KR20230011071A - 바닥충격음 저감용 바닥구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 바닥 슬래브 상부에 구비된 이중 모르타르층에 따른 충분한 두께 확보로 중량충격음 등 바닥충격음을 저감하면서도 시공성이 우수한 바닥충격음 저감용 바닥구조에 대한 것이다.
본 발명 바닥충격음 저감용 바닥구조는 콘크리트 바닥 슬래브; 상기 바닥 슬래브의 상부에 구비되는 기초모르타르층; 상기 기초모르타르층의 상부에 구비되는 완충재; 상기 완충재의 상부에 구비되는 마감모르타르층; 및 상기 마감모르타르층의 상부에 구비되는 마루패널; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

바닥충격음 저감용 바닥구조{Floor structure for reducing floor impact sound}
본 발명은 콘크리트 바닥 슬래브 상부에 구비된 이중 모르타르층에 따른 충분한 두께 확보로 중량충격음 등 바닥충격음을 저감하면서도 시공성이 우수한 바닥충격음 저감용 바닥구조에 대한 것이다.
최근 주거용 건물로서 공동주택의 사용이 더욱 일반화되고 있는 추세에 있다. 이러한 공동주택은 구조상 세대 간 층간소음 발생이 불가피한데, 이로 인한 이웃 간 분쟁이 증가하면서 층간소음이 심각한 사회 문제로 대두되고 있다.
층간소음을 유발하는 바닥충격음은 크게 가볍고 딱딱한 충격에 의한 경량충격음과 무겁고 부드러운 충격에 의한 중량충격음으로 분류된다.
경량충격음은 거주자를 일시적으로는 놀라게 하지만 잔향이 없어 불쾌감이 상대적으로 적은 편이다. 이에 비해 중량충격음은 발생시 잔향이 남아 심한 불쾌감과 정신적 고통을 일으키는 경향이 있어 공동주택에서 특히 큰 문제가 되고 있다.
저주파수 대역의 충격음인 중량충격음은 슬래브 진동에 의해 전달되는 소음으로, 슬래브의 두께, 밀도, 강성, 지지 조건 등에 의한 슬래브의 동적 특성과 밀접한 관련이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 바닥구조는 콘크리트 바닥 슬래브(100) 상부에 완충재(200)가 설치되고, 완충재(200) 상부에 경량기포콘크리트층(300)과 마감모르타르층(400)이 시공된다.
이러한 완충재 시공은 경량충격음 저감에는 효과적이나 슬래브 진동에 의해 전달되는 중량충격음 저감에는 큰 효과를 발휘하기 어렵다.
그리고 경량기포콘크리트는 중량이 마감모르타르의 1/4 수준으로 매우 가벼워 중량충격음 저감 효과를 기대하기 어렵다. 뿐만 아니라 경량기포콘크리트층은 다공성으로 구성되므로, 상부에 마감모르타르 타설 시 물 빠짐 현상이 빠르게 진행되어 마감모르타르층의 품질이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 콘크리트 슬래브는 평활도를 3m당 7㎜ 이내로 맞추어야 하나 철근콘크리트 공법의 특성상 슬래브는 평활도를 맞추기가 쉽지 않다. 이에 콘크리트 슬래브 상면에 완충재를 직접 설치하면, 완충재 하부에 밀폐된 공간이 형성되어 공기에 의해 탄성계수가 증대되고, 이에 따라 바닥충격음이 증가한다. 또한, 세대마다 슬래브 두께에 편차가 있어 바닥충격음 성능의 편차 발생이 불가피하다. 뿐만 아니라 슬래브에 형성된 자재 인양구는 나중에 콘크리트를 타설하여 폐쇄하는데, 자재 인양구 경계부에 위치하는 요철로 인해 완충재 시공 시 들뜸이 발생하고, 별도의 고정물로 고정할 경우에는 고정물이 바닥충격음을 전달하는 sound bridge 현상이 일어난다.
KR 10-0605030 B1
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 바닥충격음을 저감하면서도 시공성이 우수한 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 콘크리트 바닥 슬래브; 상기 바닥 슬래브의 상부에 구비되는 기초모르타르층; 상기 기초모르타르층의 상부에 구비되는 완충재; 상기 완충재의 상부에 구비되는 마감모르타르층; 및 상기 마감모르타르층의 상부에 구비되는 마루패널; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 기초모르타르층과 마감모르타르층 중 적어도 어느 하나 이상은 풍쇄슬래그, 전기로 산화슬래그, 동슬래그, 연슬래그, 페로니켈슬래그 및 고로슬래그 중 적어도 어느 하나를 포함하는 중량골재와 1종 포틀랜드시멘트, 3종 포틀랜드시멘트, 고로슬래그미분말 및 알루미나시멘트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 결합재와 분말도가 5000 내지 7000㎠/g인 혼화재B와 석회석고계 팽창재를 포함하는 혼화재C를 포함하는 중량모르타르 조성물로부터 제조되어 단위용적중량이 2500 내지 2700㎏/㎥이고, 재령 28일 기준의 압축강도가 15 내지 50MPa을 만족하는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 중량모르타르 조성물은 혼화제A 및 혼화제B 중 적어도 하나를 더 포함하되, 상기 혼화제A는 리기닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 및 폴리카복실레이트 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 혼화제B는 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 마감모르타르층과 마루패널 사이에는 마루패널을 부착하기 위한 접착층이 구비되되, 상기 접착층은 실리콘계 접착제로 신율이 100% 이상인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 접착층의 상부에는 제1방향으로 복수 열의 골이 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 접착층은 마감모르타르층의 상면에 구비되는 것으로 상부에 제1방향으로 복수 열의 골이 형성된 실리콘계 접착제인 제1접착층과 상기 제1접착층의 상부에 구비되는 제2접착층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제2접착층의 하부에는 상기 제1방향과 직교하는 방향인 제2방향으로 복수 열의 골이 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제2접착층은 마루패널의 하면에 사전 도포되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 완충재는 하부에 복수의 제1돌부가 돌출 형성되어 이웃하는 제1돌부 사이에 제1공기층이 형성되는 하부완충재와 상기 하부완충재의 상부에 적층되는 것으로 하부에 복수의 제2돌부가 돌출 형성되어 이웃하는 제2돌부 사이에 제2공기층이 형성되는 상부완충재로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부완충재는 경질완충재이고, 상부완충재는 연질완충재인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부완충재의 제1돌부는 상호 이격된 스폿 형태이고, 상부완충재의 제2돌부는 일방향으로 길게 형성된 라인 형태인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제2돌부의 사이에는 제2돌부보다 길이가 짧아 하부완충재의 상면과 이격되는 라인 형태의 서브돌부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 서브돌부의 양측에 형성된 홈부 중 일측의 제1홈부는 타측의 제2홈부보다 서브돌부가 하부완충재의 상면과 이격된 거리만큼 더 깊게 형성되고, 제1홈부 및 제2홈부의 폭은 각각 제2돌부 및 서브돌부의 폭과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1돌부와 제2돌부는 접지 부분이 평면상 부분적으로 중첩되되, 중심축이 서로 일치하지 않도록 편심 배치되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 바닥 슬래브의 창호 측 외곽 하면에는 띠형 판인 드롭슬래브가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 최종 마감모르타르층 하부에 기초모르타르층이 추가로 구비되므로, 이중 모르타르층에 따른 충분한 두께 확보로 중량충격음을 크게 저감할 수 있다.
둘째, 기초모르타르층의 시공 및 양생 후 마감모르타르층을 시공할 수 있으므로, 마감모르타르층 시공 시 물 빠짐 현상이 거의 없어 마감모르타르층의 품질이 우수하다.
셋째, 기초모르타르층과 마감모르타르층 중 적어도 어느 하나 이상을 중량모르타르 조성물로 구성함으로써, 바닥구조의 고유진동수 대역을 이동시키고 이에 따라 공명 현상 발생을 방지하여 층간소음 발생을 저감시킬 수 있다.
