표제지
연구진
요약문
ABSTRACT
목차
제1장 서론 22
1.1. 연구의 배경 및 필요성 22
1.2. 연구의 내용 및 목적 23
1.3. 기술현황분석(State of Arts) 25
제2장 온돌바닥 모르타르의 균열발생 기구 28
2.1. 온돌 구성층의 변천 28
2.1.1. 전통적 한옥 구들 28
2.1.2. 연탄 아궁이 조립식 온돌 29
2.1.3. 온수순환식 온돌 31
2.1.4. 최근의 온돌 구성층 32
2.2. 모르타르의 균열에 미치는 영향요인 34
2.2.1. 콘크리트 균열의 일반적 영향요인 34
2.2.2. 온돌바닥 모르타르 균열의 영향요인 35
2.3. 수축균열의 발생기구 및 영향요인 38
2.3.1. 공극구조 및 수축작용의 종류 38
2.3.2. 소성수축균열의 발생기구 및 영향요인 45
2.3.3. 건조수축균열의 발생기구 및 영향요인 52
2.4. 팽창재·수축저감제의 작용기구 및 영향요인 61
2.4.1. 팽창재의 종류 및 작용기구 61
2.4.2. 수축저감제의 종류 및 작용기구 64
2.4.3. 팽창재의 효과에 미치는 영향요인 66
2.5. 관련연구현황 70
제3장 실태조사 분석 74
3.1. 균열발생의 일반적 유형 74
3.1.1. 소성수축 균열의 유형 74
3.1.2. 건조수축 균열의 유형 76
3.1.3. 균열발생량 조사 결과 79
3.2. 배합방법 80
3.2.1. 현장배합 81
3.2.2. 레미콘 모르타르 86
3.2.3. 건조 모르타르 88
3.3. 시공방법 90
3.3.1. 미장방법 90
3.3.2. 방풍막 설치방법 97
3.3.3. 보양 및 양생 방법 101
3.4. 품질편차 103
3.4.1. 실험 개요 및 방법 103
3.4.2. 측정 결과 및 고찰 107
제4장 재료물성 개선에 의한 균열저감 116
4.1. 실험계획 및 실험방법 116
4.1.1. 사용재료의 물리, 화학적 특성 116
4.1.2. 실험계획 및 방법 118
4.2. 단위수량 저감을 위한 배합선정 실험 122
4.2.1. 기존배합의 물리적 특성 122
4.2.2. 분체 및 모래의 혼합비율에 의한 물리적 특성 125
4.2.3. 굵은모래를 사용한 단위수량 저감 효과 129
4.2.4. 감수제 사용에 의한 물리적 특성 133
4.3. 섬유를 사용한 모르타르의 균열억제 효과 검토 137
4.3.1. 실험개요 137
4.3.2. 실험인자 및 수준 138
4.3.3. 사용재료 및 배합 138
4.3.4. 측정항목 및 실험방법 140
4.3.5. 실험결과 및 고찰 144
4.4. 보수제 첨가에 따른 물리적특성 157
4.5. 개선 배합의 현장 적용 실험 158
4.5.1. 실험개요 159
4.5.2. 결과 및 고찰 159
제5장 시공방법 162
5.1. 바탕층 처리 방법 162
5.1.1. 기포콘크리트의 물성 163
5.1.2. 기포콘크리트의 흡수특성 실험 170
5.1.3. 기포제 및 기포콘크리트 종류에 따른 소성균열 발생실험 179
5.1.4. 현장적용 실험 186
5.1.5. 바탕층 처리가 균열에 미치는 영향 189
5.2. 양생 방법 190
5.2.1. 실험실 실험 191
5.2.2. 현장실험 196
5.3. 방풍막 설치 효과 205
5.3.1. 실험계획 및 실험방법 205
5.3.2. 결과 및 고찰 206
