[논문]지하 콘크리트 구조물 외벽 방수용 아스팔트 씰재 복합방수 공법의 흘러내림 특성에 관한 실험

고상웅; 김경훈; 김영삼; 신홍철; 김진만

doi:10.14190/jrcr.2018.6.4.297

지하 콘크리트 구조물 외벽 방수용 아스팔트 씰재 복합방수 공법의 흘러내림 특성에 관한 실험
Experiments on Flow Characteristics of Asphalt Seal Composite Waterproofing Method for Underground Concrete Structure Exterior Wall Waterproofing 원문보기

Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute = 한국건설순환자원학회 논문집, v.6 no.4, 2018년, pp.297 - 303

고상웅 (한국건설생활환경시험연구원) , 김경훈 (한국건설생활환경시험연구원) , 김영삼 (한국건설생활환경시험연구원) , 신홍철 (한국건설생활환경시험연구원) , 김진만 (공주대학교 건축공학과)

초록
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건축물의 대형화, 고층화에 따라 지하 구조물이 증가하고 있으며, 지하상가 및 지하철 등 지하구조물의 활용도 및 용도가 다양해지고 있다. 이에 따라 지하수 영향으로 인한 지하 구조물의 보호를 위해 다양한 방수 공법이 개발되었다. 그 중 대표적으로 방수층이나 외벽방수의 품질 확보와 구조물 거동에 대한 하자 발생률을 줄이고자 아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트를 복합으로 사용하는 복합공법이 지하주차장 및 지하구조물의 외벽 중심으로 국내에서 널리 사용되고 있다. 그러나 일부 건설 현장에서 기온이 높아지는 여름철에 외벽 시공된 아스팔트 씰재가 층분리되어 건축물의 균열부를 통해 내부로 흘러들어가는 누유현상이 발생되었다. 본 연구에서는 콘크리트 구조물의 계절변화에 따른 온도 특성을 파악하고 이 결과를 바탕으로 옥외와 실내에서 온도 변화에 따른 아스팔트 씰재의 특성을 확인하여 품질 기준 을 설정할 목적으로 연구를 진행하였다. 연구 결과 여름철 콘크리트 구조물 온도가 최고 $51^{\circ}C$까지 상승하며, 슬래브에 시공된 방수재료의 경우 $54^{\circ}C$까지 상승하는 것으로 나타나 콘크리트 표면보다 방수 재료의 온도가 $3^{\circ}C$ 높은 경향을 나타냈다. 옥외 콘크리트 구조물을 대상으로 한 흘러내림 특성 실험 결과 수분산형의 경우 수분의 증발이 늦고 낮은 점도로 인해 다량의 흘러내림이 발생되었으며, 실내 촉진 흘러내림 특성 실험 결과 용제형과 수분산형의 경우 상온에서의 점도가 낮고 용융점이 낮아 다량의 제품에서 흘러내림이 발생되었다. 이상의 결과로부터 점도와 용융점이 아스팔트 씰재의 품질 특성에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었고, 점도와 용융점에 관한 정량적 수준을 결정할 필요성이 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

With the changing trend of the building construction to high rising and large scaling, the underground structure has been increased, and its usage also increased and variety. Hence, to protect the underground structure against underground water, various water proofing methods has been developed. Among the many water proofing methods, the combined water proofing method using both asphalt seal and sheet has been widely used to secure the sufficient performance and decrease the construction failure. However, during the summer period of extremely high temperature conditions, the asphalt sealing materials were separated and leaked into the structure. Therefore, the aim of the research is to provide the quality standard of asphalt sealing material based on the various temperature changes depending on seasons. According to the experimental results, the temperature of the sealing materials applied on the slab was increased up to $54^{\circ}C$ which was $3^{\circ}C$ higher than the structure temperature of $51^{\circ}C$. Based on the melting test for asphalt sealing materials applied on the outside wall of the structure, in the case of water-dispersing typed materials showed significant melting down due to its slow evaporation and low viscosity. Furthermore, from the accelerated test conducted indoor conditions, a solvent-type and water-dispersing typed materials showed significant melting down due to their low viscosity and melting point in ambient conditions. Based on these results, viscosity and melting point are found as the important factors on asphalt sealing materials' quality, and it is necessary to designate the quantitative level of the viscosity and melting point for quality control.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Occurrence of problems after construction
표 Table 1. Characteristics of asphalt seal waterproofing materials
그림 Fig. 2. Experiments of vertical sagging down resistance at out door exposure
그림 Fig. 3. Experiments of sagging down resistance
그림 Fig. 4. Temperature change of outdoor exposed structure
그림 Fig. 5. Outdoor exposition structure Seasonal temperature change
그림 Fig. 6 Temperature change of measurement position(AUG. 11th ~12th)
그림 Fig. 7 Temperature change of measurement position(AUG. 27th ~28th)
그림 Fig. 8. Temperature change of measurement position(JAN.15th ~16th)
그림 Fig. 9. Temperature change of measurement position(JAN.29th ~30th)
그림 Fig. 10. Result of vertical sagging down resistance
그림 Fig. 11. Result of vertical sagging down resistance
그림 Fig. 12. Experiments of sagging down resistance
그림 Fig. 13. Result of vertical sagging down resistance
그림 Fig. 14. Experiments of sagging down resistance

