설계/시공관련 질문

단열재 탈락현상 하자발생 원인 규명

1 건축이좋아 9 12,807 2014.08.14 15:01
외기에 노출된 철근콘크리트구조물에 부착된 단열재 탈락하자 발생에 대한 원인 규명을 하고자 아래와 같이 질의합니다.
1. 설치 부위 : 1층 천장 철근콘크리트 구조물에 부착된 단열재 부위
2. 시공되어 있는 상황
    1) 라멘구조로서, 양옆의 보는 ㄷ자 모양으로 압출법 보온판(특호, 1호) 두께 130mm를 
        콘크리트 타설 부착함. (보: 압출법 보온판 콘크리트 타설 부착)
    2) 슬라브는 철판데크로서 타설부착이 되지 않아 콘크리트 양생후 경질우레탄(현장뿜칠)을
        두께 95mm 뿜칠하여 시공함. (슬라브 : 경질우레탄뿜칠 현장시공)
3. 하자발생 현황
    1) 보에 부착된 압출법 보온판이 첨부파일과 같이 활처럼 휘면서 중간이 배가불러 콘크리트와
         탈락되어 하자 발생함.
         -. 이론적으로 압출법 보온판의 중간이 불룩해지면 양 끝 부분은 줄어 들어야 하고
             이로 인해 직교되는 보와 만나는 부위의 단열재와 떨어져야 하는데
             양끝의 단열재는 떨어지지 않고 그대로 있는 것을 보면
             압출법 보온판이 늘어났다는 생각이 듬.
4. 질의
    보에 부착된 단열재가 탈락하게 된 원인은 무엇인지요?
    - 아래와 같은 가설을 설정해 봅니다. -
    1) 1안 : 압출법 보온판에 의한 하자
         - 갑설: 압출법 보온판이 제조과정 등 양생이 제되로 되지 않아 수축. 팽창이 발생되어 하자가
              발생
         - 을설: 압출법 보온판 표면이 밀실하여 콘크리트와 부착이 안 됨.
                     (통상적으로 압출법 보온판은 타설부착을 많이 하고 있고 탈락하자는 잘 발생되지
                       않음)
         - 병설 : 압출법 보온판의 온도변화에 의한 수축, 팽창으로 발생
    2) 2안 : 경질우레탄폼에 의한 하자
         - 갑설: 경질우레탄폼 뿜칠시 배합 등 규정을 준수하지 않아 수축이 심하게 발생
         - 을설: 경질우레탄폼 뿜칠 후 온도변화에 의한 수축. 팽창에 의해 압출법보온판을
                     당겨서 탈락시킴

Comments

M 관리자 2014.08.14 15:09
만약 콘크리트가 완전 건조되기 전에 뿜칠이 되었다면...
1안의 (을)설 + 습윤상태의 콘크리트로 인해 우레탄이 조기 경화하면서, 밀도 불균형으로 인한 수축

만약 콘크리트가 완전 건조된 후에 우레탄 뿜칠이 되었다면...
1안의 (을)설 + 2안의 (갑)설 입니다.

결국 우레탄이 수추되면서 우레탄과 압출법보온판사이의 접착력이 콘크리트와 우레탄 사이의 접착력보다 커서 생긴 결과로 보여집니다.

감사합니다.
G 홍도영 2014.08.14 16:19
그래서 일체 타설을 하더라도 고정핀(플라스틱)을 설치해야 합니다. 타설용으로는 사실 합당치 않은 단열재이기도 합니다. 접차력이 향상되는 표면이었다면! 전장이 아니라 길이가 나눠져 이었더라면!
1 건축이좋아 2014.08.14 17:37
우레탄이 배합 등 규정을 준수하지 않아 수축이 심하게 발생(2안 갑설) 되었다고 생각하시는데
우레탄이 정상적으로 수축이 적게 발생되기 위해서 현장 시공시 어떻게 시공해야
수축을 줄일 수 있는지요?
그리고 수축의 원인이 배합 문제인지, 양생 문제인지, 시공상의 문제인지 등 구체적인
답변이 필요합니다.
1 허진화 2014.08.15 22:15
폴리우레탄 단열재 연구하는 연구원입니다.

가능하시다면 시공된 폴리우레탄 폼 단면 및 밀도를 확인할 수 있을까요?

예상컨데 시공된 제품이 경질우레탄 폼이고
시공한 폼 밀도가 30 kg/m3 이하로 작업되었다면 사진처럼 수축될 수 있습니다.
최소 밀도 35 kg/m3 정도는 되어야 그나마 안정적입니다.

그리고 스프레이  layer 간격이 30 mm 이상이면 수축이 심하게 발생됩니다.


시공된 폼 샘플 채취하셔서 밀도 및 layer 간격 확인하시기 바랍니다.

그리고 폴리우레탄 폼이 발포할 때 내부 온도는 150 oC 까지 올라갑니다.
압출법 보온판이 고온에서 변형이 생겨 휨이 발생했을 가능성도 있습니다.

참고하세요..
M 관리자 2014.08.14 19:37
아닙니다. 저의 주장은 배합 규정의 미준수를 주요 원인으로 말씀드린 것이 아닙니다.

"2안 갑설"은 극히 부수적인 내용입니다.

"콘크리트가 완전 건조된 후에 우레탄 시공이 되었다면..." 이라는 가정은 극히 낮은 확율이지만 만에하나 혹시라도 그럴 수도 있어서 적어 놓은 것에 불과합니다.

압출법단열재와 우레탄 단열재를 같이 사용한 것이 그 근본 원인입니다.

콘크리트와의 부착력과 우레탄과의 부착력의 크기 차이를 고려하지 않은 것이죠..
압출법을 내단열로 일체타설 한 직후에 우레탄 타설을 한 것도 근본적으로 잘못된 것이구요.

