대구 지엔지 개발 특수방수 그라우팅
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실링 방수
실링방수는 부재 접합부사이의 공극에 탄성재를 충진 ·방수하여 일체화하는 공법으로
건물의 내 ·외부 방수공법중의 하나이다.
본고에서는 실링방수의 기본적이고 보편적인 사항 즉, 실링재의 종류와 성질, 설계 ·
시공상의 유의점 및 방수하자로 많이 발생하는 몇가지 현상에 대한 방지방법 등에 대하여
기술하고자 한다.
Ⅰ. 실링방수의 기본
1. 방수시스템의 종류
우수 등이 건축물의 벽을 통해 실내로 침입하여 들어오기 위해서는 다음 3가지 조건이
필요하다.
가. 벽에 물이 존재할 것(물)
나. 물이 스며들기 위한 공간이 벽에 있을 것(간극)
다. 물을 이동시키는 힘이 작용할 것(이동력)
이러한 세가지 조건이 동시에 만족되지 않는한 물은 침입할 수 없다. 즉, 어느 하나의 조건을 적극적으로 제거시키면 우수의 침입방지는 달성될 수 있다. 이러한 세가지 조건은 극히 당연하고 단순하지만 방수계획을 하는데 있어서는 기본이 된다.
우수침입의 3조건중 (가)는 처마나 물끊기 등을 설치하여 막을 수 있고, (나)의 간극에
대하여는 실링재나 지수재를 충진하거나 혹은 막 방수재나 비투수성 마감재 등으로 간극을
피복하여 막을 수 있다.
(다)의 이동력에 대하여는 지붕판이나 벽에 통기를 막는 차단층으로서 아스팔트펠트
등을 깔고 기와나 판을 겹침이음으로 마감하여 이동력을 제거하고, 외벽의 접합부는
외측부를 개구로 하여 실내측을 기밀재로 막아 이동력을 제거할 수 있다.
특히,방수측면에서 (나)의 대책을 "실링방수"또는"Filled Joint",(다)의 대책을
OpenJoint"혹은 "등압 Joint"라 한다.
이상에서 기술한 우수침입조건과 각각하여금 방수대응을 요약하면 <표1>과 같다.
2. 실링방수가 갖춰야할 요건
외벽접합부 줄눈에 실링재를 충진하여 우수, 벌레, 먼지 등의 침입을 막고 접합부나
그 주위의 미관을 장기간 유지하기 위해서는 실링재로서 접착성, 내구성, 비오염성의
3요건을 만족시켜야 한다.
<표1>우수침입조건과 방수대응
|
우수침입 조건 |
방지책의 기본적 생각 |
구체적인 예 |
|
물 |
간극에 물의 접근을 막는다 |
처마, 물끊기 등 |
|
간 극 |
방수재료로 간극을 막는다. |
실링방수, 막(Membrane)방수, 주입지수 공법 등 |
|
이동력 |
미로, 통기되지 않도록하는 조치 등에 의해 이동력을 약화시킨다. |
Open Joint, 기와, 이중벽 등 |
(1) 접착성
접합부의 수밀 ·기밀성을 확보하기 위해서는 실링재가 피착면에 잘 접착하여 간극을 만들지 않아야 한다. 대부분의 실링재는 프라이머를 이용하여 접착성을 확보하고 있다.
(2) 내구성
실링재는 자외선, 오존, 수분, 미생물, 산 및 알카리 등의 환경인자의 영향외에 강풍, 지진 및 기온 ·일조의 변화 등에 수반하는 부재의 변형이나 변위에 의한 외력의 적용 (Movement라 부른다)을 복잡하게 받게되는데, 이로인해 급격하게 변질이나 손상이 되지 않아야 한다. 따라서, 단순히 실링재 자체의 내구성 뿐만 아니라 접합부 설계나 시공방법 모두 밀접한 관계가 있으므로 접합부 조건에 맞는 재료선정 및 정확한 시공이 가장 중요하다.
