경량기포CON`C-(개요/용도,타설장비/물성자료/하자/문제점外)

[조미희]

1. 일반 경량 기포 con'c란?

『 일반 경량 기포 con'c』라는 용어를 쓴 것은 원래의 경량기포 콘크리트 구성재료가 시멘트, 물, 기포액 및 희석수로 이루어지는데, 이런 경량 기포 콘크리트에 특수한 성능 및 효과를 발휘 하도록 별도의 혼합재 내지 혼화제를 첨가한 『특수 경량 기포 콘크리트』가 많이 개발되고 있는 것을 구분하기 위해 임의로 당사에서 붙인 작명임을 밝혀둔다.

  경량 기포 콘크리트란 시멘트와 물과 기포(거품의 일종)를 혼합하여 형성한 경량 콘크리트의 한 종류이다.
사용 용도로는 단열 목적과 토목 부분의 채움 목적으로 주로 활용되고 있다. 우리나라에서 현재 가장 많이 이용되고 있는 곳은 공동주택의 바닥 단열층으로 경량 기포 콘크리트가 타설되고 있다.

  제조 과정에 따라서 기포 발생을 먼저 하여 시멘트, 물 등과 혼합하여 형성하는 선기포 방식(Pre-foaming type)과 시멘트, 물 등에 알루미늄 분말이나 아연 분말 등의 발포제를 혼합하여 소정의 시간이 경과한 후 화학반응에 의해 발생되는 가스에 의하여 기포가 형성되어 제조되는 후기포 방식(After-foaming type)으로 나뉘기도 한다.

  단열용 경량 기포 콘크리트의 주요 성능 기준인 압축강도와 열전도율은 당연히 비중과 밀도에 따라 좌우되고, 비중과 밀도의 가장 큰 구성 요소는 시멘트의 양이다.
보통 1㎥(1,000ℓ)부피의 기포 콘크리트를 형성하는 데에 시멘트 6~13(240kg~520kg), 혼합수인 물 약 200ℓ 내외, 약 700~800ℓ 기포가 소요된다. 경량 기포 콘크리트를 분쇄하면 결국 체적의 약 80% 내외가 기포로 형성된 것을 확인할 수 있다.

  따라서 이런 구조로 인해 단열성이나 흡음성이 있는 콘크리트로서의 효능을 발휘하면서도 한편으로는 많은 건조수축과 취약한 물성구조로 인한 압축강도 약화, 크랙 발생, 높은 흡수성 등의 문제점을 노출 시키기도 한다.
  현재 우리나라에서 현장 타설용으로 시공되고 있는 경량 기포 콘크리트 KS규정(KSF4039)에 의하면 겉보기 비중에 의 세가지 품으로 나뉘어 있다.

a) 0.4품 : 0.30이상 0.40미만
b) 0.5품 : 0.40이상 0.50미만
c) 0.6품 : 0.50이상 0.70미만

  각 품별 기포 콘크리트 슬러리 비중, 플로값, 침하깊이 등의 기준치는 아래와 같이 규정하고 있다.

구분	기포 슬러리의 비중	플로값 mm	침하깊이 mm
0.4품	0.39이상	180이상	15이하
0.5품	0.52이상		10이하
0.6품	0.72이상		6이하

<경량 기포 콘크리트 슬러리 시험 규정치>

그리고 양생되어 완성된 경량 기포 콘크리트의 성능을 나타내는 KS규정 기준은 아래와 같다.

구분	겉보기 비중	압축강도 N/㎟(kg f/㎠)		열전도율 W/m.k(㎉/mh℃)	길이변화율(%)
		7일	28일
0.4품	0.30이상 0.40미만	0.5(5.10)이상	0.8(8.15)이상	0.13(0.112)이하	0.50이하
0.5품	0.40이상 0.50미만	0.9(9.18)이상	1.4(14.28)이상	0.160(0.138)이하	0.40이하
0.6품	0.50이상 0.70미만	1.5(15.30)이상	2.0(20.39)이상	0.190(0.163)이하	0.30이하

<경량 기포 콘크리트 양생 시편 시험 규정치>

2. 일반 경량 기포 con'c 용도 / 타설 장비 모습

1)용도
가. 주거용 건물(주택, 연립, 아파트), 공장, 농축사, 학교 등 바닥 및 천정 단열층 구성
나. 운동장, 도로, 비닐하우스, 수영장 등 보온 단열층
다. 옹벽 채움, 터널그라우팅, 상수도 · 송유관 · 가스관 채움 및 충진용

