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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 비노출 우레탄 도막방수재가 시공된 건설현장의 누수 실태를 조사하고, 인장성능 및 내피로성 능을 중심으로 우레탄 도막방수재에 대한 품질기준 마련을 위한 기초적 실험으로서 비노출 우레탄 도막방수재 시공 후 누름콘크리트 타설시기에 따른 도막방수재의 물리적 성능과 도막두께, 바탕체 조건 및 보강용 부직포 사용유무에 따른 내피로 성능을 검토하고자 한다.
- 본 연구에서는 비노출형 도막방수재 도포 후 7일까지 누름 콘크리트 타설 시기에 따른 도막방수재의 물리적 특성과 바탕면 조건, 도막두께 및 보강포 사용유무에 따른 내피로성을 검토하였는데, 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 도막두께 및 색차 시험은 현장 상황을 모사하여 Photo 2와 같이 300×300×120 mm의 거푸집에 10 mm 두께의 바탕 모르타르를 타설한 후 1주일 동안 양생하고, 2액형 비노출 우레탄 도막방수재 계량 및 배합시 4%의 희석제를 첨가하여 배합한 다음 액상 우레탄의 질량을 측정해가면서 두께 3 mm가 되도록 부어넣어 도포한 후 1, 2, 3, 7일간 양생한 다음 100 mm 두께의 누름콘크리트를 타설하였다. 그 다음 1주일간 상온 기중에서 양생한 후 Photo 3과 같이 절단하여 등간격으로 7포인트를 표시한 다음 버니어 켈리퍼스로 도막 두께를 측정하였다.
- 5 mm의 확대 및 축소를 5회/min의 속도로 2,000회 반복시킨다. 그 후 균열 나비를 2.5 mm 확대한 상태에서 우레탄 도막방수재의 표면을 육안으로 관찰하여 구멍 뚫림, 찢김 및 파단 유무를 조사하였다.
- 그리고 시공조건에 따른 내피로성능을 실험하였다. 우선 도막의 시공 두께별 균열거동 대응성을 파악할 목적으로 방수재의 도막두께를 1, 2, 3 mm로 계획하였다.
- 내피로성능 시험은 우레탄 도막방수재를 도포한 후 누름 콘크리트 타설 까지 20±2℃의 표준환경에서 각각 1, 2, 3, 7일간 양생하였으며, 양생이 종료된 시험체의 밑판 가운데를 방수재가 손상되지 않도록 균열을 유발시킨다.
- 도막두께 및 색차 시험은 현장 상황을 모사하여 Photo 2와 같이 300×300×120 mm의 거푸집에 10 mm 두께의 바탕 모르타르를 타설한 후 1주일 동안 양생하고, 2액형 비노출 우레탄 도막방수재 계량 및 배합시 4%의 희석제를 첨가하여 배합한 다음 액상 우레탄의 질량을 측정해가면서 두께 3 mm가 되도록 부어넣어 도포한 후 1, 2, 3, 7일간 양생한 다음 100 mm 두께의 누름콘크리트를 타설하였다.
- 우선 도막의 시공 두께별 균열거동 대응성을 파악할 목적으로 방수재의 도막두께를 1, 2, 3 mm로 계획하였다. 또한 바탕면 평활도의 영향을 검토하기 위해 CRC (Cellulose fiber reinforced cement board) 보드, 흙손 1차 마감, 1차 마감 후 5시간 상온 정치 후 흙손 2차 마감의 3수준으로 계획하였고, 부직포의 보강 유무에 대하여도 실험 계획하였다.
- 본 연구의 실험계획은 Table 1과 같이 공기 단축을 위해 비노출형 우레탄 도막방수재를 시공한 후 충분한 양생기간을 확보하지 않고 누름 콘크리트를 타설하는 경우를 예상하여 누름 콘크리트 타설 시기가 방수성능에 미치는 영향을 평가하기 위해 누름콘크리트 타설시기를 방수재 도포 후 1, 2, 3, 7일로 계획하였다. 이때 실험사항으로 누름콘크리트의 방수층의 접촉계면 색차, 도막두께, 인장강도 및 신장률을 측정하였다.
