KR200350959Y1 - 건축물의 바닥 및 벽구조체 - Google Patents

Abstract

본 고안의 건축물의 바닥 및 벽구조체는 콘크리트 슬래브층 상에 시공되는 건축물의 층간 바닥구조체의 슬래브층 상에 위치되는 단열층의 상부에 아토마이징 처리된 구상의 제강슬래그를 포설하고 그 위에 시멘트모르타르층을 형성하고 표면마감층으로 마감시키므로서 건물의 층간소음을 획기적으로 감소시키는 것이 가능하고 건물의 해체시 포설된 구상체의 제강슬래그를 파쇄공정이나 기타 다른 작업이 필요없이 용이하게 그대로 회수하여 재사용하는 것이 가능하게 되어 자원을 재활용하는 것이 가능한 고안이다.

Description

건축물의 바닥 및 벽구조체 { base structure of building }

본 고안은 흡음성이 향상된 소음이 방지되는 건축물의 바닥 및 벽구조체에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 콘크리트슬래브상에 형성되는 건축물의 층간 바닥구조체의 상부에 슬래그볼을 포설시키므로서 또한 콘크리트벽체사이에 슬래그볼을 포설시키므로서 인접한 슬래그볼사이에 형성된 공극내로 소음이 흡수되므로 흡음성능이 향상되고 인접한 슬래그볼사이에 형성된 공극내의 공기가 가열되므로 축열성이 향상된 건축물의 바닥 및 벽구조체에 관한 것이다.

대한민국은 국토가 협소한 반면에 인구밀도가 높기 때문에 공동주택이나 고층빌딩의 보급을 장려해 오고 있다. 이러한 공동주택의 보급은 토지이용율을 극대화할 수 있으며 대량공급이 용이하여 다량의 주택을 보급할 수 있어 주택부족문제를 효과적으로 해결할 수 있다는 장점때문에 현재도 널리 이용되고 있다. 그러나, 이러한 공동주택은 구조상 다수의 세대가 벽이나 바닥을 공동으로 사용하기 때문에 각 세대간에 발생되는 '층간 소음'이 항상 문제가 되어 오고 있다. 이러한 '층간 소음'의 심각성은 각 세대간의 반목이나 불화의 원인이 되며 공통주택 주거민들에 의한 공동주택주거사항중 불만족 1위로 지목된 것을 보아도 '층간 소음'의 문제가 심각하다고 할 것이며 이러한 '층간 소음'의 문제는 반드시 해결되어야만 하는 과제로 되고 있다. 그러나, 이러한 '층간 소음'의 문제가 해결되지는 않고 아파트나 주상복합건물등이 고층화되면서 건물의 하중을 감소시키기 위하여 바닥 슬래브를경량재로 사용하거나 슬래브 두께를 줄여서 시공하게 됨으로서 '층간 소음'의 문제를 개선시키지는 않고 점점 더 악화시키는 방향으로 진행되고 있는 실정이다.

도1에 도시된 종래의 건축물의 바닥단면은 철근콘크리트 슬래브층(11)의 상부에 50-100mm의 두께로 경량 기포콘크리트를 타설하거나 발포 스티로폼보드를 배치하여 단열층(12)을 형성하고 상기 단열층(12)위에 난방용 배관(13)을 일정한 간격으로 배치하고 배관주위와 배관상부를 시멘트 몰탈(14)로 충진시키고 미장처리 후 표면마감층(15)을 배치한 구조이다.