2) 일반 기포 con'c 타설 장비 모습

▲ 초창기 기포 con'c 타설 기계 모습들

▲ 주택용 기포 con'c 타설 장비로 시공하는 모습

▲ 대량 기포 con'c 타설 장비로 APT에 시공하는 모습

▲ 현재 가장 많이 사용되고 있는 기계식 타설장비

▲ 현재 가장 많이 사용되고 있는 유압식 타설장비

3. 일반 경량 기포 con'c 물성자료표

밀도 kg/m3	원 재 료		기포액	열전도율 Kcal/m3hoC	압축강도(kg/cm2)
	모래(kg)	시멘트(kg)			7일강도	28일강도
300		260	1.23	0.079	3	5
350		300	1.20	0.0825	4	7
400		360	1.18	0.10	6	9
450		380	1.11	0.11	8	11
500		415	1.113	0.12	10	15
550		455	1.092	0.125	12	18
600		510	1.05	0.12	14	20
650	300	300	1.15	0.18	7	10
700	320	320	1.26	0.19	9	13
800	365	365	1.176	0.20	10	18
900	540	300	1.082	0.22	12	22
1,000	615	330	1.008	0.225	20	30
1,100	690	335	0.924	0.23	25	38
1,200	820	330	0.84	0.27	35	60

4. 일반 경량 기포 con'c 시공모습/하자모습

1) 시공모습

▲ 통상 아파트의 경우 2번에 걸쳐 약 10층 내외를 끊어 타설한다.	▲ 지상에서 타설장비에 시멘트, 물, 기포액 등을 혼합하여 호스로 타설 지점까지 이송시킨다.
▲ 호스로 이송된 슬러리를 타설한다.	▲ 각 방마다 옮기면서 타설한다.
▲ 펌핑 타설 하면서 밀대로 고르기를 한다.	▲ 밀대로 정밀 수평레벨 작업을 한다.
▲ 기포 con'c 타설 작업이 완료된 상태	▲ 수평 레벨 작업이 완료된 상태

2) 하자모습

▲ 시멘트, 혼합수, 기포액 혼합이 정상적으로 이루어지지 않아 타설하면서 발생된 거품하자 모습	▲ 기포 con'c 선 작업인 층간 소음재 시공이 불량이어서 기포 con'c 타설 후 부자재 등이 떠오른 하자 모습
▲ 수평 레벨 작업이 매끄럽게 되지 않았을 때의 모습	▲ 배합이 맞지 않는 기포 con'c 슬러리를 공시체 몰드에 담았을 때의 모습
▲ 기포 con'c 하부에 바닥 완충재가 시공되고 기포 con'c 비중이 낮을 때 문제	▲ 하부에 비닐깔린 바닥 완충재 위에 기포 con'c 시공시 하자
▲ 기포 con'c 하부에 바닥 완충재가 시공되고 기포 con'c 비중이 높을 때 문제	▲ 기포 con'c 크랙은 하절기 일수록 빨리 심하게 발생

기포현장준비사항

• 부유물이 없도록 하지청소를 한다.
• 레벨선(먹선)은 필히 표시한다.
• 밑으로 새지 않도록 모든 틈새를 막는다.
• 가능하다면 시공전날 물을 확보한다.
• 시멘트는 시공면적에 따라 평당2포를 준비한다.
• 타설높이 8㎝기준으로 한다.

   업체준비: 기포장비1대 및 타설공2~3명

※ 기포con'c 의 장점

    1. 정확한 수평유지로 방바닥마감시에 정확한 수평유지가 용이함.

    2.난방파이프 시공용이.

    3.공동주택 층간 방음,보온효과.

    4.장마철에 장판밑 습기를 흡수하여 건조함을 유지함.

시공단가

경량기포	330㎥  (100평)	500㎥(150평)	660㎥     (200평)	830㎥     (250평)	1000㎥  (300평)	1150㎥  (350평)	1320㎥(400평)
시공단가    (만원)	50	60	70	80	90	100	110

◆타설높이에 따라 약간의 차이가 있습니다.

  시공순서

1.  시멘트,물,식물성약품을 적정비율로 혼합한다.                                       

     

  2. 기포장비로 뿜어올린다.

 

 3. 문틀과의 간격은 2~3㎝로 con'c기포를 타설한다.                           

    

     4. 수평밀대를 이용하여 정확한 수평을 유지한다.                                 

 

5. 기포con'c 시공후의 모습                    

   

 

○ 양생시간    여름: 1일정도        겨울: 2~3일 정도

시공단가

경량기포	330㎥  (100평)	500㎥(150평)	660㎥     (200평)	830㎥     (250평)	1000㎥  (300평)	1150㎥  (350평)	1320㎥(400평)
시공단가    (만원)	50	60	70	80	90	100	110

◆타설높이에 따라 약간의 차이가 있습니다.

현재 시공되고 있는 단열층 기포 con'c의 제품 및 시공상의 문제점

 

    1. 제품의 불균일성

  첫째, 설계상의 제품 성능과 실제 타설되고 있는 기포 con'c 제품상의 상당한 괴리현상이다.

  둘째, 한 현장에 있어서도 A동과 B동, A동의 15층과 1층의 제품상의 차이가 나는 문제이다. 이는 28일 후의 기포 con'c 압축강도 및 열전도율 시험성적서로 기포 con'c 품질관리를 하는 한 개선될 여지가 없다.이러한 제품 불균일성은 결국 기포 con'c 타설 시점에 있어 정확한 재료 배합, 물 시멘트 비적용, 기포 con'c 슬러리 상태 점검 등이 이루어지지 않기 때문에 발생하는 문제점이라 볼 수 있는 데, 현재의 기포 con'c 시스템상 이러한 관리가 쉽지 않다.

