옥상 방수층 보호용 건식모르타르 현장 적용을 위한 평가 및 시공관리 방안 수립 연구

Abstract

공동주택과 오피스, 상업시설 등의 건축물 옥상은 누수 방지를 위해 방수 시공 후 방수층 보호용 무근콘크리트를 시공 한다. 한편, 옥상 무근콘크리트의 타설이 부득이 동절기에 이루어질 경우, 강도발현 지연, 동해 및 동결융해 등으로 인해 품질확보에 어려움이 있고 보양 비용이 증가해 콘크리트 타설을 동절기 이후로 연기하는 경우가 종종 발생하고 있다. 이 경우 건식 모르타르 시공을 통해 타워크레인을 조기에 해체하여 경제성을 확보하는 동시에 무근콘크리트를 대체해 시공할 수 있다. 그러나 모르타르는 양호한 압송성 및 시공성을 갖지만 콘크리트에 비해 균열 발생 및 내구성 측면에 있어 취약해 대체 적용시 요구성능의 확보와 철저한 시공·품질관리가 요구된다. 최근 들어 부족한 공기와 옥상 무근콘크리트의 시공 제약사항을 극복하기 위해 외기 노출 조건에서 균열 발생을 억제하고 내구성을 개선한 옥상 무근콘크리트 대체 건식 모르타르에 대한 연구, 개발이 활발히 진행되고 수요가 증가함에 따라 이를 적용하는 현장이 점차 증가하고 있다. 그러나 아직 현장 적용 사례가 많지 않아 무근콘크리트 대체 시 요구되는 모르타르의 성능 및 특이점에 대한 이해가 부족하고 시공관리 방안이 명확히 정립되지 않아 일선 현장에서 안정적인 품질 확보에 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 옥상 방수보호 누름층에 건식 모르타르 시공 시 안정적인 품질 확보와 하자 저감을 도모하는 것이다. 구체적으로 본 연구에서는 옥상 방수 보호 누름층에 무근콘크리트 대신 적용 가능한 옥상용 건식 모르타르의 주요 성능을 콘크리트 및 일반 건식모르타르와 비교 평가하여 개선된 성능을 고찰하였다. 이러한 목적을 바탕으로 본 연구는 건식 모르타르를 옥상 방수보호 누름층에 적용 시 안정적인 품질을 확보하고 시공하자 저감을 도모하고자, 1) 옥상 방수 보호 누름층의 요구성능, 재료, 시공, 균열제어 연구동향을 살펴본 후、 2) 옥상용 건식 모르타르의 기초물성 및 특징을 고찰하고, 3) 공동주택 현장의 옥상에 무근콘크리트 및 건식 모르타르를 시공한 후 시공품질 및 경제성 평가를 실시해 현장 적용성을 평가하였으며, 4) 이를 통해 옥상용 건식 모르타르의 시공품질 확보를 위한 시공 가이드를 제시하였다. 먼저 건축물의 옥상 방수보호 누름층은 외기에 직접 노출되는 환경 조건, 고층 시공을 고려하여 시공성, 내구성, 균열저감성, 품질 안정성이 요구된다. 동절기 타워크레인 해체로 인해 콘크리트 타설이 불가능할 경우 모르타르를 적용시에는 품질 편차가 큰 레미콘 모르타르 보다는 원재료의 품질 안정성이 양호하고 외기 노출 조건에서의 균열 저항성 및 내구성을 개선한 옥상용 건식모르타를 적용하는 것이 바람직하다. 옥상 방수보호 누름층에서 가장 빈번하게 발생하는 결함인 균열을 제어하기 위해 강도 상향, 섬유보강, 수축저감제, 팽창재, 요소 등의 혼화재료 첨가, 자기치유기술 등을 통해 균열 저감 성능을 평가한 다양한 연구들이 수행되었으며, 현장에서는 이를 적극 적용하여 성능을 검증하고 개선해 나가고 있다. 본 연구에서는 문헌고찰을 바탕으로 OO현장(8개동 919세대)의 공동주택 8개동 중 1개동은 옥상의 방수보호 누름층에 무근 콘크리트를 시공하였으며 7개동은 옥상용 건식모르타르를 시공하여 시공 품질, 시공성 및 경제성을 평가하였다. 이를 통해 품질, 원가, 공정관리(공기) 측면에서 정성적, 정량적 우수성을 확인 할 수 있었다. 아울러, 건식 모르타르의 현장 적용성 평가 결과에 근거하여 균열 발생의 직접적 원인으로 판단되는 주요 시공 하자 사례를 살펴보았으며, 이를 바탕으로 옥상 방수보호 누름층의 시공 단계별 시공 가이드를 제시하였다.; In oder to prevent water leakage from the roof of buildings, such as apartments, offices, and commercial facilities, plain concrete is placed on top in addition to waterproofing work. In case rooftop plain concrete pouring is inevitably carried put during the winter season, it is difficult to secure the quality due to delayed strength development as well as frost damage and freezing and thawing. Consequently, increasing cost of curing often causes concrete pouring to be postponed after the winter season. In such circumstance, through application of mortar work, tower crane for rooftop concrete laying can be dismatled early to secure economical efficiency while substituting plan concrete with mortar.