상기의 경량 기포콘크리트는 다공질 콘크리트라고도 호칭되며 콘크리트내에 다량의 기포를 함유하도록 처리되어 비중이 낮으면서 단열기능을 갖는 콘크리트로서, 현장에서 직접 만들어 타설하거나, 공장에서 생산하여 현장으로 이동시켜 타설하기도 한다. 그러나 기포 콘크리트는 상대적으로 단열성이 떨어져서 단열규정의 기준을 충족하기 위해서는 기포 콘크리트의 두께를 대략 70mm 이상으로 유지해야 하므로 매우 두터운 층이 요구된다. 또한 발포 스티로폼보드는 비교적 저가이며 시공이 간편하여 대체로 많이 이용되고 있으나 단열성이 낮으며 시공후 시간이 지나면서 열화되어 내구성이 떨어지고 폐기물에 의한 오염문제 등으로 인하여 점차 사용이 기피되고 있다. 이러한 문제점을 해결하도록 암면이나 유리면 등을 단열층으로 채택하여 시공하기도 하며 이러한 암면과 유리면은 화재가 발생하는 경우에도 열안정성이 뛰어나고 경년변화에 따른 열화가 적기 때문에 상기 스티로폼이나 기포 콘크리트의 문제점을 해결할 수 있다.

전술한 콘크리트 구조는 재료가 비교적 비중이 크고 기밀성을 갖추고 있기때문에 사람의 음성, 텔레비젼과 라디오소리 등과 같은 공기를 매체로 전달되는 공기 전달음에 대해서는 어느 정도 차단기능을 갖고 있다. 그러나 콘크리트면에 충격이 가해질 때 발생되는 고체 전달츰은 공기전달음과 특성이 다른 점에서 문제가 있다. 공동주택의 경우에 발생하는 고체전달음은 위층에서 뛰는 소리, 무거운 물건을 떨어트리는 소리, 망치 소리, 급배수관, 화장실 하수관 등에서 발생하는 소음 등을 예로 들 수 있다. 이러한 고체 전달음은 의자 끄는 소리나 마늘 빻는 소리와 같은 경량충격음과 아이들이 뛰어다니는 소리와 같은 중량충격음으로 분류되는데, 콘크리트 구조는 본래 이들에 대한 자체진동 감쇄능력이 작기 때문에 상기 충격음이 인접 세대로 쉽게 전달되는 특성을 갖고 있다. 가벼운 물건이 떨어지는 충격에 의해 발생하는 경량 충격음은 비교적 충격력이 작으므로 마감 몰탈 위의 표면재 처리로서 어느 정도 충격음을 감쇄하는 것이 가능하나 실질적으로는 이러한 경량 충격음의 처리도 용이하지 않다. 또한 중량축경움은 충격력이 크므로 무엇보다 바닥 슬라브 두께와 강성 정도가 상당히 중요하나, 시공원가 상승 및 경량화 설계 등의 문제로 잘 이행되고 있지 않고 있다.

이러한 종래의 건축물 바닥구조는 건축구조물의 바닥 슬래브층의 두께가 얇은 경우에, 경량콘크리트나 발포성 스티로폼의 경우에, 고체 전달음에 대해서 차음기능이 현저히 떨어지므로 층간 소음이 상하층 간에 쉽게 전달되고, 이러한 상하층간의 소음피해로 인해 주거환경이 매우 열악하게 되고 공동주택구성원간의 불화와 반목의 원인이 되어 공동생활에 치명적인 문제점을 발생하고 있는 것이다.

이러한 층간 소음의 심각성을 인식하고 입안된 2003년 4월 22일 국무회의에서 심의를 거친 주택건설기준 등에 관한 규정중 개정령에 의하면, "공동주택의 바닥은 각 층간 바닥충격음이 경량 충격음은 58dB 이하, 중량 충격음은 50dB 이하가 되도록 한다 이경우 바닥충격음의 측정은 건설교통부장관이 정하여 고시하는 방법에 의한다"라고 고시하고 있다.

이에 의해 고시된 중량 충격원에 대한 기준과 경량 충격원에 대한 기준은 다음 표 1과 2와 같다.

