KR102302993B1 - 층간소음 방지층 형성용 조성물 및 상기 조성물로 형성된 층간소음 방지층을 포함하는 층간소음 방지 바닥구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄재 70 내지 85 중량%, 시멘트 3 내지 10 중량%, 고로슬래그 3 내지 10 중량%, 폴리메타크릴산메틸 2 내지 7 중량%, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 1 내지 5 중량%, 이소보닐아크릴레이트 1 내지 5 중량%, 실리카 흄 0.2 내지 8 중량%, 이산화티탄 2 내지 4 중량%, 산화철 0.2 내지 1 중량%, 및 멜라민계 유동화제 0.2 내지 0.6 중량%를 포함하는 층간소음 방지층 형성용 조성물 및 상기 조성물로 형성된 층간소음 방지층을 포함하는 층간소음 방지 바닥구조를 제공한다.
Description
본 발명은 층간소음 방지층 형성용 조성물 및 상기 조성물로 형성된 층간소음 방지층을 포함하는 층간소음 방지 바닥구조에 관한 것이다.
일반주택, 아파트, 및 업무용 또는 상업용 건물의 경우 사람이 거주하거나 각종 활동을 하는 공간이므로, 인간이 안전하면서도 쾌적하게 생활을 영위할 수 있는 조건을 만족시키도록 그 내장재 등이 개선되고 발전되어 오고있다.
현재 일반적인 주거형태로서 공동주택의 경우 층간 소음 차단과 단열을 만족시키는데 있어서, 단열 문제는 대체적으로 만족스러우나 층간 소음 차단문제는 아직도 심각한 사회문제로 되어 있다.
아파트 등의 공동주택에 거주하면서도 독립적이고 쾌적한 환경을 요구하는 현대인들에게 소음 차단문제는 반드시 해결되어야 할 과제로 부각되고 있다.
종래의 층간소음 제어를 위해 제안된 뜬 바닥구조는 그 모델 개념이 1 자유도 진동계 모델로 바닥의 경계조건이 프리(free)-프리(free) 구조로 가정하여 제안된 모델이다.
이 모델을 제안한 독일은 공동주택 내 경량충격음에 대한 문제가 있어 뜬 바닥구조를 사용하였고, 충분히 제어를 할 수 있었다. 이와 같은 뜬 바닥구조는 탄성이라는 개념에서 바닥에 가해지는 충격력을 특정 주파수까지만 저하시킬 수 있고, 이로 방사된 소음이 250Hz 이상에서만 관심을 가지고 있기 때문에 충분히 만족한 제어를 할수 있는 시스템이다.
그러나 한국의 주거공간은 독일과 다르게 좌식생활을 하고, 또 대부분의 주택형태가 온돌, 벽식 구조가 주를 이루는 공동주택이다. 이러한 공동주택은 벽식 구조 하에 공간이 구성되고, 상기 벽식 구조는 공간을 구성하고 있는 모든 면인 벽, 바닥, 천장이 일체화된 구조이며, 상기 공동주택은 온돌 구조로 바닥을 마무리하고 있는 2중 구조를 갖는다.
이와 같은 온돌 구조는 단열 성능을 유지해야 하기 위한 것으로, 슬래브 위에 단열을 유지시킬 수 있는 제품을 설치한다. 이러한 바닥구조에서 바닥에 충격이 가해질 시 온돌 구조와 벽식 구조가 다르게 거동을 하게 되어 한국식 층간소음을 보이게 된다. 이 소음은 경량충격음 보다 중량충격음에서 더 큰 문제를 보이고 있으며, 중량충격음에 대한 불만 호소가 큰 이유도 대부분의 공동주택이 한국식 주거형태가 적용되어 있기 때문이다. 여기서, 중량충격음이란 저주파(125Hz이하)에서 더 큰 불쾌감을 유발시키는 소음을 의미한다.
이러한 층간 소음을 방지하기 위한 종래의 방법으로는 바닥층을 시공할 때 바닥 콘크리트 슬래브 상부에 발포합성고무 또는 폴리에틸렌 폼으로 된 완충재를 포설하여 완충재층을 형성하고, 그 상부에 경량 기포 콘크리트를 타설하여 경량 기포 콘크리트층을 형성한 후, 상기 경량 기포 콘크리트층 상부에 온수 배관이 삽입되는 마감용 모르타르를 시공하는 방법이 사용되어 왔다.
