점착형 도막ㆍ시트 일체형 방수재를 이용한 비노출 복합방수공법에 관한 실험적 연구 = An Experimental Study on the Non-Exposure Composite Waterproofing Method used Adhesion Liquid and Sheet Integrate Waterproofing Material

국문 초록 (Abstract)

최근 경제 발전으로 인한 건설산업 분야의 발전으로 콘크리트 구조물도 고층화 및 대형화됨에 따라 옥상공간의 다양한 활용과 지하공간의 활용이 높아지면서 구조물의 장기적인 내구성 향상을 위해 방수공사의 중요성이 부각되고 있다. 이에 여러 기술자들의 노력으로 기존 단일방수공법의 단점을 보완한 복합방수공법들이 계속해서 개발되고 있지만 건설현장에서의 물리적·환경적인 요소 등에 의해 예기치 못한 하자 사례들이 빈번하게 발생하고 있고, 복합방수공법의 공정수 증가로 인한 공기지연과 그에 따른 비용의 증가로 더욱더 문제시 되고 있다.
특히 기존의 옥상방수공법들은 구조물 거동에 따른 반복 피로 현상과 외부환경(자외선, 산성비, 바람, 온도 등)에 장기간 노출되었을 경우 재료의 열화로 인한 방수층의 파손으로 누수가 발생하여 하자보수로 인한 2차적 비용이 지출되고 있는 실정이다. 또한 대부분의 지하구조물은 습윤환경 및 수압환경하에 노출되어 있고, 콘크리트 재료 특성상 다공질 재료로서 수분의 흡수로 방수층이 바탕콘크리트와 박리되어 침입한 물은 구조체 전체로 확산되어 방수층의 들뜸 및 파손으로 인해 하자가 발생하게 된다. 이에 일반적인 대처 방안으로 유입수를 유도 처리하여 배수하는 방식을 취함으로 인하여 내부 유입수에 의한 철근 부식 및 콘크리트 열화로 구조물의 내구성 저하에 악영향을 미치고 있다. 이에 본 연구에서는 기존 방수공법의 문제점을 보완하고, 습윤환경 및 거동환경에 대응할 수 있는 점착형 도막·시트 일체형 방수재를 이용한 비노출 복합방수공법에 대해 실험을 통하여 분석·평가하고 현장에 적용하기 위한 기초자료로 제시하고자 한다. 본 연구의 실험 결과를 요약하면 다음과 같다.
1. 점착시트
(1) 인장·인열 성능
인장강도는 길이방향 106.84N/㎝, 나비방향 154.8N/㎝로 나타났으며, 신장률은 길이방향 69.72%, 나비방향 53.59%의 결과가 나타났다. 또한 인열강도는 길이방향 28.4N, 나비방향 33.6N의 강도를 발휘하는 것으로 확인되었다. 이는 KS F 4917에 만족하므로 현장 적용시에 방수층이 파단되려는 현상에 대하여 적절한 대응을 할 것으로 판단된다.
(2) 온도 의존성
-20℃에서의 인장강도는 길이방향 201.48N/㎝, 나비방향 158.76N/㎝로 나타났고, 신장률은 길이방향 8.24%, 나비방향은 8.046%로 확인되었다. 또한 60℃에서의 인장강도는 길이방향 87.48N/㎝, 나비방향 60.12N/㎝이며, 신장률은 길이방향 80.74%, 나비방향 198.83%로서 저온환경에서는 인장강도가 증가하는 반면 신장률은 감소하였고, 고온환경에서는 이와 반대되는 현상이 나타났다.
(3) 내움푹패임 성능
지속적인 하중에 의해서 방수재료 표면에 다소 패임 현상이 나타났으나, 방수재료가 직접적으로 파손되는 현상은 발생되지 않았다. 즉, 보호 콘크리트나 중량물 설치에 따른 국부하중 작용 시 적절한 저항 성능을 가질 것으로 판단된다.
(4) 내화학 성능
모든 시험체에서 KS F 4917의 무처리 시험체의 성능 기준에 만족하였다. 이는 점착시트가 구조체 시공 후 화학적 환경(산성, 알칼리, 염소 등)에 노출되었을 때에도 대응이 가능하고, 방수성을 유지할 것으로 판단된다.
(5) 구조물 거동 대응성
각 온도환경조건(20℃, -10℃)에서 거동후에도 모든 시험체에서 누수가 발생하지 않은 것으로 나타나 현장적용 시 구조물의 거동에 대응 가능할 것으로 판단된다.