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 건설 현장에 사용되는 제품을 대상으로 누유 현상이 발생되는 문제점 파악과 온도의 영향에 따른 아스팔트 씰재의 품질 변화를 확인하기 위해 옥외에 설치된 콘크리트 구조물을 선정하여 4면의 외측 벽면에 복합 방수 시트를 부착하여 온도 변화를 1년간 측정하고, 측정기간 중 온도가 가장 높았던 여름철 서측벽면에 아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트의 복합공법을 시공하여 아스팔트 씰재 종류에 따른 옥외 수직 흘러내림 특성을 파악하고, 동시에 실내 실험 평가 결과를 종합하여 방수용 아스팔트 씰재의 종류 및 시공 위치에 따른 성능 기준 설정에 반영하고자 한다.
본 실험은 콘크리트 구조물의 계절 변화에 따른 온도 변화를 확인하고자 하였다. 바탕면을 오픈컷 방식으로 시공하는 콘크리트 구조물의 수직벽면을 모사하기 위해 충남 서산의 모의 구조체를 대상으로 동서남북 방위가 되도록 온도 측정기를 설치하고 외벽면 및 방수층의 온도를 계절이 변하는 1년간 실시간으로 측정하였다.
본 연구에서는 콘크리트 지하 구조물 외벽면에 시공되는 아스팔트 씰재와 시트의 복합 방수 공법에 있어서 기온이 상승하는 여름철에 발생되는 누유현상 및 처짐발생 특성을 분석하기 위해 1년 동안 콘크리트 구조물의 기온에 따른 온도 변화 및 흘러내림 특성을 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

국내에서 사용되는 20종의 아스팔트 씰계 방수재료를 옥외 콘크리트 구조물에 시공한 후 1년 모니터링을 하였으며, 여름철 시공 후 3개월 후 흘러내림 길이를 측정하였다. 시공된 방수재료는 용제분산형, 가열용융형의 재료는 흘러내림이 발생하지 않았고, 수분산형의 재료는 57mm, 일부 무용제형 재료에서 약 10mm의 흘러내림을 나타냈다.
기온이 상승하는 여름철을 중심으로 발생되는 아스팔트 씰재의 누유 현상은 고온에 의한 영향으로 발생되는 것이라 판단하고, 이에 따라 옥외 콘크리트 구조물을 선정하여 4면의 외측 벽면에 복합 방수 시트를 부착 후 콘크리트 구조물의 온도 변화를 1년간 실시간으로 측정한다.
본 실험은 콘크리트 구조물의 계절 변화에 따른 온도 변화를 확인하고자 하였다. 바탕면을 오픈컷 방식으로 시공하는 콘크리트 구조물의 수직벽면을 모사하기 위해 충남 서산의 모의 구조체를 대상으로 동서남북 방위가 되도록 온도 측정기를 설치하고 외벽면 및 방수층의 온도를 계절이 변하는 1년간 실시간으로 측정하였다.
본 실험은 콘크리트 구조물의 4면의 벽면중 여름철 일사에 의한 벽면 상승온도가 가장 높은 서측벽면에 아스팔트 씰재를 재료별(Table 1)로 구분하여 Fig. 2와 같이 2mm의 두께로 아스팔트 씰재를 도포하고 단위면적당 질량이 2,950g/㎡의 개량아스팔트 방수시트를 접착시킨 후 여름철의 흘러내림 길이와 겨울철의 흘러내림 길이를 측정하였다.
양생이 완료된 시험체를 60℃ 항온 챔버 내에서 수직으로 설치 후(Fig. 3) 24시간 동안 수직 상태로 정치하고 흘러내림 길이를 측정하였다.
여름철 가장 높은 온도가 측정되는 벽면에 아스팔트 씰재를 도포하고 여름철과 겨울철의 흘러내림 특성 비교 실험을 계획하였고, 또한 옥외 콘크리트 구조물에서 측정된 가장 높은 온도를 바탕으로 실내 항온 챔버에 온도를 설정하여 흘러내림 특성 비교실험을 계획하였다.
준비된 바탕판에 3mm 두께의 아스팔트 씰재를 도포한 다음 단위면적당 질량이 2,950 g/㎡인 개량아스팔트 방수시트를 100mm × 100mm의 크기로 절단하고 압착 장치(수동식 압착 장치－원형롤러)를 사용해 3회 왕복하여 압착 후 약 20℃에서 168시간 동안 양생 한다.