넷째, 마감모르타르층 상면에 기존 에폭시계 접착제 대신 실리콘계 접착제를 도포하여 접착층을 형성하는 경우, 접착층이 경화 후 탄성 특징을 나타내므로 외부 충격을 흡수하고 감쇄하여 바닥충격음을 줄일 수 있다.
다섯째, 완충재가 각각 하면에 돌부가 형성된 하부완충재와 상부완충재로 구성되는 경우, 이웃하는 돌부와의 사이에 공기층이 형성되어 바닥충격음을 저감할 수 있다.
도 1은 종래 바닥구조를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명 바닥충격음 저감용 바닥구조를 도시하는 단면도.
도 3은 바닥구조의 고유진동수와 중량충격음의 주파수를 나타내는 그래프.
도 4는 마루패널의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 바닥충격음 저감용 바닥구조를 도시하는 단면도.
도 6은 도 4에 도시된 바닥충격음 저감용 바닥구조의 시공 순서를 도시하는 도면.
도 7은 다른 실시예에 의한 바닥충격음 저감용 마루 구조의 시공 순서를 도시하는 도면.
도 8은 마루패널 하면에 제2접착층이 선 도포된 실시예를 도시하는 사시도.
도 9는 도 2의 A 부분을 도시하는 확대 단면도.
도 10은 하부완충재를 도시하는 저면 사시도.
도 11은 상부완충재를 도시하는 저면 사시도.
도 12는 서브돌부가 구비된 상부완충재의 설치 상태를 도시하는 단면도.
도 13은 상부완충재 형성을 위한 원판 절단선을 도시하는 도면.
도 14는 원판을 절단하여 형성되는 2매의 상부완충재를 도시하는 도면.
도 15는 제1돌부와 제2돌부의 중첩 관계를 도시하는 도면.
도 16은 드롭슬래브가 구비된 바닥충격음 저감용 바닥구조를 도시하는 단면도.
도 17은 드롭슬래브의 설치 위치를 나타내는 도면.
도 18은 후시공 드롭슬래브의 시공 순서를 도시하는 도면.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명 바닥충격음 저감용 바닥구조를 도시하는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 바닥충격음 저감용 바닥구조는 콘크리트 바닥 슬래브(1); 상기 바닥 슬래브(1)의 상부에 구비되는 기초모르타르층(2); 상기 기초모르타르층(2)의 상부에 구비되는 완충재(3); 상기 완충재(3)의 상부에 구비되는 마감모르타르층(4); 및 상기 마감모르타르층(4)의 상부에 구비되는 마루패널(6); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바닥충격음을 저감하면서도 시공성이 우수한 바닥충격음 저감용 바닥구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서는 구조체인 콘크리트 바닥 슬래브(1) 상부에 기초모르타르층(2)이 시공된다.
상기 기초모르타르층(2)은 바닥 슬래브(1) 상부에 기초모르타르를 타설하여 형성되는 것으로, 완충재(3) 시공 전 바닥 두께를 일정하게 하고 상면 평활도를 균일하게 맞춘다.
상기 기초모르타르는 밀도가 높고 유동성이 좋은 모르타르를 사용하는 것이 좋다. 특히, 고유진동수는 질량의 제곱근에 반비례하므로, 중량모르타르를 사용하여 바닥의 고유진동수 대역을 낮은 쪽으로 이동시킴으로써 중량충격음 가진파와의 공명을 방지하도록 할 수 있다.
상기 완충재(3)는 기초모르타르층(2)의 상부에 구비된다.
선 타설된 기초모르타르층(2) 상부에 완충재(3)를 설치하여 완충재(3)를 구조체인 바닥 슬래브(1)와 뜬바닥구조로 형성한다.
상기 완충재(3)는 바닥충격음을 저감하고 단열 성능을 확보한다.
상기 마감모르타르층(4)은 완충재(3)의 상부에 구비된다.
상기 완충재(3)의 상부에는 경량기포콘크리트층 없이 기초모르타르층(2)과 별도로 마감모르타르층(4)이 바로 시공된다.
따라서 기초모르타르층(2)과 마감모르타르층(4)의 이중으로 모르타르층을 확보하여 중량충격음을 크게 저감할 수 있다.
또한, 기존에는 경량기포콘크리트층 상부에 난방 배관을 설치하여 경량기포콘크리트층의 단열 성능에 의해 난방 효율을 높였다. 이와 달리, 본 발명에서는 경량기포콘크리트층 대신 마감모르타르층(4) 하부에 위치하는 완충재(3)의 단열 성능에 의해 난방 효율을 확보한다.
상기 기초모르타르층(2)에 전기 배관을 설치하면, 완충재(3)가 난방 배관의 열을 차단하여 전기 배관 주변 온도가 허용 온도를 초과하는 것을 방지할 수 있다.
상기 마루패널(6)은 마감모르타르층(4)의 상부에 구비된다.
상기 마루패널(6)은 별도의 접착제 없이 끼워 맞추는 조립식으로 시공되는 강화마루나 접착제를 사용하여 마감모르타르층(4)에 부착 시공되는 강마루 등을 사용할 수 있다.
일실시예로 상기 기초모르타르층(2)은 두께 20~60㎜, 상기 완충재(3)는 두께 40㎜ 이상, 마감모르타르층(4)은 두께 35~60㎜인 것이 바람직하다.
상기 기초모르타르층(2)과 마감모르타르층(4)을 구성하는 모르타르는 셀프 레벨링을 통한 평활도 조절이 가능하도록 플로우치 230~270㎜ 범위의 자재를 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 바닥구조의 고유진동수와 중량충격음의 주파수를 나타내는 그래프이다.
상기 기초모르타르층(2)과 마감모르타르층(4) 중 적어도 어느 하나 이상은 풍쇄슬래그, 전기로 산화슬래그, 동슬래그, 연슬래그, 페로니켈슬래그 및 고로슬래그 중 적어도 어느 하나를 포함하는 중량골재와 1종 포틀랜드시멘트, 3종 포틀랜드시멘트, 고로슬래그미분말 및 알루미나시멘트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 결합재와 분말도가 5000 내지 7000㎠/g인 혼화재B와 석회석고계 팽창재를 포함하는 혼화재C를 포함하는 중량모르타르 조성물로부터 제조되어 단위용적중량이 2500 내지 2700㎏/㎥이고, 재령 28일 기준의 압축강도가 15 내지 50MPa을 만족하도록 구성할 수 있다.
도 3의 (a)와 같이, 바닥구조의 고유진동수가 바닥구조를 통과하는 중량충격음의 가진주파수와 동일하면, 공명 현상으로 인해 바닥구조의 진동이 커진다. 따라서 바닥구조의 고유진동수(f0) 대역을 이동시키면, 이러한 공명 현상을 방지하여 층간소음을 줄일 수 있다.
구조물의 고유진동수는 아래 식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
즉, 구조물의 고유진동수는 질량의 제곱근에 반비례하고, 강성의 제곱근에 비례한다. 그러므로 질량을 증가시키고 강성을 감소시키면, 구조물의 고유진동수 대역을 낮은 쪽으로 이동시킬 수 있다.
이에 상기 기초모르타르층(2)과 마감모르타르층(4) 중 적어도 어느 하나 이상은 단위용적중량이 2500 내지 2700㎏/㎥이고, 압축강도가 15 내지 50MPa(재령 28일 기준)인 중량모르타르 조성물로 제조할 수 있다.
이때, 중량모르타르 조성물은 중량골재, 결합재, 혼화재B 및 혼화재C를 포함하여 구성 가능하다.
상기 중량골재는 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 60 내지 70중량부가 포함될 수 있다.
상기 중량골재는 중량모르타르 조성물 및 이로부터 제조된 모르타르의 중량을 증가시키기 위한 것으로, KS 인증 골재 중 밀도가 2.9 내지 4.0g/㎤인 골재를 포함한다.