표 1(중량 충격원에 대한 기준)

급별	바닥충격음레벨(단위:dB)
	주파수 63Hz	주파수 500Hz	주파수 2.000Hz
1급	66미만	63미만	39미만
2급	66 ~ 71	43 ~ 48	39 ~ 44
3급	71 ~ 76	48 ~ 53	44 ~ 49

표 2(경량 충격원에 대한 기준)

급별	바닥충격음레벨(단위:dB)
	주파수 63Hz	주파수 500Hz	주파수 2.000Hz
1급	76미만	63미만	59미만
2급	76 ~ 86	63 ~ 68	59 ~ 64
3급	86 ~ 96	68 ~ 73	64 ~ 69

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 실용신안등록 제 321612호에는 제강슬래그와 시멘트를 혼합하여 슬래그몰탈층을 단열층상에 형성시켜 제강슬래그를 건축물의 바닥 구조재료로 활용한 것이 제안되어 있으나, 상기의 고안에서는 원하는 만큼의 층간 소음을 감소시키는 효과가 나타나지 않게 되어 보다 월등하게 층간소음을 감소시킬 수 있는 건축물의 바닥구조체가 고안되는 것이 절실한 실정인 것이다.

본 고안의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 출원인이 개발한 바 있는 구상체의 제강슬래그를 이용하면서도 건물의 층간소음을 획기적으로 감소시키는 것이 가능하고 건물의 해체시 포설된 구상체의 제강슬래그를 파쇄공정이나 기타 다른 작업이 필요없이 용이하게 그대로 회수하여 재사용하는 것이 가능하게 되어 자원을 재활용하는 것이 가능한 건축물의 바닥 및 벽구조체를 제공하는 것이다.

본 고안의 이러한 목적은 콘크리트 슬래브층 상에 시공되는 건축물의 층간 바닥구조체의 슬래브층 상에 위치되는 단열층의 상부에 아토마이징 처리된 구상의 제강슬래그를 포설하고 그 위에 시멘트모르타르층을 형성하고 표면마감층으로 마감시킨 본 고안에 따른 건축물의 바닥구조체에 의하여 달성된다.

본 고안의 이러한 목적은 콘크리트벽체사이에 제강슬래그포설층을 형성시킨 본 고안에 따른 건축물의 벽구조체에 의하여 달성된다.

본 고안에 따른 건축물의 바닥 및 벽구조체는 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징 및 장점들을 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

도1은 종래의 콘크리트건축물의 바닥구조체의 개략적인 종단면도

도2는 본 고안에 따른 콘크리트 건축물의 바닥 및 벽구조체의 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1. 콘크리트 슬래브층 2. 단열층

3. 슬래그포설층 4.난방용 배관

5. 시멘트몰탈층

본 고안의 실시예에서 사용되는 상기 구상체의 제강슬래그는 공지된 기술에 의해 얻어지는 것으로서, 제강공정중 발생하는 산업폐기물인 용융상태의 제강슬래그를 냉각기류내에 통과시키므로서 0.1mm 내지 10mm 범위에 있는 다양한 크기로 구상화시켜 얻어지며, 이러한 구상체의 제강슬래그는 구상화 공정(atomizing process) 중에서 스피넬(첨정석)과 유사한 2CaOFe₂O₃형태의 화학적으로 매우 안정된 결정구조를 가지게 되어, 물 또는 대기중의 수분과 반응이 거의 일어나지 않아 내풍화성이 극히 높고 재료의 성질이 시멘트와 친화력도 우수하며 치수안정성이 우수하다는 특성을 갖고 있다. 상기 구상체 제강슬래그는 대략 CaO 42-63wt%, Fe2O3 22-35wt%, SiO2 9-11wt%, MgO 6-9wt%, FeO는 3wt% 이하 등의 화학조성을 가지며 경도는 5-8 정도가 된다.