(6) 자가치유성
정수압 및 투수압 조건에서 모두 점착시트가 파손되어도 누수가 진행되다가 재료의 수팽창성과 유연성으로 의해 스스로 자가 치유하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 현장에서 되메우기 등으로 인한 시트의 파손 시 점착형 아스팔트 겔의 자가치유성으로 인하여 차후 발생할 수 있는 누수를 차단할 것으로 판단된다.
(7) 굴곡저항성능
굴곡저항 성능결과 저온환경에서 점착시트의 굽힘에도 표면의 잔금이나 박리현상은 관찰되지 않았다. 따라서 저온 환경에서 시공시에도 코너부위 같이 접히는 부분에 대해 대응 가능할 것으로 판단된다.
(8) 내충격성
높이 50㎝에서 구형추를 낙하시킨 결과 점착시트 표면에 뚫림, 균열, 잔갈림, 떨어져나감 현상이 발생되지 않은 것으로 나타났다. 이는 현장시공 시 예기치 못한 물리적인 충격에도 적절히 대응할 것으로 판단된다.
(9) 부착성능
습윤환경하의 바탕면에서 기존의 방수공법들은 부착성을 상실하게 된다. 그러나 본 점착시트는 건조·습윤 환경에서 비슷한 부착의 상태를 유지함으로서 지하구조물과 같은 습윤환경에서도 충분한 부착성능을 발휘할 것으로 판단된다.
(10) 내피로 성능
내피로 성능 결과 각 온도조건(20℃, 0℃)에서의 반복피로 후에도 점착시트 표면에 잔금, 찢김, 파단 현상 등이 발생되지 않은 것으로 나타났으며, 구조물의 지속적 거동에 따른 균열 발생시에도 대응 가능할 것으로 판단된다.
2. 점착형 아스팔트겔
(1) 투수저항 성능
투수저항 성능결과 0.3N/㎟의 수압에서도 투수가 발생되지 않는 것으로 나타났으며, 이는 점착형 아스팔트겔이 수팽창하여 균열부를 밀실하게 채움으로써 누수를 차단한 것으로 판단된다.
(2) 습윤면 부착성능
습윤면에 점착형 아스팔트겔을 부착시켜 시험한 결과 성능기준인 60초 이후에도 탈락되지 않은 것으로 나타났다. 이는 습윤환경에서도 콘크리트 바탕면과의 긴밀한 부착을 유지하여 구조물의 내구성 확보가 가능할 것으로 판단된다.
(3) 수중유실 저항성능
본 시험 결과 중량 변화율이 -0.06%로 성능 기준에 만족하는 것으로 나타났다. 이는 지하수의 흐름에 대해 아스팔트겔이 유실되지 않고 대응함으로서 방수층의 성능 유지 및 구조물의 내구성 증진에도 영향을 미칠 것으로 판단된다.
(4) 내화학 성능
화학환경별로 아스팔트겔을 7일간 침적한 결과 알칼리 0.09%, 염화나트륨 0.04%, 황산 0.04%, 염산 0.05%, 질산 0.04%로 나타났다. 따라서 산업지대 및 오염된 지하수 환경에 의한 침식에 대해 대응할 것으로 판단된다.
3. 점착시트를 이용한 비노출방수공법의 실험적 연구결과 다음과 같다.
(1) 기존 방수공법들은 공정수의 증가에 따른 공기지연과 그에 따른 많은 인력이 필요하여 비용증가가 발생하고 있다. 이에 본 공법은 시트와 점착형 아스팔트겔을 일체화 시켜 공정수를 감소시키고, 시공이 용이하여 공기단축이 예상된다. 또한 시공이 간편하여 비숙련공도 작업이 가능하여 작업성이 향상될 것으로 판단된다.
(2) 기존 방수공법은 지하구조물과 같은 습윤환경에서 방수공사가 어려움이 있지만 본 공법에 사용된 점착형 아스팔트겔의 수분과의 점착성을 본 실험평가를 통하여 습윤환경에서도 상시 시공이 가능할 것으로 판단된다.
(3) 방수층은 구조물의 거동이나 피로에 대하여 동시 파단되는 고질적인 문제점이 있다. 이에 대한 해결책으로 비경화형 점착성 물질인 도막재를 형성시킴으로써, 구조물 거동에 충분한 대응을 할 것으로 판단된다.