<그림1> 실링방수 조건
(3) 비오염성
외벽접합부 주변에 실링재로 인하여 검은 얼룩이 생겨 건축물의 외관을 손상시킨 사례를 많이 볼 수 있다. 이러한 예는 방수기능은 만족시켰어도 실링방수로서 실패하였다고 할 수 있다. 따라서, 장기간 사용하여도 현저한 오염이 생기지 않도록 재료선정, 유지보전을 할 필요가 있다.
이상 3요건에 대한 실링방수의 조건을 그림으로 나타내면 <그림1>과 같다.
Ⅱ. 실링재의 종류와 성질
1. 실링재의 종류
건축물에 사용되고 있는 실링재는 부정형과 정형으로 크게 나눌수 있으며, 각각 탄성과
비탄성이 있다. 여기서는 부정형 실링재를 대상으로 한다.
이 부정형 실링재에는 1성분형(습기경화형, 건조경화형) 및 2성분형(반응경화형)이 있다.
(1) 부정형 실링재
유성 코킹제나 탄성실링재와 같이 그릇이나 카트리지에 봉입된 페이스트상의 것으로 충진부 단면치수가 일정하지 않아도 시공이 가능하고 방수기능을 발휘할 수 있다.
(2) 정형 실링재
가스켓이나 끈 모양 실링재와 같이 미리 공장에서 성형되기 때문에 충진부 단면이 일정난 경우에 이용되며 피착체에 눌러 밀착시킨다.
(3) 탄성 실링재
폴리설파이드, 실리콘, 폴리우레탄 등의 액상고무에 광물질 충진재나 가소제 등을 균일하게 혼입한 것으로 경화후에는 고무상탄성을 보인다.
이동(Movement)이 있는 접합(Working Joint)에는 이 탄성실링재가 사용된다.
(4) 1성분형 실링재
습기경화형과 건조경화형이 있으며 제품형태가 하나의 포장으로 되어 그대로 사용될 수 있는 상태로 조정되고 있는 부정형 실링재를 말한다.
(5) 2성분형 실링재
반응경화형으로 제품형태가 기제와 경화제의 2가지 포장으로 되어 시공직전에 각각 정해진 양을 혼합시켜 사용하는 부정형 실링재이다.
2. 실링재의 성질
각종 실링재에 대하여 접착성, 내구성 및 비오염성 등의 성질을 요약하면 <표2>와 같다.
Ⅲ. 설계 ·시공상의 유의점
ㅣ. 실링재에 발생하기 쉬운 하자
가. 실링재 자체가 파단할려고 하는 응집파괴
나. 부재 접착면으로부터 박리할려고 하는 접착파괴
다. 도장의 변질, 접합부의 줄눈주변의 더러워짐 등의 오염
이러한 현상이 생기지 않도록 재료의 선정에 신중을 기하고 설계 ·시공상 적절한 배려를 하는 것이 가장 중요하다.
<표3> 신축(Movement)에 따른 줄눈의 종류
|
구 분 |
Movement의 종류 |
주 요 줄 눈 |
|
Working Joint
|
온도변화에 의한 부재의 신축
|
금속간 줄눈 |
|
수평력에 의한 충간 변위
|
다공질부재간줄눈(시멘트계부재간 줄눈) | |
|
바람에 의한 |
·유리주의 줄눈 | |
|
부재함유 수분의 |
·시멘트계 보드류 줄눈 | |
|
Non-working Joint
|
Movement가 미소또는 거의 생기지 않는다.
|
콘크리트벽 각종 줄눈 |
2. 접합부의 종류
여러 가지 하자중 특히 피로파괴를 수반하는 하자는 접합부에 생기는 신축(Movement) 의 영향이 크다. 따라서, 실링재의 손상방지라는 관점에서 먼저 줄눈의 신축여부 (Working Joint 와Non-working Joint)를 분명히 구분할 필요가 있다. 일본 실링공업협회 "실링재 핸드북"에서 구분한 예는 <표3>과 같다.