압출법단열재 속의 수분은 장기간 증발 할 수 없습니다. (당연히 콘크리트 양생도 오래 걸릴 것이구요.)
즉, 콘크리트의 습윤 상태가 극히 오랫동안 지속될 것이고, 그 만큼 부착력이 저하될 수 밖에 없습니다. (젖은 콘크리트에 단열재가 붙을리 만무하겠죠...)

그 상황에서 우레탄단열재를 쏘면 발포로 인해 온도가 많이 올라갑니다. 한쪽은 젖어 있고 한 쪽은 열이 나니 당연히 단열재가 휘어질 수 밖에 없죠..

거기에 덧붙혀서 우레탄이 식으니까 당연히 수축되고, 콘크리트와 압출법 사이가 벌어질 수 밖에 없는 상황입니다.

그러므로 배합규정을 지키지 않았은 것이 주요원인은 아닌 것 같습니다. (물론 그럴 확율도 있겠지만, 판단할 만한 자료가 부족합니다.)

제가 볼 때는 설계의 무지, 시공의 성급함, 자재사의 엉성함이 낳은 총제적 결과입니다.
G 이명래 2014.08.15 12:48
제 3자로서 조심스럽게 한 말씀 올리겠습니다.

원인규명에 대한 제 소견은 위에서 관리자께서 말씀하신 것과 크게 다르지 않습니다.

콘크리트 바탕과 접착성이 상대적으로 낮은 재질(비드법 단열재에 대한 압출법 단열재의 접착력)의 자재를 선정했다는 것과, 우레탄 폼(foam)의 초기 팽창 시 두 단열재 접합부가 밀실하게 접착되어 있는 상태(우레탄 폼은 가소상태인 초기 팽창 시 상당한 접착력을 갖음)에서 시간이 경과함에 따라 각 부재에 작용하는 응력 거동(부재 movement)과 각각 다른 단열재의 선팽창계수에 따른 신축의 영향으로, 상대적으로 접착력이 낮은 콘크리트와 압출법 단열재 접합부에서 박리현상이 발생된 것으로 추정됩니다.

이렇듯 부재(보와 슬래브)의 구조나 재료가 다른 부위에 역시 재질이 다른 단열재를 선정할 것이라면 단열적으로는 다소 취약하고 시공적으로는 복잡하겠지만, 두 단열재를 일체화시키지 않고 직교하는 부위에 부재나 단열재에서 발생하는 신축 응력을 흡수할 수 있도록10mm정도라도 줄눈(고무 패킹 설치 후 실링 등)을 두었더라면 좋았을 것으로 보여 집니다.

질문자께서는 기 발생된 사안에 대한 원인규명과 함께 책임소재를 구분하여 재시공에 소요되는 비용처리 문제 해결이 필요할 것입니다.

그 부분에 대해서는 위 관리자님이나 홍 선생님의 의견 등을 종합 고려하시면 참고가 될 것으로 사료됩니다.
6 신동일 2014.08.18 11:25
위 사진을 보면 유독 한부분만 단열재가 탈락(배부름)현상이 보입니다.
다른 부위도 같은 방식으로 시공했을 것인데 저 부위만 탈락된다는 것은 다른 이유가 있지 않을까요? 만약 같은 이유라면 다른 부분에서도 비슷한 현상이 발생해야 할 것 같은 생각이 듭니다.(사진으로는 한부분 밖에 보이지 않아서요)
앞에 전문가분들이 의견 달아주신것들은 충분히 이해할 수 있으나 유독 한부분만 탈락 현상을 보인것이 무척 굼굼합니다.
압출보온재 타설부착 시공시 일반적으로 보 옆면이나 바닥 부분은 탈락현상이 자주 보이는 부분입니다. 저도 현장에서 이것때문에 애를 먹은적이 있엇습니다.

저는 좀 다른 관점으로 발생 원인을 살펴봅니다.
근본적으로 부착력이 작은 압출법 보온판을 시공 후,  보. 스라브 거푸집 제거시에 보온판이 충격으로 이미 살짝 탈락된 상태였지 않았을까요? 그 이후에 여러가지 환경변화로 인해 보온판이 팽창 되어서 사진과 같은 국부적인 현상이 발생되었을 것 같습니다. 물론 부착력이 작은 압출법보온판이 1차적 원인이라고 하는데는 같은 생각입니다.
M 관리자 2014.08.18 12:47
네.. 충분히 타당한 추론이라고 생각됩니다.

한 부분만 떨어진 것은 사방에서 당길 때 가장 부착력이 약한 부위가 떨어졌을 것입니다.
압출법의 사용이 1차적 문제라는 것에 100% 동의 합니다.
G 조동제 2021.05.20 13:49
단열재의 배부름 현상은 타설부착으로 단열재가 콘크리트와 밀실하게 부착되지 않은 것으로 보입니다. 모든 소재는 수축팽창 계수만큼 줄눈을 두어야 합니다. 타설부착의 경우 틈 6.3mm 까지 열관류율이 소수 넷째자리에서 변화를 보일 정도로 미세합니다. 그 정도는 외부 마감재가 충분히 보완할수 있습니다. 저는 단열재의 수축팽창을 감당할 정도의 틈은 자연스럽게 시공중 만들어 진다고 생각하고, 대신 콘크리트 페이스트가 침투하지 않게 내부에 은박을 부치면 선형열교 문제 안된다고 생각합니다. 타설부착시에도 단열재 영구부착을 위한 고정시스템이 있으야 합니다. 물론 그 부위의 열교에 대한 대책은 수립되어야 합니다. 타이볼트 핀에 의한 점형열교도 시스템으로 해결하는 방법이 이미 개발되어 있습니다. www.alustar.co.kr 참조