예를 들어, 상기 중량골재는 풍쇄슬래그(PS Ball, 약 3.8g/㎤), 전기로 산화슬래그(약 3.6g/㎤), 동슬래그(약 3.5g/㎤), 연슬래그(약 3.5g/㎤), 페로니켈슬래그(약 3.1g/㎤) 및 고로슬래그(약 2.9g/㎤) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 중량골재는 상기 수치 범위 내에서 모르타르층을 중량화하면서도 적정 강도를 발휘할 수 있게 한다.
상기 결합재는 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 10 내지 40중량부, 더욱 바람직하게는 18 내지 30중량부가 포함될 수 있다.
상기 결합재는 상기 수치 범위 내에서 중량모르타르 조성물의 점도 및 재료 분리 저항성을 향상시킨다. 상기 결합재는 밀도가 2.0 내지 4.5g/㎥인 것을 사용할 있고, 예를 들어, 1종 포틀랜드시멘트, 3종 포틀랜드시멘트, 고로슬래그미분말 및 알루미나시멘트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 혼화재B는 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 1.0 내지 5.0중량부가 포함될 수 있다.
상기 혼화재B는 상기 수치 범위 내에서 중량모르타르 조성물의 재료 분리 및 균열 발생을 방지하고 작업성을 향상시키되, 강도와 강성은 증진되지 않게 하여 고유진동수가 증가되지 않도록 한다.
상기 혼화재B는 고분말도 석회석을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고분말도 석회석은 분말도가 5000 내지 7000㎠/g일 수 있다. 상기 수치 범위의 조성 및 분말도를 가진 고분말도 석회석을 사용하는 경우, 시멘트보다 미세한 크기를 갖게 됨에 따라 시멘트 경화 시 형성되는 미세공극을 충전할 수 있게 되어 중량모르타르 조성물의 유동성을 향상시키고 재료 분리를 방지할 수 있다.
상기 혼화재C는 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 1.0 내지 5.0중량부 포함될 수 있다.
상기 혼화재C는 상기 수치 범위 내에서 중량모르타르 조성물로부터 제조된 모르타르층의 균열을 방지한다.
상기 혼화재C는 석회석고계 팽창재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 석회석고계 팽창재는 석회석, 코우크스, 생석회 및 무수석고 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 수치 범위의 석고석회계 팽창재를 사용하는 경우, 물 및/또는 시멘트 성분과 화학적으로 반응하여 초기 팽창과 장기 건조수축 저감 특성이 발휘되고, 모르타르의 수밀성을 향상시켜 내구성을 증진시킬 수 있다.
상기 중량모르타르 조성물에 의해 제조된 모르타르층이 단위용적중량 2500 내지 2700㎏/㎥, 압축강도 15 내지 50MPa(재령 28일 기준)의 수치 범위를 만족하면, 바닥구조의 고유진동수(f0) 대역이 도 3의 (b)와 같이 낮은 쪽으로 이동하여 공명 현상 발생을 방지함으로써 층간소음을 저감시킬 수 있다.
이 경우 모르타르층이 포함된 바닥구조의 고유진동수의 피크 지점 주파수와 중량충격음 가진주파수의 피크 지점 주파수와의 차가 32 내지 125Hz 범위 이내가 되며, 이러한 범위에서 층간소음 저감 효과가 크게 나타난다.
구체적으로 본 발명의 바닥구조가 바닥 슬래브(1)와 중량모르타르를 포함하는 경우 63Hz 대역에서 4 내지 6dB이 저감되며, 바닥 슬래브(1)와 완충재(3)를 포함하는 경우 125 내지 500Hz 대역에서 약 15dB 저감됨을 확인하였다. 그리고 상기 바닥구조, 즉 하부에서 상부로 바닥 슬래브(1), 중량모르타르로 제조되는 기초모르타르층(2), 완충재(3) 및 중량모르타르로 제조되는 마감모르타르층(4)을 포함하는 구조에서는 63 내지 500Hz 대역에서 소음이 상당히 저감되는 것을 확인하였다.
상기 중량모르타르 조성물은 혼화제A 및 혼화제B 중 적어도 하나를 더 포함하되, 상기 혼화제A는 리기닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 및 폴리카복실레이트 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 혼화제B는 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 혼화제A는 중량모르타르 조성물의 단위수량을 저감하여 단위용적중량을 증가시키기 위한 것으로, 리기닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트. 폴리멜라민술포네이트 및 폴리카복실레이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 혼화제A는 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 0.01 내지 1.0중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 혼화제B는 중량모르타르 조성물의 재료 분리를 방지하여 작업성을 향상시키기 위한 것으로, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스. 히드록시메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 혼화제B는 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 0.01 내지 1.0중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
추가로 상기 중량모르타르 조성물은 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 유기바인더 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 유기바인더는 상기 수치 범위 내에서 중량모르타르 조성물 내 각 구성 성분의 결합을 유도하여 재료 분리 저항성을 향상시킴으로써, 중량골재를 사용함에 따라 발생 가능한 문제점을 해결할 수 있다. 상기 유기바인더는 아크릴산, 아크릴산 코폴리머, 비닐아세테이트, 비닐아세테이트 코폴리머, 폴리비닐알콜 및 에틸렌 비닐 아세테이트 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.
추가로 상기 중량모르타르 조성물은 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타아크릴(ethylene-methyl acrylate methacrylic) 공중합체 1 내지 5중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타아크릴은 상기 수치 범위 내에서 중량모르타르 조성물 및 이로부터 제조된 모르타르층의 내구성을 향상시킴으로써, 강도 저하로 인해 발생 가능한 문제점을 완화시킬 수 있다.
추가로 상기 중량모르타르 조성물은 중량모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 초산비닐-말레인산디에틸 공중합체 1 내지 5중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 초산비닐-말레인산디에틸 공중합체는 상기 수치 범위 내에서 모르타르 조성물 내 각 구성 성분의 결합을 유도하여 재료 분리 저항성을 향상시킴으로써, 중량골재를 사용함에 따라 발생 가능한 문제점을 해결할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
준비예
본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 모르타르 조성물 및 모르타르층을 제조하기 위해 다음의 재료를 준비하였다.
경량골재: 세척사(해사) 또는 부순잔골재
중량골재: 3.5~3.6 g/㎥ 밀도의 중량잔골재
결합재: 3.1±1 g/㎥ 밀도의 포틀랜드시멘트
혼화재A: 2.1±1 g/㎥ 밀도의 플라이애시
혼화재B: 2.9±1 g/㎥ 밀도의 고분말 석회석
혼화재C: 2.9±1 g/㎥ 밀도의 석회석고계 균열방지재
혼화제A: 폴리카르복실레이트계 분산제
혼화제B: 하이드록시에틸셀루로오스 증점제
실시예 1
모르타르 조성물 100중량부를 기준으로, 중량골재 67중량부, 결합재 30중량부, 혼화재B 1.0중량부, 혼화재C 2.0중량부, 혼화제A 0.1중량부, 혼화제B 0.1중량부를 믹서에 투입한 후 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 모르타르 조성물에 물 15.5중량부를 첨가한 뒤 양생하여 압축강도와 수축량 측정을 위한 가로×세로×높이가 16㎝×4㎝×4㎝ 크기의 직사각형 형태의 모르타르층, 탄성계수 측정을 위한 지름 10㎝×높이 20㎝ 원통형 모르타르층을 제조하였다.
실시예 2
모르타르 조성물 100중량부를 기준으로, 중량골재 67중량부, 결합재 25중량부, 혼화재B 6.0중량부, 혼화재C 2.0중량부, 혼화제A 0.1중량부, 혼화제B 0.1중량부를 믹서에 투입하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 모르타르 조성물에 물 15.5중량부를 첨가한 뒤 양생하여 압축강도와 수축량 측정을 위한 가로×세로×높이가 16㎝×4㎝×4㎝ 크기의 직사각형 형태의 모르타르층, 탄성계수 측정을 위한 지름 10㎝×높이 20㎝ 원통형 모르타르층을 제조하였다.
