현재 국내에서 가장 많이 시공되고 있는 우레탄 방수재는 시공이 간편하고 이음매 없이 도막을 만들 수 있다는 장점을 가지고 있지만, 저온 및 낮은 습도에서 경화지연 및 도막 두께의 제한과 같은 결점이 있어서 현장 시공 시에 물을 강제적으로 혼합하여 경화시키는 방법인 수경화성 폴리우레탄 방수재가 해결방안으로 제시되고 있다. 하지만, 수경화성 폴리우레탄 방수재는 경화제로 사용하는 물 혼합비에 따라 방수성능 및 현장 시공성에 어떠한 영향을 주게 되는지에 대한 객관적이고 정량적인 평가가 없는 실정이다. 따라서 시공현장에서는 객관적인 기준 없이 작업자의 판단에 따라 물을 혼합하여 시공하고 있어서 일정한 성능과 품질을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 수경화성 폴리우레탄 방수재가 폭 넓게 적용되는 계기를 만들기 위하여, 물 혼합비에 따른 성능의 변화를 정량적인 근거를 바탕으로 평가, 분석하여 적정한 물 혼합비 제안을 위한 기초적 자료를 마련하기 위해 진행하였다. 연구의 방법은 수경화성 폴리우레탄 방수재의 물 혼합비(0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%)에 따른 객관적 성능 평가를 통해 결과 값을 도출하고 비교 분석하여 혼합비별 물성변화 특성을 파악한 후 이를 데이터 베이스화 하여 가장 적정한 물 혼합비 제안을 위한 기초적인 자료로 활용 가능할 수 있도록 결과를 제시하였다.
현재 국내에서 가장 많이 시공되고 있는 우레탄 방수재는 시공이 간편하고 이음매 없이 도막을 만들 수 있다는 장점을 가지고 있지만, 저온 및 낮은 습도에서 경화지연 및 도막 두께의 제한과 같은 결점이 있어서 현장 시공 시에 물을 강제적으로 혼합하여 경화시키는 방법인 수경화성 폴리우레탄 방수재가 해결방안으로 제시되고 있다. 하지만, 수경화성 폴리우레탄 방수재는 경화제로 사용하는 물 혼합비에 따라 방수성능 및 현장 시공성에 어떠한 영향을 주게 되는지에 대한 객관적이고 정량적인 평가가 없는 실정이다. 따라서 시공현장에서는 객관적인 기준 없이 작업자의 판단에 따라 물을 혼합하여 시공하고 있어서 일정한 성능과 품질을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 수경화성 폴리우레탄 방수재가 폭 넓게 적용되는 계기를 만들기 위하여, 물 혼합비에 따른 성능의 변화를 정량적인 근거를 바탕으로 평가, 분석하여 적정한 물 혼합비 제안을 위한 기초적 자료를 마련하기 위해 진행하였다. 연구의 방법은 수경화성 폴리우레탄 방수재의 물 혼합비(0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%)에 따른 객관적 성능 평가를 통해 결과 값을 도출하고 비교 분석하여 혼합비별 물성변화 특성을 파악한 후 이를 데이터 베이스화 하여 가장 적정한 물 혼합비 제안을 위한 기초적인 자료로 활용 가능할 수 있도록 결과를 제시하였다.
Urethane waterproofing materials which currently being used most commonly in the Korean domestic market have high applicability and construct layers without forming any joints, but under the influence of low temperature and low humidity, as well as the thickness of the applied layer, the curing time...
Urethane waterproofing materials which currently being used most commonly in the Korean domestic market have high applicability and construct layers without forming any joints, but under the influence of low temperature and low humidity, as well as the thickness of the applied layer, the curing time of this material may become extended in construction sites. To resolve these issues, a proposed method of using water-hardening type of polyurethane waterproofing materials are being developed. However, there currently lacks any standards or evaluation methods on determining an optimal mixture ratio of water for the water-hardening polyurethane waterproofing materials. Therefore, workers and construction workers are relying on their hands-on-skills and experience to determine this ratio and are not able to obtain a consistent performance quality out of these materials. Therefore, for the establishment of a board applicability of the water-hardening polyurethane waterproofing methods in construction sites, this study objectively analyzes the changes in the performance of these materials depending on the changes of the water mixture ratio and attempts to procure the optimal ratio on the basis of forming a provisionary standard. The study prepares mixtures of varying ratio(no water added, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 and 50) and conducts comparative analysis respective mixtures' performances and their changes in the physical properties in an objective manner and proposes a provisional optimal value that can serve as a data base that can be used as a reference for future studies.
