KR100914252B1 - 층간 소음차단용 완충조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공동주택에서 층간 소음차단을 위해 조성되는 완충물에 관한 것이고, 기포콘크리트와 통합되어 일체로 타설되는 기포콘크리트 통합용 완충조성물에 관한 것으로서, 작업성을 크게 저해하지 않으면서 조성물 상호간의 결합력을 높이기 위해, 점도를 적절하게 유지하는 구성에 관한 것이고, 바인더를 기준으로 내부에 기공을 형성하는 시멘트 혹은 석고의 혼합비율과 조성물의 결합력을 조절하는 섬유 칩 혹은 이브이에이 칩의 혼합비율을 소음흡수 및 충격완화에 맞게 변경하는 구성에 관한 것이다. 이를 위하여, 내부의 기공으로 인하여 자체적으로 소음 저감, 충격 흡수 및 단열 강화 기능이 있는 시멘트와, 시멘트와 결합하여 층간 차음효과를 더욱 개선하는 석고와, 시멘트와 석고를 결합하여 기계적 강도를 강화하는 바인더와, 내충격성을 강화하기 위한 섬유 칩과, 이브이에이 칩 그리고 바인더를 용해하는 물을 포함한다. 시멘트는 바인더 1 중량부에 대하여 300 중량부를 배합하고, 상기 석고는 바인더 1 중량부에 대하여 100 중량부를 배합하며, 섬유 칩은, 바인더 1 중량부에 대하여 1.5 중량부를 배합하며, 이브이에이 칩은 바인더 1 중량부에 대하여 40 중량부를 배합한다.

층간 차음, 경량 기포콘크리트, 바인더, 이브이에이 칩, 섬유 칩

Description

층간 소음차단용 완충조성물{Shock-absorbing composite of interlayer noise blocking structure}

본 발명은 공동주택의 기포콘크리트 통합용 완충조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타설시 작업성을 개선하면서도 조성물 상호간의 결합력을 증진하기 위하여 바인더 1 중량부를 기준으로 시멘트는 300 중량부, 석고는 100 중량부, 섬유 칩은 1.5 중량부, 이브이에이 칩은 40 중량부 포함하며, 특히 충격흡수기능을 하는 에틸렌비닐아세테이트를 0.5㎜ 내지 5㎜의 크기로 절단하고, 이브이에이 칩을 균일하게 분산시키고 결속하는 펄프를 적당한 크기로 파쇄한 후 믹서하며, 이를 경량 기포콘크리트와 다시 혼합함으로써 별도의 차음패드를 사용하지 않고, 일거에 타설공정을 실현하는 층간 소음차단용 완충물에 관한 것이다.

우리 나라 전체 가구수의 50％ 이상이 공동주택의 주거 형태 하에서 생활하고 있으나, 이들 공동주택의 주거민들 대부분 층간소음에 가장 불만족을 느끼고 있는 것으로 볼 때, 이에 대한 법적 제도적은 물론 건설현장에서의 개선책도 절실히 필요한 실정이다.

우리 나라 공동주택은 통상 두께가 120 ~ 200 mm의 콘크리트로 이루어진 벽체 및 바닥이 서로 연결되어 하나의 건물구조체로 구성되는 벽식구조가 대부분이다. 이러한 콘크리트 구조는 재료의 특성상 강성이 있기 때문에 말소리, TV 소음 등 공기를 매체로 전달되는 공기 전달음에 대해서는 충분한 차단성능이 있는 것으로 알려져 있다.

그러나, 콘크리트 면에 충격이 가해질 때 발생되는 고체 전달음의 경우 콘크리트는 자체 진동 감쇄능력이 매우 작기 때문에 인접 세대로 쉽게 전달되는 특성을 갖고 있다. 공동주택에서의 이러한 고체 전달음은 위층에서 뛰는 소리, 걷는 소리, 물건을 떨어뜨리는 소리, 문을 여닫는 소리, 망치 소리, 급배수관, 화장실 하수관 등에서 발생하는 바닥 충격음이 있으며, 이러한 계통의 소음은 소음방해 및 집중력 저하를 일으켜 심각한 사회문제가 되고 있다.

