[논문]공동주택 지하주차장 상부슬래브의 요구성능을 고려한 복합형 폴리우레아 공법의 적용성 검토

이정훈; 최은규; 송제영; 김수연; 오상근

doi:10.14190/jrcr.2019.7.3.243

공동주택 지하주차장 상부슬래브의 요구성능을 고려한 복합형 폴리우레아 공법의 적용성 검토
Applicability of Composite Polyurea Method Considering the Required Performance in Underground Parking Lot Upper Slab 원문보기

Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute = 한국건설순환자원학회 논문집, v.7 no.3, 2019년, pp.243 - 254

이정훈 (BK방수방식연구소) , 최은규 (BK방수방식연구소) , 송제영 (BK방수방식연구소) , 김수연 (서울과학기술대학교 건축학부) , 오상근 (서울과학기술대학교 건축학부)

초록
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본 연구에서는 지금까지 공동주택 지하주차장 상부 슬래브에 적용하여 누수하자가 발생된 방수공법들의 문제점과 상부 슬래브의 특성을 고려한 요구조건을 검토하고, 이에 적합한 성능(안)을 선정하여 복합형 폴리우레아 공법을 대상으로 그 적합성 여부를 판단하고자 하였다. 검토결과, 공동주택 지하주차장 상부슬래브에는 (1) 균열 및 거동 대응성, (2) 바탕면 일체성, (3) 수직부 수밀 안정성, (4) 누름층 시공 용이성, (5) 충격 및 누름 대응성, (6) 차량 이동하중에 대한 대응성 등의 성능검토가 필요하겠다. 연질, 경질의 복합형 폴리우레아를 대상으로 요구조건에 해당하는 5가지 항목에 대한 평가를 진행한 결과 모두 조건에 부합하는 것으로 확인되었으며, 단일 공법으로 적용함에 있어 문제점이 있던 재료들을 복합화 함으로서 각 재료의 장단점을 보완하여 효과적으로 적용할 수 있음을 확인하였다. 단, 실제 현장에 적용하기 위해서는 향후 Mock-up 평가 등 현장 적용성에 대한 추가적인 평가가 이루어져야 할 것이며, 복합화에 따른 경제성 및 유지관리성 측면에서의 검토를 통해 실제 시장 적용성 여부에 대한 후속적인 연구가 필요하겠다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, problems of the waterproofing methods in which water leakage occurs in the upper slab of the underground parking lot of apartment houses and the requirements considering the characteristics of the upper slab, and selected the appropriate performance(proposal) for the composite polyurea process are reviewed. As a result of the study, it is necessary to review performance such as responsiveness to upper slab of the multi-unit underground parking lot that is comprised of (1) crack and behavior responsiveness, (2) surface integrity, (3) vertical watertight stability, (4) pressure layer construction, (5) impact and pressure response and (6) vehicle moving load. As a result of evaluating 5 items corresponding to the requirements for the soft and hard complex polyurea, all of them were found to meet the conditions, and each materials were improved by compounding the materials that had problems when applying a single-ply method, thereby clarifying the advantages and disadvantages of the material property. However, in order to apply to the actual site, additional evaluation on site applicability such as mock-up evaluation should be conducted, and subsequent studies on the applicability of the market through review of economic feasibility and maintenance is required.

주제어

표/그림 (27)

그림 Fig. 1. Swelling defect
그림 Fig. 2. Pin-hole defect
그림 Fig. 3. Applications on slab
그림 Fig. 4. Rupture defect
그림 Fig. 5. Thickness imbalances
그림 Fig. 6. Defect of sheet joint
그림 Fig. 7. Rupture defect of sheet
그림 Fig. 8. Oil leakage defect
그림 Fig. 9. Application of underground parking lot upper slab
표 Table 1. Required performance and alternative
그림 Fig. 10. Composition of composite polyurea method
표 Table 2. Basic property of soft polyurea(KS F 3211. 2015)
표 Table 3. Basic property of hardening polyurea(KS F 4922. 2017)
그림 Fig. 11. Test of structural behavior responsiveness
그림 Fig. 12. Test result of structural behavior responsiveness
그림 Fig. 13. Evaluation result of comparison specimens
그림 Fig. 14. Swelling evaluation
그림 Fig. 15. Result of swelling evaluation
그림 Fig. 16. Evaluation of vertical drooping and hardening performance
표 Table 4. Composition of specimens
그림 Fig. 17. Evaluation of vertical drooping and hardening performance
그림 Fig. 18. Evaluation of impact and pressure response
그림 Fig. 19. Evaluation result of impact and pressure response
표 Table 5. Result of slip-off evaluation
그림 Fig. 20. Evaluation of vehicle moving load
표 Table 6. Evaluation of vehicle moving load
표 Table 7. Overall result of applicability evaluation