(4) 비노출방수공법에 있어 물의 확산으로 인해 누수 발생시 누수부위의 판별이 어렵기 때문에 보호층을 모두 철거한 후 확인하여야 한다. 본 공법은 방수층 파손 시 누수가 발생되어도 비경화형 아스팔트겔에 의해 파손부위를 자가치유함으로써 누수의 흐름을 차단하여 2차 누수현상을 방지하기 때문에 유지관리 비용의 절감 효과로 경제적 파급효과가 예상된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As concrete structures have become higher and more large-scale thanks to the development of construction industry field along with recent economic advancement, people have used the rooftop and basement space variously, and the importance of waterproofing construction has been emphasized for the improvement of long-term durability of structures.
In addition, it would be necessary to have technical measures for improving the safety of concrete structures and the lives of dwellers. Among them, the leakage in the rooftop and basement structures has given inconvenience to the use of housing and facilities so that it has become a factor that had to be improved in terms of waterproofing techniques.
Meanwhile, continuous composite waterproofing methods supplementing the disadvantages of existing single waterproofing methods have been developed by the efforts of various technicians. However, unexpected defection cases by physical and environmental factors in construction fields have occurred frequently and it has been problematic to have the delay of construction term due to the increase in the number of process of composite waterproofing methods and its subsequent increase in expenses.
Especially, there were repetitive fatigues in the existing rooftop waterproofing methods due to the structure behavior and in case that they were exposed to external environments (UV rays, acid rain, wind, temperature, etc.) for a long time, they tended to have leakage due to the breakage of waterproofing layers caused by material degradation so that the additional expenses due to defect repair were unavoidable. In addition, most of basement structures tended to be exposed to humid and water-pressure environments and concrete materials were leachy (porous) in their characteristics so that the penetrated water due to the detachment of waterproofing layers from the surface concrete along with the absorption of water was likely to be diffused into the entire structure; as a result, there were defects due to the loosening and damage of waterproofing layers. As a general countermeasure, the method of leading and treating the influent has been taken, but there were subsequent iron corrosion and the degradation to the concrete so that it had a negative impact on the durability of structure.
In this regard, this study conducted an experiment for non-exposure composite waterproofing method using adhesive liquid & sheet integrate that could supplement the problems of existing waterproofing methods and cope with humid and behavior environments and analyzed and evaluate it. Then, the following results of the experiment could be obtained.
(1) The existing waterproofing methods were problematic in terms of the delay in construction term depending on the increase in the number of processes and a large number of workers were needed so that there was a resultant increase in expenses. Therefore, this method integrated sheet into adhesive asphalt gels to reduce the number of processes and it was easy to construct so that it is expected that construction term will be reduced. In addition, its construction is simple and convenient so that even inexperienced workers can operate it with improved working boundary.
(2) The existing waterproofing methods had difficulty in exercising a waterproofing construction in humid environments such as in basement structures; however, it is judged from the experimental evaluation for the adhesion of asphalt gels with water that this method can be used at any time even in humid environments.
(3) There has been a deep-seated problem that the layers were likely to have fractures influenced by the behavior or fatigue of structures. As a solution to this problem, it has been assumed that the formation of non-hardening adhesive liquid material could cope sufficiently with the structure behavior.
(4) In case of the leakage due to the diffusion of water in non-exposure waterproofing methods, it would be hard to identify the exact parts of leakage; therefore, the checkup should be done after eliminating all the protection layers. However, in case of this method, even if there is a leakage due to the damage of waterproofing layers, the parts damaged can be self-healed by non-hardening asphalt gels so that it can cut off the flow of leakage and prevent the second leakage from occurring; therefore, it is expected to have an economic synergy effect owing to the reduction of maintenance expenses.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 배경 및 목적 = 1
• 2. 연구의 범위 = 2
• 3. 연구의 방법 = 3
• Ⅱ. 비노출 방수공법에 대한 이론적 고찰 = 4
• 1. 비노출 방수공법의 개요 = 4
• 2. 비노출 방수공법 및 재료선택의 이해 = 5
• 3. 기존 방수공법의 문제점 = 11
• Ⅲ. 점착시트를 이용한 비노출 복합방수공법의 이론적 고찰 = 16
• 1. 개요 = 16
• 2. 재료의 특성 = 17
• 3. 공법의 적용범위 = 19
• 4. 공법의 기대효과 = 24
• Ⅳ. 성능 평가 = 28
• 1. 개요 = 28
• 2. 성능평가 및 분석 = 33
• Ⅴ. 결론 = 66
• 참고문헌 = 70
• Abstract = 71
• 감사의 글 = 74