5.4. 우각부 균열 방지 실험 209
5.4.1. 실험개요 210
5.4.2. 실험방법 210
5.4.3. 결과 및 고찰 212
5.5. 모르타르의 열적 특성 검토 216
5.5.1. 열전도 및 선팽창 실험 216
5.5.2. 실험방법 217
5.5.3. 실험결과 및 고찰 221
5.6. 난방반복에 의한 온수온돌 바닥의 열변형 특성 검토 224
5.6.1. 실험 개요 224
5.6.2. 모르타르의 배합 및 물성 225
5.6.3. 실험방법 및 측정항목 225
5.6.4. 실험결과 및 고찰 230
제6장 시공 및 품질관리 지침 236
6.1. 시공, 품질관리 지침 및 해설 236
6.1.1. 현행품질관리 기준 236
6.1.2. 현장 품질관리 방법 및 기준 239
6.1.3. 시공 장비 248
6.1.4. 방풍막 설치 249
6.1.5. 바탕층 처리 249
6.1.6. 미장 방법 249
6.1.7. 양생방법 251
6.2. 시방서 개정(안) 251
6.3. 시방서 개정 비교 및 해설 260
6.3.1. 신구조문 대조표 260
6.3.2. 시방서 개정 내용 해설 269
제7장 결론 282
참고문헌 286
판권기 289
〈표 2.1〉 균열의 발생원인에 따른 특징 35
〈표 2.2〉 시멘트 경화체의 공극크기별 명칭 39
〈표 2.3〉 시멘트 경화체 내부공극의 일반적 분류 40
〈표 2.4〉 완전 수화시에 발생하는 경화수축율의 계산예 42
〈표 2.5〉 팽창재의 종류와 주요 구성화합물 및 수화생성물 62
〈표 2.6〉 각종 팽창재의 화학반응식 63
〈표 2.7〉 수축저감제의 물리적 특성 65
〈표 3.1〉 대표적인 소성수축 및 건조수축 균열 원인 78
〈표 3.2〉 배합방법의 문제점 및 개선방안 89
〈표 3.3〉 미장공법의 구분(건축공사 표준시방서) 90
〈표 3.4〉 미장작업의 단계별 내용 96
〈표 3.5〉 실험 대상 현장의 개요(배합방법별 품질조사) 104
〈표 3.6〉 현장배합 모르타르의 경화전 물성 실험 결과 107
〈표 3.7〉 레미콘 모르타르의 경화전 물성실험 결과 109
〈표 3.8〉 건조 모르타르의 경화전 물성 실험 결과 110
〈표 3.9〉 배합 방법별 플로우와 단위용적중량 측정 결과의 통계값 111
〈표 3.10〉 경화된 모르타르의 특성 시험 결과 113
〈표 4.1〉 시멘트의 물리적 특성 116
〈표 4.2〉 시멘트의 화학적 특성 116
〈표 4.3〉 Fly ash의 물리·화학적 특성 117
〈표 4.4〉 슬래그 미분말의 물리·화학적 특성 117
〈표 4.5〉 팽창재의 물리·화학적 특성 117
〈표 4.6〉 유동화제의 물리적 특성 118
〈표 4.7〉 모래의 물리적 특성 118
〈표 4.8〉 중점제의 물리적 특성 118
〈표 4.9〉 Cement와 모래의 배합 수준 119
〈표 4.10〉 혼합재의 치환에 따른 배합 수준 120
〈표 4.11〉 팽창재의 치환에 따른 최밀 배합 도출 120
〈표 4.12〉 굵은 모래 사용 배합 수준 121
〈표 4.13〉 Cement와 모래+굵은 모래의 배합 수준 121
〈표 4.14〉 Cement+모래+굵은 모래와 충전재의 배합 수준 121
〈표 4.15〉 Cement+모래+굵은모래+충전재와 팽창재의 배합 수준 122
〈표 4.16〉 기존배합과 감수제 사용배합 122