Urethane waterproofing materials which currently being used most commonly in the Korean domestic market have high applicability and construct layers without forming any joints, but under the influence of low temperature and low humidity, as well as the thickness of the applied layer, the curing time of this material may become extended in construction sites. To resolve these issues, a proposed method of using water-hardening type of polyurethane waterproofing materials are being developed. However, there currently lacks any standards or evaluation methods on determining an optimal mixture ratio of water for the water-hardening polyurethane waterproofing materials. Therefore, workers and construction workers are relying on their hands-on-skills and experience to determine this ratio and are not able to obtain a consistent performance quality out of these materials. Therefore, for the establishment of a board applicability of the water-hardening polyurethane waterproofing methods in construction sites, this study objectively analyzes the changes in the performance of these materials depending on the changes of the water mixture ratio and attempts to procure the optimal ratio on the basis of forming a provisionary standard. The study prepares mixtures of varying ratio(no water added, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 and 50) and conducts comparative analysis respective mixtures' performances and their changes in the physical properties in an objective manner and proposes a provisional optimal value that can serve as a data base that can be used as a reference for future studies.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 수경화성 폴리우레탄 방수재의 물 혼합비에 따른 물성 변화를 확인하고 이를 바탕으로 적정 물 혼입량의 근거를 마련하고자 연구를 진행하였으며, 본연구의 주요 결과는 다음과 같다.
따라서 본 연구에서는 수경화성 폴리우레탄 방수재의 물 혼합비에 따른 물성 변화를 확인하고 이를 바탕으로 적정 물 혼입량의 근거를 마련하고자 한다.
본 연구에서는 수경화성 폴리우레탄 방수재를 대상으로 물의 혼합비에 따른 방수재로서의 기초적인 물성변화를 파악하기 위해 기본 물성과 현장 시공물성으로 나누어 실험을 진행하였다.
도포된 시험편을 14일간 양생 후, KS F 3211 : 2008 ‘건설용도막방수재’에 의거한 평가방법으로 실험을 진행한다*. 이러한 건설용 도막방수재 관련 실험은 수경화성 폴리우레탄 도막방수재가 완벽히 경화된 후의 방수재 고유의 성능을 평가하기 위한 방법으로 계획하였다.
제안 방법
그밖에도 실제 현장에서 도막 방수재를 시공할 때 꼭 필요하다고 판단되는 ‘현장 시공물성 관련 실험’ 항목인 경화건조 시간, 점도, 습윤면 시공성 평가를 추가하여 진행하였다.
본 실험은 ASTM D 2196 ‘Brookfield type’에 의거하여 물 혼합비에 따라 수경화성 폴리우레탄 방수재의 점도 변화를 측정하였다.
본 실험은 건조한 콘크리트 표면에 습기가 포화상태가 되도록 물을 뿌려주고 물이 건조되기 전에 함수율측정기로 함수율을 측정하고 수경화성 폴리우레탄 방수재를 도포하여 경화상태를 육안으로 확인하였다.
수경화성 폴리우레탄 방수재의 물 혼합비에 따른 물성변화연구를 위해 물의 함량만을 변수로 건설용 도막 방수재 관련 항목 실험 및 경화시간, 점도, 습윤면 시공성을 포함하는 현장 시공성 관련 항목에 대해 성능을 비교 평가하였으며, 이때 수경화성 폴리우레탄 도막 방수재는 시장에서 판매 적용되고 있는 제품 중 1개의 제품만을 임의 선정하여 연구를 진행하였다. 또한, 물 혼합비에 따른 물성변화 추세를 파악하는 기초적 연구로서 물 혼합비는 5%~10%의 격차를 두고 0%에서 50%까지 혼합하여 평가･비교하는 것을 연구의 범위로 한정한다.
수경화성 폴리우레탄 방수재의 시공 시 혼입되는 물의 양은 각각 중량비 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%로 혼입하고, 1mm 두께(KS F 3211 : 2008 ‘건설용 도막방수재’ 규정)로도포하였다.
실험 방법은 수경화성 폴리우레탄 방수재 도막면에 팔을 수직이 되도록 하여 엄지손가락으로 힘껏 누르면서 90° 각도로 비틀어 본 후, 이 때 도막이 늘어나거나 주름이 생기지 않고 도막 표면에 다른 이상이 생기지 않았을 때를 경화 건조된 것이라 평가하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 수경화성 폴리우레탄 방수재는 건축구조물에노출형으로 사용하는 방수재로서 미국 Tufflex사에서 생산하는‘Tuffex soft’라는 제품으로 KS F 3211 : 2008 ‘건설용 도막 방수재’에서 정한 우레탄 고무계 1류(노출형)의 기준에 만족하는 제품을 사용하였으며, 그 주요성분은 다음 Table 1과 같다.
