노출콘크리트 마감공법은 1990년대 외부 입면 형식의 다양화, 시공기술의 발달, 콘크리트 품질 향상 등으로 인하여 노출콘크리트 마감공법의 적용사례가 증가하기 시작하였고 최근까지 노출콘크리트 마감공법을 사용하는 경우가 증가하는 추세이다. 이에 따라 품질향상을 위해 많은 연구가 진행되었지만 노출콘크리트 마감공법의 하자발생은 여전한 상태이다. 본 연구는 노출콘크리트 마감공법의 하자발생을 방지하고 품질을 확보하기 위한 통합관리의 필요성을 제고하기 위해 하자발생의 원인을 프로세스별로 분석하였다. 또한 사례조사와 AHP 분석을 통해 노출콘크리트 마감공법에서 발생하는 하자의 중요성을 도출하였다. 본 연구를 통해 노출콘크리트 마감공법의 발생하자가 기존의 하자의 발생 원인에 따라 한 프로세스마다 국한되어있는 관리가 아닌 프로세스 전반에 걸쳐 관리가 필요하다고 판단되며, 노출콘크리트 마감공법의 하자 방지 및 품질향상을 위한 통합관리가 요구되고 있다고 분석되었다.
노출 콘크리트 마감공법은 건축설계자의 입면 개념에 따라 일반 및 제물치장 콘크리트 마감공법과 더불어 다양한 마감품질과 표면형태를 나타내며 최근 적용사례가 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 노출 콘크리트 마감공법은 설계 및 시공수준, 마감면의 품질 및 평활도, 색상 및 질감에 따라 타 콘크리트 마감공법보다 공사비 투입이 증가되고 체계적인 설계 및 시공관리가 요구됨에도 불구하고 노출 콘크리트 마감공법에 대한 정의가 불명확하고 설계, 시공, 유지관리 단계별 관리 방안이 구체적으로 제시되지 않아 원가상승, 시공품질 저하, 시공성 저하 등의 문제가 유발되고 있다. 본 연구에서는 노출 콘크리트 마감공법의 체계적인 관리방안 제시를 위하여 국내의 불명확한 노출 콘크리트 마감공법의 정의를 문헌조사 및 사례조사를 통하여 명확하게 제시하고, 노출 콘크리트 마감공법의 색채균일성, 균열발생 억제, 콘크리트 충전성확보 등 노출콘크리트 마감공법의 요구사항과 결함유형을 분석하였다. 이를 바탕으로 노출 콘크리트 마감공법의 시공프로세스를 타 콘크리트 마감공법과 비교 분석하였으며, 노출 콘크리트 마감공법의 설계단계, 시공계획 및 관리단계, 유지 보수 단계별 관리방안을 제시하였다.
노출 콘크리트는 별도의 마감없이 콘크리트 면이 외부에 노출되는 특성상 최적의 품질을 가지는 콘크리트를 제조.시공하여야하는데 이러한 노출 콘크리트는 제조 및 시공 방안이 까다로울 뿐만 아니라 그 내용이 각국 소속 회사의 기술 보유 차원에서 보호되고 있어 기술 도입이 어려운 점 이외에도 시멘트, 골재 등 국산 재료 사용과 시공 방안에 근거한 국내 실정에 적합한 제조 시공 기술과 이를 위한 시방서의 제작이 필요한 시점에 있다. 또한 국내의 경우에도 2002년 월드컵 부산, 광주(<사진 1>), 서귀포 경기장(<사진 2>)등등의 경기장 건설에 노출 콘크리트를 사용하여 콘크리트 마감을 실시하고 있는 등 노출 콘크리트에 대한 요구 및 사용이 증가하고 있는 실정이다. 따라서 본고에서는 경부고속철도 천안역사나 제주월드컵경기장, 그리고 부산 아시안경기 주경기장에 노출 콘크리트를 적용하기 위한 실험 및 현장 적용 사례를 소개한다.