본 고안의 일실시예에 따른 건축물의 바닥 및 벽구조체(A)는, 도2에 도시된 바와 같이, 철근 콘크리트 구조물과 바닥구조체와 벽구조체의 단면이 도시되어 있다. 도2에 도시된 실시예에서 콘크리트 벽구조체 구조물상에 시공되는 벽면측 내장 단열재, 석고보드와 같은 벽면 마감재, 벽지 등을 생략하여 도시하고 있음을 당업자들은 이해할 수 있을 것이다. 본 고안에서, 바닥구조체는 건축물의 콘크리트 슬래브층(1) 상부에 단열층(2)을 20-70mm 정도의 두께로 시공하고, 상기 단열층(2)의 상부에 제강슬래그를 약 20-50mm의 두께로 포설하여 슬래그포설층(3)을 형성시키고, 상기 슬래그포설층(3)의 상부에 온수 순환을 위한 온돌식 난방용 배관(4)을 적절히 배열하여 소정의 지지수단(미도시)에 의해 설치한 후에 배관(4)의 주변부와 상부를 일반 시멘트 몰탈로 20-50mm 두께만큼 채워 시멘트몰탈층(5)을 형성하고 상부를 미장마감하여 완성된다. 본 고안에서, 벽구조체는 벽체본체(10)사이에 슬래그포설층(30)을 포설시켜 완성시킨다.

상기 슬래그포설층(3)상에 사용되는 제강슬래그는 0.1mm-10mm의 크기가 고르게 사용될 수도 있으며 균일한 크기의 것이 사용될 수도 있다. 상기 슬래그포설층(3)상의 제강슬래그는 시멘트와 같은 결합재에 의하여 위치가 고착되는 구조가 아니라 외력이 가해지면 위치가 변경되는 상태로 포설된 것으로 각 제강슬래그의 사이에는 공극이 존재하는 구조이다. 본 고안의 특징은 슬래그포설층(3)의 각 제강슬래그가 모르타르에 의하여 경화되어 위치가 고착된 것이 아니라 포설된 각 제강슬래그사이에 공극이 존재하게 되어 흡음효과가 대단히 우수하게 되고 가열도 용이하게 됨은 물론 건물의 해체시에도 고착된 것이 아니므로 용이하게 회수하는 것이 가능하게 되어 슬래그포설층의 제강슬래그를 100% 재활용이 가능하다는 것이다.

상기 시멘트몰탈층(5)상에는 장판지, 모노륨, 플로어 타일, 카페트 또는 마루용 목재 등의 표면마감재로 표면마감층(6)을 구성하여 본 고안의 바닥구조체가 완성된다.

상기 단열층(2)은 유리면, 암면, 석면, 발포 스티로폼, 발포 폴리우레탄 폼, 및 경량 기포콘크리트 등으로 이루어지는 단열재군 중에서 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.

상기 슬래그포설층(3)상에 배관(4)이 포함된 1층의 시멘트몰탈층(5)을 형성하였으나, 이에 국한되지 않고 1차 시멘트몰탈층을 형성하고 그 위에 배관을 배치하고 다시 2차 시멘트몰탈층을 형성할 수도 있다. 또한, 단열층(2)상에 슬래그포설층(3)이 형성되었으나, 단열층(2)이 없이 콘크리트 슬래브층(1)상에 바로 포설두께를 두껍게 하여 슬래그포설층(3)을 형성할 수도 있다.

본 실시예에서는 상기 슬래그포설층(3)이 제강슬래그가 그대로 포설된 상태로 기술되었으나, 제조시나 사용현장에서 사용이 용이하고 보관이 편리하도록 두께3cm의 마대자루나 다른 포대상에 충진된 상태로 여러개의 포대가 그대로 포설되는 것도 가능하다고 할 것이다.

본 실시예에서는 온수가 순환되는 온돌난방용 배관이 도시되었으나, 일반 빌딩과 같은 건축물에서는 바닥에 온돌난방용 배관이 포설되지 않고 공조시스템이 이나 냉난방용 에어컨이 사용되나, 이러한 온돌난방용 배관을 제외한 부분은 일반 빌딩과 같은 사무실용 건물에도 본 고안의 건축물의 바닥구조체를 적용하여 우수한 흡음능력을 발휘하는 것이 가능하므로 일반 건물도 본 고안이 응용되며 이에 따른 상응한 효과가 발휘되므로 이러한 일반 건물에 적용된 본 고안의 바닥구조체와 유사한 구조도 명백히 본 고안 권리범위에 속한다고 할 것이다.