본 실험에서 부착성능 항목에서 수경화성 폴리우레탄 방수재의 접착용 프라이머로 국내 헵스켐사의 ‘VARO BP’라는 제품을 사용했으며, 그 주요 성분은 다음 Table 2와 같다.
본 실험에서 수경화성 폴리우레탄 방수재의 혼합용으로 사용한 물은 3차 증류수인 정제수(H2O)를 사용하였고, 정제수의 품질은 다음 Table 3과 같다.
이론/모형
도포된 시험편을 14일간 양생 후, KS F 3211 : 2008 ‘건설용도막방수재’에 의거한 평가방법으로 실험을 진행한다*.
본 실험은 KS M 5000 : 2014 ‘도료 및 관련 원료의 시험 방법’에 의거하여 도료의 건조 시간 시험방법의 경화건조(dry-hard)를 준용하여 진행하였다.
본 실험은 물 혼입량 별 수경화성 폴리우레탄 방수재의 기본 물성변화정도를 확인하기 위해 KS F 3211 : 2008 ‘건설용 도막방수재’에서 규정하는 우레탄 고무계 1류(노출형)의 시험방법을 준용 하여 진행하였다.
성능/효과
2) 한번시공으로 도막두께를 확보할 수 있어 시공시간 및 경화시간의 단축이 가능하다.
25~50%의 물 혼합비 시험편 또한, 0~5%의 물 혼합비 시험편과 같이 일부 또는 전체항목에서 품질기준을 만족하지 못하는 결과가 나타났다.
3) 수경화성 폴리우레탄 방수재와 물이 혼합되면 기존 우레탄 방수재 보다 경화시간이 빠르다.
4) 용제의 함유량을 최소한으로 줄여 인체에 무해하며, 기존의 유기용제 혼입에 따른 호흡기를 자극하는 문제점을 줄였다.
40~50%의 물 혼합비 시험편 또한, 0~10%의 물 혼합비 시험 편과 같이 일부항목에서 품질기준을 만족하지 못하는 결과가 나타났다. 이는 물의 양이 증가함에 따라 물과 반응된 수경화성 폴리우레탄 입자의 결합력이 감소하여 나타난 것으로 판단된다.
둘째, 수경화성 폴리우레탄 방수재가 완전히 경화되기 위한 실험을 위해서 현장 시공물성 관련 실험을 실시하여 물 혼합비가 10~20% 범위에서 기준에 만족하는 결과 값을 얻을 수 있었다.
반면 10~20%의 물 혼합비 시험편의 경우 전 시험항목에 대해 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다.
반면 15~30%의 물 혼합비 시험편은 전 시험항목에 대해 품질 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 이는 혼입된 물의 양이 수경화성 폴리우레탄 방수재와 충분히 혼합되고 반응하여 수경화성 폴리우레탄 방수재 본연의 성능을 나타낸 것으로 판단된다.
상기의 결과를 살펴보면 0~10%의 물 혼합비 시험편의 경우 정도의 차이는 있으나 일부 항목에서 품질 기준을 만족하지 못하는 결과가 나타났다. 이는 수경화성 폴리우레탄 방수재가 반응에 필요한 물이 충분히 공급되지 않으므로 인해 우레탄 내에서 물에 의한 재료의 혼합과 물 혼합 후에 발생되는 경화 반응이 충분하게 일어나지 않아 나타난 것으로 판단된다.
상기의 결과를 살펴보면 0~5%의 물 혼합비 시험편의 경우 일부 또는 전체 항목에서 품질 기준을 만족하지 못하는 결과가 나타났다.
상기의 종합분석 결과를 살펴보면 건설용 도막방수재 관련 실험 결과에서는 15~30%의 물 혼합비 시험편의 경우 전체 항목에서 품질기준을 만족하는 것을 확인 할 수 있었으며, 현장 시공물성 관련 실험 결과에서는 10~20%의 물 혼합비 시험편에서 품질기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 물 혼합비를 15~20% 이내로 적용 시 기본 물성 및 현장 시공물성에 있어 안정성을 확보할 것으로 판단된다.
셋째, 건설용 도막방수재 평가항목과 현장 시공성 평가항목을 모두 종합한 수경화성 폴리우레탄 방수재의 적정 물 혼합비는 15~20% 범위인 것으로 판단하였다.
