[논문]타일 선붙임 부재의 변형율과 타일 박락 특성에 관한 실험적 연구

김우상; 박희곤; 박병근; 정근호; 이영도; 정상진

문제 정의

본 연구는 타일 선붙임 공법에 관한 기초적 연구로서 본 공법에서 타일 박락이 발생하는 한계 콘크리트 변형율에 관한 실험결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.
타일시공 및 유지에 있어 가장 중요한 것은 타일 박락에 관한 저항성이다. 본 연구에서는 시험체에 압죽하중을 주어 타일 박락에 대한 콘크리트 변형율에 관하여 검토하였으며, 콘크리트의 건조 수축과 비교하여 안전성을 확인하였다.
본 연구에서는 타일 선붙임 공법을 적용한 타일 PC 제품 으로서의 성능 평가를 하고자 고유동 콘크리트와 보통 콘크 리트를 이용한 타일 선붙임에 있어 양생 방법에 따라 모의 시험체에 수직방향의 하중을 가하여 곤크리트와 타일 계면에 응력을 작용시켜 타일 박락의 콘크리트 변형에 대한 관련성 을 검토를 하고자 한다.
건설환경의 급격한 변화와 건설시장의 개방에 따른 국내 건설 분야의 경쟁력 및 기술력 강화의 필요성과 건설 산업의 인력부족 현상 등으로 인하여, 건축물에 사용되는 건축재료 및 공법에서도 건설환경의 변화에 부응하기 위해 건식화 및 조립화의 추세가 증가되고 있는 실정이다. 이에 공사비 절감 과 철저한 품질관리를 통한 시공 후 하자발생 최소화, 부족한 숙련공수의 극복을 목표로 하는 하나의 해결책으로서 본 연구에서는 PC제조용으로 고유동 콘크리트를 이용한 타일선붙 임공법을 실용화하기 위하여 기초적 자료를 제시하는데 목적 이 있다.

제안 방법

본 실험에서는 고유동 콘크리트의 목표 물리적 성질을 만 족하면서 PC패널의 제작시 적용이 가능하도록 단위시멘트량, 단위수량을 최소화하는 방향으로 물결합재비 39%, 단위수량 167k"m으로 하였으며, 이를 기준으로 보통콘크리트의 목표 물리적 성질을 만족하도록 배합설계를 하였다.
PC패널에 있어서 필요한 기초물성을 만족하는 배합을 그림 2와 같이 자체 제작한 모의 시험체에 타일 시트법을 이용하여 타일과 백업재를 거푸집에 부착한 후 타설하였다. 타설 시 고유동 콘크리트의 무다짐으로 타설하였고, 보통콘크리트 의 경우에는 일반 PC패널 제작 시 사용되고 있는 진동다짐을 실시하였다.
모의 시험체 No 1, No 2, No 3, No 4의 길이변화 시험 KS F 2424에 준하여 실시하였다. 길이변화 시험은 No 1, No 3의 경우 콘크리트 타설 직후부터, No 2, No 4의 경우 증기양생 이 끝난 직후부터 시작하여 800h까지 측정하였으며, 매립용 콘크리트 게이지를 사용, 길이변화 시험체의 중심에 매립되도 록 2회에 걸쳐 타설 하였다. 모든 시험체는 동일한 경향을 보 였으며, No 1, No 2, No 3, No 4는 최대 길이변화율은 각각 402X10-6, 406X107, 399X10-6, 372X107으로 나타났다.
본 연구에서는 타일의 변형율(GL G2, G3)중에서 변곡된 점의 하중에서 콘크리트 표면의 변형율(G4)를 읽어 이를 한계콘크리트 변형율로 하였다. 또한 일부 시험체의 타일 변형율이 명확한 변곡점을 나타 내지 않았지만, 이런 경우에는 타일 표면 변형율이 최대치를 타나 낸 점의 콘크리트 변형율을 읽어 그 값을 한계콘크리트 변형율로 하였다.
모의시험체의 양생은 기중양생과 증기양생을 하였을 하였으며, 증기양생방법은 그림 1과 같은 방법으로 하였다.
각각의 시험체에 압축 하중을 주어 타일 및 콘크리트의 변 형율을 그림 4, 5, 6, 7에 나타내었다. 본 연구에서는 타일의 변형율(GL G2, G3)중에서 변곡된 점의 하중에서 콘크리트 표면의 변형율(G4)를 읽어 이를 한계콘크리트 변형율로 하였다. 또한 일부 시험체의 타일 변형율이 명확한 변곡점을 나타 내지 않았지만, 이런 경우에는 타일 표면 변형율이 최대치를 타나 낸 점의 콘크리트 변형율을 읽어 그 값을 한계콘크리트 변형율로 하였다.
비교평가를 위해 PC 제작용 콘크리트는 보통콘크리트와 고유동 콘크리 트로 구분하였으며 , PC제 작용 보통콘크리 트는 슬럼프 18±2cm 로, 고유동 콘크리트는 슬럼프 플로우를 60±5cm로 설정하여 범위 안에 들어오는 배합을 기준으로 하였다.
압축실험은 200tonf UTM기를 사용하여 시 험체의 수직방향으로 하중을 주었으며. 콘크리트 타설 후 재령 4주에 실시하였다.
또한 보령 화력발전소에서 생산.정제 과정을 거친 플라이애시를 사 용하였고, 유동성 확보를 위해 국내 J사의 고성능 AE감수제 를 사용하였다.
PC패널에 있어서 필요한 기초물성을 만족하는 배합을 그림 2와 같이 자체 제작한 모의 시험체에 타일 시트법을 이용하여 타일과 백업재를 거푸집에 부착한 후 타설하였다. 타설 시 고유동 콘크리트의 무다짐으로 타설하였고, 보통콘크리트 의 경우에는 일반 PC패널 제작 시 사용되고 있는 진동다짐을 실시하였다.

