건축공사의 선진화는 시공기술과 함께 재료의 성능향상이 동반되어야 한다. 특히 습식공사의 경우 인력에 의한 의존도가 높고, 재료 사용의 다양화가 미진한 대표적인 공정이라 할 수 있다. 이와 같은 마감 모르타르 공사에서 품질 및 시공의 선진화를 위한 다양한 모르타르 재료에 대한 물리적 특성 시험을 통하여 비교·확인함으로 향후 습식 미장공사의 다양한 재료 적용과 기계화 시공을 넘어 친환경 기능성 재료의 사용까지 발전될 수 있도록 제안해 보았다. 특히 공장생산 제품인 건조시멘트 모르타르 제품을 기준으로 기계화 시공이 가능한 수지플라스터와 친환경 석고플라스터의 사용 확대를 위한 각 재료의 품질 특성에 관한 연구를 통해 마감 모르타르 공사의 다양화와 선진화 방향을 제시하였다. 그 결과 압축강도의 경우 시멘트를 기본으로 하는 재료에서는 초기 양생조건이 품질 확보에 가장 중요한 관리 항목임을 다시 한번 확인할 수 있었으며, 마감 모르타르의 작업 후 균열 안정성에 영향을 주는 길이변화의 경우 석고플라스터가 가장 우수한 결과를 나타냈으며, 최종 응결이 빠르게 나타남으로 후속 공정을 보다 빨리 진행할 수 있어 공기단축에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
건축공사의 선진화는 시공기술과 함께 재료의 성능향상이 동반되어야 한다. 특히 습식공사의 경우 인력에 의한 의존도가 높고, 재료 사용의 다양화가 미진한 대표적인 공정이라 할 수 있다. 이와 같은 마감 모르타르 공사에서 품질 및 시공의 선진화를 위한 다양한 모르타르 재료에 대한 물리적 특성 시험을 통하여 비교·확인함으로 향후 습식 미장공사의 다양한 재료 적용과 기계화 시공을 넘어 친환경 기능성 재료의 사용까지 발전될 수 있도록 제안해 보았다. 특히 공장생산 제품인 건조시멘트 모르타르 제품을 기준으로 기계화 시공이 가능한 수지플라스터와 친환경 석고플라스터의 사용 확대를 위한 각 재료의 품질 특성에 관한 연구를 통해 마감 모르타르 공사의 다양화와 선진화 방향을 제시하였다. 그 결과 압축강도의 경우 시멘트를 기본으로 하는 재료에서는 초기 양생조건이 품질 확보에 가장 중요한 관리 항목임을 다시 한번 확인할 수 있었으며, 마감 모르타르의 작업 후 균열 안정성에 영향을 주는 길이변화의 경우 석고플라스터가 가장 우수한 결과를 나타냈으며, 최종 응결이 빠르게 나타남으로 후속 공정을 보다 빨리 진행할 수 있어 공기단축에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
The development of building must be accompanied with construction technology and performance of materials. In particular, wet processes have a high level of dependence on manpower and a low level of diversification of materials used. This study aimed to determine the applicability of various materia...
The development of building must be accompanied with construction technology and performance of materials. In particular, wet processes have a high level of dependence on manpower and a low level of diversification of materials used. This study aimed to determine the applicability of various materials for wet process, mechanized construction and eco-friendly building materials through a comparison with dry premixed mortar. As a result, it was found that resin plaster and gypsum plaster's strength is lower than that of dry cement mortar, but their mechanization application, construction simplification, smoothness and bond strength are higher than that of dry cement mortar. And estimate that is valid as workability, bonding strength, eco-friendly building material in occasion of gypsum plaster.
The development of building must be accompanied with construction technology and performance of materials. In particular, wet processes have a high level of dependence on manpower and a low level of diversification of materials used. This study aimed to determine the applicability of various materials for wet process, mechanized construction and eco-friendly building materials through a comparison with dry premixed mortar. As a result, it was found that resin plaster and gypsum plaster's strength is lower than that of dry cement mortar, but their mechanization application, construction simplification, smoothness and bond strength are higher than that of dry cement mortar. And estimate that is valid as workability, bonding strength, eco-friendly building material in occasion of gypsum plaster.