이는 건설용 도막방수재 관련 실험 결과와 동일하게 0~5%의 물 혼합비 시험편의 경우 수경화성 폴리우레탄 방수재가 반응에 필요한 물이 충분히 공급되지 않아 경화반응이 충분히 이루어지지 않아 나타난 것으로 판단되며, 10~20%의 물 혼합비 시험편의 경우 경화 반응에 필요한 물이 충분히 혼입되어 수경화성 폴리우레탄 방수재 본연의 성능을 나타낸 것으로 판단된다. 또한, 25~50% 물 혼합비 시험편의 경우 많은 양의 혼입수로 인해 수경화성 폴리우레탄 입자의 결합력이 감소하여 나타난 것으로 판단된다.
상기의 종합분석 결과를 살펴보면 건설용 도막방수재 관련 실험 결과에서는 15~30%의 물 혼합비 시험편의 경우 전체 항목에서 품질기준을 만족하는 것을 확인 할 수 있었으며, 현장 시공물성 관련 실험 결과에서는 10~20%의 물 혼합비 시험편에서 품질기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 물 혼합비를 15~20% 이내로 적용 시 기본 물성 및 현장 시공물성에 있어 안정성을 확보할 것으로 판단된다.
첫째, 수경화성 폴리우레탄 방수재가 완전히 경화된 후에 발휘 되는 방수재의 실험을 위해서 KS F 3211 건설용 도막방수재 규격 관련 실험을 실시하여 물 혼합비가 15~30% 범위에서 기준에 만족 하는 결과 값을 얻을 수 있었다.
후속연구
본 연구에서 물 혼합비에 따른 물성변화를 바탕으로 한 수경화성 폴리우레탄 방수재의 적정 물 혼합비인 15~20%는 수경화성 폴리우레탄 방수재의 하자를 줄이고 활용성을 넓히는 계기를 마련하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
향후, 수경화성 폴리우레탄 방수재의 고온 및 저온에 따른 저장 안정성에 관한 연구 및 물 이외의 첨가제 혼합 시의 방수성능 및 경화시간의 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수경화성 폴리우레탄 방수재를 사용하였을 때 갖는 장점은 무엇인가?
수경화성 폴리우레탄 방수재는 물을 중량비로 2~50%를 혼합하여 경화시키는 시스템으로 물을 사용하기 때문에 1성분형 우레탄 방수재의 단점인 작업 환경의 습기에 대한 불량 발생 요인과 도막두께 제한의 문제점을 해결할 수 있으며, 습윤바탕면에 적용이 어려운 2성 분형 우레탄 방수재의 단점 또한 해결할 수 있는 장점을 가지고 있다.
폴리우레탄 도막방수재 중 2성분형(화학반응형)이 활발히 사용되는 이유는 무엇인가?
이는 2성분형 우레탄 방수재의 경우 기본 물성적 측면에서 여러 가지 장점을 가지고 있기 때문이다. 하지만 주제와 경화제로 구성 되어 시공현장에서 혼합사용 함에 따라 혼합불량으로 인한 미경화 현상이 자주 발생하고 있으며, 습윤바탕면에 시공 시 방수층의 들뜸 및 박리, 박락 등의 하자가 꾸준이 발생하고 있는 실정이다.
폴리우레탄 방수재란 무엇인가?
현재 국내에서 활발하게 적용되고 있는 폴리우레탄 방수재는 액상 형태의 재료로 구조물의 바탕면 도포 시 경화되면서 도막 방수층을 형성하여 이음매 없이 시공이 가능하고, 전면접착 공법의 방수제로서 누수가 되더라도 누수 부위를 쉽게 찾을 수 있으므로 보수가 용이한 장점을 갖는 방수재이다. 이외에도 신장률과 부착 성능이 우수하여 바닥의 균열에 대한 저항이 우수하고 보행감이 뛰어날 뿐만 아니라 다양한 색상의 연출이 가능한 특징이 있다.
참고문헌 (3)
Kang, H.J., Park, J.S., Park, J.W., Oh, S.K. (2006). A study on the improvement for performance of floor finishing materials using poly urethane with water reacting urethane, Journal of the Korea Concrete Institute, 18(1-2), 653-656 [in Korean].
Kim, Y.K., Sin, J.J., Park, D.H., Kim, J.S., Kim, Y.S., Choi, S.D. (2007). Composition of Polyurethane Waterproof Material Resin for Floor, Korea Conformity Laboratories, Technical Evaluation [in Korean].
KS F 3211. (2008). Waterproofing Membrane Coating for Construction, Korean Standards Association, 4th Ed., Korea.
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