KR101712845B1

KR101712845B1 - 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조

Info

Publication number: KR101712845B1
Application number: KR1020160123197A
Authority: KR
Inventors: 윤수환; 이승환
Original assignee: (유)이지스건설; 주식회사 이지스이엔씨
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-03-07

Abstract

본 발명은 교량 상판에 형성되는 도막방수층에 그리드가 함침되게 형성함으로써, 콘크리트 구조물인 슬래브 상면에 일정 두께 이상의 균일한 도막방수층이 확보되면서 방수층의 인장강도를 현저하게 높여서 방수층의 상부에 포설되는 아스콘 포장의 내구성을 향상시킬 수 있는, 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조는, 교량 상판을 이루는 콘크리트 구조물과 포장층 사이에 시공되는데, 상기 교면 방수구조는, 콘크리트 구조물 상부에 도포되는 프라이머층; 상기 프라이머층 상부에 형성되는 제1도막방수층; 상기 제1도막방수층 상부에 펼쳐지는 격자 형상의 그리드; 상기 그리드의 상부에 형성되는 제2도막방수층을 포함하여 구성되어, 상기 제1 및 제2도막방수층 사이에 함침된 그리드가 제1 및 제2도막방수층과 함께 일체로 형성되어 방수층을 형성하며, 일체로 형성된 방수층의 상부에 포장층이 포설되도록 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조{Bridge deck waterproofing structure using a grid with waterproof coating}

본 발명은 균일한 두께의 도막방수층을 형성할 수 있는 교면 방수에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 교량 상판을 이루는 콘크리트 구조물인 슬래브와 아스콘 포장재 사이에 그리드가 함침된 균일한 두께의 도막방수층을 형성하여 방수층의 균열이 발생하지 않도록 함으로써 교면 포장의 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있는, 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조에 관한 것이다.

교면(橋面)의 구조는 하부로부터 슬래브, 방수층, 포장층이 순차적으로 적층되어 이루어져 있으며, 교면 방수층은 교량의 구조체를 보호하기 위하여 설치된다. 1960∼70년대에는 콘크리트 구조물인 슬래브 상면에 직접 아스팔트를 포장하여 콘크리트 구조물인 상판(슬래브)을 보호했는데, 아스팔트 등으로 포장을 해도 포장 자체나 이음부로부터 빗물이 침투하는 것을 막을 수 없기 때문에 침투수로부터 상판(슬래브) 보호의 필요성이 생기게 되었다.

이러한 이유에서 1980년대부터 상판 방수공법이 시공되게 되었고, 초기에는 방수층의 접착불량 때문에 차량주행의 동하중과 제동으로 인하여 방수층이 밀리고 포장층의 들뜸현상이 발생하는 등 또 다른 문제가 발생하게 되면서 방수층 시공을 일시적으로 중단했었다. 그러나 콘크리트 상판이 습윤상태에서 되풀이되는 교통하중을 받으면 피로저항이 극단적으로 저하되는 점, 상판에 침투하는 침투수에 의해 포장층과 상판의 접착성이 손상되는 점, 교통안전 대책의 하나로서 동절기에 염화칼슘 등의 동결방지제를 살포되는 점 등이 콘크리트 상판 내부의 철근 및 콘크리트 부식을 촉진시키는 주원인으로 밝혀지게 되면서 1980년대 중반부터 교량의 상판에 방수대책을 세워야 한다는 중요성을 다시 깨닫게 되면서, 교면 포장에서 차수성이 있는 방수층을 두는 교면 구조체가 본격적으로 시행되게 되었다.

교면 방수층을 형성하는 방수는 크게 시트식, 도막식 및 이들을 모두 사용하는 복합식으로 분류할 수 있는데, 시트식은 아스팔트를 함침시킨 아스팔트계 방수시트, 합성고무를 함침시킨 합성고무계 방수시트가 사용되고 있다. 도막식은 상온에서 경화되는 고무계 용제형으로 클로로프렌 고무계와, 아스팔트에 고무를 첨가한 아스팔트계 가열형과, 합성수지를 첨가하여 반응시킨 합성수지계 반응형으로 구분되고 있다. 하지만, 도막식은 액형 도막제를 도포하여 도막을 형성하는 공법인데, 슬래브의 시공을 아무리 완벽하게 했더라도 표면에 요철이 존재하게 되고 표면이 완전 평면이 아니라 경사가 생기게 되므로, 액형 도막제를 도포하면 도막제가 흘러내려 요부(凹部)에서는 방수층이 두껍고, 철부(凸部)에서는 방수층의 두께가 얇게 형성되기 때문에 방수층의 균일한 두께를 확보하기가 거의 불가능하다는 문제가 있다.