한편, 종래에 층간 소음차단을 위한 바닥구조는, 콘크리트 슬래브와 경량기포콘크리트사이에 폴리에스테르와 같은 완충재를 구성하여 바닥충격음을 차단하고 있으나 완충재가 바닥표면에서 멀리 떨어져 있어서 바닥충격음을 일차적으로 직접 차단하기 못하고, 기포경량콘크리트까지 전달된 후에 차음하기 때문에 차음효율은 물론 시공성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 이러한 공법들은 슬라브 위에 자갈 등을 깔고 그 위에 시멘트를 타설하는 등 4단계 내지 5단계의 공정을 거쳐 시멘트를 경화시키고, 그 위에 완충재 등 층간 소음을 줄이기 위해 별도의 탄성매트 등을 시공하는 방법에 관한 것이나, 역시 많은 공정등을 거치는 관계로 시공에 많은 시간과 노력이 소요되며, 그에 따라 인건비 등이 추가되어 시공비가 많이 들어가는 등의 단점이 있다.

이와 같은 단점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 10-2005-0113048에서는 아파트나 사무실 등과 같이 다층으로 이루어지며, 각 층간의 소음의 전달을 방지하기 위한 것으로서, 다공성 광물질, 폐타이어, 폐스티로폼, 폐종이, 시멘트 및 석고, 기포제, 유기바인더 등을 혼합하여 층간 소음의 완충효과는 물론이고, 환경친화적이고, 폐자원을 재생하여 환경오염을 막을 수 있는 건물의 층간소음방지를 위한 바닥용 완충조성물을 공개한 바 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 층간 소음차단용 완충조성물에 의하면, 다음과 같은 문제점이 있다.

폐타이어 기타 폐자재를 이용하여 조성물을 혼합함으로써, 조성물의 전체적인 중량이 증가하고, 폐타이어로 인하여 악취가 발생하며, 발암물질이 유포되고, 난방시에는 환경호르몬이 생성되며, 인체에 악영향을 주는 문제점이 있다.

바인더의 비중이 지나치게 많아지는 결과, 폐타이어, 폐스티로폼, 폐종이, 석고, 시멘트 등 혼합물의 클러스터링 현상이 발생하여 조성물의 유동성이 좋지 않아 작업성이 나쁘며, 아울러 균일한 밀도의 방음차단재를 제조할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 경량의 칩을 바인더와 적절하게 혼합하여 타설함으로써 시멘트 기타 조성물의 취급을 용이하게 하고, 밀도를 균일하게 구현하면서 충격 흡수기능을 동시에 향상시키는 층간 소음차단용 완충조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 경량 칩 상호간의 가교 역할을 수행하는 섬유 칩을 적정한 비율로 혼합함으로써 경량 칩의 분산효과와 함께 결합 정도를 강화하는 층간 소음차단용 완충조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인체에 직접적인 피해를 주지 않으면서 친환경적인 층간 소음차단용 완충조성물을 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 경량 기포콘크리트 통합형 조성물에 있어서, 내부에 다수의 기공을 함유하는 다공성 물질과, 상기 다공성 물질을 보충하여 층간 차음효과를 개선하는 석고와, 상기 각 조성물을 결합하여 기계적 강도를 강화하는 바인더와, 상기 응고된 조성물의 결합력을 보충하고 내충격성을 강화하는 섬유 칩과, 상기 섬유 칩의 내충격성을 더욱 보충하면서 단열성을 강화하는 이브이에이 칩과, 상기 바인더를 용해하는 물을 포함한다.

상기 다공성 물질은, 입자의 평균직경이 수밀리미터 내지 십수밀리미터로 분쇄된 시멘트이고, 바인더 1 중량부에 대하여 275 중량부 내지 300 중량부의 비율로 배합된다.

상기 석고는, 물을 흡수하면 시멘트와 함께 경화되는 무수석고이고, 바인더 1 중량부에 대하여 80 중량부 내지 100 중량부의 비율로 배합된다.

상기 섬유 칩은, 섬유질로서 응고된 시멘트 및 석고의 결합력을 증진시키기 위하여 펄프를 절단한 것으로서, 바인더 1 중량부에 대하여 1.5 중량부 내지 2.5 중량부의 비율로 배합된다.

상기 이브이에이 칩은, 에틸렌비닐아세테이트를 0.5㎜ 내지 5㎜의 크기로 절단한 것으로서, 바인더 1 중량부에 대하여 30 중량부 내지는 50 중량부의 비율로 배합된다.

상기 바인더는, 분말 유화 혼화제로서, 물에 잘 녹는 폴리비닐알코올이며, 조성물의 점도를 조절하는 섬유 칩과의 결합력을 증진하고, 점도를 저하시켜 조성물의 기계적 강도를 강화하기 위하여, 상기 바인더와 섬유 칩과의 배합비율은 1: 1.5 내지 2.5로 결정된다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 인체에 피해를 주지 않는 에틸렌비닐아세테이트를 소정의 크기로 절단한 이브이에이 칩을 사용하여 충격을 흡수함으로써, 소비자의 편의성이 증진되는 작용효과가 기대된다.

