교면방수와 교면포장: 방수층이 안에 있어서 생기는 문제들

교면포장은 아스팔트 한 겹이 아니라 여러 층으로 이루어진 시스템이다. 기준의 용어 정의가 그 구성을 나열한다 — "상부층, 택 코트, 하부층(레벨링층), 방수층, 접착층(프라이머), 흡수방지층, 유공 도수관 및 줄눈재 등으로 구성된 것"(KCS 24 61 05, 1.3).

이 층들 중 하나가 방수층이고, 그것이 포장 안쪽에 있다는 사실이 이 공정의 모든 문제를 만든다. 방수층 아래에 물이 남으면 나중에 포장이 부풀고, 방수층 위로 물이 새면 바닥판 철근이 부식한다.

세 가지 상황에서 확인한다. ① 바닥판 인수 — 수분량과 평탄성이 방수 시공의 조건이다. ② 방수 시공 — 기온·습도·이슬점이 재료마다 다른 제약이 된다. ③ 포장 다짐 — 다짐도와 공용성 등급이 완성 성능을 정한다.

이 글은 KCS 24 41 20 교면방수(한계상태설계법)와 KCS 24 61 05 아스팔트콘크리트 교면포장(한계상태설계법)의 조문을 인용한다.

1. 방수는 바닥판의 상태부터 확인한다

방수 시공은 콘크리트 바닥판의 레이턴스 제거와 평탄성 확보에서 시작한다.

레이턴스의 제거는 일반적으로 콘크리트 그라인더나 진공형 파워 브러쉬를 사용하지만, 부분적인 레이턴스의 제거는 와이어 브러쉬, 핸드 그라인더 등으로 수행하여도 좋다. 평탄성은 1 m 스틸자를 이용하여 m당 3점법으로 평탄도를 점검하고, 길이 3 m에 10 mm를 초과하여서는 안 된다. 측정 위치는 편평도가 육안으로 볼 때 가장 클 것으로 예상되는 곳이어야 한다. — KCS 24 41 20, 3.1.1 (2)

레이턴스의 제거는 일반적으로 콘크리트 그라인더나 진공형 파워 브러쉬를 사용하지만, 부분적인 레이턴스의 제거는 와이어 브러쉬, 핸드 그라인더 등으로 수행하여도 좋다. 평탄성은 1 m 스틸자를 이용하여 m당 3점법으로 평탄도를 점검하고, 길이 3 m에 10 mm를 초과하여서는 안 된다. 측정 위치는 편평도가 육안으로 볼 때 가장 클 것으로 예상되는 곳이어야 한다. — KCS 24 41 20, 3.1.1 (2)

측정 위치의 규정이 실무적이다 — 평균이 아니라 가장 나쁜 곳을 재라는 것이다. 방수 시트는 요철을 따라 붙지 못하고, 붙지 못한 자리가 나중에 부풀어 오르는 지점이 된다.

현장 품질관리 표에는 바닥판의 수분량이 첫 항목으로 올라 있다(표 3.10-1).

구분항목방법횟수 또는 범위

RC 바닥판수분량고주파 수분계전면 (5회/1경간)

양생기간타설 후 경과일 수전면

평탄성스틸자 이용전면

접착층도포량납품서 및 빈 용기 수 확인전면 (시공 중 수시, 시공 후 1회)

수분량을 경간당 5회 재는 이유는 뒤에 나온다. 콘크리트에 남은 물은 방수층에 갇히고, 여름철 온도가 오르면 수증기로 팽창해 포장을 밀어 올린다. 접착층 도포량을 빈 용기 수로 확인하는 것도 특징적이다 — 도포된 뒤에는 두께를 잴 수 없으므로 얼마나 썼는지로 역산한다.

2. 방수재마다 다른 기상 조건이 붙는다

기준은 방수재를 다섯으로 나눈다 — 흡수방지식, 시트식, 도막식, 수지계, 구스계(2장). 그리고 시공 조건이 재료마다 다르다.

방수재규정된 조건

접착층2층 이상 도포 시 1차 도포 후 지촉검사 또는 측정장비로 양생상태 확인. 고무아스팔트계·합성고무계의 양생시간은 20℃에서 1시간, 5℃에서 2시간 정도

시트식겹침폭 100 mm 이상, 겹침부위가 2겹 이상이 되지 않게. 시공은 기계식으로

수지계바닥판 온도는 상온 이상이고 이슬점온도보다 3~5℃ 이상. 상대습도 85% 이상이면 시공 회피. 고온 직사광선에서는 부풀음이 생기므로 새벽·야간 시공 또는 차양

구스계표면이 얼거나 습윤·불결할 때, 비가 내리거나 안개로 시야가 방해될 때 시공 금지. 시공 중 비가 오면 즉시 작업 중지

이슬점 조건이 여기서도 나온다. 강교 도장이 "철표면 온도는 이슬점보다 3℃ 이상"을 요구하는 것과 같은 이유다 — 표면 온도가 이슬점 아래로 내려가면 보이지 않는 물 위에 재료를 올리게 된다.

