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문제 정의
- 본 연구에서는 현장조사를 통해 실제로 준공을 앞둔 아파트의 지하주차장 상부 콘크리트 구조체에 있어서 누수를 동반하는 균열 빈도를 조사하고, 본 실험으로서 방수층을 설치하지 않은 상태로 방수층 상부에 누름콘크리트를 타설한 후 인공지반녹화를 실시한 구조물을 모사하여 누름콘크리트의 균열부로 식물의 뿌리 침입 및 뿌리 침입에 따른 아스팔트 방수시트에 주는 영향에 대해 실험하고자 한다.
- 본 실험은 방근층을 설치하지 않은 누름콘크리트 위에 직접 옥상녹화를 시행하는 경우의 대상으로 누름콘크리트의 균열 틈사이로 실험식물의 뿌리가 침입하여 관통하는지를 평가하는 실험방법으로서 먼저, 식물의 뿌리 침입으로 아스팔트 방수층에 미치는 영향을 확인하기 전 균열 부 크기에 따라 뿌리의 침입 여부를 확인하고자 하였다. 뿌리의 침입 평가는 KS F 4001 포장용 콘크리트 평판에서 규정하는 60 mm 두께의 보통 평판을 200×200 mm로 밀링머신으로 정밀하게 절단하여 맞댐 이음 하였고, 균열 폭을 일정하게 유지시키기 위해 보도블럭 과 보도블럭 사이에 0.
- 본 연구에서는 인공지반 녹화 시 방수층 상부에 시공된 누름콘크리트의 균열부를 통해 녹화 식물 뿌리가 침입하여 방수층을 손상시킬 수 있는지를 실험적으로 검토하였다. 그 결과 균열 폭 0.
제안 방법
- 식재 후 초본식물과 목본식물의 지속적인 성장을 위해 온도 유지 및 환기 조절이 가능한 유리온실에서 실험을 진행하고, 환경 조건으로는 사계절 내내 14~35°C의 온도를 유지시키면서 주 3회 이상 토양의 수분관리를 실시한다.
- 뿌리의 침입 평가는 KS F 4001 포장용 콘크리트 평판에서 규정하는 60 mm 두께의 보통 평판을 200×200 mm로 밀링머신으로 정밀하게 절단하여 맞댐 이음 하였고, 균열 폭을 일정하게 유지시키기 위해 보도블럭 과 보도블럭 사이에 0.15mm의 STS 스페이서를 단독 또는 겹쳐 끼워 일정 균열 폭을 갖는 실험체 밑판을 제작 한다.
- 콘크리트 구조물의 누수균열의 정도를 파악하고자 지하주차장에 사용되는 Half PC 슬래브로 시공된 아파트 현장에 대한 누수균열조사를 실시하였다.
- 누수균열은 아파트동과 연결부위의 콘크리트 슬래브 부분 및 트럭 등 운반 차량의 이동통로 부분에서 Half PC 슬래브 중앙부에 차량 이동방향을 따라 일직선으로 누수균열이 빈번히 발생하였다. 또한, 지하주차장 상부 슬래브 및 누름콘크리트의 균열 발생을 확인하였다. 이와 같은 누수현상은 방수층 및 하부 구조슬래브의 관통 균열로 인해 발생되는 것으로 사료되며, 전체적으로 건설 초기에서도 빈번한 초기 누수현상을 보이므로 장기적인 수밀성은 더욱 취약할 것으로 예상되는 만큼 장기적 수밀성 확보 대책이 중요할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 실험계획은 Table 1과 같다. 기존 건축물 녹화의 경우 구조체 슬래브 상부에 방수층 및 누름콘크리트를 설치하고 그 상부에 녹화를 실시하게 되는데, 이 경우 누름콘크리트 타설 후 건조 수축, 자기 수축, 온도에 의한 균열 발생 등을 모사하여 균열 부를 통한 식물의 뿌리 침입 여부 및 아스팔트 방수시트에 미치는 영향을 평가하기 위해 다음과 같이 계획하였다. 실험 환경 및 토양, 시험식물은 KS F 4938에서 규정하는 재료를 사용하며 실험체는 실험 목적에 부합되게 제작하여 실험을 진행한다.
