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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 지하 구조물과 유사한 환경조건을 모사한 간이 시험체를 제작하고 동절기 온도조건을 대상으로 각 방수공법별 습도 변화량을 측정한 후 이를 분석해 보고자 한다.
제안 방법
- 이에 본 연구에서는 동절기 최저 평균온도가 영하권을 유지하게 되면 지하수가 결빙(結氷)된다고 판단하여 “건축공사 표준시방서”를 준용한 방수공사 시공 시 최저 기준온도인 4°C를 동절기 기준온도로 설정하였고, 이를 시험에 적용하였다.
- 본 연구에 사용되는 시험체는 각각의 방수공법에 의해 내방수공법 시험체, 외방수공법 시험체로 분류하였으며, 결과 비교를 위하여 방수공법이 적용되지 않은 무처리 시험체를 대조군으로 하여 시험체를 설정하였다.
- 흡투수 시험편(Ø100×30 ㎜) 3개 위에 각각 무처리, 내방수 [시멘트 액체 방수재(T = 8 ㎜)]공법, 외방수[우레탄 도막 방수재(T = 3 ㎜)]공법을 적용하여 모르타르 시험편을 제작한다.
- 간이 시험편의 제작은 하부 수조에 지하수와 같은 영향을 주기 위하여 물을 채운 후 각각의 방수공법이 적용된 모르타르 시험편을 아크릴 하부 수조 위에 설치하고, 설치된 모르타르 시험편 위에 아크릴 상부 수조을 설치하여 제작한다. 또한 수조와 모르타르 시험편 사이에 외기에 의한 영향을 제거하기 위하여 모르타르 시험편과 수조 사이를 실링처리하여 제작한다.
- 간이 시험편의 제작은 하부 수조에 지하수와 같은 영향을 주기 위하여 물을 채운 후 각각의 방수공법이 적용된 모르타르 시험편을 아크릴 하부 수조 위에 설치하고, 설치된 모르타르 시험편 위에 아크릴 상부 수조을 설치하여 제작한다. 또한 수조와 모르타르 시험편 사이에 외기에 의한 영향을 제거하기 위하여 모르타르 시험편과 수조 사이를 실링처리하여 제작한다. 마지막으로 수조 상부에 있는 천공부에 온‧습도 센서를 설치하고 상부 천공부를 실링처리하여 시험편 제작을 완료한다.
- 각각의 외방수, 내방수, 무처리 시험편을 4°C(Freezer Chamber 이용)에서 온도를 고정하여 시험을 진행하고 3일간의 습도 변화량은 데이터 로거에 저장하여 습도 변화량을 관측하였다.
- 본 연구에서 각각의 무처리 시험편, 내방수공법 적용 시험편, 외방수공법 적용 시험편가 1일간 변화되는 습도상태를 수치적으로 표현하여 세부적으로 분석하였다.
- 각각의 시험체는 각 일차 별로 초기값, 최저습도, 최고습도, 최종값, 1일 증감량, 최대 증감량, 평균습도로 분류하였으며, 1일 증감량은 각 일차별로 최초값과 최종값의 차이를 분석하였으며, 최대 증감량은 각 일차별로 최저습도과 최고습도의 차이를 분석하여 변화폭을 확인하였다. 또한 일차별 평균습도값을 계산하여 무처리 시험편, 내방수공법 적용 시험편, 외방수공법 적용 시험편의 습도 증감량을 확인하였다.
- 각각의 시험체는 각 일차 별로 초기값, 최저습도, 최고습도, 최종값, 1일 증감량, 최대 증감량, 평균습도로 분류하였으며, 1일 증감량은 각 일차별로 최초값과 최종값의 차이를 분석하였으며, 최대 증감량은 각 일차별로 최저습도과 최고습도의 차이를 분석하여 변화폭을 확인하였다. 또한 일차별 평균습도값을 계산하여 무처리 시험편, 내방수공법 적용 시험편, 외방수공법 적용 시험편의 습도 증감량을 확인하였다.
- 본 연구에 사용된 온‧습도 센서는 0-1 VDC, 0-5 VDC, 0-10 VDC의 선택적 직류 전압을 통하여 상대습도를 0~100% RH 까지 측정이 가능하며, 온도의 측정범위도 0-100°C와 –20~80°C까지 측정이 가능한 두 종류의 온습도 센서를 활용하여 시험을 진행하였다.
대상 데이터
- 모르타르 시험체 둘레와 동일한 Ø100×100(T=5 ㎜)의 원통형 아크릴 수조와 아크릴 수조 하부에는 각각 120×120(T=5) ㎜의 아크릴 판이 밀실하게 부착되어 있으며, 상부면 정 가운데 온‧습도 센서의 설치가 가능한 지름 2 ㎝ 구멍이 천공되어 있는 아크릴 시험체의 각각 제작 하였다.
성능/효과
- 5°C(강원도 철원 기준)이다. 지역별로 차이가 존재하지만 최저 평균온도가 영하권(零下圈)으로 존재하는 것을 확인하였다.
- 무처리 시험체의 경우 3일간의 습도측정 결과 전반적으로 습도량이 크게 증가된 것을 확인할 수 있었으며, 초기 1일차에 습도의 상승이 크게 나타남에 따라 방수처리가 되지 않은 시험체는 외부에서 내부로 물의 투수가 단시간에 이루어 지는 것을 확인하였다.
- 내방수공법을 적용한 시험편의 경우 무처리 시험체와 동일하게 3일간 전반적으로 습도량이 증가되는 것이 확인되었다. 하지만 무처리 시험체와는 달리 습도의 증가량이 1일차 에는 급속이 증가되었지만, 2일차와 3일차에는 습도의 증가량이 서서히 증가하는 추세가 나타났다.