교면 도막방수에 대한 기술을 예로 들면, 특허등록 제1212519호 "교면 방수구조 및 교면 방수공법"에서는 도막방수층의 균열을 방지하기 위해 도막방수층의 상부에 부직포와 격자 형상의 그리드라는 보강재를 부착한 후에 아스콘 포장층을 포설하여 시공하는 기술에 대하여 기재하고 있다. 하지만, 앞에서 설명했듯이 교량 상판인 슬래브 시공을 아무리 잘했더라도 표면에 요철과 경사가 있을 수밖에 없기 때문에 도막방수층 자체가 균일한 두께를 확보할 수 없게 되므로, 교량을 지나는 차량의 급제동이나 지속적인 차량의 충격으로 인해 아스콘 포장층과 도막방수층 또는 도막방수층과 보강재 사이의 접착력이 약해져서 밀리면서 균열억제 효과가 저하하게 되고, 교면 포장층과 교량 상판(슬래브)과의 열적 거동 및 탄성계수 차이로 인하여 도막방수층의 두께가 얇은 곳에서 포트홀, 균열 및 소성변형 등의 다양한 결함이 발생할 뿐만 아니라 방수층이 파괴되고 수분이 교량 상판에 침투하여 각종 열화현상이 발생하는 등 많은 문제를 야기한다. 또한, 방수층 상부에 그리드가 단순히 올려져 있는 구조이기 때문에 그리드가 방수층의 인장강도 강화에 아무런 기여를 하지 못한다는 문제가 있다.

한편, 도막방수는 접착층의 표면에 약간의 잔류 수분(대기중의 습기, 콘크리트 상부에 머금고 있는 습기)이 있어도 증기가 발생하여 기포(부풀음, 에어포켓)의 원인이 될 수 있는데, 방수층에 기포가 발생하면 기포 부위의 방수층은 인장력이 작용된 상태가 되며, 장기간 팽창과 수축 현상이 반복되면 기포 부위는 그 두께가 얇아지면서 성능이 저하되고 기포 면적도 점점 넓어지게 된다. 따라서 현장에서는 직경이 일정 이상(약 3㎜ 이상)의 기포에 대하여는 일일이 바늘 같은 도구를 이용하여 기포를 터뜨려 주고 있는 실정인데, 많은 기포가 발생된 경우에는 일일이 다 터뜨려 주는 것이 불가능하여 부실시공의 원인이 되고 있다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 교량 상판에 형성되는 도막방수층에 그리드가 함침되게 형성함으로써, 콘크리트 구조물인 슬래브 상면에 일정 두께 이상의 균일한 도막방수층이 확보되면서 방수층의 인장강도를 현저하게 높여서 방수층의 상부에 포설되는 아스콘 포장의 내구성을 향상시킬 수 있는, 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조는, 교량 상판을 이루는 콘크리트 구조물과 포장층 사이에 시공되는데, 상기 교면 방수구조는, 콘크리트 구조물 상부에 도포되는 프라이머층; 상기 프라이머층 상부에 형성되는 제1도막방수층; 상기 제1도막방수층 상부에 펼쳐지는 격자 형상의 그리드; 상기 그리드의 상부에 형성되는 제2도막방수층을 포함하여 구성되어, 상기 제1 및 제2도막방수층 사이에 함침된 그리드가 제1 및 제2도막방수층과 함께 일체로 형성되어 방수층을 형성하며, 일체로 형성된 방수층의 상부에 포장층이 포설되도록 시공되며, 제1 및 제2도막방수층의 도막방수재는, 스트레이트 아스팔트 40∼60중량부; 스티렌-부타디엔-스티렌 중합체 10∼20중량부; 천연아스팔트 5∼15중량부; 무기충진제 2∼10중량부; 나프탄계 합성오일 10∼15중량부; DOP(Di-Octyl-Phthalate) 5∼20중량부; PA(phenyl-α-naphthylamine), DCD(Substituted diphenylamine) 및 RD(trimethyl dihydroquinoline)를 같은 비율로 혼합한 산화방지제 3∼5중량부; 윤활제 3∼10중량부; 광안정제 3∼5중량부를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 교면 방수구조의 시공방법은, 교량 상판을 이루는 콘크리트 구조물 상부에 프라이머를 도포하는 단계; 프라이머층의 상부에 액상(液狀)의 도막방수재를 도포하여 1차도막방수층을 형성하는 단계; 상기 1차도막방수층이 경화되기 전에 격자 형상의 그리드를 펼쳐서 부착시키는 단계; 상기 그리드의 상부에 액상의 도막방수재를 도포하여 2차도막방수층을 형성하는 단계를 거쳐서 시공하여, 상기 제1 및 제2도막방수층 사이에 함침된 그리드가 제1 및 제2도막방수층과 함께 일체로 형성되어 방수층을 형성하며, 일체로 형성된 방수층의 상부에 포장층을 포설하여 시공하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 제2도막방수층 상부에 부직포를 더 부착시킨 후에 포장층을 포설한다.

