[논문]멤브레인 복합 방수재의 현장품질 안정성 확보를 위한 시공성 실증 평가 연구

김명지; 이상욱; 김수연; 오상근

doi:10.5345/jkibc.2021.21.1.087

멤브레인 복합 방수재의 현장품질 안정성 확보를 위한 시공성 실증 평가 연구
Constructional Verification Evaluation for Securing the Field Quality of Composite Membrane Waterproofing Material 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.21 no.1, 2021년, pp.87 - 95

김명지 (Graduate School, Seoul National University of Science and Technology) , 이상욱 (Graduate School, Seoul National University of Science and Technology) , 김수연 (Department of Architectural Engineering, Seoul National University of Science and Technology) , 오상근 (Department of Architectural Engineering, Seoul National University of Science and Technology)

초록
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본 연구에서는 현재 건설신기술로 지정된 복합계방수공법 7개사(A~G)를 대상으로 KS F 2622:멤브레인 방수층 성능평가 시험방법 중 현장 적용조건과 유사성이 큰 평가항목을 선정하여 평가한 결과, 모든 시험체가 기본 물성평가에서 KS 기준을 상회하는 성능을 확보했음에도 불구하고, 내피로(균열 거동) 시험을 제외한 방수성(수밀성) 시험, 처짐 저항성 시험, 부풂 저항성 시험에서 점착 도막 계열로 이루어진 공법의 접합부와 수직부 등 취약부위의 현장품질 성능을 확보하기 어려운 것으로 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, seven companies(A~G) designated as new construction technology selected and evaluated KS F 2622: Method of test for performance evaluation of membrane roofing systems that are similar to field application conditions. As a result of the test, it was confirmed that although all test specimens exceeded KS standards in the basic physical, it was difficult to obtain field quality performance in weak areas such as joints and vertical parts of the adhesive coating method in water-tightness, sagging resistance, swelling resistance tests except for fatigue(crack behavior) tests.

주제어

표/그림 (13)

그림 Figure 1. Status of designated new construction technology
그림 Figure 2. Principles of defects in composite waterproof method
표 Table 1. Selection of test items according to site similarity
그림 Figure 3. Status of waterproof(water-tightness) test structure drawings
그림 Figure 4. Drawings of artificial cracks location on waterproof(water-tightness) test
표 Table 2. Status of waterproof (water-tightness) test
표 Table 3. Status of fatigue resistance (crack behavior) test
표 Table 4. Status of sagging resistance test
표 Table 6. Results of waterproof (water-tightness) test
표 Table 5. Status of swelling resistance test
표 Table 7. Test results of fatigue resistance (crack behavior) test
표 Table 8. Test results of sagging resistance test
표 Table 9. Test results of swelling resistance test