실시예 3
모르타르 조성물 100중량부를 기준으로, 중량골재 67중량부, 결합재 20중량부, 혼화재B 11.0중량부, 혼화재C 2.0중량부, 혼화제A 0.1중량부, 혼화제B 0.1중량부를 믹서에 투입하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 모르타르 조성물에 물 14.5중량부를 첨가한 뒤 양생하여 압축강도와 수축량 측정을 위한 가로×세로×높이가 16㎝×4㎝×4㎝ 크기의 직사각형 형태의 모르타르층, 탄성계수 측정을 위한 지름 10㎝×높이 20㎝ 원통형 모르타르층을 제조하였다.
비교예 1
모르타르 조성물 100중량부를 기준으로, 경량골재 75중량부, 결합재 20중량부, 혼화재A 3.0중량부, 혼화재C 2.0중량부를 믹서에 투입한 후 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 모르타르 조성물에 물 20.0중량부를 더 첨가한 뒤 양생하여 압축강도와 수축량 측정을 위한 가로×세로×높이가 16㎝×4㎝×4㎝ 크기의 직사각형 형태의 모르타르층, 탄성계수 측정을 위한 지름 10㎝×높이 20㎝ 원통형 모르타르층을 제조하였다.
비교예 2 내지 비교예 7
아래 표 1에 나타낸 배합비로 비교예 2 내지 비교예 7에 따른 모르타르 조성물을 제조하고, 이로부터 비교예 1과 동일한 크기의 모르타르층을 제조하였다.
배합비(중량부) W/R
(중량부)
경량
골재		 중량
골재		 결합재 혼화재A 혼화재B 혼화재C 혼화제A 혼화제B
실시예 1 -- 67 30 -- 1.0 2.0 0.1 0.1 15.5
실시예 2 -- 67 25 -- 6.0 2.0 0.1 0.1 15.5
실시예 3 -- 67 20 -- 11.0 2.0 0.1 0.1 14.5
비교예 1 75 -- 20 3.0 -- 2.0 -- -- 20.0
비교예 2 67 -- 30 1.0 -- 2.0 0.1 -- 17.0
비교예 3 -- 70 28 -- -- 2.0 0.1 -- 15.0
비교예 4 -- 60 38 -- -- 2.0 0.1 -- 17.0
비교예 5 -- 67 20 -- 11.0 2.0 0.1 0.2 15.5
비교예 6 -- 67 20 -- 13.0 -- 0.1 0.1 14.5
비교예 7 -- 67 30 -- 1.0 2.0 0.1 -- 15.5
실험예
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 7의 모르타르층의 물성을 실험하여 그 결과를 표 2 및 표 3에 나타내었다.
구체적으로 플로우는 작업성을 측정하기 위한 것으로 KS L 5111에 명시된 윗지름 70㎜, 아래지름 100㎜, 높이 50㎜로 된 플로우콘에 모르타르 조성물을 채운 후 다짐을 하지 않은 상태에서 플로우콘을 들어올려 플로우를 측정하였다.
단위용적중량은 KS L 5220 방법에 따르되 1L 용기에 모르타르층을 채워 무게를 측정하는 방법으로 측정하였다.
압축강도는 KS L 5220 방법(건조 시멘트 모르타르)으로 측정하였다.
블리딩 및 재료분리는 KS F 2433 방법(주입 모르타르의 블리딩률 및 팽창률 시험방법)으로 측정하였다.
건조수축률은 상기 각 물혼합 비빔된 모르타르 조성물을 40㎜×40㎜×160㎜의 몰드에 채운 후 온도 20± 2℃ 포화습도상태에서 24시간 동안 존치한 후 탈형하여, 마이크로메터 게이지로 초기 길이를 측정하고, 표준온도 20± 2℃, 습도 65± 5%의 양생조건에서 28일 동안 양생한 후 모르타르의 나중 길이를 측정하여, 백분율로 모르타르의 수축 길이변화율을 계산하였다.
또한, 충격음 저감특성은 뱅머신을 이용하여 KS F 2810의 방법으로 수행하였다.
플로우
(㎜)		 단위용적
질량
(㎏/㎥)		 압축강도(MPa) 재료
분리		 블리딩 건조
수축
(%)		 탄성계수
(28일, MPa)
3일 7일 28일
실시예 1 215 2,580 21.3 26.7 45.1 없음 없음 -0.023 1.74x104
실시예 2 210 2,578 13.7 18.8 30.8 없음 없음 -0.022 1.27x104
실시예 3 210 2,585 8.0 14.7 18.1 없음 없음 -0.015 1.16x104
비교예 1 210 2,120 7.2 12.2 16.3 없음 있음 -0.012 0.94x104
비교예 2 215 2,170 18.6 20.6 39.6 없음 있음 -0.031 1.69x104
비교예 3 235 - - - - 있음 있음 - -
비교예 4 220 2,410 28.7 42.8 65.7 없음 없음 -0.050 -
비교예 5 180 2,540 7.5 13.7 17.7 없음 없음 -0.015 -
비교예 6 210 2,583 9.6 15.2 20.1 없음 없음 -0.069 -
비교예 7 220 2,610 22.0 26.8 39.4 없음 있음 -0.023 -
실시예 1 내지 실시예 3은 밀도가 높은 중량잔골재를 사용하여 단위용적질량이 높은데 비하여 비교예 1 및 비교예 2와 플로우가 유사하면서도 재료분리나 블리딩이 발생하지 않으며, 길이변화도 유사하여 건설현장 실적용 시 작업성이나 내구성의 안정성을 확보한 배합인 것으로 확인되었다.
실시예 1 내지 실시예 3에서 높은 단위용적질량을 유지하기 위하여 혼화제A(분산제)를 사용하여 밀도가 낮은 물의 혼합량을 감소시킬 수 있다. 구체적으로 고분말도 석회석과 저점도의 하이드록시에틸셀루로오스 증점제를 사용하여 재료분리방지와 높은 작업성을 달성하는 동시에 낮은 압축강도를 유지할 수 있었다.
비교예 1은 경량골재(해사, 부순잔골재)를 사용한 기존에 널리 사용되고 있는 일반강도 건조모르타르가 적용되었고, 비교예 2는 고강도 건조모르타르가 적용되었다.
비교예 3의 경우 분체량이 과소하여 재료분리가 크게 발생하였고, 이에 따라 물성의 측정이 가능하지 않았다.
비교예 4의 경우 결합재량 과다로 점성이 높아 작업성이 떨어지고, 높은 압축강도로 건조수축률이 증가하여 실시예 1 내지 실시예 3 대비 장기적으로 균열발생이 클 수 있다.
비교예 5는 혼화재B(증점제) 사용량 과다로 인한 점성 증가로 플로우가 낮고, 실시예 1 내지 실시예 3 대비 작업성 저하가 발생할 수 있다.
비교예 6은 균열방지재를 혼합하지 않음에 따라 실시예 1 내지 실시예 3에 비해 건조수축률이 3배 이상 높게 나타났으며, 균열발생이 클 수 있다.
비교예 7은 증점제를 혼합하지 않음에 따라 블리딩이 발생하였고, 표면강도가 약화될 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 2에서, 압축강도 값이 탄성계수와 상관관계가 있는 것으로 나타났으며, 본 발명의 일실시예에 따른 단위용적질량 및 압축강도 수치범위와 함께 1.0×104 내지 1.8×104의 탄성계수를 만족하는 경우 층간소음 발생을 저감시킬 수 있으며, 이와 동시에 작업성, 재료분리 특성, 블리딩 특성 및 건조수축 특성이 향상될 수 있음을 확인하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서 제조되는 모르타르 조성물로부터 제조된 모르타르층은 단위용적중량이 2,600±100㎏/㎥이고 재령 28일 기준의 압축강도가 15 내지 50MPa을 만족하며, 이에 따라 바닥구조의 고유진동수(fo) 대역이 도 3의 (b)에서와 같이 이동하여 공명 현상 발생이 방지됨으로써 층간소음 발생을 저감시킬 수 있으며, 이와 동시에 작업성, 재료분리 특성, 블리딩 특성 및 건조수축 특성이 향상될 수 있다
도 4는 마루패널의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 바닥충격음 저감용 바닥구조를 도시하는 단면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 바닥충격음 저감용 바닥구조의 시공 순서를 도시하는 도면이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 마감모르타르층(4)과 마루패널(6) 사이에는 마루패널(6)을 부착하기 위한 접착층(5)이 구비되되, 상기 접착층(5)은 실리콘계 접착제로 신율이 100% 이상일 수 있다.