본 발명에 따른 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조는, 1차로 액상의 도막방수제를 도포한 후에 격자 형상의 그리드를 위치시킨 다음 그 상부에 다시 액상의 도막방수제를 2차로 도포하여, 그리드가 도막제 중간에 함침되도록 시공했기 때문에 일정 두께(국토해양부의 시방서에는 도막층의 두께를 1.2㎜ 이상으로 규정하고 있고, 한국도로공사 시방서에 따르면 도막층의 두께는 2㎜ 이상으로 시공해야 한다고 규정하고 있음) 이상의 균일한 방수층이 형성되면서 방수층의 인장강도도 현저하게 향상되어 교통하중이나 외부충격에 의해 방수층이 파손되지 않아 아스콘 포장의 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라 외기온도에 따른 콘크리트의 수축과 팽창으로 인한 균열발생시 균열 추종성이 매우 뛰어나다.

또한, 도막방수층과 도막방수층 사이에 그리드가 함침되어 있기 때문에 도막방수층의 최대 단점인 기포(에어포켓)가 발생하지 않게 된다. 또, 도막방수층 상부에 부직포가 깔려 있기 때문에 아스콘 포장시 포장장비가 이동할 때 방수층이 파손되거나 손상되지 않으며, 부직포는 아스콘 포장시 아스콘의 높은 온도에 의해 녹으면서 도막방수층과 아스콘의 접착력을 강화시켜 주게 되므로, 방수층과 포장층 사이에 텍코팅이라는 접착제를 사용하지 않기 때문에 공사비 절감 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 교면 방수구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 그리드를 도시한 도면이다.
도 3은 교면 방수구조의 시공방법을 개략적으로 나타낸 플로우챠트이다.

본 발명에 따른 교면 방수구조의 가장 큰 특징은, 슬래브 상면에 도막방수층을 형성하면서, 도막방수제와 도막방수제 사이에 그리드를 함침시켜 시공함으로써 일정 두께 이상의 균일한 방수층이 형성되면서 인장강도도 현저하게 향상되어 교통하중이나 외부충격 등에 의해 방수층이 파손 및 손상되지 않아 아스콘 포장의 내구성을 현저하게 향상시키고 외기온도에 따른 콘크리트의 수축과 팽창으로 인하여 균열이 발생하더라도 균열 추종성이 매우 뛰어나게 했다는 점이다.

본 발명에 따른 교면 방수구조는 교량 상판을 이루는 콘크리트 구조물(10)과 포장층(30) 사이에 시공하게 된다. 교면 방수구조는, 콘크리트 구조물(10) 상부에 도포되는 프라이머층(21)이 형성되고, 그 상부에 방수층 및 아스콘과 같은 포장층(30)이 시공되게 된다.

도막방수는 접착층 표면에 약간의 잔류 수분이 있어도 증기가 발생하여 방수층에 부풀음(에어포켓)이 발생하는 원인이 되기 때문에 접착층 표면의 건조상태를 양호하게 함과 동시에 먼지, 진흙, 기타 유해물을 제거하는 청소를 해야 하고, 청소작업이 끝난 후에 프라이머를 도포하여 프라이머층(21)을 형성하는데, 프라이머는 콘크리트 구조물(10) 상부에 방수층이 잘 접착되도록 하기 위한 일종의 접착제이다.

프라이머층(21) 상부에 액상(液狀)의 도막재가 도포되어 제1도막방수층(22)이 형성되고, 제1도막방수층(22) 상부에 격자 형상의 그리드(23)가 부착되며, 그리드(23) 상부에는 다시 액상의 도막재가 도포되어 제2도막방수층(24)이 형성되게 되므로, 제1 및 제2도막방수층(22, 24) 사이에 함침된 그리드(23)가 제1 및 제2도막방수층(22, 24)과 함께 일체로 형성되어 일정한 두께의 방수층을 형성하게 된다.