이와 같은 본 고안에 의한 바닥구조체에 포설되는 것과 동일한 구상체 제강슬래그가 포설된 슬래그포설층은 두께 25mm 로 하여 바닥충격음 측정방법에 의하여 경량충격원과 중량충격원으로 발생시킨 층간소음에 대한 측정결과는 다음과 같다.

본 고안에서 사용되는 시료는 일반건축물과 같은 조건으로 각기 제조하고 시험하였다

본 고안의 (1)PS Ball 독립포설시편인 시료1은 콘크리트슬라브층 150mm, 그 위에 기포콘크리트층 50mm, 그 위에 제강슬래그볼을 25mm를 포설하여 슬래그포설층 25mm, 그 위에 55mm 마감층의 형성하여 완성하였다. 비교대상인 (2)PS Ball 혼합포설시편인 시료2는 콘크리트슬라브층 150mm, 그 위에 기포콘크리트층 50mm, 그 위에 제강슬래그를 시멘트와 1:1로 혼합하여 두께 25mm로 경화시켜 제조된 경화슬래그모르타르층 25mm, 그 위에 55mm 마감층의 형성하여 완성하였다. 비교대상인 종래의(3)기존 온돌바닥 시편인 시료3은 콘크리트슬라브층 150mm, 그 위에 기포콘크리트층 50mm, 그 위에 80mm 마감층의 형성하여 완성하였다.

동일조건하에서 각 시료에대하여 각기 5회씩 경량충격음(망치타격)과 중량충격음( 1m높이에서 타이어 추락시험)을 측정한 결과 측정치는 표1과 같다.

대상시편	경량 충격음 (dB(A))	중량 충격음 (dB(A))
(1)PS Ball 독립포설 시편	1	91.6	평균치	1	84.2	평균치
	2	92.2	91.4	2	86.4	84.7
	3	92.5		3	84.5
	4	90.6		4	82.7
	5	90.1		5	85.9
(2)PS Ball 혼합포설 시편	1	99.3	100.6	1	86.7	87.1
	2	99.3		2	87.0
	3	101.8		3	88.0
	4	101.0		4	87.1
	5	101.6		5	86.7
(3)기존 온돌바닥 시편	1	97.0	98.0	1	85.8	86.8
	2	99.7		2	87.0
	3	97.2		3	87.9
	4	98.2		4	86.4
	5	98.1		5	86.8

주) 1.상기 측정치는 2004.2.10일자로 한국지오텍주식회사에서 측정되었다.

2. 본 결과값은 현장측정값으로서 측정결과에 영향을 미칠 수 있는 요인(시료제조형식, 사용재료의 배합 등)에 의해 달라질 수 있다.

3. 본 시험은 KS규격을 참고로 하여 간이적으로 소음평가를 실시한 것으로서 실험자에 따라 오차가 발생될 수 있다.

상기 측정치에서 알 수 있듯이,본 고안의 구상체의 제강슬래그가 포설된 바닥구조층의 시료1은 경량충격음 시험에서 평균적으로 91.4dB(A), 중량 충격음에서 평균적으로 84.7dB(A), 시료2는 경량 충격음에서 평균적으로 100.6dB(A), 중량 충격음에서 평균적으로 87.1dB(A), 시료3은 경량 충격음에서 평균적으로 98.0dB(A), 중량 충격음에서 평균적으로 86.8dB(A)로 측정되어 본 고안의 시료1에서 우수한 충격음 흡수성능이 발현된 것으로 나타났다. 이와 같은 본 고안의 시료1에소 소음저감에 효과적인 것으로 나타났으며 각 구상체 제강슬래그볼사이의 공극이 흡음작용에 영향이 있는 것으로 판단되었다. 이러한 시험결과는 유리면이나 암면 또는 발포 스티로폼과 같은 소재와 함께 사용딜 경우에는 소재의 탄력성에 의해 충격음을 흡수하여 감쇄시킴으로서 흡음성능이 향상될 것이므로 건물의 층간 소음문제를 획기적으로 개선할 수 있게 된 것이다. 그리고 건축물의 벽구조체의 적용에 있어서도 벽체본체사이에 5mm이상이면 소음이 감소하는 효과가 있으며 바람직하게는 10mm이상의 두께로 슬래그포설층을 형성시키면 소음감소에 상당힌 효과가 있음이 밝혀졌다.