3. 실링재의 선정
줄눈에 충진된 실링재가 장시간엔 걸쳐 방수성능을 유지하고 오염 등 미관상 손상을 입지 않도록 하기 위해서는 먼저 줄눈조건을 분명히 하고, 그 조건에 적절한 실링재를 선정할 필요가 있다.
예를들면 금속제 난간벽 덮개(Parapet Cap)나 커튼월과 같이 신축이 큰 줄눈에 사용하는 실링재는 신축성이 우수한 반응경화형의 실링재가 아니면 단기간 중에 피로하여 응입파괴가 일어나게 된다. 또 석재나 세라믹타일과 같이 청소주기가 길고 한번 부착한 오염이 세정되기 어려울 경우는 줄눈주위를 오염시키지 않는 실링재를 선정해야 한다.
4. 접합부 형상 ·치수의 검토
(1) 검토순서
줄눈의 형상과 치수(폭과 깊이)는 점성이 큰 실링재를 줄눈의 구석구석까지 충진시켜 충진된 실링재가 줄눈에 생기는 신축(Movement)에 충분히 추종하여 단기간중에 피로 파괴하지 않도록 검토할 필요가 있다. <그림2>는 줄눈의 형상 ·치수를 결정하는 순서를 나타낸 그림이다.
(2) 형상 ·치수의 결정
(가) Movement의 종류와 그 취급
Movement에는 온도(온도Movement란 한다)나 습도 등의 변화에 기인하는 부재의 형상에 의한 것과 지진(층간변위 Movement라 한다)이나 강풍 등에 의하여 생기는 것이 있다.
일반적으로 금속제 줄눈은 온도Movement를 대상으로 하고 PC커튼월이나 금속커튼월 등의 줄눈은 온도Movement와 층간변위 Movement양쪽을 대상으로 검토한다.
① 온도변화에 의한 줄눈의 Movement
온도변화에 의한 줄눈의 Movement (ΔL1)은 다음(1)식으로 구할 수 있다. 이때 Movement의 방향은 인장 혹은 압축이 된다.
ΔL1 = α·L ·ΔT ·(1-Kt) …………………………………(1)
여기서,
α : 부재의 선팽창계수(℃) <표4>
L : 부재의 길이(mm)
ΔT : 부재의 추정온도차(mg) <표5>
Kt : 온도변화에 의한 Movement 저감률 <표6>
<표4> 각종 건축재료의 선팽창계수( α)
|
분 류 |
재 질 |
선팽창계수(x10-6/℃) |
|
금 속 |
알루미늄 |
23.0 |
|
시멘트제품 |
콘크리트 |
6.5∼12.7 |
|
석 재 |
ALC판 |
6.5∼8.0 |
<표5> 부재의 추정온도(℃)
|
형 |
구 성 부 재 |
외 벽 |
파라펫트 | ||
|
종 류 |
표 면 의 | ||||
|
판
넬 |
금 속 |
일 반 |
명 색 |
65 |
70 |
|
암 색 |
70 |
80 | |||
|
알루미늄 주 물 |
명 색 |
55 |
65 | ||
|
암 색 |
65 |
70 | |||
|
콘크리트 |
명 색 |
35 |
40 | ||
|
암 색 |
40 |
45 | |||
|
ALC |
명 색 |
40 |
- | ||
|
암 색 |
45 |
- | |||
|
형 재 |
금 속 |
명 색 |
65 |
- | |
|
암 색 |
70 |
- | |||
【주】부재의 표년온도차와 온도보정계수를 근거로 산출
<표6> 온도변화에 의한 Movement저감률(Kt)
|
형 |
구 성 부 재 의 종 류 |
외 벽 |
파라펫트캡 | |
|
판 넬 |
금 속 |
일 반 |
0.3 |
0.1 |
|
알루미늄주물 |
0.2 |
0.1 | ||
|
콘 크 리 트 |
0.1 |
0.1 | ||
|
ALC |
0.1 |
- | ||
|
형재 |
금 속 |
0.2 |
- | |
② 층간변위에 따른 줄눈의 Movement
Sway방식 커튼월의 경우 줄눈의 Movement(ΔL2)는 (2)식으로, Locking방식의 줄눈 Movement( ΔL3)는 (3)식으로 구할수 있다.