콘크리트는 구조용 재료의 하나로 인식되어 많은 연구개발 및 적용이 검토되어 왔지만, 의장적 기능을 가지는 마감재로서의 콘크리트 관리방안에 대한 연구는 부족했다. 노출콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 더욱 많은 공사비와 체계적인 품질관리가 요구됨에도 불구하고 품질관리 방안이 구체적으로 확립되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 노출콘크리트 노출면의 품질확보를 위해 기존 연구 및 사례를 조사하여 품질에 영향을 미치는 다양한 요인을 분석하고, Mock-Up 실험을 통해 거푸집 제작, 콘크리트 배합, 콘크리트 타설 방법에 따른 노출콘크리트면의 품질을 비교분석하였다. 콘크리트 배합 측면에서는 단위결합재량, 단위수량, 시공측면에서는 거푸집 종류, 슬럼프, 다짐시간, 다짐방법 등 시공단계의 품질관리 기준을 제시하여 노출콘크리트의 품질관리를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
최근 노출 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따라 노출 콘크리트의 사용이 확대되고 있다. 그러나 콘크리트 구조물은 점차 복합한 단면 및 조밀한 철근으로 인하여 기존의 노출 콘크리트용 일반 콘크리트를 적용하기 어려운 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 노출 콘크리트에 고유동 콘크리트를 적용하기 위하여 플라이애시 및 석회석 미분말을 사용한 고유동 노출 콘크리트를 제조하였으며, 콘크리트의 품질특성(유동특성, 역학특성 및 표면특성)을 평가하였다. 실험배합은 OPC 및 LSP10을 기준배합으로 하였으며, FA 혼합률(0, 10, 15 및 20)에 따라 콘크리트 품질에 미치는 영향을 평가하였다. 실험결과, 고유동 노출 콘크리트의 유동특성, 역학특성 및 표면특성은 소요 요구 조건을 만족하는 것으로 나타났으며, 플라이애시 및 석회석 미분말의 혼합에 따라 유동성 및 표면마감성이 향상되는 것으로 나타났다. 이를 통하여, 노출 콘크리트용 고유동 콘크리트 개발을 위한 기초연구 자료로써 활용하고자 한다.
골재노출콘크리트포장은 콘크리트 타설 직후 포장표면에 응결지연제를 살포하여 표면으로부터 깊이 2$\sim$3mm 정도의 모르타르 경화를 늦추게 한 후 표면의 모르타르 제거를 통해 굵은골재를 포장표면에 노출시키는 공법이다. 골재노출콘크리트포장의 타이어-노면 소음이 일반 콘크리트포장보다 작으면서도 적정한 미끄럼저항을 장기간 유지한다는 장점을 가지고 있다. 특히 굵은골재가 소입경일수록 소음저감효과가 우수한 것으로 알려져 있다. 성공적인 소입경 골재노출콘크리트포장의 건설을 위해서는 굵은골재의 최대입경이 적정하여야 하며, 적정량의 굵은골재를 포장표면에 균일하게 노출하도록 해야 하며 이를 위한 적절한 배합과 노출기법의 도출이 요구된다. 일반적인 콘크리트포장의 배합기준은 강도설계로 이루어지지만 소입경 골재노출콘크리트포장의 경우 강도뿐만 아니라 소음저감효과, 미끄럼저항을 적절히 발현시킬 수 있는 배합설계를 실시하기 위해서는 강도실험 외에도 노면의 미끄럼저항, 소음을 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 소입경 골재노출콘크리트포장에 대하여 적정 강도를 유지하며 포장표면조직의 소음 저감효과 및 적정 미끄럼저항성을 동시에 만족시킬 수 있도록 표면조직을 형성할 수 있는 최적배합에 대해 제시하였다. 또한 콘크리트포장은 온도, 습도 및 대기환경에 의해 모르타르의 경화속도가 달라지므로 콘크리트의 물리적 성질을 정량적으로 고려한 최적 노출기법이 제시되었다.
소입경 골재노출 콘크리트포장은 콘크리트 타설 직후 포장표면에 응결지연제를 살포하여 표면으로부터 2~3mm 정도의 모르타르 경화를 늦추게 한 후 표면의 모르타르 제거를 통해 굵은 골재를 포장표면에 노출시키는 공법이다. 소입경 골재노출 콘크리트포장의 타이어-노면 소음은 일반 콘크리트포장보다 작으면서도 적정한 미끄럼저항을 장기간 유지한다는 장점을 가지고 있다. 성공적인 소입경 골재노출 콘크리트포장의 건설을 위해서는 굵은골재의 최대입경이 적정하여야 하며 적정량의 굵은골재를 포장표면에 균일하게 노출하도록 해야 하기 때문에 이를 위한 적절한 배합과 노출기법의 도출이 요구된다. 본 연구에서는 소입경 골재노출 콘크리트포장의 시험시공을 실시하여 초기 공용성을 평가하였으며, 이를 통하여 적정 강도, 저소음 및 적정 미끄럼저항을 확보함을 확인하였다.