- 색차 시험은 누름콘크리트에 접착된 우레탄 도막을 제거한 다음 KS M ISO 7724-1, 2, 3에 국제조명위원회에서 권장한 CIELAB 측정방식에 따라 색측정과 분석을 실시하였다. 이때 광원은 D65 표준광원을 사용하였으며, 표준 관측자는 10°시야로 하였고, 조명 조건은 45°/수직 방식을 채택한 3자극 값 (X, Y, Z)을 측정하고, 이 수치에 의한 색차 (ΔE*) 는 NBS (National Bureau of Standard) Unit으로 색차 식 (1)에 의해서 계산하였다.
- 그리고 시공조건에 따른 내피로성능을 실험하였다. 우선 도막의 시공 두께별 균열거동 대응성을 파악할 목적으로 방수재의 도막두께를 1, 2, 3 mm로 계획하였다. 또한 바탕면 평활도의 영향을 검토하기 위해 CRC (Cellulose fiber reinforced cement board) 보드, 흙손 1차 마감, 1차 마감 후 5시간 상온 정치 후 흙손 2차 마감의 3수준으로 계획하였고, 부직포의 보강 유무에 대하여도 실험 계획하였다.
- 이때 광원은 D65 표준광원을 사용하였으며, 표준 관측자는 10°시야로 하였고, 조명 조건은 45°/수직 방식을 채택한 3자극 값 (X, Y, Z)을 측정하고, 이 수치에 의한 색차 (ΔE*) 는 NBS (National Bureau of Standard) Unit으로 색차 식 (1)에 의해서 계산하였다.
- 본 연구의 실험계획은 Table 1과 같이 공기 단축을 위해 비노출형 우레탄 도막방수재를 시공한 후 충분한 양생기간을 확보하지 않고 누름 콘크리트를 타설하는 경우를 예상하여 누름 콘크리트 타설 시기가 방수성능에 미치는 영향을 평가하기 위해 누름콘크리트 타설시기를 방수재 도포 후 1, 2, 3, 7일로 계획하였다. 이때 실험사항으로 누름콘크리트의 방수층의 접촉계면 색차, 도막두께, 인장강도 및 신장률을 측정하였다.
- 인장성능 시험은 바탕 모르타르 및 누름콘크리트를 제거하고 도막방수재를 채취한 후 Photo 4와 같이 ｢KS F 3211 건설용 도막방수재｣ 시험방법에 따라 아령형 3호 시험체를 제작하여 인장속도 500 mm/min로 평가하였다.
대상 데이터
- 시험용 밑판은 Photo 5와 같이 CRC보드, 현장과 유사한 조건을 모사하기 위하여 200×100×10 mm의 흙손 1차마감 모르타르판과 흙손 2차 마감 모르타르판으로 각각 제작하여 사용하였다.
- 6, Photo 8은 도막두께에 따른 우레탄 도막 방수재의 내피로성능을 나타낸 것이다. 흙손으로 1차 마감한 모르타르판을 바탕으로 하여 제작된 시험체로서 도막두께에 따른 내피로성능은 도막두께가 3 mm로 제작된 시험체는 2,000회까지 반복하여도 파단이 발생하지 않았지만, 2 mm 의 경우는 1,406회에, 1 mm의 경우는 823회에 파단되었다. 내피로성능 시험 후 시험체의 중앙부를 절단하여 도막두께를 측정한 결과 도막두께가 증가할수록 도막두께 감소율은 저하하였다.
성능/효과
- (1) 우레탄 도막방수재 도포 후 누름콘크리트 타설 시기에 따른 도막재와 접한 누름콘크리트 표면은 누름콘크리트 타설 시기가 짧을수록 변색이 심하였고, 도막두께가 두꺼운 반면 인장강도가 작고 신장률이 감소하였다.
- (2) 도막두께에 따른 내피로성능은 3 mm의 도막두께에서는 파단되지 않았지만, 1 및 2 mm는 모두 파단 되었는데, 도막두께가 증가할수록 피로하중을 받은 부분의 도막두께 감소율이 낮아졌다.
- (3) 바탕상태에 따른 내피로성능은 모든 시험체에서 파단이 발생하지 않았으나, 전반적으로 바탕면의 평활도가 양호할수록 도막두께 감소율이 저하하였다.
- (4) 부직포 보강유무에 따른 내피로성능은 부직포로 보강한 경우가 내피로성능이 우수한 것으로 나타났다.
- Photo 1과 같이 강수가 직접 내리고 시공과정에서 차량 및 장비의 이동이 잦은 아파트동과 동을 연결하는 주차장 상부 슬래브 부분에서 슬래브 균열과 누수가 많이 발생되었고, 차량의 이동 동선을 따라 누수균열이 발생하였으며, 램프구간에도 많은 누수균열이 발견되었다.