둘째, 이브이에이 칩이 적절하고 균형있게 배합될 수 있도록 섬유 칩을 사용함으로써, 이브이에이 칩의 소음 차단효과가 배가되는 작용효과가 기대된다.

셋째, 섬유 칩을 바인더와 비교하여 상대적으로 더 배합함으로써, 이브이에이 칩의 가교기능을 더욱 증진하여 조성물 전체의 기계적 강도를 향상시키는 작용효과가 기대된다.

넷째, 바인더의 양을 적절히 조절함으로써 더 많은 양의 이브이에이 칩을 첨가해도 분산이 잘 이루어지도록 하여, 층간 소음차단재로 제조하였을 때 균열의 발생을 더 억제할 수 있는 효과가 기대된다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 층간 소음차단용 완충조성물의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 기포콘크리트 통합용 완충조성물은, 내부에 다수의 기공을 함유하고 있어 자체적으로 소음 저감, 충격 흡수 및 단열 강화를 위한 다공성 물질과, 상기 다공성 물질을 보충하여 층간 차음효과를 더욱 개선하는 석고와, 상기 각 조성물을 결합하여 기계적 강도를 강화하는 바인더와, 상기 응고된 조성물의 결합력을 더욱 보충하고 내충격성을 강화하기 위한 섬유 칩과, 상기 섬유 칩의 내충격 성을 더욱 보충하고 단열성을 강화하기 위한 이브이에이 칩과, 상기 다공성 물질의 기공을 더욱 확대하는 기포제 및 상기 각 조성물을 혼합하고, 바인더를 용해하는 물을 포함하여 구성된다.

상기 다공성 물질은, 입자의 평균 직경이 수밀리미터 혹은 십수밀리미터 정도로 분쇄된 광물질로서, 대표적으로 시멘트가 사용된다. 시멘트는 그 자체가 소음을 저감하고 충격을 흡수하며 단열기능을 하기 때문에, 지나치게 배합비가 작게 되면 상기 기능을 수행할 수 없으며, 그 범위를 넘게되면 겹합력이 현저히 저하되는 경향이 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 바인더를 기준으로 즉, 바인더 1 중량부에 대하여 다공성 물질은 275 중량부 내지 300 중량부 포함한다. 특히 바인더 1 중량부에 대하여 다공성 물질 300 중량부를 배합할 때는, 소음과 충격을 흡수 및 분산하는 효과가 가장 탁월하다.

상기 석고는, 물을 흡수하면 시멘트와 함께 경화되는 무수석고가 사용된다. 석고는, 그 량이 지나치게 작게 되면 시멘트의 응결속도가 느려지고, 시멘트의 강도가 약해지며, 반대로 그 량이 많게 되면 상대적으로 바인더의 량이 적어지기 때문에 전체적으로 결합력이 저하되고 작은 충격에도 쉽게 크랙이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 바인더 1 중량부에 대하여 석고는 80 중량부 내지 100 중량부를 포함하고, 특히 100 중량부를 포함할 때 시멘트의 기계적 강도를 강화하면서도 층간 차음효과를 증진하는 효과가 있다.

여기서, 다공성 물질에 대한 바인더의 양은 상대적으로 볼 때, 위와 같은 범위의 중량비보다 적은 경우에는 다공성물질에 비해 바인더의 양이 많아 강도에 문 제가 발생하고, 클러스터링 현상이 발견되었으며, 또한 더 많은 양의 시멘트를 넣은 경우에는 바인더에 의한 가교역할이 작아져 부서짐 현상이 발생함을 실험적으로 알 수 있었다.

따라서, 바인더와 다공성물질의 수량적 관계는 상기와 같은 범위가 그 임계적 의의를 갖는다고 할 것이다.

상기 바인더는, 분말 유화 혼화제로서, 대표적으로는 유기용매에는 잘 녹지 않으나 물에 잘 녹는 폴리비닐알코올을 사용한다. 상기 폴리비닐알코올은 상기 시멘트와 석고가 물과 혼합되어 경화될 때, 그 결합력을 강화하기 위한 것이면서, 후술할 섬유 칩과 이브이에이 칩을 결합하는 기능을 수행한다. 따라서, 바인더의 배합비율은 전술한 바와 같이, 시멘트 혹은 석고에 대하여 적정한 비율로 혼합되어야 하며, 바인더 1 중량부에 대하여 시멘트 300 중량부와 석고 100 중량부를 혼합하는 것이 가장 바람직하다.