Movement는 주로 Sway방식의 경우에는 황줄눈에, Locking방식의 경우에는 종줄눈에 생기고 그 방향은 모두 전단방향이다.
ΔL2 = R ·h(1-Kr) ……………………………(2)
ΔL3 = R ·W ·(1-Kr) …………………………(3)
여기서,
R : 층간변위의 변형각(R=1/300)
h : 판넬의 높이(mm)
W : 판넬의 폭(mm)
Kr:층간변위에 의한 Movement의 저감률 <표7>
나. 줄눈폭의 계산
실링재를 선정하고, 실링재의 설계신축률 또는 설계전단변형률이 만족되도록 (4)식에 의해 줄눈폭을 계산한다.
- - ……………………………………(4)
여기서,
ΔL : (1) ∼(3)식중 하나로 구한 줄눈의 Movement(mm)
ε : 온도변화에 의한 Movement의 경우는 실링재의 설계신축률(%), 층간변위에 의한 Movement 경우는 실링재의 설계전단변형률(%)
t : 줄눈폭의 허용차(mm) <표8>
<표7> 층간변위에 의한 Movement 저감률(Kr)
-PC커튼월의 경우
|
h/W |
Sway방식 |
Locking방식 |
|
2회이상 |
0.1 |
0.1 |
|
0.5 ∼2.0 |
0.2 | |
|
0.5미만 |
0.3 |
<표8> 커튼월 부재 설치시 줄눈폭 허용차 표준치
|
항 목 |
줄눈폭의 허용차 |
|
금속제 커튼월 |
±3 |
|
알루미늄 합금주물제 커튼월 |
±5 |
|
PC커튼월 |
±5 |
<표9> 줄눈폭의 허용범위(단위:mm)
|
실 링 재 의 종 류 |
줄눈폭의 허용범위 | |
|
최 대 치 |
최 소 치 | |
|
실 리 콘 계 |
40 |
10(6) |
|
변 성 실 리 콘 계 |
40 |
10 |
|
폴 리 설 파 이 드 계 |
40 |
10(6) |
|
폴 리 우 레 탄 계 |
40 |
10 |
|
아 크 릴 우 레 탄 계 |
40 |
10 |
|
아 크 릴 계 |
20 |
10 |
|
SBR 계 |
20 |
10 |
|
부 틸 계 |
20 |
10 |
|
유 성 코 킹 재 |
30 |
10 |
【주】( )안의 수치는 유리의 경우
·최대 줄눈폭은 실링시공후 휼러내림방지나 의장상 혹은 경제성을 고려하여 결정한다.
·최소줄눈폭은 확실하게 충진하기 위해 시공성이나 내구성을 고려하여 결정한다.
<표10> 형상계수
|
줄눈폭(mm) |
일반적인 줄눈 |
유 리 줄 눈 |
|
W ≥15일경우 |
1/2 ∼2/3 |
1/2 ∼2/3 |
|
15 〉W ≥10 |
2/3 ∼1 |
2/3 ∼1 |
|
10〈 W ≥6 |
- |
3/4 ∼4/3 |
다. 줄눈폭의 결정
계산에 의해 구한 줄눈폭은 시공성이나 경제성을 고려하지 않는 값이므로, <표9>의 허용범위로 마감되는지의 여부를 다시 확인하여 최종적으로 줄눈폭을 결정한다.