강마루 등 마루패널(6)은 기존에 에폭시 계열 접착제를 이용하여 마감모르타르층 상부에 부착하였다. 그런데 에폭시 계열 접착제는 시공 후 접착제가 경화되면 단단하게 굳는 성질이 있어, 마루 위에서 발생하는 충격력이 그대로 하부 골조로 전달되는 문제가 있다.
따라서 상기 접착층(5)으로 기존 에폭시계 접착제 대신 실리콘계 접착제를 사용할 수 있다.
상기 접착층(5)은 폴리머의 가교제로 유기실란을 사용한 변성 실란 폴리머를 주원료로 하여 배합된 일액형 상온수분 경화형 접착제로, 공기 중 수분과 반응하여 경화되는 일액형 하이브리드 실란트계 접착제이다.
상기 접착층(5)은 경화 후 탄성체 특성을 나타내며, 이에 따라 외부 충격을 흡수하고 감쇄시키는 댐핑 효과를 발휘한다.
실제 주택에 대해 뱅머신을 이용한 중량충격음 시험 결과, 기존 에폭시 본드로 강마루를 부착한 경우에는 강마루 부착 전 모르타르면에 대해 1.37dB 저감되는 반면, 실리콘계 접착제를 사용한 경우에는 1.66dB 저감되는 것으로 나타났다.
뿐만 아니라 실리콘계 접착제를 사용한 접착층(5)은 마루패널(6)의 변형에도 접착력 유지 능력이 뛰어나고, 메탄올 방출이 거의 없어 친환경적이다.
상기 접착층(5)은 경화 전 점도가 50,000~200,000 CPS이며, 경화 후에는 고무상으로 굳어져 쇼어A 경도 기준 약 20~40도, 접착인장강도가 0.9N/㎟ 이상이다.
상기 마루패널(6)은 강마루뿐 아니라 강화마루, 목재마루, 도기타일, 플라스틱타일, PVC 등 다양한 재질을 사용 가능하다.
실리콘계 접착제로 이루어진 상기 접착층(5)은 탄성에 의해 바닥충격음을 저감시키는데, 재료의 탄성을 대표하는 물성이 접착층(5)의 신율이다.
여기에서 신율은 재료 인장시 재료가 늘어나는 비율을 의미한다.
신율이 100% 미만인 경우, 충분한 바닥충격음 저감 효과가 발휘되지 않는 것으로 나타나므로 접착층(5)의 신율은 최소 100% 이상 되는 것이 바람직하다.
본 발명 바닥충격음 저감용 바닥구조의 시공 순서를 도 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6의 (a)와 같이, 완충재(3) 상부에 마감모르타르층(4)을 타설 및 양생한다. 그리고 도 6의 (b)와 같이, 마감모르타르층(4)의 상면에 실리콘계 접착제를 도포하여 접착층(5)을 형성한다. 이후, 도 6의 (c)와 같이, 상기 접착층(5)의 상부에 마루패널(6)을 부착하여 마무리한다.
도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 접착층(5)의 상부에는 제1방향으로 복수 열의 골(51)이 형성될 수 있다.
탄성 재료인 접착층(5)에 골(51)을 형성하여 골(51)과 골(51) 사이에 공기층이 위치되도록 함으로써 바닥충격음 저감 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 접착층(5)의 골(51)은 깊이가 3㎜ 이상인 것이 바람직하다.
이를 위해 마감모르타르층(4) 상부에 접착층(5) 형성을 위한 실리콘계 접착제를 도포한 다음, 높이 5㎜ 이상의 홈을 가진 스크레이퍼(헤라)를 이용하여 상면을 긁어냄으로써 충분한 깊이의 골(51)을 형성할 수 있다.
이웃하는 골(51) 사이에는 자연스럽게 돌부(22)가 형성된다.
도 7은 다른 실시예에 의한 바닥충격음 저감용 마루 구조의 시공 순서를 도시하는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 접착층(5)은 마감모르타르층(4)의 상면에 구비되는 것으로 상부에 제1방향으로 복수 열의 골(51a)이 형성된 실리콘계 접착제인 제1접착층(5a)과 상기 제1접착층(5a)의 상부에 구비되는 제2접착층(5b)으로 구성될 수 있다.
상기 접착층(5)의 댐핑 성능을 극대화하기 위해 마감모르타르층(4) 상부에 실리콘계 접착제를 선 도포하여 제1접착층(5a)을 형성하여 양생시킨 후 제1접착층(5a)의 상부에 별도의 제2접착층(5b)을 형성할 수 있다.
상기 마루패널(6)은 제2접착층(5b)에 의해 부착된다.
상기 제2접착층(5b)은 기존 에폭시계 접착제 또는 제1접착층(5a)과 동일한 재질의 실리콘계 접착제를 사용할 수 있다.
상기 제1접착층(5a)의 상부에 제2접착층(5b) 시공 시, 제1접착층(5a)의 골(51a)이 유지될 수 있도록 제2접착층(5b)은 골(51a)이 형성된 제1접착층(5a)의 경화 이후 시공할 수 있다.
상기 접착층(5)이 제1접착층(5a)과 제2접착층(5b)으로 구성되는 경우, 본 발명 바닥충격음 저감용 바닥구조의 시공 순서를 도 7을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 7의 (a)와 같이, 마감모르타르층(4)을 정리 및 청소한다. 그리고 도 7의 (b)와 같이, 마감모르타르층(4)의 상면에 실리콘계 접착제를 도포하여 제1접착층(5a)을 형성하고, 경화가 완료된 제1접착층(5a) 상부에 도 7의 (c)와 같이 제2접착층(5b)을 형성한다.
이후, 도 7의 (d)와 같이, 상기 접착층(5)의 상부에 마루패널(6)을 부착하여 시공을 마무리한다.
도 8은 마루패널 하면에 제2접착층이 선 도포된 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2접착층(5b)의 하부에는 상기 제1방향과 직교하는 방향인 제2방향으로 복수 열의 골(51b)이 형성될 수 있다.
상기 접착층(5)에 의한 바닥충격음 저감 성능을 극대화할 수 있도록 제1접착층(5a)의 골(51a)에 더해 제2접착층(5b)에도 골(51b)을 형성하여 충분한 공기층이 형성되도록 구성할 수 있다.
특히, 각 골(51a, 51b) 사이의 공기가 상부 압력에 의해 외부로 빠져나가지 않도록 하고, 바닥충격음의 전달을 전 방향으로 고르게 차단하게 위해 제1접착층(5a)과 제2접착층(5b)의 골(51a, 51b)은 서로 직교하는 방향으로 형성하여 격자 모양을 이루도록 구성할 수 있다.
이 경우 상기 제2접착층(5b)은 제1접착층(5a)과 동일한 재료인 실리콘계 접착제를 이용하는 것이 바람직하다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2접착층(5b)은 마루패널(6)의 하면에 사전 도포될 수 있다.
서로 직교하는 방향으로 형성된 제1접착층(5a)과 제2접착층(5b)의 골(51a, 51b)에 의해 댐핑 성능을 확보하기 위해서는 제1접착층(5a)의 골(51a)과 제2접착층(5b)의 골(51b)이 서로 마주보도록 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1접착층(5a)의 골(51a)은 상부에, 제2접착층(5b)의 골(51b)은 하부에 각각 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
그러나 현장에서 접착제 도포 후 스크레이퍼에 의해 골을 형성할 경우, 접착층(5)의 상부에만 골 형성이 가능하다.