상기 섬유 칩은, 펄프를 소정의 크기로 절단 혹은 파쇄한 것으로, 펄프의 종류에는 제한이 없다. 상기 펄프는, 섬유질로서, 응고된 시멘트 및 석고의 결합력을 증진시키는데 효과적이면서 단열성 또한 우수하다. 펄프의 량이 적으면 전술한 시멘트의 결합성능과 층간 단열성능이 저하되고, 펄프의 량이 많게 되면 기계적 강도가 약화되며 무엇보다도 펄프의 농도에 따라 점성이 비례적으로 증가하기 때문에 점도가 높아 작업성이 현저히 저하되는 경향이 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 바인더 1 중량부에 대하여 펄프는 1.5 중량부 내지 2.5 중량부를 포함한다. 특히 1.5 중량부를 포함할 때는, 소음 및 충격 완충기능과 작업기능을 적절하게 조 화시키면서 양자를 모두 증진하는 효과가 있다.

상기 이브이에이 칩은, 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate: EVA)를 소정의 크기로 절단한 것으로서, 0.5㎜ 내지 5㎜의 크기로 절단하는 것이 소음 및 충격 저감효과에 가장 적합하다. 고무재질의 경우에는 비중이 커서 아래로 가라앉으며, 기존의 패드를 대신하여 경량 기포콘크리트와 함께 일체로 성형되는 장점이 있지만, 이브이에이 칩에 비하여 지나치게 중량이어서 결정적으로 무겁고, 충격흡수면에서도 이브이에이 칩보다 덜 효과적이다. 특히, 폐타이어 등 폐자재를 활용하는 것은 경제적 측면에서 바람직하지만, 폐자재로 인하여 심한 악취가 발생하고 발암물질로 인하여 인체에 치명적인 위해가 될 수 있으며, 난방시에는 환경호로몬을 방출하는 여러 가지 문제점이 있다. 비록 폐타이어 등 고무재질은 비중이 커서 아래로 가라앉기는 하지만, 조성물을 시공한 다음에는 바로 모르타르를 타설하고, 마감재를 덮기 때문에 인체의 피부에 직접적인 영향이 있게 되며, 본 발명의 실시예에서는 경량이면서 가공이 용이하고 충격흡수에 우수한 이브이에이 칩을 사용하게 된다. 아울러, 이브이에이 칩을 사용하는 경우에는 중량이 폐타이어 등 고무재질보다 가벼워 아래로 가라앉는 문제점은 없으며, 최종 제품에 고르게 분포할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 실시예에서는 바인더 1 중량부에 대하여 이브이에이 칩은 40 중량부로 할 때 층간 소음방지효과가 가장 우수하다.

한편, 본 발명은, 바인더를 기준으로 시멘트와 석고처럼 내부에 기공을 형성하고 조성물의 기계적 강도를 유지하는 물질뿐만 아니라, 조성물의 결합력을 재고하고 그 점도를 조절하는 섬유 칩과 이브이에이 칩의 혼합비율을 적절하게 유지하 는데 그 특징이 있다. 바인더에 의한 결합력과 점도는 조성물을 원만하게 타설하기 위해 요구되는 유동성과도 밀접한 관련이 있으며, 유동성을 일정 정도 억제함으로써 점도를 낮추고 결합력을 높이며 충격흡수력을 증진하게 된다.

전술한 바와 같이, 바인더와 함께 각 조성물의 가교역할을 하는 섬유 칩의 비중을 바인더보다 50% 정도 더 사용함으로써 전체적으로 각 조성물의 가교기능을 강화하고 점도(실험결과 22.5 cps)를 저감하여 결합력을 한층 강화하면서 충격흡수기능을 현저하게 증진하게 된다.

그 밖에 기포를 형성하는 기포제가 더 포함되며, 물은 상기 바인더를 용해할 수 있을 정도로 바인더 1 중량부에 대하여 300 중량부 내지 320 중량부를 혼합한다.

한편, 도 1은 7가지 수준의 단위재료를 예시하고 있으며, 도 2, 도 3 및 도 4는 7가지 수준에 따른 압축강도(N/㎟)와 발현율(%)을 각각 표와 그래프로 나타내고 있으며, 도 5는 7가지 수준에 따른 플로우 테스트 결과를 나타내고 있다. 전술한 실시예의 각 조성물의 특정한 값에서 압축강도와 플로우 값이 현저하게 나타나는 것을 알 수 있다.