가. 줄눈깊이의 결정
줄눈폭(W)에 대한 충진깊이 (D)의 비를 형상계수라 부르며 D/W로 나타낸다. 일반적인 줄눈에서의 형상계수는 1/2 ∼1/1의 범위가 바람직하다.
5. 접착성의 확보
외벽를 이루고 있는 구성부재는 종류가 다양하여 하나의 건축물에서도 수종류의 실링재나
프라이머를 사용하지 않으면 안될 경우가 많은데, 표면이 화학적으로 안정되어 있어 프라이머만의 힘으로는 양호한 접착성을 얻을 수 없는 것, 프라이머의 용제에 의해 침식되기 쉬운것,
초기에는 접착되어 있어도 시간에 따라 접착력이 약화되는 것 등이 있다.
사용실적이 많고 양호한 접착성이 확인된 피착체의 경우에는 실링재 메이커의 지정 프라이머를
사용하고, 피착체와 접착성이 적어 접착불량이 염려되는 경우에는 사전에 접착성 시험을하여 응집파괴 형상을 확인한 후 사용하는 것이 중요하다.
접착불량이 생기기 쉬운 피착체에 대하여 그이유와 대처방법을 요약하면 <표11>과 같다.
<그림3> 충진깊이를 취하는 방법
<그림4> 인장접착성 시험개요
<표11>접착불량이 생기기 쉬운 피착체와 대처방법
|
피 착 제 |
이 유 |
대 처 방 법 | |
|
금 속 |
알루미늄(양극산화피막) |
·봉공처리방법의 차이로 접착성이 다르다 |
·마이론 수세미 등으로 피착면을 연마 |
|
스테인레스강, 아연도금, 구리등 |
·표면산화피막이 불활성 |
·샌드페이퍼, 나이론 수세미 등으로 연마 | |
|
강
판 |
염화비닐 피복강판 |
·염화비닐 가소제의 이행에 의한다 |
·사전시험 |
|
역청질 피복강판 |
·역청질 이행에 의한다 |
·탄성실링재는 부적당 | |
|
불소수지 도장강판
|
·도막이 화학적으로 안정하여 불활성 |
·현장사용 판넬을 이용, 사전 접성 시험 | |
|
도 료 |
상온건조형 도료
|
·내용제성이 나쁘고, 프라이머에 용해되기 쉽고, 팽윤하는 것이 있다 |
·사전에 접착성 시험 |
|
타르에폭시 도료 |
·타르분의 이행에 의한다 |
·사전에 접착성 시험 | |
|
유 리 |
·자외선 투과에 의한 접착면 열화 등 |
·실리콘계가 장기접착에 가장우수 | |
|
석면 슬레이트판 |
·다공질로 프라이머가 쉽게 흡수된다 |
·프라이머 2회 도포 | |
|
아크릴, 폴리카보네이트 |
·자외선에 의한 접착열화 용제에서 균열 ·백화가 생긴다 |
·1성분형 실리콘(알코올)을 사용한다 | |
Ⅳ. 오염과 그 대책
방수성능은 확보되어 있어도 주위가 오염되면 실링재의 역할을 다 한다고는 할 수 없다.
실링재 주위의 오염으로서는 실링제 표면오염, 줄눈주변의 오염 및 실링재나 마감도장재의
변질을 수반하는 오염으로 크게 나눌 수 있다.
이러한 오염현상에 대한 원인과 대책에 대하여 요약하면 <표12>와 같다.
Ⅴ. 실링방수의 요점
실링방수의 기본적인 사항, 설계 시공상의 유의점 및 오염과 대책에서 살펴본바와 같이
실링방수의 성공여부는 설계상의 세심한 배려에 달려있지만, 최종적으로는 정확한 시공이
가장 중요하다고 할 수 있다.
실링방수는 방수기술로서 점차 진보하고 있지만, 경화과정의 거동해명, 오염없는 실링재의 개발 및 기계화 시공 등 기술적으로 해결해야할 사항들이 아직 많이 남아있다.
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