그러나, 상기 완충재를 포설하고 경량 기포 콘크리트를 타설하여 층간 소음을 차단하는 종래 방법은 아이들이 뛰어 노는 소음원인 중량충격원 중 저주파대역(63Hz, 125Hz)의 차단에는 한계가 있으므로, 공동주택의 상하층 이웃 간의 불화가 끊이지 않고 발생하고 있는 실정이다.
건교부에서는 중량충격음의 차단 성능에 대한 법적 최저기준[경량 충격음(작은 물건이 떨어지는 소리)은 58dB 이하, 중량충격음(어린이가 뛰는 소리)은 50dB 이하]을 마련하여 시행중에 있으며, 특히 2006년 1월부터 시행된 주택성능등급표시제도(주택법 제 21조의 2)는 주택을 분양받고자 하는 수요자에게 입주자 모집 공고 시 중량충격 등 성능에 대한 정보를 제공해 줌으로써 선호도에 따라 주택을 선택할 수 있는 기회를 부여함과 동시에 표시된 성능수준으로 주택을 건설하게 함으로서 쾌적한 주거환경의 확보를 목적으로 음환경을 비롯해 5개 분야에 대해 성능표시를 하도록 법제화하고 있다. 특히, 상기의 제도에서 음환경 성능 항목으로 규정하고 있는 주된 성능표시 항목으로 바닥충격음 차단성능(경량충격음, 중량충격음)이 매우 비중 높게 다루어지고 있으나, 종래의 기술로는 공동주택의 층간 바닥충격음중 경량충격음 58dB 이하 및 중량충격음 50dB 이하의 규정을 만족시킬 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
폐기물인 석탄재를 활용함으로써 친환경 방식으로 층간 소음을 크게 개선할 수 있는 층간소음 방지층 형성용 조성물 및 상기 조성물로 형성된 층간소음 방지층을 포함하는 층간소음 방지 바닥구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여,
석탄재 70 내지 85 중량%, 시멘트 3 내지 10 중량%, 고로슬래그 3 내지 10 중량%, 폴리메타크릴산메틸 2 내지 7 중량%, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 1 내지 5 중량%, 이소보닐아크릴레이트 1 내지 5 중량%, 실리카 흄 0.2 내지 8 중량%, 이산화티탄 2 내지 4 중량%, 산화철 0.2 내지 1 중량%, 및 멜라민계 유동화제 0.2 내지 0.6 중량%를 포함하는 층간소음 방지층 형성용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
건물의 콘크리드 슬래브층; 및
상기 콘크리트 슬래브층의 상부에 적층된 제1항의 층간소음 방지층 형성용 조성물로 형성된 층간소음 방지층;을 포함하는 층간소음 방지 바닥구조를 제공한다.
본 발명의 층간소음 방지층 형성용 조성물은 폐기물인 석탄재를 활용함으로써 친환경 방식으로 층간 소음을 크게 개선하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 층간소음 방지 바닥구조는 상기 층간소음 방지층 형성용 조성물로 형성된 층간소음 방지층을 포함함으로써 친환경 방식으로 층간 소음을 크게 개선하는 효과를 제공한다.
이하에서 본 발명에 대하여 자세히 설명한다.