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 국내 방수공사 현장에서 사용하는복합계 방수재료를 대상으로 KS F 2622 :멤브레인 방수층 성능평가 시험방법의 성능평가를 통해 실제 현장에 적용 시 복합계 방수재의 현장품질 확보를 위한 시공성과 품질 성능 현황을 분석하고자 한다.
본 성능평가에서는 국내 방수공사 현장에서 적용하는 복합계 방수재가 실제 현장에서 직접적 누수 하자를 일으키는 요소들 혹은 방수공사 취약부위 등 현장과의 유사성이 큰 방수성능을 검증하고자, KS F 2622:멤브레인 방수 층의 성능평가의 총 9가지 시험방법 중 현장 유사조건을 갖춘 평가 항목을 선별하여 진행하였다.
본 시험은 급경사 지붕 밑 파라펫 치켜 올림부 등에 시공한 방수층이 처짐, 어긋남 등에 대한 저항성을 평가하고자 하였다.
본 시험은 바탕 콘크리트 내부의 습도, 프라이머 등의 접착제 특성 등에 따라 방수층이 부분적으로 부풀어 오르는 현상에 의한 방수층의 안정성을 평가하였다.
본 시험은 방수층 시공 후 구조물의 온도 변화로 건조와 수축이 반복되는 구조체의 거동에 의한 방수층에 파손, 박리 등에 대한 유무를 평가하고자 하였다.
본 연구는 방수공사 현장에서 사용중인 복합계 방수공법을 대상으로 실제 현장에서의 시공성과 현장품질 성능 현황을 분석하고자 하였다. 연구 대상의 선정은 현재 건설 신기술로 지정된 복합계 방수공법을 조사 분석하여 7개사를 선정하였으며, 이를 대상으로 복합계 방수공법에 관한 품질 평가가 가능한 KS F 2622 :멤브레인 방수층 성능평가를 진행하였다.
본 장에서는 2장의 멤브레인 방수층의 성능평가(KS F 2622)개정 사항에 대하여 국내 방수공사 현장에서 적용하는 복합계 방수재를 대상으로 평가하고, 평가 결과를 통해 현재 사용되는 복합계 방수재의 성능 현황과 수준을 검토하고자 성능평가를 진행하였다.
본 장은 멤브레인 방수공사의 단일계와 복합계의 현황과 공법적 특징 및 하자 유형을 분석하고, 본 연구의 복합계방수 공법의 성능평가 시 하자 유형과 품질 확보를 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

제안 방법

Figure 3과 같이, 경량 철골 틀에 CRC보드로 바탕체를 제작하여 다양한 시공적 요소(모서리, 관통부, 드레인 등)를설치한 후, 발생되는 모든 틈을 실링처리하였다. Figure 4 와 같이, 내측 및 밑면에 실제 누수 균열을 재연 가능한 인공 균열(관통 3mm)을 300 mm 간격으로 설치하여 각 사에서 규정하는 시방에 맞게 방수층을 시공하였다.
가로 340mm, 세로 100mm의 CRC보드에 각 사에서 규정하는 시방에 맞게 방수층을 시공하여, 바탕체 중앙부에 세로 방향으로 깊이 4mm의 V형 홈을 내어 시험체를 제작하였다. 내피로 시험체 제작 후 시험기기 거치 현황은 Table 3과 같다.
가로 600mm, 세로 200mm CRC보드에 방수층 가로 580mm, 세로 450mm 크기로 누름 철물로 고정하여 각사에서 규정하는 시방에 맞게 방수층을 시공하였다. 처짐 저항성 시험체 제작 후 기기 거치 현황은 Table 4와 같다.
총 9종류의 시험방법 중 현장과의 유사 환경 조건을 갖춘 방수성(수밀성) 시험, 내피로(균열거동) 시험, 처짐 서항성 시험, 부풂 저항성 시험 4종류를 시험 범위로 선정하였다. 선정된 시험방법의 평가 결과를 토대로 각 시험 대상의 현장 시공시 안정성에 대한 여부를 판단하여 품질 성능 현황을 분석하였다.
시험 결과는 누수 여부에 따라 1~3등급으로 구분되며, 방수성(수밀성) 1은 시험체 모든 부위에서 누수가 발생하지 않은 경우, 방수성(수밀성) 2는 시험체 1곳이라도 누수가 발생한 경우, 방수성(수밀성) 3은 시험체 2곳 이상에서 누수가 발생한 경우로 구분하였다.
시험 결과는 방수층의 어긋남 및 처짐 정도를 관찰하여 1~3등급으로 구분되며, 처짐 저항성 1은 3개의 시험체 모두 이상이 생기지 않은 경우, 처짐 저항성 2는 시험체 1개라도 10mm 미만의 어긋남과 처짐이 생긴 경우, 처짐 저항성 3은 시험체 1개라도 10mm 이상의 어긋남과 처짐이 생긴 경우로 구분하였다.
시험 결과는 시험체의 표면을 육안으로 관측하여 잔금, 찢김, 파단의 유무에 따라 1~3등급으로 구분되며, 내피로 성능 1은 3개 시험체 모두 방수층에 이상이 생기지 않은 경우, 내피로 성능 2는 시험체 1개라도 방수층에 잔금이 생긴 경우, 내피로 성능 3은 시험체 1개라도 방수층에 파단, 찢김이 생긴 경우로 구분하였다.
시험체를 온도 조절이 가능한 항온조를 갖춘 내피로 시험 장치에 고정하여 온도 (20±2)℃에서 1시간 정치한 후, 바탕판 균열부에 (0.5~2.5)mm의 확대 및 축소를 2분에 1 회의 비율로 200회 반복한 후, 온도를 (0±2)℃로 변경하여 3시간 이상 정치 후, 동일한 방법으로 확대 및 축소를 400회 반복 거동을 진행하였다.
시험체를 온도(60±2)℃에서 1시간 이상 정치한 후, 시험 장치에 시험체를 설치하여 압력을 5.0kPa 부터 순차적으로 10.0kPa의 압력을 10분, 20.0kPa 압력을 10분, 50.0kPa 압력을 10분을 가하여 진행하였다.
제작한 시험체 내부에 높이 300mm 높이까지 물을 채운 후 누수 유무를 7일간 관찰하였다.
평가 항목은 방수성(수밀성) 시험, 내피로(균열 거동) 시험, 처짐 저항성 시험, 부풂 저항성 시험 4가지로, 선별 과정은 Table 1과 같이 현장 조건을 고려한 검증 가능성이 큰 항목(○)과 제한조건이 있는 항목(△)으로 구분하여 선별하였다.
현재 건설신기술로 지정된 복합계방수공법 7개사(A~G) 를 대상으로 KS F 2622:멤브레인 방수층 성능평가 시험 방법 중 현장 적용조건과 유사성이 큰 평가 항목 4종류 방수성(수밀성) 시험, 내피로(균열 거동) 시험, 처짐 저항성 시험, 부풂 저항성 시험 성능평가를 진행한 결과는 다음과 같다.