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문제 정의
하지만 이런 강도 발현을 위하여 습식 미장공사에서 가장 중요한 환경조건으로 초기 양생이라 할 수 있으나 건설현장에서 초기 표준양생이 지켜지는 것을 찾아보기는 힘든 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 표준양생 조건인 습기함 7 일 존치 후 기건양생 조건과 초기부터 기건양생을 실시한 모르타르의 강도 변화에 대한 물리적 특성을 비교 실험해 보았다.
본 연구에 사용되어진 재료의 경우 각 재료의 품질특성이 있으나 기존 보편화된 미장공사와의 성능 비교를 위한 연구로서 시험방법의 기본을 「KS L 5220의 건조시멘트 모르타르」 방법을 기준으로 진행하였으며, 자동 모르타르 믹서를 통하여[10] 혼합 과정에서부터 외부 오차를 최소화하고자 하였다. 건조시멘트 모르타르의 경우 1 속으로 1 분 모르타르 믹서를 통하여 혼합하였으며, 수지플라스터와 석고플라스터의 경우 1 속으로 1 분 30 초 후, 정치 후 다시 2 속으로 1 분의 혼합 후, 경화 전 Flow 시험과 단위용적질량, 공기량 시험을 진행하였으며, 경화 후에는 압축강도 7일, 28일과 부착면과의 성능 확인을 위한 28 일 접착강도를 측정하였다.
본 연구에서 사용된 시험방법 및 측정 장비는 최근 개정된 KS 규정에 준하여 실시하였으며, 이는 최근 KS 규정과 ISO 규정이 통합되면서 실험자에 의한 오차를 최대한 줄이기 위한 다양한 실험장비의 적용이 명문화된 기준을 최대한 따르려고 노력하였다.
본 연구에서는 Figure 2와 같이 국내 건축공사 중 미장 마감공사에 사용되어지고 있는 습식 모르타르 재료의 성능 향상을 위하여 기존에 사용되어지고 있는 미장용 건조시멘트 모르타르와 수지플라스터, 친환경 석고플라스터 제품을 상호 비교하는 시험을 통하여 각각 재료의 물리적 특성을 파악하였으며, 향후 기계화 및 고성능화 재료 사용을 위한 제안과 함께 친환경 인정 재료를 통한 추가 기능성 확보까지를 고찰해 보고자 한다.
본 연구에서는 실내 마감 미장용 모르타르의 사용 다양화를 위하여 공장 생산제품인 미장용 건조시멘트 모르타르, 수지플라스터, 석고플라스터의 특성을 비교·분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
이에 본 연구에서는 공장 생산 습식 모르타르의 저변 확대와 함께 보다 다양한 성능발현을 위한 새로운 기능성 미장 모르타르 제품에 대한 검토를 병행하여, 향후 건설현장에서 다양한 습식 모르타르 제품의 사용과 다양한 기능성을 만족하는 재료로서 활용될 수 있도록 제시하고자 한다.
제안 방법
본 연구에 사용되어진 재료의 경우 각 재료의 품질특성이 있으나 기존 보편화된 미장공사와의 성능 비교를 위한 연구로서 시험방법의 기본을 「KS L 5220의 건조시멘트 모르타르」 방법을 기준으로 진행하였으며, 자동 모르타르 믹서를 통하여[10] 혼합 과정에서부터 외부 오차를 최소화하고자 하였다. 건조시멘트 모르타르의 경우 1 속으로 1 분 모르타르 믹서를 통하여 혼합하였으며, 수지플라스터와 석고플라스터의 경우 1 속으로 1 분 30 초 후, 정치 후 다시 2 속으로 1 분의 혼합 후, 경화 전 Flow 시험과 단위용적질량, 공기량 시험을 진행하였으며, 경화 후에는 압축강도 7일, 28일과 부착면과의 성능 확인을 위한 28 일 접착강도를 측정하였다. 또한, 균열 저항성 및 건조수축 특성을 알 수 있도록 28 일까지의 길이변화율을 측정하였다.