또한, 상기 제1접착층(5a)의 상부에 제2접착층(5b)을 형성하기 위해 접착제 도포 시, 하부의 제1접착층(5a)의 골(51a)에 접착제가 침투되어 충분한 공기층이 형성되지 않을 수 있다.
따라서 상기 마루패널(6)의 공장 제작 시, 마루패널(6)의 하면에 미리 제2접착층(5b) 형성을 위한 접착제를 도포하여 하부에 골(51b)을 형성하여 둘 수 있다.
그리고 상기 제1접착층(5a)은 현장 시공함으로써 제1접착층(5a)과 제2접착층(5b)의 골(51a, 51b)이 서로 마주보게 할 수 있다.
상기 제2접착층(5b)의 골(51b)은 경화가 이루어진 상태에서 시공되므로, 시공 후에도 골(51b)의 형상이 온전하게 유지된다.
도 9는 도 2의 A 부분을 도시하는 확대 단면도이다.
도 2, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 완충재(3)는 하부에 복수의 제1돌부(311)가 돌출 형성되어 이웃하는 제1돌부(311) 사이에 제1공기층(310)이 형성되는 하부완충재(31)와 상기 하부완충재(31)의 상부에 적층되는 것으로 하부에 복수의 제2돌부(321)가 돌출 형성되어 이웃하는 제2돌부(321) 사이에 제2공기층(320)이 형성되는 상부완충재(32)로 구성될 수 있다.
상기 완충재(3)는 하부의 하부완충재(31)와 상부의 상부완충재(32)로 구성 가능하다.
상기 하부완충재(31)와 상부완충재(32)의 하면에는 각각 복수의 제1돌부(311)와 제2돌부(321)가 돌출 형성된다.
각 돌부는 서로 이격 형성되는 것으로, 이웃하는 제1돌부(311) 사이에는 제1공기층(310)이 형성되고, 이웃하는 제2돌부(321) 사이에는 제2공기층(320)이 형성된다.
따라서 상하부로 형성된 제2공기층(320)과 제1공기층(310)의 이중공기층에 의해 상부에서 가진되는 충격이 상쇄되어 바닥충격음을 효율적으로 줄일 수 있다.
상기 상부완충재(32)의 상부에는 마감모르타르층(4)이 구비된다.
상기 하부완충재(31)는 경질완충재로 구성하고, 상부완충재(32)는 연질완충재로 구성할 수 있다.
완충재(3)로 일반적으로 많이 사용되는 EPS 등 연질완충재는 소재 자체로 바닥충격음 저감 성능이 우수하다. 다만, 연질완충재는 하중 작용 시 처짐 및 잔류 변형이 커 자체만으로 바닥구조를 형성하면 사용성이 떨어진다. 예를 들어, EPS는 밀도가 16kg/㎥에 불과하여 국부적인 하중에 큰 변형이 발생한다.
이와 달리, 경질완충재는 처짐이나 잔류 변형이 거의 발생하지 않지만 동탄성계수가 높아 바닥충격음 저감 성능이 떨어져 단독으로 완충재로 사용하기에 적합하지 않다. 예를 들어, EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer; 에틸렌초산비닐 공중합체)는 에틸렌과 초산비닐 모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체로 동탄성계수가 높아 125Hz에서 바닥충격음 저감 성능이 떨어진다.
따라서 연질완충재와 경질완충재를 상하로 조합하여 완충재(3)를 형성함으로써 바닥충격음 전달을 줄이면서도 처짐을 최소화할 수 있다.
즉, 연질완충재는 연질 소재 자체의 충격음 저감 성능과 돌부 사이의 공기층에 의해 바닥충격음을 저감한다.
이와 같이 연질완충재와 경질완충재를 조합하여 완충재(3)를 구성하는 경우, 기존 단일 소재의 완충재에 비해 연질완충재의 두께를 감소할 수 있어 처짐 및 잔류 변형으로 인한 문제를 최소화할 수 있다. 이때, 연질완충재의 두께 감소로 인한 충격음 저감 성능의 저하는 경질완충재 하부의 공기층에 의해 보완되므로, 전체적으로 충분한 충격음 저감 성능을 발휘할 수 있다.
만약 연질완충재가 하부에 구비되고, 상부에 경질완충재가 구비되는 경우에는 경질완충재의 돌부 가압에 의해 하부의 연질완충재에 처짐이 발생한다. 이에 경질완충재의 돌부가 연질완충재에 묻힘으로써, 충분한 공기층이 형성되지 않는다.
따라서 하부완충재(31)를 경질완충재로 구성하고, 상부완충재(32)를 연질완충재로 구성하여, 바닥구조의 변형을 최소화하면서도 제1공기층(310)과 제2공기층(320)을 충분히 확보하여 바닥충격음을 저감할 수 있다.
특히, 상부 충격에 대해 상부완충재(32)에서 1차로 진동을 저감하고, 상부완충재(32)의 제2돌부(321)에 의해 하부로 전달되는 진동을 최소화할 수 있다.
상기 하부완충재(31)는 EVA로 구성할 수 있다. EVA는 밀도가 50kg/㎥로 재료의 조직이 치밀하다. 이에 따라 접지 면적 대비 큰 하중이 작용하여도 반발력과 지지력이 높다.
상기 상부완충재(32)는 EPS로 구성할 수 있다. EPS은 낮은 탄성으로 충격 흡수 성능이 우수하다. 뿐만 아니라 EPS를 사용함으로써 바닥구조의 단열 성능도 확보할 수 있다.
도 10은 하부완충재를 도시하는 저면 사시도이고, 도 11은 상부완충재를 도시하는 저면 사시도이다.
도 10, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 하부완충재(31)의 제1돌부(311)는 상호 이격된 스폿 형태이고, 상부완충재(32)의 제2돌부(321)는 일방향으로 길게 형성된 라인 형태일 수 있다.
상기 하부완충재(31)는 경질완충재로 하중 지지 성능이 우수한 반면, 충격음 저감 성능은 다소 떨어진다.
따라서 상기 하부완충재(31)의 제1돌부(311)는 종방향 및 횡방향으로 상호 이격된 스폿 형태로 형성하여 하부와의 접지 면적을 최소화하되, 제1돌부(311) 사이 제1공기층(310)은 전체적으로 연통되게 하여 바닥충격음을 효과적으로 소산하도록 구성할 수 있다.
상기 하부완충재(31)는 지지력이 우수하므로, 제1돌부(311)를 서로 이격되게 스폿 형태로 형성하더라도 잔류 변형이나 처짐이 거의 없다.
특히, EVA는 압축 몰드 성형이 용이하기 때문에, 하부완충재(31)로 EVA를 사용하면 상호 독립적으로 돌출된 제1돌부(311)를 형성하기 용이하다.
상기 복수의 제1돌부(311)는 진동 소산 성능을 극대화하기 위해 무지향성으로 배치할 수 있다. 즉, 복수의 제1돌부(311)는 동일 열에 구비되는 것이 아니라 서로 어긋나게 무작위로 배치하여 내부 공기층의 경로를 증가시킴으로써 충격음 작용 시 소산 능력을 극대화하도록 구성할 수 있다.
상기 상부완충재(32)는 연질완충재로, 접지 면적이 부족할 경우 처짐 및 잔류 변형 발생이 커진다.
따라서 연질완충재인 상부완충재(32)의 제2돌부(321)는 일방향으로 연속된 라인 형태로 형성할 수 있다.
특히, EPS는 두꺼운 EPS 패널을 열선 컷팅에 의해 절단하여 원하는 단면 형상으로 제작할 수 있다. 이때, 제2돌부(321)를 라인 형태로 형성하면, 절단에 의해 분할된 상하 완충재를 상호 대칭으로 형성할 수 있어 하나의 패널로부터 자재 손실 없이 2매의 상부완충재(32)를 생산할 수 있다.