대상 데이터

200mm × 120mm의 플렉시블판(CRC보드: Cellulose fiber Reinforced Cement board)에 나비 5mm, 두께 3mm의 형틀을 붙여 Fig. 3과 같이 바탕판을 준비한다.
국내 현장에서 생산되는 아스팔트 씰재 17종을 대상으로 실험하며, 1년간의 기후 환경 측정을 통해 얻어낸 정보를 바탕으로 전처리 온도 조건을 설정하여 다음과 같이 시험을 진행하였다.

성능/효과

1) 여름철 콘크리트 구조물 온도가 최고 51℃까지 상승하며, 슬래브에 시공된 방수재료의 경우 54℃까지 상승하는 것으로 나타나 콘크리트 표면보다 방수 컴파운드의 온도가 3℃ 높은 경향을 나타냈다.
2) 옥외 콘크리트 구조물에서 흘러내림 특성 실험 결과 용제분산형의 경우 실외에서 용제의 급속한 휘발로 아스팔트 씰재가 경화되어 흘러내림이 발생되지 않은 것으로 판단되며, 가열용융형의 경우 상온에서의 점도가 높고 100℃ 이상의 고온에서 용융이 되는 성질로 인해 상대적으로 적은양의 흘러내림이 발생된 것으로 판단된다. 그러나 수분산형의 경우 수분의 증발이 늦고 낮은 점도로 인해 많은 양의 흘러내림이 발생된 것으로 판단된다.
3) 실내 촉진 흘러내림 특성 실험 결과 가열용융형의 경우 상온에서의 점도가 높고 100℃ 이상의 고온에서 용융이 되는 성질로 인해 흘러내림이 발생되지 않은 것으로 판단되며, 무용제형의 경우 상온에서의 점도가 높고 80℃ 이상의 고온에서용융이 되는 성질로 인해 적은 양의 흘러내림이 발생된 것으로 판단된다. 또한 용제형과 수분산형의 경우 상온에서의 점도가 낮고 용융점이 낮아 상대적으로 가열용융형과 무용제형에 비해 많은 제품에서 흘러내림이 발생된 것으로 판단된다.
Fig. 5와 같이 일사에 의해 가장 높은 온도를 나타낸 8월 11일의 시간별 온도변화를 보면 슬래브 온도가 최고 51℃까지 상승하는것을 확인할 수 있고 슬래브에 시공된 방수재료의 경우 54℃까지상승하는 것으로 나타나 콘크리트 표면보다 방수 컴파운드의 온도가 3℃ 높게 나타났다.
Fig. 8~9와 같이 온도가 낮은 겨울철의 경우 여름철과 같이 일사량이 가장 많은 시간대에 콘크리트 및 방수재료의 표면온도가 상승하였고 일부 날씨가 흐린 날의 경우 일사량이 적어 콘크리트 및 방수재료의 표면온도가 낮은 경우도 발생함을 확인하였다.
국내 현장에서 생산되는 아스팔트 씰재 17종을 대상으로 실험하였으며, 시험체 제작 후 상온에서 168시간 양생 후 60℃ 항온챔버 내에서 수직으로 설치 후 24시간 동안 정치하고 흘러내림 길이를 측정한 결과 Fig. 13과 같이 가열용융형의 경우 흘러내림이 발생되지 않았으며, 용제형과 무용제형 일부 제품에서 흘러내림이 발생하였으나 수분산형의 경우 2개의 제품 모두 상당한 흘러내림이 발생된 것으로 확인되었다.
그러나 수분산형의 경우 수분의 증발이 늦고 낮은 점도로 인해 많은 양의 흘러내림이 발생된 것으로 판단된다. 또한 겨울철 흘러내림 길이를 측정한 결과 여름철 흘러내림 길이와 겨울철 측정한 흘러내림 길이가 동일한 결과를 나타냈으며, 이는 낮은 온도에는 아스팔트 씰재의 흘러내림 현상이 발생되지 않는 것으로 판단된다.
그러나 수분산형의 경우 수분의 증발이 늦고 낮은 점도로 인해 많은 양의 흘러내림이 발생된 것으로 판단된다. 또한 여름철 흘러내림 길이와 겨울철의 흘러내림 길이를 비교한 결과 시공 3개월 후 측정한여름철의 결과와 겨울철 측정한 결과가 동일하였으며, 이에 따라 낮은 온도에서는 흘러내림 특성에 영향이 없는 것으로 판단된다.
옥외 폭로 환경에서 방수재료의 온도 변화를 검토하기 위해 Fig. 4와 같이 콘크리트 수직벽에 개량아스팔트 방수시트를 접착시키고 기간 경과에 따른 옥외구조물의 방향별 표면온도를 1년간 측정한 결과는 혹한기인 1월이 가장 낮은 온도를 보였고 혹서기인 7~8월에 가장 높은 온도를 보였다. 구조물에 시공된 방수재료도 역시 구조물과 유사하게 나타냈다.
6~7과 같이 일사에 의해 온도가 가장 높게 상승하는 여름철의 경우 서측 벽면에 시공된 방수재료의 온도가 40℃ 이상인 시간이 최소 3시간에서 최대 6시간으로 나타났다. 태양의 움직임에 따라 각 방위별 벽면의 방수재료가 고온에 노출되는 시간이 변함을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내 지하주차장 및 지하구조물의 외벽에 널리 사용되는 방수 공법은 무엇인가?	최근 들어 지어지는 건축물은 대형화, 고층화됨에 따라 지하 구조물이 증가하고 있으며, 지하상가 및 지하철 등 지하구조물의 활용도 및 용도가 다양해지고 있다. 이에 따라 지하수 영향으로 인한 지하 구조물의 보호를 위해 다양한 방수 공법이 있으며, 그중 대표적으로 방수층이나 외벽방수의 품질 확보와 구조물 거동에 대한 하자 발생률을 줄이고자 아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트를 복합으로 사용하는 복합공법이 지하주차장 및 지하구조물의 외벽 중심으로 국내에서 널리 사용되고 있다(Jang et al. 2010).
	아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트를 복합으로 사용하는 복합공법의 효과는 무엇인가?	2010). 특히 이와 같은 방수공법은 도막계인 아스팔트 씰재의 유연성이 콘크리트 구조물 표면의 거동으로 인한 파손 및 균열 부위를 재충전(Self healing)함으로써, 방수 성능을 지속시키는 효과가 있어 최근 들어 LH공사에서 공동주택을 사용하는 국민이 체감할 수 있도록 지하 주차장 외벽에 방수층을 설계 및 시공하는 등 지하 환경개선을 위해 노력하고 있어 그 활용성이 큰 방수공법이다.
	아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트를 복합으로 사용하는 복합공법의 문제점은?	그러나 일부 건설 현장에서 기온이 높아지는 여름철을 중심으로 외벽에 시공되어진 아스팔트 씰재의 층분리 및 유동으로 건축물의 균열부를 통해 건축물 내부로 흘러들어가는 누유현상이 발생되었으며, 이로 인해 매스컴에 오르내리고 있다(Kim et al. 2016).