또한 모르타르 공사의 경우 양생조건이 중요함으로 기준 Flow 측정 후, 실험의 변수로서 공시체 탈형 후 기건조건과 KS 조건인 7 일 습기함 존치 후 표준양생실에서 재령 28일까지 있는 2 가지 양생조건에 관한 실험항목과 함께, 경화전 실험으로는 플로우[7], 단위용적질량[8], 공기량[3] 시험을 실시하였으며, 경화 후 실험은 7 일과 28 일 압축강도[9] 실험과 미장 표면의 28 일 접착강도 실험 및 28 일까지의 길이변화를 재령에 따라 측정하였다[8,10].
특히 수지플라스터의 경우는 기계화 시공과 함께 대단면의 손미장 공사용으로 사용되어지고 있기 때문에 품질기준의 플로우가 높게 제시되고 있는 것을 알 수 있다. 또한 플로우 측정시 일반미장용의 경우 타격 15회 후 측정, 수지플라스터는 3 회 타격 후 측정, 석고플라스터는 15 회 타격 후 측정 기준을 준수하였다.
건조시멘트 모르타르의 경우 1 속으로 1 분 모르타르 믹서를 통하여 혼합하였으며, 수지플라스터와 석고플라스터의 경우 1 속으로 1 분 30 초 후, 정치 후 다시 2 속으로 1 분의 혼합 후, 경화 전 Flow 시험과 단위용적질량, 공기량 시험을 진행하였으며, 경화 후에는 압축강도 7일, 28일과 부착면과의 성능 확인을 위한 28 일 접착강도를 측정하였다. 또한, 균열 저항성 및 건조수축 특성을 알 수 있도록 28 일까지의 길이변화율을 측정하였다. 수지플라스터와 석고플라스터의 경우 각 재료별 특성 확인 시험항목이 있으나 건설현장의 시험장비로 품질관리를 하기에는 어려움이 있기에 건조시멘트 모르타르 미장용 시험을 기본으로 Table 5와 같이 측정 항목을 정리해 보았다[1,5,6].
여섯째, 이와 같은 선진화 방향을 Figure 10과 같이 손미장에서 기계 미장, 시멘트와 모래의 현장 비빔배합에서 기계화 믹서를 이용한 품질 안정화 방향으로 제안해 보았고, 시멘트를 기본으로 사용하는 건설 시공조건에서 친환경 석고플라스터 재료 등의 다양한 선진화 방향을 제시해 보고자 하였다.
이론/모형
각 재료의 품질기준은 건조시멘트 모르타르의 경우는 KS L 5220 기준을 수지플라스터와 석고플라스터의 경우는 제조회사에서 제시하는 기술 자료를 통하여 Table 2~4와같이 정리해 보았다.
성능/효과
공기량의 경우는 미장용과 석고플라스터의 경우 비슷하게 나타났으며, 수지플라스터의 경우 다소 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 미장용의 경우 일반 모르타르와 비슷한 공기량 값을 나타냈으며, 석고플라스터의 경우 비중이 낮은 석고 사용으로 모르타르 안에 다수의 공극이 있는 것으로 사료되며, 수지플라스터의 경우는 시멘트 및 사용 규사와 미분이 최밀 충전되어 상대적으로 공기량이 적게 나타나는 것으로 판단된다.
넷째, 압축강도의 경우 시멘트를 기본으로 하는 재료에서는 초기 양생조건(미장용 기건양생 12.87 MPa, 표준양생 18.23 MPa 약 기건에서 29 % 강도 저하)이 품질 확보에 가장 중요한 관리 항목임을 확인할 수 있었다.
다섯째, 마감 모르타르의 작업 후 균열 안정성에 영향을 주는 길이변화 특징의 경우, 석고플라스터의 경우 5∼6일 이후 안정적인 변화를 나타냈으며, 재령 28일까지 지속적으로 변화가 거의 없는 안정적인 길이변화 특징을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
둘째, 기존 압축강도 중심의 재료는 동일 시멘트 재료에서는 그 성능 확보가 유리하지만 석고보드나 패널 등 이질 벽체 재료와의 혼합 사용을 위해서는 부착강도가 더 중요한 품질관리 사항임을 알 수 있다.