도 12는 서브돌부가 구비된 상부완충재의 설치 상태를 도시하는 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2돌부(321)의 사이에는 제2돌부(321)보다 길이가 짧아 하부완충재(31)의 상면과 이격되는 라인 형태의 서브돌부(322)가 돌출 형성될 수 있다.
충격음 저감 성능을 극대화하기 위해서는 이웃하는 제2돌부(321) 간 간격을 최대한 이격시켜 하부완충재(31)와의 접지 면적을 최소화하면서 제2공기층(320)을 최대한 확보하는 것이 유리하다.
그러나 이 경우 연질완충재인 상부완충재(32)는 처짐 및 잔류 변형 발생이 불가피하다.
또한, 제2돌부(321)만 형성된 경우, EPS 패널 원판을 상하로 분할하여 2매의 상부완충재(32)를 제작하기 위해서는 제2돌부(321)의 폭과 이웃하는 제2돌부(321) 사이 홈부의 폭이 동일하여야 한다. 이 경우 제2돌부(321)와 제2공기층(320)의 부피 비가 1:1에 불과하여 공기층 공간이 충분하지 않고, 제2돌부(321)의 접지 면적이 커 바닥충격음 저감 효과가 부족하다.
따라서 접지 면적을 최소화하면서도 처짐 발생을 방지할 수 있도록 이웃하는 제2돌부(321)의 사이에 제2돌부(321)보다 돌출 길이가 짧은 서브돌부(322)를 구비할 수 있다.
도 12의 (a)와 같이 상기 상부완충재(32)에 서브돌부(322)가 구비된 경우, 상부에 하중이 작용하면 도 12의 (b)와 같이 상부완충재(32)의 재하점에 처짐이 발생하여 서브돌부(322)가 하부로 처지면서 하부완충재(31)의 상면에 지지되어 더 이상 처짐이 발생하지 않는다.
이를 위해 상기 제2돌부(321)와 서브돌부(322)의 돌출 길이 차는 완충재의 허용 처짐량인 3㎜ 이내가 되도록 구성함이 바람직하다.
상기 제2돌부(321)와 서브돌부(322)는 서로 평행하게 라인 형태로 형성할 수 있다.
상기 서브돌부(322)는 제2돌부(321) 사이에 복수 개를 형성할 수도 있다.
도 13은 상부완충재 형성을 위한 원판 절단선을 도시하는 도면이고, 도 14는 원판을 절단하여 형성되는 2매의 상부완충재를 도시하는 도면이다.
도 13, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 서브돌부(322)의 양측에 형성된 홈부 중 일측의 제1홈부(323)는 타측의 제2홈부(324)보다 서브돌부(322)가 하부완충재(31)의 상면과 이격된 거리만큼 더 깊게 형성되고, 제1홈부(323) 및 제2홈부(324)의 폭은 각각 제2돌부(321) 및 서브돌부(322)의 폭과 동일하게 형성될 수 있다.
도 13, 도 14의 실시예에서는 이해를 돕기 위해 도면상 돌부의 크기를 실제 완충재에서의 돌부 크기보다 과장되게 도시하였다.
상기 서브돌부(322)를 단순히 제2돌부(321)의 중앙에 형성하여 좌우 대칭이 되게 하면, 하나의 EPS 원판 절단 시 형성되는 상하 완충재는 서로 비대칭을 이루게 된다. 이에 어느 일측 판은 상부완충재(32)로 사용할 수 없어 자재 손실이 발생한다.
따라서 EPS 원판을 절단하여 상부완충재(32) 제작 시, 제작되는 상하 완충재가 수평 방향으로는 비대칭이지만 상하로는 대칭이 되게 하여 자재 손실을 방지하도록 구성할 수 있다.
이를 위해 서브돌부(322) 양측의 홈부 중 일측(도면상 우측)에 형성된 제1홈부(323)는 타측(도면상 좌측)에 형성된 제2홈부(324)보다 더 깊게 형성한다.
이에 따라 원판을 절단하여 형성되는 일측(도면상 상부) 상부완충재(32)의 제1홈부(323)는 타측(도면상 하부) 상부완충재(32')의 제2돌부(321')와 대응되고, 일측 상부완충재(32)의 제2홈부(324)는 타측 상부완충재(32')의 서브돌부(322')와 대응된다.
같은 방식으로 일측 상부완충재(32)의 제2돌부(321)는 타측 상부완충재(32')의 제1홈부(323')와 대응되고, 일측 상부완충재(32)의 서브돌부(322)는 타측 상부완충재(32')의 제2홈부(324')와 대응된다.
이때, 일측 상부완충재(32)와 타측 상부완충재(32')의 형상을 동일하게 하기 위해 중앙의 서브돌부(322)를 기준으로 제1홈부(323) 저면과 제2홈부(324) 저면의 깊이 차(h1)은 서브돌부(322) 전면과 제2돌부(321) 전면의 거리차(h2)와 동일하게 형성할 수 있다.
또한, 돌부 및 홈부의 폭과 관련하여 제1홈부(323)의 폭은 제2돌부(321)의 폭과 동일하게 형성하고, 제2홈부(324)의 폭은 서브돌부(322)의 폭과 동일하게 형성할 수 있다. 상기 돌부 및 홈부의 측면이 경사진 경우에는 평균 폭을 기준으로 하여 형성할 수 있다.
도 15는 제1돌부와 제2돌부의 중첩 관계를 도시하는 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제1돌부(311)와 제2돌부(321)는 접지 부분이 평면상 부분적으로 중첩되되, 중심축이 서로 일치하지 않도록 편심 배치될 수 있다.
상기 제2돌부(321)의 위치가 하부의 이웃하는 제1돌부(311) 사이 홈부에 위치할 경우, 제2돌부(321)의 가압에 의해 하부완충재(31)의 변형이 커져 처짐량이 증가한다.
따라서 상기 제2돌부(321)를 평면상 제1돌부(311)와 일부분 겹치게 형성하여 구조적으로 지지되도록 함으로써 처짐량을 최소화할 수 있다.
다만, 상기 제2돌부(321)와 제1돌부(311)의 각 중심축이 동일하게 일직선상으로 위치하면, 제2돌부(321)와 제1돌부(311)를 통해 바닥충격음이 하부로 그대로 전달될 수 있다.
따라서 상기 제2돌부(321)와 제1돌부(311)는 서로 편심되게 중심축이 어긋나도록 배치하여 충격음 전달을 최소화할 수 있다.
이 경우 제2돌부(321)와 제1돌부(311)의 편심 거리를 줄여 처짐을 제어하면서도 동시에 중첩 면적도 최소화하여 충격음 전달을 줄일 수 있도록 제1돌부(311)는 원형 단면으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 16은 드롭슬래브가 구비된 바닥충격음 저감용 바닥구조를 도시하는 단면도이고, 도 17은 드롭슬래브의 설치 위치를 나타내는 도면이며, 도 18은 후시공 드롭슬래브의 시공 순서를 도시하는 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 바닥 슬래브(1)의 창호 측 외곽 하면에는 띠형 판인 드롭슬래브(11)가 돌출 형성될 수 있다.
공동주택은 일반적으로 외벽이나 세대 간벽 또는 세대 내벽 등의 내력벽에 의해 슬래브의 하중을 지지하는 벽식 구조가 많이 사용된다. 이 경우 슬래브의 하부에 강성이 큰 벽체가 일체로 구비되어 지지되므로 슬래브의 정적 처짐이 감소하고, 이에 따라 충격 발생 시 진동 변위 값 역시 감소한다.
그러나 거주자의 활동이 가장 많이 이루어지는 거실은 일측에 대형 베란다 창호가 배치된다. 그러므로 창호 측은 내력벽이 없거나 벽체량이 매우 미미하여 진동 발생 시 진동모드의 특성이 다르게 나타난다. 그리고 상대적으로 넓은 면적의 슬래브가 내력벽 없이 일측 변에서 지지되므로 바닥 슬래브의 정적 처짐이 발생할 수밖에 없으며, 충격 발생 시 진동 변위값 역시 크게 발생한다.