대상 데이터

모의 시험 체의 크기는 3I2X3I2X lOOm, 타일 줄눈은 6丽로 하였으며 100X 100皿타일을 이용하였다.
모의 시험체 No 1, No 2, No 3, No 4의 길이변화 시험 KS F 2424에 준하여 실시하였다. 길이변화 시험은 No 1, No 3의 경우 콘크리트 타설 직후부터, No 2, No 4의 경우 증기양생 이 끝난 직후부터 시작하여 800h까지 측정하였으며, 매립용 콘크리트 게이지를 사용, 길이변화 시험체의 중심에 매립되도 록 2회에 걸쳐 타설 하였다.
본 실험에서 사용한 시멘트는 KS L 5201규정에 적합한 국내 S사의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고. 잔골재는 인천 산 세척사로 최대치수를 5mm 이하.
본 실험에서 사용한 시멘트는 KS L 5201규정에 적합한 국내 S사의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고. 잔골재는 인천 산 세척사로 최대치수를 5mm 이하. 굵은 골재는 광주석산 쇄 석으로 최대치수 20mm 이하로 입도조정하여 사용하였다.

성능/효과

1) 모든 길이변화 시험체는 동일한 경향을 보였으며, 최대 수 축율은 약 400X102로 유사하였다.
2) 콘크리트 종류에 따른 한계 콘크리트 변형율에서 고유동 콘 크리트를 사용한 타일 선붙임 시험체가 약 6-27% 정도 보 통콘크리트를 사용한 타일 선붙임 시험체 보다 크게 나타났 으며, 이는 압축강도와 타일 뒷굽의 충전성에 있어 고유동 콘크리트가 보통 콘크리트에 비해 우수하기 때문으로 사료 된다.
3) 최소 한계 콘크리트 변위는 고유동 콘크리트를 사용한 타일 선붙임 시험체가 약 5-32% 정도 보통콘크리트를 사용한 타 일 선붙임 시험체 보다 크게 나타났다.
또한 최소 한계 콘크리트 변형율는 고유동 콘크리트를 사용한 타일 선붙임 시험체가 약 5-32% 정도 보통콘크리트를 사용한 타일 선붙임 시험체 보다 크게 나타났다.
길이변화 시험은 No 1, No 3의 경우 콘크리트 타설 직후부터, No 2, No 4의 경우 증기양생 이 끝난 직후부터 시작하여 800h까지 측정하였으며, 매립용 콘크리트 게이지를 사용, 길이변화 시험체의 중심에 매립되도 록 2회에 걸쳐 타설 하였다. 모든 시험체는 동일한 경향을 보 였으며, No 1, No 2, No 3, No 4는 최대 길이변화율은 각각 402X10-6, 406X107, 399X10-6, 372X107으로 나타났다.
콘크리트 종류에 따른 한계 콘크리트 변형율은 고유동 콘 크리트 시험체의 경우 Nol 959X10-% 心2 789X10-3의 평균값을 보였으며, 보통콘크리트 시험체의 경우 No3 700X10- 3, No4 751X10- 3의 평균값을 보였다. 한계콘크리 트 평균 변형율은 고유동 콘크리트를 사용한 타일 선붙임 시 험체가 약 6-27% 정도 보통 콘크리트를 사용한 타일 선붙임 시험체 보다 크게 나타났다.
콘크리트 종류에 따른 한계 콘크리트 변형율은 고유동 콘 크리트 시험체의 경우 Nol 959X10-% 心2 789X10-3의 평균값을 보였으며, 보통콘크리트 시험체의 경우 No3 700X10- 3, No4 751X10- 3의 평균값을 보였다. 한계콘크리 트 평균 변형율은 고유동 콘크리트를 사용한 타일 선붙임 시 험체가 약 6-27% 정도 보통 콘크리트를 사용한 타일 선붙임 시험체 보다 크게 나타났다.
한계콘크리트 변형율은 증기양생한 시험체가 기중양생한 시험체보다 최대 최소의 범위에 있어 각각의 평균값을 기준으로 표준편차가 작았으며. 특히 보통 콘크리트를 이용한 선 붙임 시험체에서는 한계콘크리트 변형율이 기중양생한 시험 체가 증기양새한 시험체 보다 평균값을 기준으로 약 6% 정도 작았으나 최대 최소의 변형율은 오히려 더 크거나 작은 값을 보였다.

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