대상 데이터

본 연구의 시험 대상 재료는 현재 건설 신기술로 지정된복합계 방수공법을 대상으로 7개사를 업체명 공개방지를 위해 A~G사로 구분하였고, 개량 아스팔트 복합방수, 합성고분자계 복합방수를 중심으로 구성된다.
시험체는 아래와 같이 가로 300mm, 세로 300mm, 두께 60mm의 중앙에 표면까지 관통하는 지름 10mm 의 구멍 뚫린 콘크리트 바탕체 위에 시방에 따라 방수층을 설치하고, 시험체 중앙부에 바탕재와 방수층이 절연되는 지름 40mm의 절연 부위를 설치하였다. 부풂 저항성 시험체 제작 후 시험기기 거치 현황은 Table 5와 같다.
시험체의 제작 및 시험 환경 조건은 특별한 지정이 없는 한 KS A 0006에서 규정하는 온도 (20±2)℃ 습도 (65±5) % 로 시험하였고, 바탕체 제작은 KS L 5114에서 규정하는 두께 (9±1)mm의 CRC보드를 사용하였다.
분석하고자 하였다. 연구 대상의 선정은 현재 건설 신기술로 지정된 복합계 방수공법을 조사 분석하여 7개사를 선정하였으며, 이를 대상으로 복합계 방수공법에 관한 품질 평가가 가능한 KS F 2622 :멤브레인 방수층 성능평가를 진행하였다. 총 9종류의 시험방법 중 현장과의 유사 환경 조건을 갖춘 방수성(수밀성) 시험, 내피로(균열거동) 시험, 처짐 서항성 시험, 부풂 저항성 시험 4종류를 시험 범위로 선정하였다.
연구 대상의 선정은 현재 건설 신기술로 지정된 복합계 방수공법을 조사 분석하여 7개사를 선정하였으며, 이를 대상으로 복합계 방수공법에 관한 품질 평가가 가능한 KS F 2622 :멤브레인 방수층 성능평가를 진행하였다. 총 9종류의 시험방법 중 현장과의 유사 환경 조건을 갖춘 방수성(수밀성) 시험, 내피로(균열거동) 시험, 처짐 서항성 시험, 부풂 저항성 시험 4종류를 시험 범위로 선정하였다. 선정된 시험방법의 평가 결과를 토대로 각 시험 대상의 현장 시공시 안정성에 대한 여부를 판단하여 품질 성능 현황을 분석하였다.