본 고안의 건축물의 바닥 및 벽구조체에 사용된 구상체의 제강슬래그볼은 화학적으로 안정된 스피넬구조이므로 공기나 수분에 의한 부식이나 산화물이 발생되지 않고 장기간 그 상태를 유지하므로 건축물이나 바닥구조체의 해체시 파쇄나 다른 작업공정이 필요없이 포설된 상태 그대로 회수하는 것이 가능하게 되어 회수가 대단히 용이하게 되어 다시 재활용이 가능하게 되어 자원의 효율적인 이용이 가능하게 되는 것이다.

이상과 같이 본 고안의 건축물의 바닥 및 벽구조체는 콘크리트 슬래브층 상에 시공되는 건축물의 층간 바닥구조체의 슬래브층 상에 위치되는 단열층의 상부에 아토마이징 처리된 구상의 제강슬래그를 포설하고 그 위에 시멘트모르타르층을 형성하고 표면마감층으로 마감시키므로서 건물의 층간소음을 획기적으로 감소시키는 것이 가능하고 건물의 해체시 포설된 구상체의 제강슬래그를 파쇄공정이나 기타 다른 작업이 필요없이 용이하게 그대로 회수하여 재사용하는 것이 가능하게 되어 자원을 재활용하는 것이 가능한 고안이다.

상기의 설명에서 구성부분을 한정하고 구성부분에 대하여 수치한정하여 기술하였으나 이러한 한정은 본 고안의 범위를 한정하려는 것은 아니며 단지 예시적으로 기술한 것이라 할 것이고, 본 고안의 명세서에서 언급하지 않은 종래기술에 대한 균등물이 적용될 수 있고 다양한 치수선정이나 다양한 시공순서 및 다양한 시공방법으로 본 고안의 사상에 따라 다양한 변형 및 균등물의 응용이 가능하다 할 것이며 이 또한 본 고안의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (4)

1. 콘크리트로 시공되는 건축물의 바닥 및 벽구조체에 있어서,

   상기 건축물의 바닥구조체는

   콘크리트 슬래브층과,

   상기 콘크리트 슬래브상에서 위치되는 단열층과,

   상기 단열층의 상부에 위치되는 구상체의 제강슬래그가 포설된 슬래그포설층과,

   상기 슬래그포설층상의 상부에 위치되는 표면마감층을 포함하고,

   상기 슬래그포설층은 상기 슬래그포설층의 각 제강슬래그가 위치가 고착되지 않게 포설되어 각 제강슬래그사이에 공극이 존재하는 것을 특징으로 하는 건축물의 바닥 및 벽구조체
2. 제1항에 있어서, 상기 슬래그포설층에 포설되는 제강슬래그는 다수개의 자루에 충진되는 상태로 포설되는 것을 특징으로 하는 건축물의 바닥 및 벽구조체
3. 콘크리트로 시공되는 건축물의 바닥 및 벽구조체에 있어서,

   상기 건축물의 벽구조체는 벽체본체사이에 제강슬래그가 충진되는 슬래그포설층을 형성되고, 상기 슬래그포설층은 상기 슬래그포설층의 각 제강슬래그가 위치가 고착되지 않게 포설되어 각 제강슬래그사이에 공극이 존재하는 것을 특징으로하는 건축물의 바닥 및 벽구조체.
4. 제3항에 있어서, 상기 슬래그포설층은 5~25mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 건축물의 바닥 및 벽구조체.