  셋째, 기포 con'c 공사계약시 통상 1㎥당 시멘트 몇 kg + 혼합재 몇 kg(ℓ) 투입조건으로 총 물량을 계산하여 공사 계약을 한다. 그러나 실제 기포 con'c 타설량은 계약 물량보다 통상 20∼30%가 더 많은 것이 보통이다. (계약상 기포 con'c 타설 두께가 6cm이면 실제 타설하는 두께는 7cm가 넘는 현상이 대두된다) 따라서 정확한 배합에 의해 타설하게 되면 결국 전체의20∼30%를 타설할 시멘트 + 혼합재가 부족하게 되고, 공사 계약 물량에 맞춰 타설하게 되면 설계상의 높이에 못 미치는 기포 con'c를 타설할 수밖에 없게 된다. 현재 대부분의 건설사에서 1㎥ 당 혼합재 얼마 kg(ℓ)포함 공사비를 계약하는 한 이런 근본적 문제점은 개선될 수가 없다.
 또한 시공하는 단종 건설 업체의 경우 정확한 혼합 투입의 체크가 사실상 어렵다는 점과 시멘트는 원청 건설사에서 제공하는 점을 악용하여 계약상의 혼합재를 투입치 않는 부실 시공의 관행을 일삼는 한 제대로 된 기포 con'c 품질은 기대할 수 없을 것이다.

    2. 크랙 발생

  기포 con'c 크랙은 많은 문제점을 낳는다.

  첫째, 단열 및 차음 성능을 크게 떨어뜨린다. 유일한 단열 층인 기포 con'c의 크랙이 층간 바닥의 단열과 차음에 있어서 얼마만큼 부정적 영향을 미치는 가에 대해 재론할 필요가 없다.

  둘째, 기포 con'c 균열은 마감층(방바닥)의 균열 파손을 유발시킬 수 있다.(건설교통부 발행, 96 연구 개발 사업 최종 보고서 [ 공동주택 바닥 난방 시스템 개발 및 실용 연구], p40)
  따라서 기포 con'c가 크랙이 될 수 있는 한 가지 않는 또는 미세한 크랙이 가는 제품이 되어야 한다는 데에는 이론이 없다.
  그러나 이전의 슬라브 위의 기포 con'c의 경우 통상 타설 후 한 달 정도가 경과해야 본격적인 크랙이 발생하게 되는 데, 이런 상황이 발생하기 전에 대부분이 후속 공정인 마감몰탈 공사를 하기 때문에 크랙 발생을 보지 못하게 되는 점이다.  그러나 전문가들의 견해는 위에 마감몰탈이 시공되더라도 기포 con'c 자체의 큰 건조 수축 구조는 그대로 진행될 수밖에 없기 때문에 마감몰탈 아래에서 크랙이 발생하게 되고 이런 크랙은 마감몰탈의 크랙까지 유발하게 된다는 것이다.
 그리고 기포 con'c 크랙은 실제 거주민들이 입주 후 살면서 충격에 의해 점점 커지게 되고 따라서 방바닥 크랙도 커지게 된다는 점을 간과해서는 안 된다는 것이다.

▣ 방바닥 크랙 모습

 ▣ 기포 con'c 크랙 모습

▲ 거북등 크랙    -한 쪽 모서리를 밟으면 한쪽이 들썩 거린다.	▲ 크랙발생은 시공후 10일 정도 부터, 완료는 약 45일 정도 경과후     -여름은 빠르고, 초봄 늦가을엔 조금 늦어짐
▲ 차음재, 스티로폼 위의 크랙   -크랙 발생율 100%   -크랙발생시기 빨라짐   -크랙심각	▲ 기포con'c 크랙은 방통 크랙에 반드시 영향 미침   -기포 con'c크랙 발생 전 방통몰탈 시공시에도 기포 con'c 크랙은 진행됨   -입주후 경과할 수록 크랙문제 심각해짐

    3.단열 및 차음 성능 부족

  앞에서 언급한 건설 교통부 발행 『공동주택 바닥 난방 시스템 개발 및 실용화 연구』 p44의 내용을 소개한다.

  "경량 기포 콘크리트류의 재료를 단열과 축열의 이중적 목적으로 사용하고 있으나, 단열재로 사용되기에는 열전도율이 발포 폴리 스틸렌에 비해 3배 정도 높아 성능을 기대할 수 없으며, 축열 능력은 자갈에 비해 1/3 이하에도 못미처 본격적인 축열재로서도 사용되기 어려운 재료이다. 또한 충격음 차단 성능면에서도 발포 폴리 스틸렌에 훨씬 못미처 경량 기포 콘크리트류의 재료만을 단열 및 축열재료로서 사용하는 것은 온돌의 성능 저하를 초래하는 가장 큰 원인이라 할 수 있다."