이와 같이 제1 및 제2도막방수층(22, 24) 사이에 그리드(23)가 함침되어 이들이 일체로 형성되어 방수층을 형성하게 되므로, 교량 상판을 이루는 슬래브인 콘크리트 구조물(10)의 표면에 요철이 있고 경사가 있더라도 방수층이 일정 이상의 균일한 두께를 이루어 형성되게 되며, 도막방수재 중간에 그리드(23)가 일체로 함침되어 있기 때문에 방수층의 두께도 균일하게 형성될 뿐만 아니라 방수층에 기포(부풀음, 에어포켓)도 발생하지 않게 되어 방수층 자체의 인장강도가 현저하게 향상되게 된다.

또한, 방수층 중간에 함침된 그리드는 외부 충격 및 대기온도 변화에 의한 구조물 팽창과 수축에서 발생하는 인장력에 대응하는 강도가 강해 방수층의 파단을 막아주는 중요한 역할을 한다. 그리드는 유리섬유를 사용하는데, 유리섬유 그리드는 내열성, 내식성, 내습성이 크다는 특성이 있고, 유리섬유는 지름을 가늘게 할수록 항장력(항장강도)이 강해지고 유연성이 커지며, 외부충격에 의한 파단 가능성이 낮아지고 열과 습기로 인한 변화가 없으므로, 대형 차량의 윤하중으로부터 포장층의 밀리는 현상이나 요철로부터 방수층의 파단을 억제할 수 있다.

교면 포장은 두께가 균일하게 확보되어야 하는데, 두께가 균일하게 확보되지 못하는 경우 평탄성이 불량하게 되고, 두께가 얇은 구간에서 포트홀 등의 파손이 발생하게 된다. 콘크리트 구조물의 요철에 의한 돌출물의 영향, 경화 건조시 용제의 증발에 의한 두께 감소, 아스콘 포설시 열에 의한 영향과 다짐장비에 의한 무게 등의 영향을 고려할 때 도막방수재가 압밀될 가능성이 있기 때문에 이를 충분히 고려하여 압밀현상이 발생하더라도 규정두께 이상이 확보될 수 있도록 하여야 하는데, 바람직하게는 2㎜ 이상의 균일한 두께가 확보된 방수층을 형성하여야 하며, 본 발명의 방수구조는 제1 및 제2도막방수층(22, 24) 사이에 그리드(23)가 함침되어 일체로 형성되어 있기 때문에 상기와 같은 균일한 두께를 갖는 방수층을 형성할 수 있다는 것이 가장 큰 기술적 강점이다.

제2도막방수층(24)의 상부에는 부직포(25)를 부착한 후에 아스콘과 같은 포장층(30)을 포설하는 것이 바람직한데, 아스콘 포설시 아스콘의 높은 열에 의해 부직포(25)는 녹아서 없어지면서 방수층과 아스콘의 접착력을 향상시켜 주게 된다. 따라서 방수층과 포장층 사이의 접착력을 높이기 위해서 사용하는 텍코팅이라는 접착제를 사용하지 않아도 되므로, 공사비도 절감할 수 있게 된다. 또한, 도막방수층 상부에 부직포(25)가 깔려 있기 때문에 아스콘 포설시 포장장비가 이동할 때 방수층이 파손되거나 손상되지 않는다.

한편, 부직포(25)를 부착하기 전에, 제2도막방수층(24)의 상부에 그리드를 부착한 다음 부직포(25)를 부착하면, 아스콘 포설시 아스콘의 열에 의해 부직포(25)가 녹아버리더라도 방수층과 아스콘 사이에 그리드가 결합력을 유지시켜 주기 때문에 차량 주행에 따른 윤하중과 외기온도에 따른 변형을 흡수하여 이들 사이의 결합력을 유지해 주게 된다.

제1 및 제2도막방수층(22, 24)의 도막방수재는, 제1 및 제2도막방수층의 도막방수재는, 스트레이트 아스팔트 40∼60중량부; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 중합체 10∼20중량부; 천연아스팔트 5∼15중량부; 무기충진제 2∼10중량부; 나프탄계 합성오일 10∼15중량부; DOP(Di-Octyl-Phthalate) 5∼20중량부; PA(phenyl-α-naphthylamine), DCD(Substituted diphenylamine) 및 RD(trimethyl dihydroquinoline)를 같은 비율로 혼합한 산화방지제 3∼5중량부; 윤활제 3∼10중량부; 광안정제 3∼5중량부를 혼합하여 구성된다.