본 발명은 석탄재 70 내지 85 중량%, 시멘트 3 내지 10 중량%, 고로슬래그 3 내지 10 중량%, 폴리메타크릴산메틸 2 내지 7 중량%, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 1 내지 5 중량%, 이소보닐아크릴레이트 1 내지 5 중량%, 실리카 흄 0.2 내지 8 중량%, 이산화티탄 2 내지 4 중량%, 산화철 0.2 내지 1 중량%, 및 멜라민계 유동화제 0.2 내지 0.6 중량%를 포함하는 층간소음 방지층 형성용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 석탄재는 석탄을 사용하는 화력발전소에서 발생하는 바텀애시 및 플라이애시를 포함할 수 있으며, 상기 바텀애시 및 플라이애시는 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 바텀애시 및 플라이애시는 예를 들어, 유동층보일러에서 생성된 것이 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 시멘트는 포틀랜트 시멘트, 슬래그 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 시멘트일 수 있다. 상기 시멘트들은 시중에서 구입하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 고로슬래그는 제철산업의 용광로에서 발생하는 부산물을 의미한다. 고로슬래그를 사용하는 것은 폐부산물을 재활용하는 것이므로 환경적으로 도움이 되며 경제성도 개선하는 장점이 있다. 점이 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 고로슬래그는 예를 들어, 이산화규소(SiO2) 30~40 중량%; 산화알루미늄(Al2O3) 10~15 중량%; 삼산화황(SO3) 0.5~1.5 중량%; 산화마그네슘(MgO) 4~4.5 중량%; 산화칼슘(CaO) 40~48 중량%; 산화망간(MnO) 0.1~0.5 중량%; 산화철(Fe2O3) 0.01~0.2 중량%; 이산화티타늄(TiO2) 0.5~ 1 중량%; 알칼리(Na2O, K2O) 0.2~0.6중량%;를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 분말도가 3,500~4,500cm2/g인 고로슬래그를 사용하는 것이 조성물의 결합력 및 내구성 측면에서 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 폴리메타크릴산메틸 수지는 조성물의 결합력을 증가시키고, 완충력을 향상시키기 위하여 사용한다. 또한, 상기 폴리메타크릴산메틸은 내산 및 내알칼리성이 우수하여 내구성을 개선하는 효과가 있다. 상기 폴리메타크릴산메틸 수지는 중량평균분자량 100,000 내지 300,000인 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지는 조성물의 결합력을 증가시키고, 완충력을 향상시키기 위하여 사용한다. 상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지는 중량평균분자량 100,000 내지 300,000인 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 이소보닐아크릴레이트(isobornyl acrylate)는 조성물에 포함된 성분들의 분산성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 이소보닐아크릴레이트는 1 내지 5 중량%의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 이소보닐아크릴레이트가 1 중량% 미만으로 포함되는 경우는 다양한 성분의 분산성이 저하되어 균일한 물성을 얻기가 어려운 문제가 있고, 5 중량%를 초과하는 경우는 기타 다른 성분의 첨가량이 제한되어 우수한 강도 및 부착성능을 얻기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 실리카 흄 0.2~8 중량%를 포함한다. 상기 실리카 흄(Silica fume)은 평균 입경 0.1~0.5 mm 정도로 이루어진 완전 구형에 가까운 입자로서 비정질의 활성 실리카이며, 분산성 및 감수 효과를 향상시키고 시멘트 입자 사이에 실리카 흄의 충전 효과로 수밀성 향상 및 고강도화, 그리고 숏크리트의 부착성 향상으로 그라운드량 감소, 알칼리 실리카 반응 억제 및 화학적 저항성 향상 등의 효과를 제공한다.
본 발명에서, 상기 이산화티탄 및 산화철은 조성물의 각 성분들 사이의 결합을 촉진시키며, 이들이 더 견고하게 결합되게 하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 멜라민계 유동화제로는 이 분야에 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 콘크리트 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 공중합체를 1 내지 10 중량%로 더 포함할 수 있다:
[화학식 1]
상기 식에서, a와 b는 몰분율으로서,
a은 0.3 내지 0.7이고, b는 0.3 내지 0.7이며, a+b는 1이다.
상기 화학식 1의 공중합체에 포함되는 3-[[2-(메타크릴로일옥시)에틸]디메틸아미노]프로피오네이트(3-[[2-(Methacryloyloxy)ethyl]dimethylammonio]propionate CAS No.24249-95-4)는 암모늄 양이온과 에스터 음이온을 포함함으로써, 조성물의 완충성능을 크게 향상시키며, 다른 성분들과 결합력을 강화시키는 기능을 수행한다. 또한, 2-옥틸시아노아크릴레이트는 유기 및 무기 물질 모두와 매우 견고한 결합을 형성한다.
상기 화학식 1의 공중합체는 랜덤 공중합체로서, 중량평균분자량이 50,000 내지 300,000인 것이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 150,000 내지 250,000인 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1~5 중량%로 더 포함할 수 있다:
[화학식 2]
Pyrimidine-5-boronic acid
상기 화학식 2의 화합물은 Cl 이온을 고정하여, 염해를 방지하는 기능을 수행한다. 즉 상기 화학식 2의 화합물은 피리미딘의 질소기의 비공유 전자쌍에 의해 염해의 주된 원인인 Cl 이온을 효과적으로 고정할 수 있다.