〈표 4.17〉 기존 배합비 123
〈표 4.18〉 바닥용 모르타르 물성시험 결과 123
〈표 4.19〉 Cement와 모래의 배합비 변화에 따른 물성실험 결과 125
〈표 4.20〉 Cement와 모래, 충전재의 혼합비율에 따른 물성실험 결과 127
〈표 4.21〉 Cement와 모래, 충전재, 팽창재의 혼합비율에 따른 물성실험 결과 128
〈표 4.22〉 모래와 굵은 모래 배합비에 따른 Bulk Density 실험 결과 129
〈표 4.23〉 Cement와 모래+굵은 모래의 혼합비율에 따른 물성실험 결과 130
〈표 4.24〉 Cement와 기존모래+굵은모래, 충전재의 혼합비율에 따른 물성실험 131
〈표 4.25〉 Cement와 모래+굵은모래, 충전재, 팽창재의 혼합비율에 따른 물성실험 133
〈표 4.26〉 기존배합과 감수제 사용배합의 물리적 특성 134
〈표 4.27〉 감수제 첨가량별 배합비 135
〈표 4.28〉 감수제 첨가량별 물리적 특성 측정 결과 135
〈표 4.29〉 실험인자 및 수준 138
〈표 4.30〉 섬유보강재의 물리적 특성(폴리프로필렌섬유, 셀룰로오스섬유) 139
〈표 4.31〉 모르타르 배합표 140
〈표 4.32〉 측정항목 및 실험방법 141
〈표 4.33〉 모르타르의 물성 측정 결과(혼화제를 사용하지 않은 배합) 145
〈표 4.34〉 모르타르의 압축 및 휨강도 측정 결과 150
〈표 4.35〉 Ring시험에 의한 균열발생 비교 결과 155
〈표 4.36〉 기존배합 및 보수제 첨가배합비 157
〈표 4.37〉 기존배합 및 보수제 첨가배합 실험결과 157
〈표 5.1〉 현장타설 기포콘크리트의 품질 규정(KS F 4039) 163
〈표 5.2〉 기포콘크리트의 물리적 특성 파악을 위한 실험 인자 및 측정항목 164
〈표 5.3〉 시멘트의 화학성분 164
〈표 5.4〉 혼화재의 화학성분 165
〈표 5.5〉 모래의 입도 분포 165
〈표 5.6〉 H사 기포콘크리트의 배합비 166
〈표 5.7〉 시멘트 기포콘크리트 배합비 166
〈표 5.8〉 겉보기 비중에 따른 물리적 특성 시험결과 168
〈표 5.9〉 실험요인 및 수준 170
〈표 5.10〉 사용재료의 특성 171
〈표 5.11〉 기포콘크리트 및 모르타르의 배합 171
〈표 5.12〉 바탕면 처리방법에 따른 균열발생 및 미장 소요시간 179
〈표 5.13〉 소성수축균열 실험계획 180
〈표 5.14〉 기포제의 특성 180
〈표 5.15〉 H사 기포콘크리트의 배합비 181
〈표 5.16〉 시멘트 기포콘크리트 배합비 181
〈표 5.17〉 현장실험의 개요(기포 살수) 186
〈표 5.18〉 기존배합과 감수배합의 배합표 187
〈표 5.19〉 기존배합과 감수배합의 배합표(양생방법 실험실 실험) 192
〈표 5.20〉 현장실험의 개요(양생방법) 196
〈표 5.21〉 현장실험의 개요(방풍막 설치) 206
〈표 5.22〉 열전도율 측정결과 222
〈표 5.23〉 실험수준 및 방법 224
〈표 5.24〉 모르타르의 배합 및 물성 측정 결과 225
〈표 5.25〉 온도 해석에 사용된 온돌 구성재료의 열전도율 값 229
〈표 6.1〉 건조모르타르의 물리적 성능(KS L 5220) 238
〈표 6.2〉 각종 규격에 나타난 미장재료의 강도 규정 240