- 내피로성능 시험 후 시험체의 중앙부를 절단하여 도막두께를 측정한 결과 CRC 보드의 경우는 9.7%, 흙손 1차 마감은 15.7%, 흙손 2차 마감은 12.0%의 도막두께 감소율을 나타내어 전반적인 경향으로 바탕면 상태가 평활할수록 도막의 내피로성 확보에 유리한 것으로 분석된다.
- 흙손으로 1차 마감한 모르타르판을 바탕으로 하여 제작된 시험체로서 도막두께에 따른 내피로성능은 도막두께가 3 mm로 제작된 시험체는 2,000회까지 반복하여도 파단이 발생하지 않았지만, 2 mm 의 경우는 1,406회에, 1 mm의 경우는 823회에 파단되었다. 내피로성능 시험 후 시험체의 중앙부를 절단하여 도막두께를 측정한 결과 도막두께가 증가할수록 도막두께 감소율은 저하하였다.
- 누름콘크리트 타설시기에 따른 도막방수재와 접한 누름콘크리트 표면의 외관은 Photo 7과 같이 누름콘크리트 타설시 기가 짧을수록 우레탄 도막 방수층에 접한 면의 변색이 심한 것을 확인할 수 있었다.
- 따라서 아파트 지하주차장 상부와 같은 콘크리트 구조물에서 누수를 방지하기 위해서는 콘크리트의 균열 및 장기적 균열 거동에 대응할 수 있도록 우레탄 도막방수재의 균열대응 성능을 확보하는 것이 중요한 것으로 분석되었다.
- 또한 도막재를 도포한 다음 7일 양생 후 누름콘크리트를 타설한 경우의 표면을 Target color 값으로 측정하고 양생기간 3일, 2일, 1일 시험체표면의 색차 (ΔE * ab (CIELAB))를 측정한 결과 Fig. 2와 같이 3일에서는 2.7, 2일에서는 13.0, 1일에서는 15.8로 측정되어 누름콘크리트 타설시기가 짧을수록 색차가 증가하는 것으로 나타났다.
- 8은 부직포 보강유무에 따른 내피로 성능을 나타낸 것이다. 부직포 보강유무에 관계없이 모든 시험체에서 2,000회까지 파단이 발생하지 않았으나 내피로성능 시험 후 시험체의 중앙부를 절단하여 도막두께를 측정한 결과 부직포로 보강한 시험체의 경우가 피로부 두께 감소율이 작은 것으로 나타났다.
- 4, 5는 우레탄 도막재 도포 후 누름콘크리트 타설시 기에 따른 인장성능을 나타낸 것이다. 우레탄 도막재 양생기간이 길어질수록 인장강도 및 신장률은 증가하였는데, 양생 기간 7일의 경우 1일과 비교하여 인강강도는 약 20%, 신장률은 약 7.5% 증가하였다.
- 이상의 결과를 종합하면 우레탄 도막방수재 시공 후 누름 콘크리트 타설 전까지의 일정한 양생기간을 확보하도록 공정을 관리하고, 소정의 방수재 두께가 확보되도록 설계 및 시공하며, 바탕면을 평활하게 처리하고, 균열부 등의 취약부위는 부직포 등으로 보강해야 안정적인 방수성능을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다.
- 1은 실제 비 노출형 우레탄 도막방수재가 시공된 아파트 현장 지하주차장에 대한 누수 및 균열 실태를 조사한 것이다. 조사 당일과 전날 우천으로 말미암아 누수가 되는 곳이 육안으로 식별되어 균열조사를 손쉽게 할 수 있었다.
- 이는 누름콘크리트 타설시기가 길어질수록 액상의 도막방 수재에 포함된 유기용제의 휘발에 의해 체적이 감소하면서 조직이 치밀해지고 안정화되어 인장성능이 향상된 것, 양생 기간이 길어질수록 2액형 우레탄의 화학적 반응시간이 증가하면서 누름콘크리트에 포함된 수분이 강도 저하에 미치는 영향이 적어진 것이 복합적으로 작용했기 때문으로 분석된다. 즉, 누름콘크리트의 타설시기를 늦추어 도막방수재의 양생기간을 충분히 확보할수록 도막방수재의 품질이 향상되는 것을 알 수 있었다.
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