단부 처리에는 방수층 공통의 요구가 있다 — "방호벽 및 중분대와 접촉하는 단부는 포장 상부층의 높이 이상 치켜 올려야 한다"(3.5 (5), 3.6 (5)). 그리고 도막식에는 하나 더 붙는다 — "배수구, 신축이음장치, 보차도 등의 경계부는 불연속구간이 생기지 않도록 충분히 치켜 올려 도포한다"(3.6 (6)).

방수층의 실패는 면이 아니라 가장자리에서 시작한다. 물은 가장 낮은 곳이 아니라 가장 약한 이음매로 들어가므로, 배수구와 신축이음 주변이 결정적이다. 시트의 겹침을 2겹 이상 쌓지 못하게 한 것도 같은 이유다 — 겹칠수록 두께가 불규칙해지고 그 자리가 들뜬다.

3. 포장은 다짐도와 온도 등급으로 관리한다

교면포장은 "두께 6~8 cm가 일반적이며 하부층과 상부층의 2층 마무리로 하는 경우가 많음"이라고 정의된다(KCS 24 61 05, 1.3).

다짐도는 "아스팔트 혼합물이 적합하게 다짐되었는지를 평가하는 기준으로 … 일반적 기준은 96~100%"이며, 계산은 (코어시료 겉보기밀도 ÷ 기준밀도) × 100이다(1.3). 기준밀도는 "현장 배합설계에서 최종적으로 결정된 공시체의 겉보기 밀도"를 쓴다.

다짐의 목적도 정의에 적혀 있다 — "다짐은 아스팔트 혼합물의 공극률을 감소시키고 밀도를 증가시키며 골재 간의 맞물림과 마찰력을 증가시킴". 공극이 남으면 물이 들어가고, 물이 들어가면 동결과 박리가 시작된다.

공용성 등급은 아스팔트를 온도로 표현한다.

PG 64-22와 같이 표기하며, 이 때 64는 7일간 평균 최고 포장 설계 온도이며 소성변형 저항성과 상관성이 있고, -22는 최저 포장 설계 온도로 균열 저항성과 상관성이 있음. — KCS 24 61 05, 1.3

PG 64-22와 같이 표기하며, 이 때 64는 7일간 평균 최고 포장 설계 온도이며 소성변형 저항성과 상관성이 있고, -22는 최저 포장 설계 온도로 균열 저항성과 상관성이 있음. — KCS 24 61 05, 1.3

정의는 그 장점도 적어 둔다 — "포장의 공용 중 온도조건과 관련한 노화 전·후의 고온과 저온에서의 아스팔트 성능을 다양하게 평가하므로, 침입도 등급에 비해 실제 거동 특성과 밀접한 상관성이 있음". 하나의 등급 표기 안에 여름의 소성변형과 겨울의 균열이 함께 들어 있다.

동적안정도는 소성변형 저항을 재는 시험이다 — "가로·세로 30 cm인 공시체에 시험 차륜 하중을 분당 42회의 속도로 가하여 공시체의 표면으로부터 1 mm 변형하는 데 소요되는 시험 차륜의 통과횟수(cycle/mm)". 값이 높을수록 소성변형 저항이 높다.

4. 포장의 두 가지 실패는 안쪽에서 온다

용어 정의에 실패 현상이 두 개 들어 있고, 둘 다 포장 안쪽에서 시작한다.

블리스터링: 아스팔트 콘크리트 포장의 표면이 시공 중 또는 공용 시(특히 여름철) 원형으로 부풀어 오르는 현상. 강바닥판, 시멘트 콘크리트 바닥판 위의 포장 내부에 남아있는 수분 및 오일분이 온도상승에 의해 기화하여 이 때 발생하는 증기압이 원인이 되어 발생함. 일반적으로 구스 아스팔트 혼합물이나 세립도 아스팔트 혼합물과 같이 치밀한 혼합물에서 많이 발생. — KCS 24 61 05, 1.3