- 기존 건축물 녹화의 경우 구조체 슬래브 상부에 방수층 및 누름콘크리트를 설치하고 그 상부에 녹화를 실시하게 되는데, 이 경우 누름콘크리트 타설 후 건조 수축, 자기 수축, 온도에 의한 균열 발생 등을 모사하여 균열 부를 통한 식물의 뿌리 침입 여부 및 아스팔트 방수시트에 미치는 영향을 평가하기 위해 다음과 같이 계획하였다. 실험 환경 및 토양, 시험식물은 KS F 4938에서 규정하는 재료를 사용하며 실험체는 실험 목적에 부합되게 제작하여 실험을 진행한다. 첫 번째 계획에서는 0.
- 실험 환경 및 토양, 시험식물은 KS F 4938에서 규정하는 재료를 사용하며 실험체는 실험 목적에 부합되게 제작하여 실험을 진행한다. 첫 번째 계획에서는 0.15, 0.30, 0.45 mm 균열 폭의 콘크리트 블록 실험체 상부에 식재된 식물의 뿌리가 균열로 침입하는지를 검토하기 위함이고, 두 번째는 콘크리트 블록 실험체 균열 부로 침입된 뿌리가 그 하부의 방수층을 손상시키는지를 검토하는 것으로 실험을 계획하였다.
- 실제 현장에서의 균열은 균열 부의 시작부위가 넓고 하단부로 내려갈수록 균열의 폭이 작아지는 형태를 띄는데 실제 균열에 대한 재현의 어려움으로 일정크기의 균열로 실험을 진행한다. 균열 폭은 0.15, 0.30, 0.45 mm로 실험하였으며, 균열 폭의 확장방지를 위해 보도블럭 고정용 프레임을 사용한다. 그 외부로 백업용 부직포와 STS 외부용기를 설치하였다.
- 식재가 끝난 실험체의 생육기간 동안 실험체 관리는 1주일에 3회 이상 순회하면서 일조 및 온도·습도점검, 토양의 수분관리, 식물의 병충해방제, 제초작업 등을 실시한다. 시험식물 뿌리의 침입 평가는 매6개월마다 지게차를 이용하여 시험용기 전체를 들어 올려 하부 투명 밑판을 통해 시험식물 뿌리의 관통 여부를 관찰하며 최종적으로 2년 경화 후 시험용기 내부의 토양 및 시험식물을 완전히 제거하여 블록의 균열부에 침입한 식물 뿌리를 관찰한다.
- 균열 부를 통한 식물의 뿌리 침입으로 누름콘크리트 하부에 시공된 아스팔트 방수시트에 주는 영향을 평가하기 위한 실험으로서 실험체 제작은 앞의 제작과 동일한 조건으로 제작하였으며 일정 균열 폭으로 한 보도블럭 하단부에 두께 2 mm의 아스팔트 방수시트를 시공하여 아스팔트 방수시트에 미치는 영향을 평가한다. 균열 폭은 식물의 뿌리가 균열 부로 침입하였을 때 식물의 뿌리 생육상태를 고려하여 0.
- 균열 부를 통한 식물의 뿌리 침입으로 누름콘크리트 하부에 시공된 아스팔트 방수시트에 주는 영향을 평가하기 위한 실험으로서 실험체 제작은 앞의 제작과 동일한 조건으로 제작하였으며 일정 균열 폭으로 한 보도블럭 하단부에 두께 2 mm의 아스팔트 방수시트를 시공하여 아스팔트 방수시트에 미치는 영향을 평가한다. 균열 폭은 식물의 뿌리가 균열 부로 침입하였을 때 식물의 뿌리 생육상태를 고려하여 0.45 mm 조건으로 실험을 진행하였으며, 아스팔트 방수시트 시공은 실제 시공 상태를 감안하여 접합부를 50 mm 열융착으로 접합한다. 또한, 수평형 수직부가 만나는 4곳의 모서리는 접어 올려 설치한다.
- 또한, 수평형 수직부가 만나는 4곳의 모서리는 접어 올려 설치한다. 실험체 수는 식재 후 상황에 따라 식물의 뿌리 생육 상태가 달라질 수 있음을 감안하여 동일한 아스팔트 방수시트를 시공한 실험체에 대해 2개를 제작하여 평가하였다. 제작 과정 및 실험 용기 개요는 Photo 3과 Fig.
