벤토나이트 방수공법

벤토나이트 방수공법 1. 개 요 ․공 사 명 : ․시 공 사 : ․공사기간 : ○○○○. ○○. ○○ ~ ○○○○. ○○. ○○ ․벤토나이트 방수 적용구조물 : 2. 벤토나이트(Sodium Bentonite)란? 벤토나이트는 화산재가 변성되는 일련의 과정에 의해 생성된다. 즉, 화산이 폭팔할 때 생긴 미세한 화산재는 폭팔의 힘으로 수천미터 상공으로 솟아 올라간 후, 상층기류와 같이 돌아다니다가 이중에 많은 부분을 바다위에 떨어진다. 지질학자들에 의하면 이 화산재가 해저에서 염수와 작용하여 점토질 광물로 변성된 것이 다시 지층의 융기현상 으로 이른바 벤토나이트가 형성된다고 한다. 벤토나이트는 미국의 Wyoming주 휘트벤튼(Wheet Benton)에서 최초로 발견되었고, 소디움벤토나이트는 광물명으로 몬모릴로나이트(Montmorillonite), 원료명으로 벤토나이트(Bentonite)라 불리워지고 있다. ※ 소디움벤토나이트(Montmorillonite) 벤토나이트 표면에 교환성 이온으로 NA이 흡착된 몬모릴로나이트로 다른계 몬노릴나이트 보다 팽창성이 뛰어나다. 3. 방수제로 사용되는 벤토나이트 특성 (1) 팽창성 양질의 소디움 벤토나이트는 물과 반응하며 원해의 체적보다 13～16배가 팽창하며 무게의 5배까지 물을 흡수한다. 이 특성으로 인해 벤토나이트는 흔히 씰란드로 사용되어 왔다. 즉, 토사와 섞어 층을 만들면 물이 침투하지 못하게 한다. 폐수처리장이나 쓰레기 매립장의 주위를 이렇게 처리하여 주변토사나 지하수의 오염을 예방하기도 한다. (2) 치밀성 소디움 벤토나이트는 그 층의 두께가 4mm～9mm일 경우 구 투수계수가 1×10(-8승)～1×10(-12승)cm/sec에 달하는 불투수층을 형성한다. 이는 30cm두께의 진흙의 100배에 상당하는 치밀성을 나타내는 것과 같다. (3) 자체보수성(self-sealing) 소디움 벤토나이트는 물과 반응시 발생하는 자체 고팽창 성능에 의하여 콘크리트 구체에 3mm 이내의 군열이 발생한 곳에서도 자체적으로 팽창하여 매꿔 줌으로서 방수 능력이 유지된다. (4) 회복성 벤토나이트는 물과 반응할EO 체적의 13～16배에 달하는 팽창성을 보이는데, 물의제거 또는 증발이 발생하는 경우, 벤토나이트는 원래의 체적으로 수축되는 회복성을 나타내게된다. 4. 벤토나이트 수팽창원리 5. 운송 보관 및 취급 (1) 방수재는 빗물 또는 지하수에 접촉되지 않도록 실내에서 보관하여야 한다. (2) 시공을 위해 실외에 임시로 보관하는 경우에 각재위에 합판을 깔고 적재하되 빗물, 이슬, 직사광선 등을 차단할 수 있도록 방수포 또는 P.E필름 등 덮개를 씌어 보관해야 한다. (3) 강우, 강설시에 벤토나이트 쉬트 방수공사를 시행해서는 안된다. (4) 강풍 및 고온, 고습일 경우에는 시공에 주의해야한다. (5) 염분 함량인 2%이상인 지하수 또는 해수와 접촉이 예상되는 지역은 벤토나이트의 성능이 저하될 수 있으므로 염수용 벤토나이트 쉬트 방수재를 사용하여야 한다. (6) 바탕면은 충분히 건조되어 있어야 한다. (7) 콘크리트면은 평평하고 들뜸, 레이턴스, 취약부, 및 돌기부등의 결함이 없는 양호한 상태이여야 한다. (8) 2개면이 만나는 구조물의 모서리 부위는 방수재의 손상을 방지하기 위해규정된 형태로 모따기가 되어 있어야 한다. (9) 콘크리트 구체는 충분히 양생이 된 상태로 콘크리트 타설후 최소 7일 이상이 경과해야한다. 6. 시공방법 및 문제점 (1) 사용자재 1) 벤토나이트 방수시트 : 두께4.5±0.3mm이상(HDPA : 0.5mm, 벤토나이트층 : 4±0.3mm 2) 벤토나이트 알갱이 3) 마감쫄대 4) 접착테이프 5) 고정못 및 와샤 고정못은 콘크리트용 철못으로 길이 25mm이상의 것을 사용하며, 와샤는 바깥지름이 23mm이상인 것을 사용한다. 6) 보호판 : 외부의 충격으로부터 벤토나이트 시트의 파손을 방지하기 위해 두께 10mm의 발포PE제를 벤토나이트 시트 시공 후 겉에 부착시킨다. (2) 바닥시공 1) 버림콘크리트를 타설하고 양생기간이 지난 후 벤토나이트층이 상향이 되게 깐다. 