따라서 내력벽에 의해서 지지되지 않는 창호 측, 특히 베란다 측의 바닥 슬래브(1) 하면에 띠형 판인 드롭슬래브(11)가 일체로 구비되도록 함으로써, 슬래브 두께를 증가시켜 슬래브의 1차 진동 모드 특성을 변화시킬 수 있다.
이에 따라 정적 처짐과 진동 변위값을 제어하여 바닥충격음을 효과적으로 저감할 수 있다.
상기 드롭슬래브(11)는 도 17의 (a)와 같이 발코니 측 하부에 배치되는 ㅡ자형, 도 17의 (b)와 같이 발코니 측과 내력벽 측에 배치되는 ㄱ자형, 도 17의 (c)와 같이 거실 슬래브 외곽 전체에 배치되는 ㅁ자형 등으로 구비될 수 있다.
아래 표 3은 드롭슬래브(11)의 유무 및 각 타입에 따라 진동 및 음향에 대한 수치 해석을 수행하여 평가한 단일수치평가량(SNQ)을 나타낸 표이다.
1/1
Octave		 일반구조
(평판슬래브)		 드롭슬래브
(ㅡ자형)		 드롭슬래브
(ㄴ자형)		 드롭슬래브
(ㅁ자형)
31.5 82.0 84.6 84.6 83.6
63 81.5 79.9 79.3 78.5
125 62.6 61.6 61.6 61.6
250 56.2 55.9 55.7 54.9
500 41.5 51.5 41.5 41.5
SNQ 51 50 49 49
차인 - -1 -2 -2
상기 표 3을 통하여 드롭슬래브(11)가 설치된 경우, 일반 평판슬래브 대비 단일수치평가량이 감소하는 것을 알 수 있다.
특히, ㄱ자형과 ㅁ자형 드롭슬래브는 단일수치평가량이 2dB 저감되어 층간소음 저감에 큰 효과가 있는 것으로 나타났다.
바닥충격음 저감 효과를 충분히 발휘하면서도 바닥 슬래브(1) 하부 마감과의 간섭을 피하기 위해 바닥 슬래브(1) 두께 210㎜ 기준으로 드롭슬래브(11)는 폭 450㎜, 두께 30㎜ 정도로 구성하는 것이 바람직하다.
도 18을 참고하여 기존 슬래브(1)에 드롭슬래브(11)를 후 시공하는 경우, 시공 순서를 설명한다.
도 18의 (a)와 같이, 드롭슬래브(11)가 시공될 바닥 슬래브(1) 하부 면을 6㎜ 깊이 이상 할석한다.
그리고 도 18의 (b)와 같이, 바닥 슬래브(1)에 콘크리트 타설용 주입구(12)를 코어링하고, 바닥 슬래브(1)의 하부에 거푸집(13)을 설치한다.
이후, 도 18의 (c)와 같이 상기 주입구(12)를 통해 무수축 모르타르(110)를 주입한 다음 양생하고 거푸집(13)을 탈형하여, 도 18의 (d)와 같이 바닥 슬래브(1) 하부에 드롭슬래브(11)를 형성한다.
1: 바닥 슬래브 11: 드롭슬래브
110: 무수축 모르타르 12: 주입구
13: 거푸집 2: 기초모르타르층
3: 완충재 31: 하부완충재
310: 제1공기층 311: 제1돌부
32: 상부완충재 320: 제2공기층
321: 제2돌부 322: 서브돌부
323: 제1홈부 324: 제2홈부
4: 마감모르타르층 5: 접착층
5a: 제1접착층 5b: 제2접착층
51, 51a, 51b: 골 52, 52a, 52b: 돌부
6: 마루패널

Claims (15)

  1. 콘크리트 바닥 슬래브(1);
    상기 바닥 슬래브(1)의 상부에 구비되는 기초모르타르층(2);
    상기 기초모르타르층(2)의 상부에 구비되는 완충재(3);
    상기 완충재(3)의 상부에 구비되는 마감모르타르층(4); 및
    상기 마감모르타르층(4)의 상부에 구비되는 마루패널(6); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  2. 제1항에서,
    상기 기초모르타르층(2)과 마감모르타르층(4) 중 적어도 어느 하나 이상은 풍쇄슬래그, 전기로 산화슬래그, 동슬래그, 연슬래그, 페로니켈슬래그 및 고로슬래그 중 적어도 어느 하나를 포함하는 중량골재와 1종 포틀랜드시멘트, 3종 포틀랜드시멘트, 고로슬래그미분말 및 알루미나시멘트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 결합재와 분말도가 5000 내지 7000㎠/g인 혼화재B와 석회석고계 팽창재를 포함하는 혼화재C를 포함하는 중량모르타르 조성물로부터 제조되어 단위용적중량이 2500 내지 2700㎏/㎥이고, 재령 28일 기준의 압축강도가 15 내지 50MPa을 만족하는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  3. 제2항에서,
    상기 중량모르타르 조성물은 혼화제A 및 혼화제B 중 적어도 하나를 더 포함하되,
    상기 혼화제A는 리기닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 및 폴리카복실레이트 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 혼화제B는 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  4. 제1항에서,
    상기 마감모르타르층(4)과 마루패널(6) 사이에는 마루패널(6)을 부착하기 위한 접착층(5)이 구비되되, 상기 접착층(5)은 실리콘계 접착제로 신율이 100% 이상인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  5. 제4항에서,
    상기 접착층(5)의 상부에는 제1방향으로 복수 열의 골(51)이 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  6. 제4항에서,
    상기 접착층(5)은 마감모르타르층(4)의 상면에 구비되는 것으로 상부에 제1방향으로 복수 열의 골(51a)이 형성된 실리콘계 접착제인 제1접착층(5a)과 상기 제1접착층(5a)의 상부에 구비되는 제2접착층(5b)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  7. 제6항에서,
    상기 제2접착층(5b)의 하부에는 상기 제1방향과 직교하는 방향인 제2방향으로 복수 열의 골(51b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  8. 제7항에서,
    상기 제2접착층(5b)은 마루패널(6)의 하면에 사전 도포되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  9. 제1항에서,
    상기 완충재(3)는 하부에 복수의 제1돌부(311)가 돌출 형성되어 이웃하는 제1돌부(311) 사이에 제1공기층(310)이 형성되는 하부완충재(31)와 상기 하부완충재(31)의 상부에 적층되는 것으로 하부에 복수의 제2돌부(321)가 돌출 형성되어 이웃하는 제2돌부(321) 사이에 제2공기층(320)이 형성되는 상부완충재(32)로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  10. 제9항에서,
    상기 하부완충재(31)는 경질완충재이고, 상부완충재(32)는 연질완충재인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  11. 제10항에서,
    상기 하부완충재(31)의 제1돌부(311)는 상호 이격된 스폿 형태이고, 상부완충재(32)의 제2돌부(321)는 일방향으로 길게 형성된 라인 형태인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  12. 제11항에서,
    상기 제2돌부(321)의 사이에는 제2돌부(321)보다 길이가 짧아 하부완충재(31)의 상면과 이격되는 라인 형태의 서브돌부(322)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  13. 제12항에서,
    상기 서브돌부(322)의 양측에 형성된 홈부 중 일측의 제1홈부(323)는 타측의 제2홈부(324)보다 서브돌부(322)가 하부완충재(31)의 상면과 이격된 거리만큼 더 깊게 형성되고, 제1홈부(323) 및 제2홈부(324)의 폭은 각각 제2돌부(321) 및 서브돌부(322)의 폭과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  14. 제11항에서,
    상기 제1돌부(311)와 제2돌부(321)는 접지 부분이 평면상 부분적으로 중첩되되, 중심축이 서로 일치하지 않도록 편심 배치되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
  15. 제1항에서,
    상기 바닥 슬래브(1)의 창호 측 외곽 하면에는 띠형 판인 드롭슬래브(11)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감용 바닥구조.
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