20 MPa 정도로 나타났다. 또한 석고플라스터의 경우는 공시체 탈형 후 바로 기건양생 한 경우가 1.25 MPa로 약 4 %정도의 접착강도 향상이 되는 것으로 나타났다.
반면 석고플라스터의 경우 초기습윤 조건이 강도에 미치는 영향이 적거나 나쁜 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 초기부터 습윤 조건이 없는 것이 약 22 % 정도 강도가 더 좋은 결과로 나타나고 있다. 이는 석고의 경우 속경 및 속건성으로 빠른 반응이 이루어지고, 반응 후 수분은 석고의 강도 저하로 나타나며, 다시 수분이 없어지면 강도가 회복되는 반복 과정을 나타낸다.
셋째, 현장에서 가장 많이 사용하는 기본 미장용 재료로서 건조시멘트 모르타르를 제안 했으며, 새로운 성능향상 재료로서 수지플라스터와 석고플라스터 재료에 대한 비교 물성 검토를 진행한 결과 기존 미장용 모르타르의 경우 압축강도 중심의 품질관리가 이루어지고 있음을 확인할 수 있었다.
실험 결과 28 일 기준으로 석고플라스터의 경우 -0.013 % 변화로 아주 안정적인 길이변화 특성을 나타내고 있으며, 수지플라스터의 경우 -0.108 %, 일반미장용의 경우는 -0.115 % 길이변화율로 다소 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이러한 원인은 높은 W/M %(물-모르타르 비)의 원인으로 판단되며, 수축에 대한 보상 등을 위한 수축저감제 등의 혼화제 사용이 필요할 것으로 판단된다.
실험결과 28 일 접착강도는 일반미장용의 경우 표준양생 조건에서 1.12 MPa, 수지플라스터의 경우는 1.23 MPa, 석고플라스터의 경우는 1.20 MPa 정도로 나타났다. 또한 석고플라스터의 경우는 공시체 탈형 후 바로 기건양생 한 경우가 1.
실험결과 시멘트를 기반으로 한 건조시멘트 모르타르 미장용과 수지플라스터의 경우 초기 양생조건이 28 일 강도 증진에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 초기 강도 증진 확인 기간인 3 일이나 7 일에서는 양생조건에 따른 큰 차이로 나타나지 않았으나, 28 일 강도 증진에서는 일반미장용의 경우 기건양생에서 12.
이런 측면에서 이번 연구에서 확인된 부분은 높은 압축강도를 보이는 건조시멘트 모르타르 미장용에 비하여 압축강도는 다소 낮으나 접착강도 측면에서는 우수한 특성을 보이는 석고플라스터 재료의 품질 특성을 확인할 수 있었다. 이는 유럽 등에서 석고플라스터를 석고보드나 합판 등의 마감재로도 사용하는 것을 볼 때, 경량이면서 접착강도가 높은 재료이기 때문에 가능하다는 것을 이번 실험을 통하여 확인할 수 있었다. 또한 미장 모르타르와 하지면의 부착 성능을 확인하는 표면 건전성 시험으로도 제안될 수 있을 것으로 사료된다.
이런 측면에서 이번 연구에서 확인된 부분은 높은 압축강도를 보이는 건조시멘트 모르타르 미장용에 비하여 압축강도는 다소 낮으나 접착강도 측면에서는 우수한 특성을 보이는 석고플라스터 재료의 품질 특성을 확인할 수 있었다. 이는 유럽 등에서 석고플라스터를 석고보드나 합판 등의 마감재로도 사용하는 것을 볼 때, 경량이면서 접착강도가 높은 재료이기 때문에 가능하다는 것을 이번 실험을 통하여 확인할 수 있었다.
첫째, 기계화 시공을 위해서는 제품 사용시 W/M %가 높으며, 단위용적중량이 가벼워져야 한다는 것을 확인할 수 있다. 또한 응결시간이 빨라 후속공정 및 외부 영향을 적게 받으며, 요구 품질 성능이 확보되는 재료이어야 한다.