또한, 한국건자재시험연구소에서 바닥충격음 차단구조에 대한 소음차단 효과를 경량충격음과 중량충격음으로 나누어 실험하였다.

상기 실험에서 180㎜ 두께의 콘크리트 슬래브 상에 콘크리트 통합형 완충조성물(소위 하나로 70system)을 70㎜ 두께로 적층하고, 다시 그 상부에는 50㎜ 두께로 마감 모르타르를 적층한다. 이때, 측면에는 측벽을 통하여 전달되는 소음을 차 단하기 위하여 PE Foam 완충재를 10㎜ 두께로 더 구비한다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 시험 장치는 충격음을 측정하기 위하여 사방으로 둘러싸인 수음실에서 상기 바닥충격음 차단구조의 상부에 각각 경량 충격음 발생기와 중량 충격음 발생기를 설치하여 충격음을 발생시킨다. 수음실 내부에는 충격음을 측정하는 마이크로폰이 설치되고, 수음실 외부에는 정밀소음계와 주파수분석기가 설치된다.

경량충격음 시험에서는 태핑머신을 사용하여 도 6과 같이 측정하였으며, 중량충격음 시험에서는 뱅 머신을 사용하여 도 7과 같이 측정하였다. 상기한 방법으로 실험한 결과, 그래프에서 확인할 수 있듯이, 경량충격음 측정값이 현저하게 낮게 나와 있음을 알 수 있고, 중량충격음 측정값 역시도 측정값이 현저하게 낮게 측정되었음을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 시멘트와 결합하여 충격흡수 기능을 수행하는 이브이에이 칩을 더 포함하고, 이브이에이 칩의 조성물 분포를 균일하게 형성하면서 가교역할을 하는 섬유 칩의 비중을 바인더와 비교하여 조절함으로써 경량 기포콘크리트의 기계적 강도를 재고하는 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 층간 소음차단용 완충조성물의 실시예를 나타내는 표.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압축강도 및 발현율을 나타내는 표.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압축강도를 나타내는 그래프.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발현율을 나타내는 그래프.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플로우 테스트를 나타내는 표.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 경량충격음 실험결과를 나타내는 그래프.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중량충격음 실험결과를 나타내는 그래프.

Claims (7)

1. 입자의 평균직경이 수밀리미터 내지 십수밀리미터로 분쇄된 크기를 갖는 시멘트;

   상기 시멘트를 보충하여 층간 차음효과를 개선하는 석고;

   상기 시멘트와 석고를 결합하여 기계적 강도를 강화하는 바인더;

   상기 바인더에 의해 응고된 시멘트와 석고의 결합력을 보충하고 내충격성을 강화하는 섬유 칩;

   상기 섬유 칩의 내충격성을 더욱 보충하면서 단열성을 강화하는 이브이에이 칩;

   상기 바인더를 용해하는 물; 을 포함하며,

   상기 이브이에이 칩은, 에틸렌비닐아세테이트를 0.5㎜ 내지 5㎜의 크기로 절단한 것으로서, 바인더 1 중량부에 대하여 30 중량부 내지는 50 중량부의 비율로 배합된 것을 특징으로 하는 층간 소음차단용 완충조성물.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 시멘트는, 바인더 1 중량부에 대하여 275 중량부 내지 300 중량부의 비율로 배합된 것을 특징으로 하는 층간 소음차단용 완충조성물.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 석고는, 물을 흡수하면 시멘트와 함께 경화되는 무수석고이고, 바인더 1 중량부에 대하여 80 중량부 내지 100 중량부의 비율로 배합된 것을 특징으로 하는 층간 소음차단용 완충조성물.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 섬유 칩은, 섬유질이며, 응고된 시멘트 및 석고의 결합력을 증진시키기 위하여 펄프를 절단한 것으로서, 바인더 1 중량부에 대하여 1.5 중량부 내지 2.5 중량부의 비율로 배합된 것을 특징으로 하는 층간 소음차단용 완충조성물.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 바인더는, 분말 유화 혼화제로서, 물에 잘 녹는 폴리비닐알코올이며, 조성물의 점도를 조절하는 섬유 칩과의 결합력을 증진하고, 점도를 저하시켜 조성물의 기계적 강도를 강화하기 위하여, 상기 바인더와 섬유 칩과의 배합비율은 1: 1.5 내지 2.5로 결정되는 것을 특징으로 하는 층간 소음차단용 완충조성물.

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