AI 본문요약
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문제 정의

공동주택 지하주차장 상부슬래브는 현장 상황에 따라 자재의 적재 및 차량의 이동통로로 활용되어 방수층 시공 후 빠른 시일내누름층이 시공되며, 이때 방수층 상부면에는 충격이나 눌림 등이발생될 수 있어 이에 대한 평가를 진행하였다.
따라서 본 연구에서는 지금까지 공동주택 지하주차장 상부 슬래브에 적용하여 누수하자가 발생된 방수공법들의 문제점을 분석하고, 슬래브 상부라는 시공부위 특성과 폴리우레아 도막시공을고려하여 요구조건을 검토하고자 한다. 또한 이를 통해 도출된 요구 조건을 대상으로 적합한 성능지표(안)을 선정하고 복합형 폴리우레아 공법을 대상으로 이에 대한 성능평가를 진행하여 그 적합성 여부를 판단하고자 함이며, 최종적으로는 공동주택 지하주차장 상부 슬래브에 보다 유연하게 대응함으로써 누수 안정성을 확보할 수 있는 방수공법 방안을 제안하고자 한다.
요구조건을 검토하고자 한다. 또한 이를 통해 도출된 요구 조건을 대상으로 적합한 성능지표(안)을 선정하고 복합형 폴리우레아 공법을 대상으로 이에 대한 성능평가를 진행하여 그 적합성 여부를 판단하고자 함이며, 최종적으로는 공동주택 지하주차장 상부 슬래브에 보다 유연하게 대응함으로써 누수 안정성을 확보할 수 있는 방수공법 방안을 제안하고자 한다.
본 연구에서는 지금까지 공동주택 지하주차장 상부 슬래브에 적용하여 누수하자가 발생된 방수공법들의 문제점과 상부 슬래브의 특성을 고려한 요구조건을 검토하고, 이에 적합한 성능(안)을 선정하여 복합형 폴리우레아 공법을 대상으로 그 적합성 여부를 판단하고자 하였다. 이를 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
수직부에서 일정 도막두께를 확보하지 못하면 누수하자가 발생될 수 있어 일정한 도막두께 형성여부에 대해 평가하고자 하였으며, 공동주택 지하주차장 상부 슬래브는 현장 여건 상 차량의 이동통로 및 자재의 적재 공간 등으로 활용되고 있어 빠른 멤브레인 형성이 중요하여 이에 대해 평가하였다.