특히 수지플라스터의 경우 기건 28 일 휨강도의 경우 3.69 MPa으로 나타났으며, 표준양생의 경우 4.92 MPa로 나타나, 이는 약 5 %의 강도 저하 특징이 있는 것으로 나타났으며, 일반미장용의 경우는 약 9 %의 강도 저하가 나타났다. 반면 석고플라스터의 경우는 기건양생의 경우가 약 4 % 정도의 강도가 향상되는 것으로 나타났다.
후속연구
끝으로 이런 재료의 다양화를 위해서는 기존 재료에서의 수평적인 접근 보다는 건축성능 향상의 기여도를 감안한 수직 및 계단식 접근을 통한 재료의 성능 향상에 대한 기여도를 인정해 줄 경우 다양한 재료 및 시공 접근이 가능할 것이라 사료된다.
따라서 수지플라스터의 경우는 제품의 물리적인 특성이 발현될 수 있는 종결 시간까지 표준 양생조건 준수 및 외부 요인에 의한 품질 저하를 방지할 수 있는 조치를 병행하여야 할 것이다. 반면 석고플라스터의 경우는 속경성을 나타내는 것을 확인할 수 있어 공기단축 등의 마감 재료로써의 사용도 가능할 것으로 판단된다.
이는 유럽 등에서 석고플라스터를 석고보드나 합판 등의 마감재로도 사용하는 것을 볼 때, 경량이면서 접착강도가 높은 재료이기 때문에 가능하다는 것을 이번 실험을 통하여 확인할 수 있었다. 또한 미장 모르타르와 하지면의 부착 성능을 확인하는 표면 건전성 시험으로도 제안될 수 있을 것으로 사료된다. 이는 각 재료의 필요 성능에 맞는 시험을 통하여 보다 다양한 재료가 가져야할 물리적 특성을 파악하는 평가 방법이 될 수 있을 것이라 사료된다.
따라서 수지플라스터의 경우는 제품의 물리적인 특성이 발현될 수 있는 종결 시간까지 표준 양생조건 준수 및 외부 요인에 의한 품질 저하를 방지할 수 있는 조치를 병행하여야 할 것이다. 반면 석고플라스터의 경우는 속경성을 나타내는 것을 확인할 수 있어 공기단축 등의 마감 재료로써의 사용도 가능할 것으로 판단된다.
또한 미장 모르타르와 하지면의 부착 성능을 확인하는 표면 건전성 시험으로도 제안될 수 있을 것으로 사료된다. 이는 각 재료의 필요 성능에 맞는 시험을 통하여 보다 다양한 재료가 가져야할 물리적 특성을 파악하는 평가 방법이 될 수 있을 것이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
건축공사의 선진화는 무엇이 동반되어야 하는가?
건축공사의 선진화는 시공기술과 함께 재료의 성능향상이 동반되어야 한다. 특히 습식공사의 경우 인력에 의한 의존도가 높고, 재료 사용의 다양화가 미진한 대표적인 공정이라 할 수 있다.
건축 재료의 선택방법과 사용방법은 건물에 어떠한 영향을 주는가?
현대건축물에는 다른 산업분야에서 찾아보기 힘들 정도의 다종ㆍ다양한 종류의 건축 재료가 대량으로 사용되어 진다. 따라서 건축 재료의 선택방법과 사용방법이 최종 완성될 건물의 안전성과 기능성 및 내구성에 큰 영향을 주고 있다. 건축 재료는 사용목적이나 화학조성, 건물부위에 의한 분류 등 요구되는 성질 또는 성능에 따라 다양하게 구분할 수 있다.
건축 재료는 최근 어떠한 방향으로 발전하고 있는가?
건축 재료는 사용목적이나 화학조성, 건물부위에 의한 분류 등 요구되는 성질 또는 성능에 따라 다양하게 구분할 수 있다. 또한 최근에는 고성능화, 에너지 절약 등의 사회적 요구 사항이 반영되어 발전되어지고 있다[1].
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