성능/효과

1) A사는 고무 아스팔트 도막계와 자착식 합성고분자계 시트로 구성되어 수밀성, 방근성, 내약품성, 내박테리아성능 특징이 있다.
1) 모든 시험체가 기본 물성 평가에서 KS 기준을 상회하는 성능을 확보했음에도 불구하고, 내피로(균열 거동) 시험을 제외한 방수성(수밀성) 시험, 처짐 저항성 시험, 부풂 저항성 시험의 결과 대부분 시험체가 KS F 2622 성능 기준을 만족하지 못함으로 실제 현장에서의 품질 성능을 확보하기 어려운 것으로 판단된다.
2) 적용 공법에 있어서는, 비경화 형태의 아스팔트 점착 도막 재를 사용하는 4개사(A, B, C, G)의 경우 방수성 (수밀성), 처짐 저항성, 부풂 저항성 시험에서 품질확보가 어려운 것으로 종합 검토되어, 점착 도막 계열 특성인 바탕과의 균열 거동 대응성은 확보가 가능하나 접합부와 수직부 등 취약부위의 누수와 처짐 현상이 발생하여 실제 시공현장에서 품질 성능을 확보하기 어려운 것으로 판단된다.
3) C사는 비경화 수계 도막과 개량 아스팔트 시트로 구성되어 구조물 거동에 대응 가능한 특징이 있다.
4) D사는 합성고분자계시트와 FRP 도막으로 구성되며, 방근성, 구조물 진동 대응 성능 특징이 있다.
7) G사는 점착형 합성 고무계 복합시트로 공정이 간단하고 자가 부착성능 특징이 있다.
내피로(균열 거동) 시험 고찰 결과, 모든 시험체가 잔금, 찢김, 파단이 없으므로 구조물 바탕체의 건조·수축 거동에서 안정성을 확보하는 것으로 확인하였다.
다음 Table 6과 같다. 방수성(수밀성) 시험 고찰 결과, D 사를 제외한 A사는 측면 2곳에서 누수 발생, B는 측면 최소 2곳 이상, C는 모서리 1곳, E는 드레인 부위, F는 측면 및 모서리부 2곳 이상, G는 모서리 및 돌출부 2곳 이상 누수발생되어, 대부분의 누수 부위는 모서리와 드레인 부위로 확인되었다. 이는 모서리 접합부와 관통부의 밀실한 시공이 이루어지지 않아 누수의 원인으로 작용한 것으로 판단된다.
방수성(수밀성) 시험결과의 경우, 단순 누수 여부를 판단하는 것에서 개정 후 다른 시험항목과 동일하게 등급화하여 개정되었고, 그 외 다른 시험항목은 등급의 순서가 상이하여 사용자의 혼선을 초래할 우려가 있어 성능이 가장 좋은 등급을 1등급부터 차례로 4등급까지 구분되었다.
대체되었다. 방수성(수밀성) 시험체의 경우, 다양한 시공적 요소(모서리, 관통부, 드레인 등)의 정확한 위치와 치수가 표시된 도면이 추가되었고, 누수 시 명확한 누수 부위 및 원인 파악을 위한 실제 누수 균열을 재연 가능한 인공 균열을 설치하도록 개정되었다.
부풂 저항성 시험 고찰 결과, F사(시트, 도막 일체형자착식 점착 복합시트)를 제외한 6개사의 시험체에서 모두 부풂 현상이 발생하였고, 4개사(A, B, C, G)사는 부풂저항성 4로 10.0kPa에서 부풂이 발생하였고, E사는 부풂저항성 3 으로 20.0kPa에서 부풂이 발생하였고, D사는 부풂저항성 2로 50.0kPa에서 부풂이 발생하였다. 부풂저항성 4로 확인된 4개사 시험체는 모두 비경화 형태의 아스팔트 계열로, 점착형 도막재의 특성인 바탕과의 균열 거동 대응성이 확보 가능하나, 방수층의 부풀음에는 안정성을 확보하기 어려운 것으로 판단된다.
0kPa에서 부풂이 발생하였다. 부풂저항성 4로 확인된 4개사 시험체는 모두 비경화 형태의 아스팔트 계열로, 점착형 도막재의 특성인 바탕과의 균열 거동 대응성이 확보 가능하나, 방수층의 부풀음에는 안정성을 확보하기 어려운 것으로 판단된다.
시험 결과는 절연 부위의 확대 등의 변화를 측정하여 1~4등급으로 구분되며, 부풂 저항성 1은 50.0kPa의 압력에서 시험체 3개 모두 이상이 없는 경우, 부풂 저항성 2는50.0kPa의 압력에서 시험체 1개라도 10분 이내에 절연 부위가 확대된 경우, 부풂 저항성 3은 20.0kPa의 압력에서 시험체 1개라도 10분 이내에 절연 부위가 확대된 경우, 부풂 저항성 4는 10.0kPa의 압력에서 시험체 1개라도 10분 이내에 절연 부위가 확대된 경우로 구분하였다.
처짐 저항성 3으로 확인된 4개사 시험체 모두 비 경화 형태의 아스팔트 계열로, 점착형 도막재의 특성인 바탕 면과의 균열 거동에는 대응성을 확보 가능하나, 수직부의 처짐에는 안정성을 확보하기 어려운 것으로 확인하였다.
처짐 저항성 시험 고찰 결과, 3개사(D, E, F)는 처짐 저항성 1로 모든 시험체가 처짐이 발생하지 않았고, 4개사(A, B, C, G)의 시험체는 처짐저항성 3으로 10mm의 처짐이 발생하였다. 처짐 저항성 3으로 확인된 4개사 시험체 모두 비 경화 형태의 아스팔트 계열로, 점착형 도막재의 특성인 바탕 면과의 균열 거동에는 대응성을 확보 가능하나, 수직부의 처짐에는 안정성을 확보하기 어려운 것으로 확인하였다.