〈표 6.3〉 미장에 따른 강도의 변화 241
〈표 6.4〉 수량에 따른 플로우 변화 244
[그림 2.1] 전통 구들의 개략적 단면구조 29
[그림 2.2] 연탄 아궁이 온돌의 단면구조 30
[그림 2.31 자갈층을 설치한 온돌 구성층 단면구조의 일례 32
[그림 2.4] 현행 온돌 구성층 단면구조의 일례(민간) 33
[그림 2.5] 현행 온돌 구성층 단면구조의 일례(주공) 33
[그림 2.6] 온돌바닥 모르타르의 균열발생 요인 37
[그림 2.7] C-S-H 겔의 모델 39
[그림 2.8] 시멘트 경화체 내부의 공극 분류 40
[그림 2.9] 블리딩에 의한 철근상부의 침하균열 발생기구 46
[그림 2.10] 온돌바닥 모르타르의 소성수축 균열 발생기구 47
[그림 2.11] 외부조건별 콘크리트 초기수축 및 장기수축(풍속=2.5m/s) 48
[그림 2.12] 콘크리트의 초기수축량과 증발량과의 관계 48
[그림 2.13] 시멘트량과 소성수축의 관계 50
[그림 2.14] 풍속의 차이에 의한 콘크리트의 초기수축량 변화 51
[그림 2.15] 풍속에 의한 콘크리트의 초기수축량 변화 52
[그림 2.16] 타설 1시간 후의 살수량에 따른 모르타르의 수축량 변화 52
[그림 2.17] 표면장력과 공극직경의 관계 53
[그림 2.18] 모세관 장력 발생 53
[그림 2.19] 건조수축으로 인한 균열 발생의 모식도 56
[그림 2.20] 단위수량 및 단위시멘트량과 건조수축량의 관계 59
[그림 2.21] 건조기간에 따른 p 및 q의 변화 60
[그림 2.22] 팽창콘크리트의 개념 및 분류 62
[그림 2.23] 공극의 직경과 모세관 장력의 관계 65
[그림 2.24] 단위팽창재량과 압축강도 및 팽창률의 관계 67
[그림 2.25] 양생온도와 팽창률의 관계 67
[그림 2.26] 양생방법에 따른 콘크리트의 길이변화 68
[그림 2.27] 팽창재와 수축저감재를 병용한 콘크리트의 길이변화 69
[그림 3.1] 월별 출하량 및 균열발생량 79
[그림 3.2] 플로우와 단위용적 중량의 분포(현장배합) 108
[그림 3.3] 플로우와 단위용적 중량의 분포(레미콘 모르타르) 110
[그림 3.4] 플로우와 단위용적 중량의 분포(건조 모르타르) 111
[그림 3.5] 재령에 따른 압축강도의 변화 114
[그림 3.6] 재령에 따른 길이변화율 및 중량변화율 114
[그림 4.1] 기존배합 모르타르의 길이변화 특성 124
[그림 4.2] 시멘트와 모래 혼합비율에 따른 길이변화율 126
[그림 4.3] 시멘트와 모래, 충전재 혼합비율에 따른 길이변화율 127
[그림 4.4] 시멘트와 모래, 충전재, 팽창재 혼합비율에 따른 길이변화율 128
[그림 4.5] 시멘트와 모래, 굵은모래 혼합비율에 따른 길이변화율 130
[그림 4.6] 시멘트와 모래, 굵은모래, 충전재 혼합비율에 따른 길이변화율 132
[그림 4.7] 시멘트와 모래, 굵은모래, 충전재, 팽창재 혼합비율에 따른 길이변화율 133
[그림 4.8] 감수제 사용유무에 따른 길이변화율 134
[그림 4.9] 감수제 첨가율에 따른 길이변화 136
[그림 4.10] 모르타르의 혼합방법 139
[그림 4.11] 길이변화량 시험장치의 상세도(10×10×100cm) 142