- 0.15, 0.30, 0.45 mm의 균열 부에서 식물의 뿌리 침입 여부를 평가 하였을 때 식물의 생육상태는 양호하였으며 평가는 식재 일로부터 6개월마다 2년 동안 중간 평가 및 최종평가를 진행하였다. 평가 결과는 Photo 4 ~ Photo 6에 나타내었다.
- 0.15, 0.30, 0.45 mm 균열 폭의 콘크리트 블록 실험체 상부에 식재된 식물의 뿌리가 균열 부에 뿌리의 침입 여부 평가 및 콘크리트 블록 실험체 균열 부로 침입된 뿌리가 그 하부에 시공된 아스팔트 방수시트에 미치는 영향을 실험한 결과는 다음과 같이 나타났다.
- 15mm의 STS 스페이서를 단독 또는 겹쳐 끼워 일정 균열 폭을 갖는 실험체 밑판을 제작 한다. 실제 현장에서의 균열은 균열 부의 시작부위가 넓고 하단부로 내려갈수록 균열의 폭이 작아지는 형태를 띄는데 실제 균열에 대한 재현의 어려움으로 일정크기의 균열로 실험을 진행한다. 균열 폭은 0.
대상 데이터
- 조사현장은 지하주차장이 지하 1층 및 지하 2층에 시공되어 있는 현장으로서 육안으로 식별이 가능한 부분의 균열을 조사하였으며, Fig. 1에 지하 1층 상부에 발생된 누수균열을 적색으로 표시하였다. 누수균열은 아파트동과 연결부위의 콘크리트 슬래브 부분 및 트럭 등 운반 차량의 이동통로 부분에서 Half PC 슬래브 중앙부에 차량 이동방향을 따라 일직선으로 누수균열이 빈번히 발생하였다.
- 식물로는 피라칸타(Pyracantha coccinea, 높이 : 700±100 mm)와 사사조릿대(Pleioblastus pygmeaus, 높 이 : 170±30 mm)를 평가 식물로 사용한다.
- 실험용기의 형태는 4측면으로 뿌리의 이동을 방지하고자 고경질/고내화학성의 PET계 방근시트(NET 제754호제품)를 고경질의 실란트로 보도블럭 4측면에 실링하여 제작하고, 균 열 부로 식물의 뿌리 침입 여부를 평가하기 위해 투명밑판 위에 일정 균열 폭을 갖는 실험체 밑판을 설치한다. 실험용기의 개요는 Fig.
- 실험용 토양, 시험식물, 식재방법 및 관리방법은 국내에서 방근시험 방법으로 사용되는 KS F 4938에서 규정하는 방법에 따라 진행한다. 토양으로는 피트 모스 70 %, 입경 1.7～5.0 mm의 펄라이트 30 %를 부피비로 혼합한 것을 사용한다. 식물로는 피라칸타(Pyracantha coccinea, 높이 : 700±100 mm)와 사사조릿대(Pleioblastus pygmeaus, 높 이 : 170±30 mm)를 평가 식물로 사용한다.
이론/모형
- 2에 나타내었다. 실험용 토양, 시험식물, 식재방법 및 관리방법은 국내에서 방근시험 방법으로 사용되는 KS F 4938에서 규정하는 방법에 따라 진행한다. 토양으로는 피트 모스 70 %, 입경 1.
성능/효과
- 평가 결과는 Photo 4 ~ Photo 6에 나타내었다. 중간 및 최종평가 결과 고경질/고내화학성의 PET계 방근시트를 4측면에 실링하여 제작한 부분으로 0.15, 0.30, 0.45 mm 3조건 모두 식물의 뿌리 및 줄기의 성장으로 인하여 측면 부 PET계 방근 시트의 뚫림이나 파손 등이 나타나지 않았다. 0.
- 중간 평가결과 2개 실험체 모두 4측면의 고경질/고내화학성 PET계 방근시트 및 아스팔트 방수 시트를 접어 올려 시공한 부분에서는 식물의 뿌리에 의한 침입이나 뚫림이 발생하지 않았으며, 0.45 mm의 균열폭으로 한 1개 실험체는 12개월에 콘크리트 블록 실험체 균열 부로 침입된 뿌리가 그 하부의 방수층을 관통하여 투명밑판을 통해 관찰되었고, 다른 1개의 실험체는 18개월에 관통이 관찰되었다.