후속연구

3) 그 외 FRP도막을 사용한 D사 역타설공법의 E사의 경우 부풂 저항성 시험에서 시트 하부 절연공법으로 구성되어 부풀음에 대응성이 떨어짐을 확인하여 바탕과 비접착 형태인 절연 공법의 내부 습도로 인한 방수층 부풀음에 대한 취약성에 대응하기 위한 방안이 필요할 것으로 판단된다.
따라서 향후 방수공사 취약부위 현장품질 안정성 확보를 위한 추가 검증으로, 시트 상호간의 이음부위 안전성을 확인하기 위한 접합부 늘어짐 시험, 노출 방수층의 강풍 등에 의한 압력 변화에 따른 안정성을 확인하기 위한 풍압 저항성 시험, 방수층 모서리 혹은 치켜올림부의 환경변화에 따른 안정성을 확인하기 위한 코너부 안정성 시험 등을 통하여 현장품질 검증 기준의 마련이 누수 예방 측면에서는 반드시 요구될 것으로 판단된다.

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Chung CP. A study on the prediction model of performance changes according to deterioration conditions for joint type of the sheet-coating composite waterproofing method using linear regression analysis [doctor's thesis]. [Seoul (Korea)]: Seoul National University of Science and Technology; 2020. 154 p.
Sung JH. An experimental research on triple composite waterproofing method applied loose laying joint type [master's thesis]. [Seoul (Korea): Seoul National University of Science and Technology; 2013. 54 p.

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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