[그림 4.12] Ring 시험체의 형상(균열억제효과 검토) 143
[그림 4.13] 섬유종류 및 첨가량에 따른 유동성 측정 결과 146
[그림 4.14] 섬유 혼입에 따른 고성능감수제의 사용량 147
[그림 4.15] 모르타르의 압축강도 측정결과 150
[그림 4.16] 모르타르의 휨강도 측정결과 152
[그림 4.17] 섬유를 혼입한 모르타르의 길이변화 측정결과 154
[그림 4.18] 보수제를 사용한 경우의 길이변화 158
[그림 4.19] 기존배합과 감수배합의 균열발생량 159
[그림 4.20] 기존배합과 감수배합의 균열발생 길이 160
[그림 5.1] 시간경과에 따른 기포콘크리트의 흡수율 변화 174
[그림 5.2] 바탕층 조건별 모르타르의 블리딩량 176
[그림 5.3] 바탕층 조건별 모르타르의 블리딩 종결시간 176
[그림 5.4] 바탕층 조건별 모르타르의 길이변화율(기포율 62%) 177
[그림 5.5] 바탕층 조건별 모르타르의 길이변화율(기포율 67%) 178
[그림 5.6] 바탕층 조건별 모르타르의 길이변화율(기포율 72%) 178
[그림 5.7] 기포슬러리 비중 0.5에서의 소성균열 발생량 및 미장마감시간 183
[그림 5.8] 기포슬러리 비중 0.6에서의 소성균열 발생량 및 미장마감시간 184
[그림 5.9] 기포슬러리 비중 0.7에서의 소성균열 발생량 및 미장마감시간 185
[그림 5.10] 재령에 따른 균열의 발생수량(기포 살수 여부) 188
[그림 5.11] 재령에 따른 균열의 길이(기포 살수 여부) 188
[그림 5.12] 기건양생과 살수양생의 길이 변화(기존배합) 193
[그림 5.13] 기건 양생과 살수 양생의 길이변화(감수배합) 194
[그림 5.14] 피막양생의 효과 195
[그림 5.15] 양생방법에 따른 균열 발생 수량(기존배합) 199
[그림 5.16] 양생방법에 따른 균열 발생 길이(기존배합) 200
[그림 5.17] 양생방법에 따른 균열 발생 수량(감수배합) 201
[그림 5.18] 양생 방법에 따른 균열 발생 길이(감수배합) 202
[그림 5.19] 배합에 따른 공시체의 길이 변화(현장실험) 203
[그림 5.20] 양생 방법에 따른 바닥 모르타르의 길이변화(기존배합) 203
[그림 5.21] 양생 방법에 따른 바닥 모르타르의 길이변화(감수배합) 204
[그림 5.22] 방풍막 설치유무에 따른 균열의 수량(기존배합) 206
[그림 5.23] 방풍막 설치 유무에 따른 균열의 길이(기존배합) 207
[그림 5.24] 방풍막 설치 유무에 따른 균열 수량(감수배합) 208
[그림 5.25] 방풍막 설치 유무에 따른 균열 길이(감수배합) 208
[그림 5.26] 우각부 처리 방법에 따른 균열의 발생상황 215
[그림 5.27] 선팽창률과 평균 선팽창률의 개념도 220
[그림 5.28] 함수율에 따른 열전도율의 측정결과 223
[그림 5.29] 선팽창계수 측정결과 223
[그림 5.30] 온수판넬 시험체의 연결 및 배치도 226
[그림 5.31] 온돌바닥 Mock-up시험체의 변형률 및 온도 측정위치 227
[그림 5.32] 바닥판넬 시험체 표면의 변형률... 231
[그림 5.33] 바닥판넬 시험체 표면의 변형률... 231
[그림 5.34] 바닥판넬 시험체 표면의 변형률... 232