Even though mortar has good compressibility and workability, required performance and as well as construction and quality control for actual application need to be confirmed due to its weaker cracking problem and durability issue compared to concrete. Recently, in order to overcome schedule and construction constraints of rooftop plain concrete, research and development for dry mortar, as an alternative to plain concrete, has been actively carried out because of decreased cracking and durability improvement under outdoor exposure conditions. With such growing demand, actual on-site application has been gradually increasing.

However, with insufficient application cases on-site, understanding of the performance and specificity of mortar for use instead of plain concrete is lacking. Thus, there is a difficulty in securing stable quality on the site as the construction guideline is not clearly established.

Accordingly, this research aims to secure stable quality and reduce the defects during dry mortar construction on the roof protection layer. Particularly, this study examines the performance of rooftop dry mortar, as a substitute to plain concrete for roof waterproofing protection layer, and further compare with concrete and general dry mortar.

To this end, with the purpose of securing stable quality of dry mortar when applied to roof protection layer, this study 1) examined required performance, material, construction and crack control of roofing protection layer, 2) discussed basic properties and characteristics of dry mortar for rooftop, 3) went through an on-site experiment by placing both plain concrete and dry mortar on the rooftop at the multi-unit dwelling(apartment) construction site, with the aim of evaluating construction quality and economical efficiency to understand the applicability on site, 4) confirmed a construction guidline to secure construction quality control of dry mortar for rooftop, based on site application results.

First, building roof waterproofing protection layer is inevitably exposed to the outside air, hence demanding construction workability, durability, cracking resistance and quality stability especially for high-rise construction. When concrete can not be poured due to the dismantling of tower crane in winter season, it is preferable to apply dry mortar for rooftop for improvement in quality stability of raw material, crack resistance, and durability in the open air exposure condition, compared to ready mixed mortar with quality deflection. Accordingly, to control cracks, which are the most frequently occurring defects in the roof waterproof protective press layer, various studies have been carried out to evaluate the crack reduction performance. study approaches considered the use of reinforcing materials and self-healing technology including strength increase, fiber reinforcement, shrinkage reducing agent, expanding material, urea, Moreover, it has been actively applied on site to verify and improve the performance.

Based on the thorough literature review and actual site study, this research evaluate the construction quality, workability and economical efficiency of on-site application. Specifically, One out of eight apartment buildings in the OO site (eight-buildings with 919 dwelling units) were constructed with plain concrete in the waterproof protection layer on the roof, while seven buildings were constructed with dry mortar for rooftop. As a result, qualitative and quantitative advantages of dry mortar in terms of quality, cost, and schedule control were confirmed. Furthermore, based on the evaluation results of the onsite experiment of dry mortar, this research examined the cases of major construction failure that are considered to be the direct cause of cracking, and therefore, suggested a construction guideline for the roof waterproofing protection layer.