- 45 mm에서는 굵은 뿌리의 침입가 가능하여 짧은 기간에 침입 및 관통이 된 것으로 판단된다. 이로 인해 누름콘크리트의 건조 수축, 자기 수축, 온도에 의한 균열이 발생할 경우, 그 상부에 식재된 식물 뿌리가 콘크리트의 균열부를 침입하고 완전히 관통하여 하부로 지속 성장할 수 있음을 확인하였다.
- 45 mm의 균열폭으로 한 1개 실험체는 12개월에 콘크리트 블록 실험체 균열 부로 침입된 뿌리가 그 하부의 방수층을 관통하여 투명밑판을 통해 관찰되었고, 다른 1개의 실험체는 18개월에 관통이 관찰되었다. 제작된 콘크리트 블록 실험체를 제거하여 최종평가한 결과 식물의 뿌리가 다수 침입하였으며, 침입된 식물의 뿌리로 인한 하단부 방수층에 관통이 된 것으로 관찰 되었다. 아스팔트 방수시트 (THK 2.
- 제작된 콘크리트 블록 실험체를 제거하여 최종평가한 결과 식물의 뿌리가 다수 침입하였으며, 침입된 식물의 뿌리로 인한 하단부 방수층에 관통이 된 것으로 관찰 되었다. 아스팔트 방수시트 (THK 2.0 mm)가 방근시트에 비해 치밀성 및 내식성, 내충격성이 낮아 식물의 뿌리 침입에 취약하여 관통됨을 알 수 있다.
- 본 연구에서는 인공지반 녹화 시 방수층 상부에 시공된 누름콘크리트의 균열부를 통해 녹화 식물 뿌리가 침입하여 방수층을 손상시킬 수 있는지를 실험적으로 검토하였다. 그 결과 균열 폭 0.15, 0.30, 0.45 mm 3조건에서 모두 균열 폭의 콘크리트 블록 실험체 상부에 식재된 식물의 뿌리가 균열 부를 침입하고 완전히 관통하였다. 또한, 0.
- 45 mm 3조건에서 모두 균열 폭의 콘크리트 블록 실험체 상부에 식재된 식물의 뿌리가 균열 부를 침입하고 완전히 관통하였다. 또한, 0.45 mm의 균열 부로 침입된 뿌리가 그 하부 방수층의 수밀성에 미치는 영향을 평가 하였을 때, 아스팔트 방수층에 뿌리 관통 발생된 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 누름콘크리트 위에 방근층을 설치하지 않고 옥상녹화를 시행할 경우 누름콘크리트의 건조 수축, 자기 수축, 온도 상승 등으로 인한 균열 발생 시 상부에 식재된 식물의 뿌리가 균열 부를 통해 침입하여 균열 부 확장 및 아스팔트 방수시트를 관통하여 누수로 이어질 수 있음을 예상할 수 있다.
- 0.15, 0.30 mm의 균열 폭에서 식재 후 18개월에 콘크리트 블록 하단부로 뿌리의 침입 및 관통이 발생하였으며, 0.45 mm의 균열 폭에서는 12개월에 뿌리의 침입·관통이 발생하였다.
후속연구
- 또한, 지하주차장 상부 슬래브 및 누름콘크리트의 균열 발생을 확인하였다. 이와 같은 누수현상은 방수층 및 하부 구조슬래브의 관통 균열로 인해 발생되는 것으로 사료되며, 전체적으로 건설 초기에서도 빈번한 초기 누수현상을 보이므로 장기적인 수밀성은 더욱 취약할 것으로 예상되는 만큼 장기적 수밀성 확보 대책이 중요할 것으로 사료된다.
- 이를 통해 누름콘크리트 위에 방근층을 설치하지 않고 옥상녹화를 시행할 경우 누름콘크리트의 건조 수축, 자기 수축, 온도 상승 등으로 인한 균열 발생 시 상부에 식재된 식물의 뿌리가 균열 부를 통해 침입하여 균열 부 확장 및 아스팔트 방수시트를 관통하여 누수로 이어질 수 있음을 예상할 수 있다. 본 연구의 결과를 통해 인공지반 상부 녹화부의 환경 조건으로부터 구조물의 장기적인 내구성 확보를 위해 방근재료 및 공법의 적용이 반드시 필요할 것으로 사료된다.
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