[그림 5.35] 비난방 바닥판넬 시험체 표면의 변형률... 232
[그림 5.36] 열해석에 의한 바닥 구조체의 온도분포 234
[그림 5.37] 열해석 모델에 의한 온돌바닥 표면의 온도 분포 235
[그림 6.1] 단위수량의 변화에 따른 플로우의 변화 244
[그림 6.2] 물결합재비와 플로우의 관계 245
[그림 6.3] 플로우테이블을 이용한 낙하횟수와 플로우의 관계 246
[사진 2.1] 연탄 아궁이 온돌 절단면 30
[사진 2.2] 에트링가이트의 침상결정 63
[사진 3.1] 2차 미장시 소성수축 균열의 발생 현황 75
[사진 3.2] 3차 미장시 소성수축 균열의 발생 현황 75
[사진 3.3] 거실부 건조수축 균열의 발생 현황 77
[사진 3.4] 우각부 건조수축 균열의 발생 현황 77
[사진 3.5] 건조수축 균열의 발생 현황 78
[사진 3.6] 현장배합 모르타르의 작업 전경(바닥미장용 시멘트의 경우) 84
[사진 3.7] 시멘트 호퍼의 토출구(투입량 조정용) 85
[사진 3.8] 믹서로의 재료 투입 85
[사진 3.9] 레미콘 모르타르를 이용한 작업전경(혼화재 현장 투입) 86
[사진 3.10] 건조 모르타르 배합 전경 88
[사진 3.11] 모르타르 타설 93
[사진 3.12] 잣대를 이용한 모르타르 펴기 93
[사진 3.13] 쇠흙손 마감(2차) 95
[사진 3.14] 기계 미장 96
[사진 3.15] 폴리에틸렌 필름을 이용한 방풍막 설치(일면 설치) 98
[사진 3.16] 폴리프로필렌 천막지 설치 98
[사진 3.17] 유리 끼우기 99
[사진 3.18] 플로우 측정 105
[사진 3.19] 단위 용적 중량의 측정 106
[사진 4.1] 바닥용 모르타르의 길이변화 실험 124
[사진 4.2] 모르타르의 길이변화 측정... 142
[사진 4.3] 건조수축 균열 억제 시험(Rhig시험) 144
[사진 4.4] 섬유뭉침 현상 (폴리프로필렌섬유, 첨가량2.0kg/㎥) 148
[사진 4.5] 섬유뭉침 현상 (셀룰로오스섬유, 첨가량2.0kg/㎥) 148
[사진 5.1] 기포콘크리트 Flow 측정 167
[사진 5.2] 공시체 제작 167
[사진 5.3] 흡수율 측정용 시험체 172
[사진 5.4] 블리딩 측정용 판상시험체 173
[사진 5.5] 모르타르 블리딩 실험 173
[사진 5.6] 기포콘크리트의 공극 구조 174
[사진 5.7] 소성균열 시험 시편 182
[사진 5.8] 기포콘크리트 타설 182
[사진 5.9] 기포콘크리트위 난방배관 설치 182
[사진 5.10] 바닥용 모르타르 타설 182
[사진 5.11] 선풍기를 이용한 바람 형성 182
[사진 5.12] 살수양생 전경 197
[사진 5.13] 피막양생제 도포 197
[사진 5.14] 콘택트게이지용 플러그 설치 198
[사진 5.15] 방풍막 설치 전경 205
[사진 5.16] 라운딩 처리 (PVC파이프) 211
[사진 5.17] 메탈라스 설치 211
[사진 5.18] 용접철망 설치 212
[사진 5.19] 라운드 처리의 결과 213
[사진 5.20] 메탈라스 설치의 결과 214
[사진 5.21] 용접 철망 설치의 결과 214
[사진 5.22] 열전도율 측정 장면 218
[사진 5.24] 선팽창계수 측정시험 221