본 발명은 또한,
건물의 콘크리드 슬래브층; 및
상기 콘크리트 슬래브층의 상부에 적층된 상기 본 발명의 층간소음 방지층 형성용 조성물로 형성된 층간소음 방지층;을 포함하는 층간소음 방지 바닥구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 층간소음 방지층의 상부면에 형성된 난방 배관층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 슬래브층 및 층간소음 방지층 사이에는 완충재층이 더 형성될 수 있다.
이하에서, 제조예 및 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
제조예 1: 화학식 1의 공중합체의 합성
반응용매인 에틸벤젠에 3-[[2-(메타크릴로일옥시)에틸]디메틸아미노]프로피오네이트(3-[[2-(Methacryloyloxy)ethyl]dimethylammonio]propionate, CAS No.24249-95-4) 및 2-옥틸시아노아크릴레이트를 0.5:0.5의 몰비로 첨가하고, 전체 단량체 100 중량부에 노르말 머캡탄 0.5 중량부를 혼합하여 균일하게 만들었다.
상기에서 제조한 중합용액을 10 L/hr의 속도로 20 L 반응기에 투입하면서 100℃의 온도로 중합하고, 휘발조에서 150℃의 온도로 미반응 단량체와 반응용매를 제거하고 세척, 탈수, 건조하여 중량평균분자량이 201,000인 화학식 1의 공중합체를 얻었다.
[화학식 1]
상기 식에서, a와 b는 몰분율으로서, m=0.5, n=0.5이다.
실시예 1~3: 층간소음 방지층 형성용 조성물의 제조
하기 표 1의 성분들을 해당 조성비로 혼합하여 층간소음 방지층 형성용 조성물을 제조하고, 상기 조성물 100 중량부에 대하여 물 10 중량부를 혼합하여 층간소음 방지층 형성용 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | |
바텀애시 | 43 | 43 | 41 |
플라이애시 | 30 | 30 | 30 |
고로슬래그 | 7 | 7 | 7 |
포틀랜트 시멘트 | 7 | 5 | 5 |
폴리메타크릴산메틸 | 3 | 2 | 2 |
에틸렌비닐아세테이트(EVA) | 3 | 3 | 3 |
이소보닐아크릴레이트 | 2 | 2 | 2 |
실리카 흄 | 1 | 1 | 1 |
이산화티탄 | 3 | 3 | 3 |
산화철 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
멜라민계 유동화제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
화학식 1의 공중합체 | - | 3 | 3 |
화학식 2의 화합물 | - | - | 2 |
합계(중량%) | 100 | 100 | 100 |
주) 화학식 2 화합물
실시예 4 내지 6: 층간소음 방지 바닥구조 형성
1. 슬래브층의 두께가 210㎜가 되도록 바닥 콘크리트를 포설하였다.
2. 30㎜ 두께의 완충재를 상기 슬래브층의 상부에 배치하여 완충재층을 형성하였다.
3. 상기 완충재층 상면에 상기 실시예 1 내지 3의 층간소음 방지층 형성용 슬러리 조성물을 각각 40 ㎜의 두께로 포설하여 층간소음 방지층을 형성하였다.
3. 상기 층간소음 방지층의 상부에 온수 배관이 삽입된 마감용 모르타르를 포설하여 40㎜ 두께의 마감용 모르타르층을 형성하여 실시예 4 내지 6의 층간소음 방지 바닥구조를 형성하였다.
비교예 1: 층간소음 방지 바닥구조 형성
1. 슬래브층의 두께가 210㎜가 되도록 바닥 콘크리트를 포설하였다.
2. 30㎜ 두께의 완충재를 상기 슬래브층의 상부에 배치하여 완충재층을 형성하였다.
3. 40 ㎜의 두께를 갖는 경량 기포 콘크리트 판을 상기 완충재의 상부에 배치하여 경량 기포 콘크리트층을 형성하였다.
4. 상기 경량 기포 콘크리트층의 상부에 온수 배관이 삽입된 마감용 모르타르를 포설하여 40㎜ 두께의 마감용 모르타르층을 형성하여 층간소음 방지 구조물을 형성하였다.
시험예 1.