참고문헌 (6)

Im, C.J. (1999). A Study for Waterproofness of Underground Structures, Dong-Eui Institute of Technology 25, 95-112
Im, C.J., Bae, M.O. (2000). Application for a Composite Waterproof Method of Asphalt mastic Film and Sheet on Concrete Structures, Journal of Korea Concrete Institute, 12(2), 793-800 [in Korean].
Jang, H.S., Kang, H.J., Song, J.Y., Oh, S.G. (2006). An experimental study about the water leakage structure of waterproofing layer performance demobilization method using of stick expansion type complex of flexible material, Journal of the Korea Institute of Building Construction, 5(2), 79-83 [in Korean].
Kim, Y.S., Um, T.H., Kim, Y.S., Shin, H.C., Kim, Y.G., Choi, S.K. (2016). Basic Experiment to Improve the Quality of Asphalt Seal Waterproofing Material, Journal of Korean Recycled Construction Resources Institute, 297-298 [in Korean].
Korea Conformity Laboratories. (2014). Development of Building Technology to Improve the Living Performance Closely Related with Lifestyle to Realize the Housing Welfare, Second Report [in Korean].
Oh, S.G., Song, J.Y., Kim, J.S., Lee., N.K. (2006). A Study on the Field Application Analysis for High Adhesive Spray Type of Degenerated and Rubberized Asphalt Membrane Material, Journal of the Korea Institute of Building Construction, 6(4), 85-92 [in Korean].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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