콘크리트 노출 바닥판은 88 고속도로, 호남고속도로 확장, 제1중부고속도로 등의 1980년대에 건설된 고속도로 교량에 널리 적용되었다. 약 20년 정도 공용한 후에 콘크리트 노출 바닥판의 상태를 평가한 결과, 상당수의 교량들이 특별한 유지관리비가 소요되지 않고 공용중이다. 이러한 이유로 시공성, 유지관리 그리고 구조적인 관점에서 기존 콘크리트 노출 바닥판에 대한 공용성에 대한 재평가가 이루어지고 있다. 이러한 일환으로 콘크리트 노출 바닥판의 주요 손상원인 중의 하나인 철근 부식에 의한 박락을 유발시키는 제설 염화물에 침투 특성을 파악하고 바닥판의 수명을 평가하고자 고속도로 상에 공용중인 콘크리트 노출 바닥판에서 코어를 채취하여 깊이별 염화물을 측정하여 표면 염화물량 및 겉보기 확산계수를 구하였다.
본 연구에서는 선일공업(주)의 축적된 기술력을 바탕으로 초고강도(150MPa급) 콘크리트를 당사 기술 연구소 신축시 노출콘크리트에 적용함으로써, 이에 대한 사례를 소개하고자 한다. 현장적용에 앞서 실내실험 및 레미콘 배치플랜트 실험(이하 B/P Test)을 통해 콘크리트의 기초물성(슬럼프플로우, 공기량, 50cm도달시간, 경시변화, 압축강도) 및 생산성을 평가하였으며, 다음으로 실구조물과 동일한 벽체두께 거푸집종류 노출콘크리트용 콘 등을 고려하여 제작한 모의부재를 대상으로 Mock-up Test를 실시하여 충진성, 표면마감성(육안관찰) 및 수화열을 평가하였다. 그 결과 슬럼프플로우, 공기량, 50cm도달시간, 경시변화 및 압축강도는 요구조건에 만족한 결과를 보였으며, 수화열 계측결과는 온도균열지수 0.78로 유해한 균열발생을 제한할 지수를 나타냈다. 현장타설시 초고강도 콘크리트의 높은 단위용적중량으로 인해 거푸집 터짐현상이 발생하였기 때문에, 재타설시에는 재발방지를 위해 거푸집을 보강하고 타설시간을 조정하였다. 또한 노출표면의 극대화를 위해 저주파(1차) 및 고주파(2차)로 2회에 걸쳐 진동다짐을 실시하였지만 표면곰보가 발생하였다. 따라서 향후 초고강도 콘크리트를 노출콘크리트에 적용할 경우, 다양한 변수조건에 대한 체계적인 시공관리계획 및 시공방법개선이 중요할 것으로 판단된다.
본 연구는 거푸집에 부착하는 코팅재료에 따른 콘크리트 표면광택도 비교 분석으로서 시멘트모르터로 제작한 시험체의 광택도를 분석하고 유동화제를 혼합한 콘크리트와 혼합하지 않은 콘크리트의 노출콘크리트 표면 광택의 특성을 분석한 것이다. 시멘트모르터를 이용한 코팅재료별 광택도 분석에서 광택도가 가장 높게 나타난 코팅재료는 7번 재료로 액체포장재의 일부이며 2번째는 3번 재료로 투명필름을 이용한 재료이다. 코팅필름의 소재에 따라 광택도가 다르게 나타난 것으로 미루어 소재의 표면입자 상태와 화학적 구성요소의 따라 다른 것으로 판단된다. 콘크리트의 표면상태를 매끄럽게 하기 위해서는 불투수성이며 매우 밀실한 표면을 가진 코팅재료를 사용하는 것이 효과적이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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