제안 방법

5m를 순차적으로 낙하하여 균열 및 구멍 뚫림 등의 여부를 관찰하였으며, 누름 저항성의 경우, Fig. 18(b)와 같이 방수층 중앙에 표면 지름이 30mm인 철구로 50N, 150N 및 250N의 정하중을 24시간 가하여 구멍 뚫림 유무를 관찰하였다.
구성된 시험체는 Fig. 14(b)와 같이 시험 장치에 정치한 후 시험체 하부에 물을 채워 80±5℃ 로 온도 환경을 설정함으로서 하부 수증기압의 발생으로 방수층이 부풀 수 있도록 하여 168시간 동안 방수층의 부풀음 여부를 관찰하였다.
공동주택 지하주차장 상부슬래브는 차량의 이동통로로 활용됨에 따라 중차량 등의 차량 이동하중에 따른 방수층 균열, 마모에 대한 대응성 평가를 진행하였다.
또한 경화속도 평가는 역시 바탕판을 수직을 형성하여 시공 후 어느 정도 시간 경과 후 경화하는지 여부를 측정하였다(Fig. 16(b)).
하부는 기존 폴리우레아에 비해 신장률이 높은 연질 타입의 초속경화 폴리우레아를 시공하여 방수층 하부에서 발생되는균열 및 구조물 거동에 대응 가능하도록 하며, 상부에는 기존폴리우레아 보다 충격 등의 외부저항에 대한 대응성이 높은 경질 타입의 초속경화 폴리우레아를 시공하여 상부에서 발생되는충격이나 누름 및 차량 이동하중에 대응 가능하도록 구성한다. 또한 시공 전 바탕면에는 도막 방수공법의 문제점으로 검토된 핀홀을 방지할 수 있는 프라이머를 시공하여 이를 해결하도록 한다.
시험체는 경질타입의 합성고분자계시트와 아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트의 복합공법을 비교 시험체로 하여 각각 3개씩 진행하였으며, 총 300회의 피로거동에도 누수가 발생되지 않으면 시험체의 중앙부를 할렬하여 시험체 내부의 누수 흔적을 확인하였다.
제어할 수 있어야 한다. 이와 관련하여 바탕 핀홀 제어에 따른 부풀음 여부를 평가하였다.
제안한 복합형 폴리우레아공법의 기본적인 성능을 확인하기 위하여 KS표준에 대한 물성 검토를 진행하였으며, KS 표준인 KS F 3211과 KS F 4922에 대해 검토하였다. 검토한 결과는 다음 Table 2, Table 3과 같다.
지하주차장 상부 슬래브의 특성을 고려한 요구조건을 검토하고, 도출된 요구조건을 대상으로 적합한 성능(안)을 선정하여 복합형 폴리우레아 공법을 대상으로 그 적합성 여부를 판단하고자 5가지 조건에 대한 평가를 진행하였다.
2g을 수직거리 1,000mm에서 낙하시킨다. 타이어가 10, 000회씩 지난간 후 관찰 범위를 대상으로 바닥 표면마감재의 균열, 잔갈림 떨어져나감 등의 표면 상태를 확인하고, 최종 80, 000회 종료 후 두께 감소율 측정을 한다. 두께 감소율은 다음 식에 의해 구한다.

대상 데이터

KS F 4937을 준용하여 시험하였으며, Fig. 20(a)와 같이 300mmX300mm 크기의 시험체를 구성하였다. Fig.
시험체는 우레탄 도막방수재, 폴리우레아 도막방수재 연질, 경질 복합형 폴리우레아를 대상으로 하였으며, KS F 4917의 내열시험을 준용하여 200X200mm로 구성된 시험체를 80±2C 의 온도에서 6시간 동안 수직으로 정치하여 겉모양의 변화나 늘어진 길이 등 확인하였다(Fig. 16(a)).
지름 180mm, 높이 260mm(상부 130mm, 하부 130mm)의 원형 시험체를 제작하여 상하부 50mm를 제외한 나머지 160mm 부위에 공법 하부에 시공되는 연질 폴리우레아를 뿜칠 시공하고, 상부에 경질 폴리우레아를 뿜칠 시공하여 시험체를 구성하였다. 완성된 시험체는 구조물 거동 대응 성능 시험기에 설치하고, 거동 폭 10mm(±0.

이론/모형

(2004); Oh et al.(2007)의 선행연구에서 제안한 구조체 균열 거동에 대한 방수층의 대응성 평가 방법을 준용하여 평가하였다.

