름을 사용했을 때 광택도가 가장 높게 측정되었다. 대체적으로 유동화제를 사용한 5번 실험체에서 광택도가 높게 나왔으며 높이에 대한 결과는 대체적으로 하단부의 광택이 높게 측정되었다.
- 3) 표면상태 역시 동일한 실험 결과로 인해 거푸집의 재료가 매끄럽고 밀실 할수록 표면상태가 매끄럽고 공극이 적다. 콘크리트의 표면상태를 매끄럽게 하기 위해서는 불투수성이며 밀실한 재료를 사용하는 것이 효과적이다.
- Talble 8과 같이 유동화제를 혼합하지 않은 콘크리트르 타설한 시험체 노출면의 광택도 측정결과 c12번 재료가 평균 47.33으로 가장 높게 측정되었으며 c7번 재료가 44.0으로 2번째로 측정되었다. c12번 재료는 특수포장에 사용되는 재료이고 c7번 재료는 액체를 포장하는 재료이다.
- 2) 혼화제를 혼합하지 않은 콘크리트 에서는 c12번 특수포장재료의 광택도가 가장 높게 측정 되었고 유동화제 첨가 콘크리트에서는 필름을 사용했을 때 광택도가 가장 높게 측정되었다. 대체적으로 유동화제를 사용한 5번 실험체에서 광택도가 높게 나왔으며 높이에 대한 결과는 대체적으로 하단부의 광택이 높게 측정되었다.
- 실험체 노출콘크리트 표면 상태는 광택도가 높을수록 표면이 매끄러웠고 콘크리트 실험체의 상단부에서 하단부로 내려갈수록 콘크리트가 밀실한 것으로 나타났고 최하단 5%는 공극이 심하고 표면 상태가 매끄럽지 못한 것으로 나타났다. 코팅재료의 종류와 표면상태에 따라 표면질감이 독특하게 나타남으로 이를 이용하면 노출콘크리트 표면을 원하는 디자인과 질감을 나타낼 수 있을 것이다.
후속연구
- 4) 향후 본 논문에서 적용된 코팅재료를 실구조물에서 적용하여 간단한 방법으로 원하는 노출콘크리트 면을 만들어내는 현장적용 시험을 실시할 예정이다.
- 나머지 현저하게 낮은 광택도를 보이고 있는 재료들은 표면이 평활하지 않으며 밀실하지 않은 재료들고 구성되어 있다. 그중에는 재료 표면이 반짝거리면서 매우 높은 광택도를 나타낼 것으로 예상한 재료가 포함되어 있어 해당재료의 화학성분, 흡수성 등의 정밀한 연구분석이 필요한 것으로 나타났다.
- 본 연구는 여러 가지 서로 다른 기능을 가진 복합재료를 이용하여 광택과 특별한 마감표면이 나타내는 기능을 가진 거푸집을 개발하는 것으로 차후 건축물과 구조물의 외관과 마감에 다양하게 이용되어 많은 현장에서 중요하게 사용하게 될 것이다.
- 실험체 노출콘크리트 표면 상태는 광택도가 높을수록 표면이 매끄러웠고 콘크리트 실험체의 상단부에서 하단부로 내려갈수록 콘크리트가 밀실한 것으로 나타났고 최하단 5%는 공극이 심하고 표면 상태가 매끄럽지 못한 것으로 나타났다. 코팅재료의 종류와 표면상태에 따라 표면질감이 독특하게 나타남으로 이를 이용하면 노출콘크리트 표면을 원하는 디자인과 질감을 나타낼 수 있을 것이다.
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