이때 이음부는 7cm이상 겹치게 시공한다. 2) 벽면시공을 고려하여, 버림콘크리트 단부 에서 25cm이상 더 내밀어 시공하고, 내민부위는 수분이 침투하지 않도록 비닐 등으로 보양해야 한다. 3) 콘크리트 타설중, 설치된 방수제가 이탈되지 않도록 60cm이하 간격으로 콘크리트 못으로 고정한다. 4) 벤토나이트 시트 부착이 완료되면 두께 3cm의 보호몰탈을 타설한다. (3) 벽체시공 1) 방수작업전 벽체 및 방수시트의 규격, 작업여건을 고려하여 방수시트 의 부착방향을 결정한다. 2) 바닥 슬라브와 벽체의 조인트 부위에는 벤토나이트 알갱이를 채워 모서리를 보강하여야 한다. 3) 방수시트의 겹침 부위의 폭은 7cm 이상이 되도록 하고, 이음부는 접 착테이프로 마감한다. 4) 상부슬라이브와 벽체 겹침부위는 폭이 15cm이상이 되게 시공하여야 한다. 5) 방수제의 마감부위는 알루미늄 마감쫄때를 사용하여 방수층 단부가 구체에 밀착되어 구체와의 틈새가 생기지 않도록 한다. (4) 되메우기 1) 되메우기는 방수작업 완료후 36시간 이내에 실시하여야 한다. 2) 되메우기시 방수시트의 손상을 막기위해 가능한 사질점토로 실행하여야 하며 10cm 이상의 쇄석, 호박돌을 배치한다. 3) 되메우기 작업시 되메우기 흙의 낙하고가 큰 경우에는 방수층의거동 이 예상되므로 시트에 직접 충격이 가지 않도록 방수층주위 30cm 까지는 슈트를 사용하여 작업하도록 한다. 7. 문제점 및 의견 (1) 현재 벤토나이트 방수시트에 대한 KS기준이 업으며, ASTM기준을 참고로 하고있는 실정임. 때문에 국내 벤토나이트 방수시트 생산업체마다 규격 및 품질기준을 다르게 적용하는 경향이 있으므로 제품 선정시 각 별한 주의가 필요하며, 필히 현장에서 샘플링하여 공인기관에 의뢰시험을 의뢰하여 적정한 제품이 반입되었는지 확인할 필요가 있다. (2) 바닥방수시트 부착 후 보호몰탈을 3cm 타설함에 있어, 양생불량으로 보호몰탈 표면에 균열발생, 균열부로 수분침투, 벤토나이트층의 불필요한 팽창뿐만 아니라 철근조립 작업을 하면서 작업원들의 이동, 철근의 하중에 의해 균열확대, 이로 인해 보호몰탈 로서의 역할을 못하게됨. 그러므로 보호몰탈 타설시 되도록 슬럼프를 낮춰 조금씩 조금씩 뿌려 일부분씩 완성해 나가야 한다. 만약 버림을 타설하듯이 넓게 뿌려 면을 잡아나가려 하면 이미 벤토나이트는 몰탈내의 상당량의 물을 흡수하여 10배이상 팽창하였으며, 몰탈은 빠른 건조수축을 일으켜 균열이 발생한다. 3) 벤토나이트는 이론상 수분을 흡수한 후 팽창하여 다시 건조해지면 원래의 체적으로 돌아오는 회복성이 뛰어나다. 그러나 다시 회복된 벤토나이트는 원래의 형태는 보이지 않는다. 마치 가뭄 때 논바닥이 갈라진 모습처럼 무리를 이루어 말라버린 형태를 보인다. 그러므로 시공 전 물과 접촉하지 않도록 관리를 해야하며, 만일 물과 접촉한 부분은 시공전 벤토나이트 알갱이를 충분히 뿌려 보강한 후 시공하여야 한다. 4) 벤토나이트는 이물질 특히 염분과 접촉하면 팽창성이 현저히 떨어진 다. 만일 오․폐수 및 생활하수, 햇의 영향을 받는 곳에서 시공을 하게 된다면 이에 대한 보강대책이 필요할 것이다. 8. 결론 벤토나이트는 건설분야 뿐만 아니라 다른 분야에서도 널리 사용되는 훌륭한 재료임에는 분명하다. 그러나 KS기준도 확립되어 있지 않은 상태에서 외국 기준을 빌려 우리나라 실정에 맞는지 조차 확인도 되기 전에 무분별하게 사용한다면 분명 우리가 말하는 하자가 생기리라 생각된다. 이미 영종도 신공항건설 공사에서 본 제품과 동일한 형식의 공법이 사용되어 문제가 발생하였다. 이는 불량자재를 사용한 것이 아니라 해수의 영향을 고려치 않아 발생한 문제로 알려져 있다. 그러므로 벤토나이트 방수공법을 잘 알고 적절한 부분에 사용한다면 기존의 다른 방수공법에 비해 훌륭한 성과를 거두리라 생각된다.