성능/효과

반면 복합형 폴리우레아는 Fig. 17(b)와 같이 시공 시 흘러내림이 전혀 없었으며, 시공 후 30초 이내에 지촉건조되어 속경화성의 형태임을 확인하였다.
13(a)와 같이 경질 타입의 방수시트는 바탕과의 밀착과 재료의 강도는 우수하지만 신장성능이 낮아 거동 특성에 대응하지 못하고 파단되었으며, Fig. 13(b)와 같이 아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트의 복합공법은 시트가 파단되지는 않았으나, 일부시공 불량으로 인한 부착 미흡 부위를 통해 누수가 확산된 것을 확인하였다.
1. 공동주택 지하주차장 상부슬래브에 발생된 하자의 경우, 방수공법에 대한 설계오류, 시공불량, 재료불량, 현장 환경 조건검토 미흡 등 다양한 원인에 기인한 것으로 판단되며, 해당 부위의 적정 요구성능을 파악한 설계, 시공이 이루어질 필요가 있다고 판단된다.
3. 기존 폴리우레아 보다 높은 신장률을 확보한 연질타입의 폴리우레아와 기존 폴리우레아 보다 충격 등의 외부저항에 대한 대응성이 향상된 경질 폴리우레아를 복합화 한 복합형폴리우레아를 대상으로 앞서 도출된 요구조건에 해당하는 5가지 항목에 대한 평가를 진행한 결과, 모두 조건에 부합하는 것으로 확인되었다.
4. 또한 해당 공법을 기존 우레탄, 폴리우레아 도막 방수재와 KS표준의 기본적인 성능을 각각 비교한 결고 F, 유사한 성능 (우레탄 대비 평균 약 20%, 폴리우레아 대비 평균 약 1% 우수)을 나타내는 것으로 확인되었다. 이와 같이 지하주차장 상부 슬래브에 단일 공법으로 적용함에 있어 문제점이 있던 재료들을 복합화함으로써 각 재료의 장단점을 보완하여 효과적으로 적용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
구조물 거동 대응성에 대해 평가한 결과, 3개의 시험체 모두 300회의 피로거동에도 누수가 발생되지 않았으며, 시험체 할렬 후 내부를 관찰한 결과에서도 내부의 누수 흔적은 없었다(Fig. 12).
내열시험을 통해 겉모양의 변화나 늘어진 길이 등을 확인한 결과 모든 시험체에서 겉모양의 변화는 확인되지 않았으며, 늘어진 길이는 다음 Table 5와 같이 우레탄 도막이 2.3mm 로 가장 변화가 컸으며, 복합형 폴리우레아가 0.1mm로 거의 변화가 없었다.
복합형 폴리우레아공법의 재료별 기초 물성을 검토한 결고 F, 하부에 적용되는 연질 폴리우레아의 경우, 기존 폴리우레탄과 비교하여 평균 약 20% 정도 성능이 높은 것으로 확인되었으며, 경질폴리우레아의 경우, 기존 폴리우레아와 비교하여 유사한 성능(평균 약 1% 높음)을 나타내고 있는 것으로 확인되었다.
이와 같은 기초 물성을 결과를 통해 제안한 복합형 폴리우레아공법은 KS표준에서 제시하고 있는 기본적인 성능은 확보하고 있는 것으로 확인되었다.
또한 해당 공법을 기존 우레탄, 폴리우레아 도막 방수재와 KS표준의 기본적인 성능을 각각 비교한 결고 F, 유사한 성능 (우레탄 대비 평균 약 20%, 폴리우레아 대비 평균 약 1% 우수)을 나타내는 것으로 확인되었다. 이와 같이 지하주차장 상부 슬래브에 단일 공법으로 적용함에 있어 문제점이 있던 재료들을 복합화함으로써 각 재료의 장단점을 보완하여 효과적으로 적용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
차량 이동하중 저항성 평가 결과 최종 80, 000회 까지 방수층 표면에 찢김이나 균열 등은 확인되지 않았으며, 두께 감소율 측정 결과 Table 6과 같이 평균 3.1%로 혹인되었다.

후속연구

2. 공동주택 지하주차장 상부슬래브의 방수층에 대한 요구 조건을 검토한 결고 F, (1) 균열 및 거동 대응성, (2) 바탕면 일체성, (3) 수직부 수밀 안정성, (4) 누름층 시공 용이성, ⑸ 충격 및 누름 대응성, ⑹ 차량 이동하중에 대한 대응성 등의 성능검토가 필요할 것으로 판단된다.
5. 단, 실제 현장에 적용하기 위해서는 향후 해당 공법을 대상으로 Mock-up 평가 등 현장 적용성에 대한 추가적인 평가가 이루어져야 할 것이며, 이 외에도 복합화에 따른 경제성 및 유지관리 성 측면에서의 검토를 통해 실제 시장 적용성 여부에 대한 후속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

참고문헌 (13)

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Oh, S.K., Kim, S.Y., Lee, S.I. (2002). A study on waterproofing performance evaluation of polyurea resin waterproofing membrane coating of velocity per second hardening, Journal of the Korea Institute of Building Construction, 2(1), 131-138.
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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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