스트레이트 아스팔트는 도막방수재의 주성분으로서의 역할을 하며, AP-3 또는 AP-5를 예로 들 수 있다. 스트레이트 아스팔트의 함량은 40∼60중량부를 사용하는데, 그 함량이 40중량부 미만으로 되면 융점이 높아져 유동성이 감소하고 가소성이 저하되는 문제가 있고, 또한 60중량부를 초과하는 경우에는 접착력이 감소되고, 경도가 상승되어 바람직하지 못하다. 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene) 중합체는 스트레이트 아스팔트를 개질하기 위하여 사용된다.

프로세스오일인 합성오일은 조성물의 유동성, 분산성 및 아스팔트의 물성 강화제로 사용되며, 소량 사용시 방수재의 인장성능이나 내열성능 향상을 확보하기 곤란하며, 그 양이 지나치게 많을 경우 가소성을 상실하여 형태 안정성을 유지할 수 없으므로 합성오일의 적정함량은 10∼15중량부이다. 본 발명에서 사용하는 합성오일은 나프탄계이다.

가소제 또는 연화제는 각종 물성의 균형을 양호하게 할 목적으로 사용하는데, 본 발명에서 사용되는 가소제는 프탈레이트계 가소제인 DOP(Di-Octyl-Phthalate)를 사용하였다. 또한, 방수층의 산화와 균열 및 노화방지를 위한 산화방지제는 PA(phenyl-α-naphthylamine), DCD(Substituted diphenylamine) 및 RD(trimethyl dihydroquinoline)를 같은 비율로 혼합한 것을 사용한다.

본 발명에 따른 교면 방수구조의 시공방법은, 교량 상판을 이루는 콘크리트 구조물 상부에 프라이머를 도포하는 단계(S1), 프라이머층의 상부에 액상(液狀)의 도막방수재를 도포하여 1차도막방수층을 형성하는 단계(S2), 상기 1차도막방수층이 경화되기 전에 격자 형상의 그리드를 펼쳐서 부착시키는 단계(S3), 상기 그리드의 상부에 액상의 도막방수재를 도포하여 2차도막방수층을 형성하는 단계(S4)를 거쳐서 시공하여, 상기 제1 및 제2도막방수층 사이에 함침된 그리드가 제1 및 제2도막방수층과 함께 일체로 형성되어 방수층을 형성하며, 일체로 형성된 방수층의 상부에 포장층을 포설(S6)하여 시공한다. 아스콘과 같은 포장층을 포설하기 전에 제2도막방수층의 상부에 부직포를 부착시키는 단계(S5)를 더 거칠 수도 있고, 부직포를 부착하기 전에 제2도막방수층의 상부에 그리드를 한번 더 부착할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 콘크리트 구조물
21 : 프라이머층 22 : 제1도막방수층
23 : 그리드 24 : 제2도막방수층
25 : 부직포
30 : 포장층

Claims

교량 상판을 이루는 콘크리트 구조물과 포장층 사이에 시공하는 교면 방수구조에 있어서,
상기 교면 방수구조는,
콘크리트 구조물 상부에 도포되는 프라이머층;
상기 프라이머층 상부에 형성되는 제1도막방수층;
상기 제1도막방수층 상부에 부착되는 격자 형상의 그리드;
상기 그리드의 상부에 형성되는 제2도막방수층;
을 포함하여 구성되어, 상기 제1 및 제2도막방수층 사이에 함침된 그리드가 제1 및 제2도막방수층과 함께 일체로 형성되어 방수층을 형성하며, 일체로 형성된 방수층의 상부에 포장층이 포설되도록 시공되며,
상기 제1 및 제2도막방수층의 도막방수재는,
스트레이트 아스팔트 40∼60중량부;
스티렌-부타디엔-스티렌 중합체 10∼20중량부;
천연아스팔트 5∼15중량부;
무기충진제 2∼10중량부;
나프탄계 합성오일 10∼15중량부;
DOP(Di-Octyl-Phthalate) 5∼20중량부;
PA(phenyl-α-naphthylamine), DCD(Substituted diphenylamine) 및 RD(trimethyl dihydroquinoline)를 같은 비율로 혼합한 산화방지제 3∼5중량부;
윤활제 3∼10중량부;
광안정제 3∼5중량부;
를 혼합하여 구성된 것을 특징으로 하는 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조.
제1항에 있어서,
상기 제2도막방수층 상부에는 부직포가 부착된 후에 포장층이 포설되는 것을 특징으로 하는 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조.
제2항에 있어서,
상기 제2도막방수층과 부직포 사이에는 그리드가 더 삽입되는 것을 특징으로 하는 도막방수와 그리드를 이용한 교면 방수구조.
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