실시예 4 내지 6과 비교예 1를 통해 생성된 층간소음 방지 바닥구조물에 대한 경량충격음과 중량 충격음에 대한 시험을 실시하였고, 그 결과는 하기 표 2로 나타내었다. 이때, 상기 바닥충격음 차단성능의 측정은 KS F 2810-1 및 2810-2에서 규정하고 있는 방법의 의하여 실시하되, 경량충격음레벨 및 중량충격음레벨을 측정하였다. 그리고 수음실에 설치하는 마이크로폰의 높이는 바닥으로부터 1.2m, 벽면 등으로부터 0.75m(수음실의 면적이 14m2 미만인 경우에는 0.5m) 떨어진 지점에서 경량충격음은 150~2150Hz, 중량충격음은 50~630Hz를 1/3옥타브로 측정 후, 1/1옥타브로 변경 후 각 보정작용을 거쳐, KS F 2863-1 및 2863-2에서 규정하고 있는 평가방법 중 역A특성 곡선에 의한 평가방법을 이용하여 평가하였다.
주파수에 따른 중량 충격음 레벨 dB | ||||
63 Hz | 125 Hz | 250 Hz | 500 Hz | |
실시예 4 | 72 dB | 57 dB | 50 dB | 46 dB |
실시예 5 | 67 dB | 53 dB | 47 dB | 44 dB |
실시예 6 | 65 dB | 51 dB | 45 dB | 42 dB |
비교예 1 | 85 dB | 65 dB | 59 dB | 58 dB |
상기 표 2의 실험결과를 참조하면, 전 주파수에 걸쳐 실시예 1 내지 3의 구조가 비교예 1의 구조보다 충격음 감쇠 효과가 우수함을 알 수 있다. 특히, 중량 충격원의 충격에너지가 집중되어 있는 100 Hz 이하 주파 대역수인 63 Hz에서, 실시예 1 내지 3의 구조가 비교예 1의 구조보다 감쇠 효과가 더 우수함을 알 수 있다.
또한, 실시예 4 내지 6의 구조 중에서도 화학식 1의 공중합체를 더 포함하는 층간소음 방지층 형성용 조성물로 제조된 실시예 5 및 실시예 6의 구조가 더 효과가 우수한 것으로 확인되었되었다.
Claims (6)
- 석탄재 70 내지 85 중량%, 시멘트 3 내지 10 중량%, 고로슬래그 3 내지 10 중량%, 폴리메타크릴산메틸 2 내지 7 중량%, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 1 내지 5 중량%, 이소보닐아크릴레이트 1 내지 5 중량%, 실리카 흄 0.2 내지 8 중량%, 이산화티탄 2 내지 4 중량%, 산화철 0.2 내지 1 중량%, 멜라민계 유동화제 0.2 내지 0.6 중량% 및 하기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물을 1~10 중량%를 포함하며,
상기 석탄재는 바텀애시 및 플라이애시를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 층간소음 방지층 형성용 조성물:
[화학식 1]
상기 식에서, a와 b는 몰분율으로서,
a은 0.3 내지 0.7이고, b는 0.3 내지 0.7이며, a+b는 1이다.는 것을 특징으로 하는 층간소음 방지층 형성용 조성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 고로슬래그는 이산화규소(SiO2) 30~40 중량%; 산화알루미늄(Al2O3) 10~15 중량%; 삼산화황(SO3) 0.5~1.5 중량%; 산화마그네슘(MgO) 4~4.5 중량%; 산화칼슘(CaO) 40~48 중량%; 산화망간(MnO) 0.1~0.5 중량%; 산화철(Fe2O3) 0.01~0.2 중량%; 이산화티타늄(TiO2) 0.5~1 중량%; 알칼리(Na2O, K2O) 0.2~0.6중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 층간소음 방지층 형성용 조성물. - 삭제
- 건물의 콘크리트 슬래브층; 및
상기 콘크리트 슬래브층의 상부에 적층된 제1항의 층간소음 방지층 형성용 조성물로 형성된 층간소음 방지층;을 포함하는 층간소음 방지 바닥구조. - 제5항에 있어서,
상기 층간소음 방지층의 상부면에 형성된 난방 배관층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층간소음 방지 바닥구조.
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JP2014533213A (ja) * | 2011-11-11 | 2014-12-11 | ロメオ, イラリアン チューペルカ, | コンクリート混合組成物、モルタル混合組成物及びコンクリート又はモルタルの養生及び製造方法及びコンクリート又はコンクリート物/コンクリートオブジェクト及び構造物 |
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KR102191922B1 (ko) | 2020-05-08 | 2020-12-16 | 문수동 | 층간소음 차단용 조성물 및 그 시공방법 |
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