- 3일간의 전체적인 시험결과를 통해 습도량의 변화를 확인하였으나, 1일차에서 습도의 변화량이 큰 것으로 나타났다. 따라서 1일차의 습도 변화를 시간에 따라 확인해 본 결과 다음 Fig.
- 무처리 시험편은 시험 시작과 동시에 온‧습도계가 설치된 아크릴 수조 내부가 챔버와의 환경조건을 맞추기 위하여 약 4 시간 동안 습도가 점차적으로 감소되었고, 그 후 약 3시간이 지난 시점에서 습도가 최대상태가 되었음이 나타났다. 이는 시험 시작 약 7시간 후 수조의 물이 모르타르 시험편을 투과하여 온‧습도 센서가 설치된 아크릴 수조 내부를 포화 습도 상태로 만들었다고 판단된다.
- 내방수공법이 적용된 시험편은 시험 시작과 동시에 온‧습도계가 설치된 아크릴 수조 내부가 챔버와의 환경조건을 맞추기 위하여 약 5시간 동안 습도가 점차적으로 감소되었고, 그 후 24시간 동안 무처리 시험편에 비하여 완만한 경사곡선을 그리며 증가된 것이 확인되었다.
- 2일차 시험의 경우 1일 증감량이 약 –0.35% 감소하는 수치가 나타났으나, 최대 증감량이 약 0.55% 증가되었으며, 평균 습도도 1일차에 비해 약 3.83% 증가되었다.
- 마지막 3일차 시험의 경우 2일차 시험에 비해 1일증감량과 평균습도가 각각 약 –0.40%, 약 –0.44% 감소되었으며, 이는 투수된 물이 아크릴 수조 표면에 결로 상태로 변화되어 상대적으로 수조 내부에 습도가 낮아진 것이라 분석된다.
- 외방수공법이 적용된 시험편은 시험 시작과 동시에 습도량이 1일차 내내 완만한 경사를 그리며 감소된 것으로 확인되었다.
- 무처리 시험편은 1일차 시험 시작 시 기록되었던 습도는 약 63.99%이며, 이후 초기 챔버 환경에 의해 습도가 최저로 감소된 상태의 습도량은 약 62.90%로 나타났다. 이는 초기 약 4시간 동안 습도 감소량은 약 1.
- 09%로 확인되었다. 또한 1일차 최저 습도 도달 후 약 3시간 동안 최고습도 약 90.25%에 도달함에 따라 단기간에 급격히 상승하는 수직 상승 그래프가 나타났으며, 이에 습도량이 약 27.35%로 증가된 것으로 확인되었다.
- 내방수공법이 적용된 시험편은 1일차 시험 시작 시 기록되었던 습도는 약 54.02%이며, 이후 초기 챔버 환경에 의해 습도가 최저로 감소된 상태의 습도량은 약 52.56%로 나타났다. 이는 초기 약 5시간 동안 습도 감소량은 약 1.
- 또한, 일차별 평균습도를 분석해본 결과 1일차 약 52.51%, 2일차 약 51.54%, 3일차 약 51.09%로 초기 1-2일차 평균 습도 변화량은 약 –0.97%로 감소되었고, 이후 2-3일차 평균 습도 변화량은 약 -0.45%로 소폭 감소되는 것으로 나타남에 따라 아크릴 수조의 물과 습기가 방수 재료에 의해 내부로 투과되지 못하는 상태라 분석된다.
- 이를 시험기간 내 일차별 평균습도를 분석해본 결과 1일차 약 66.79%, 2일차 약 77.07%, 3일차 약 77.55%로 초기 1-2일차 평균 습도 변화량은 약 10.28%로 크게 증가 되었고, 이후 2-3일차 평균 습도 변화량은 약 0.48%로 소폭 증가되는 것으로 나타남에 따라 지속적으로 투수가 진행되는 상태라 분석된다.
- 1) 지하 구조물에 방수공법이 미적용 되었을 경우, 지하수에 의한 투수가 단시간에 빠르게 발생되어 구조물 내부에 습도량이 크게 증가되는 것으로 나타났다. 이는 동절기 저온 상태에서는 결로발생의 원인으로 작용된다고 판단되며, 항시 물과 접하게 되는 지하 구조물은 주변 환경조건에 따라 방수공법이 필수적으로 필요하다 판단된다.
- 2) 지하 구조물에 내방수공법이 적용된 경우, 지하수와 습기의 투과를 완전히 차단되기는 어렵지만 방수층이 미적용된 구조물에 비해 투과속도를 지연시킨다고 판단된다. 하지만 지하 구조물 외부가 지하수와 직접적으로 맞닿아 있기 때문에 콘크리트가 항시 함습상태로 존재하게 되고 이에 따라 부식 및 콘크리트 내부 철근의 부식문제를 야기시킨다고 판단된다.
- 3) 지하 구조물에 외방수공법이 적용된 경우, 지하수와 습기의 투과를 완전히 차단하여 지하 구조물 내부의 쾌적한 환경 조성이 가능할 것이라 판단된다. 또한, 지하 구조물은 외부의 물과 직접적인 차단이 이루어져 구조물을 보호하고 내구수명을 증가시킬것이라 판단된다.
- 46%로 확인되었다. 또한 1일차 최저습도 도달 후 시험 종료시점까지 곡선 상승 그래프 형태의 습도량이 나타난것으로 확인되었다.
후속연구
- 4) 따라서, 지하 구조물 시공 시 외방수공법의 적용이 구조물을 보호하고, 구조물 사용자에게 쾌적한 내부환경을 제공할 것이라 판단된다.
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