블리스터링: 아스팔트 콘크리트 포장의 표면이 시공 중 또는 공용 시(특히 여름철) 원형으로 부풀어 오르는 현상. 강바닥판, 시멘트 콘크리트 바닥판 위의 포장 내부에 남아있는 수분 및 오일분이 온도상승에 의해 기화하여 이 때 발생하는 증기압이 원인이 되어 발생함. 일반적으로 구스 아스팔트 혼합물이나 세립도 아스팔트 혼합물과 같이 치밀한 혼합물에서 많이 발생. — KCS 24 61 05, 1.3

여기서 앞의 두 조문이 연결된다. 바닥판 수분량을 경간당 5회 재는 이유가 이것이고, 치밀한 혼합물일수록 더 잘 부푼다는 것이 역설적이다 — 물이 빠져나갈 길이 없기 때문이다. 방수를 잘 하는 것과 물을 가두는 것은 종이 한 장 차이다.

블리딩: 아스팔트 혼합물에서 아스팔트 함량 과다 또는 SMA 혼합물에서 셀룰로오스 화이버 첨가재 부족 등의 영향으로 운반 도중 여분의 아스팔트가 혼합물 속으로 흘러내려 다짐작업 시 아스팔트가 표면으로 용출되어 표면이 번질거리는 현상. 택 코팅 재료의 과다 사용에 의해서도 발생될 수 있음. — KCS 24 61 05, 1.3

블리딩: 아스팔트 혼합물에서 아스팔트 함량 과다 또는 SMA 혼합물에서 셀룰로오스 화이버 첨가재 부족 등의 영향으로 운반 도중 여분의 아스팔트가 혼합물 속으로 흘러내려 다짐작업 시 아스팔트가 표면으로 용출되어 표면이 번질거리는 현상. 택 코팅 재료의 과다 사용에 의해서도 발생될 수 있음. — KCS 24 61 05, 1.3

세 가지 원인 중 둘이 재료를 많이 쓴 결과다 — 아스팔트 함량 과다와 택 코트 과다. 접착이 잘 되라고 택 코트를 넉넉히 뿌리면 그 여분이 위로 올라온다.

부착방지제에도 금지 조문이 있다 — "기존에는 경유 등을 사용하였으나, 아스팔트 콘크리트 포장의 파손을 촉진하므로 경유 등의 석유계 오일의 사용을 절대 금하고 있으며, 식물성 오일 등을 사용함"(1.3). 아스팔트가 장비에 붙지 말라고 뿌린 기름이 아스팔트 자체를 녹인다.

레벨링 층의 정의도 두 역할을 함께 적는다 — "바닥판 표면의 요철을 조정하여 평탄성을 확보하고 마모층과 일체가 되어 거동함. 필요에 따라 방수층의 역할을 겸하기도 함"(1.3).

5. 정리

교면포장은 층의 목록으로 정의된다 — 상부층, 택 코트, 하부층(레벨링층), 방수층, 접착층, 흡수방지층, 유공 도수관, 줄눈재.

평탄성은 1 m 스틸자로 m당 3점법, 길이 3 m에 10 mm를 초과할 수 없으며, 가장 나쁠 것으로 예상되는 곳을 잰다.

바닥판 수분량은 고주파 수분계로 경간당 5회 재고, 접착층 도포량은 납품서와 빈 용기 수로 확인한다.

수지계는 이슬점보다 3~5℃ 이상, 상대습도 85% 이상이면 시공을 피한다. 구스계는 비·안개·습윤·결빙에서 시공하지 않는다.

시트 겹침폭은 100 mm 이상이되 2겹 이상 쌓지 않고, 단부는 포장 상부층 높이 이상 치켜 올린다.

다짐도의 일반적 기준은 96~100%이며 (코어 겉보기밀도 ÷ 기준밀도) × 100으로 구한다.

공용성 등급 PG 64-22의 64는 소성변형, −22는 균열과 상관된다. 동적안정도는 30 cm 공시체에 분당 42회로 1 mm 변형까지의 통과횟수다.

블리스터링은 포장 내부에 남은 수분·오일분의 증기압이 원인이고 치밀한 혼합물에서 더 잘 생긴다. 블리딩은 아스팔트나 택 코트를 많이 쓴 결과다.

이 두 기준을 함께 읽으면 교면포장의 문제가 대부분 물과 열의 조합임이 분명해진다. 바닥판에 남은 물은 방수층에 갇혀 여름에 부풀고, 방수층의 가장자리로 들어온 물은 철근을 부식시킨다. 그래서 조문은 재료의 성능보다 언제 시공할 수 있는가 — 바닥판이 얼마나 말랐는지, 이슬점보다 몇 도 높은지, 습도가 몇 퍼센트인지 — 를 훨씬 자세히 규정한다.