076. 벤토나이트 방수공법

건축시공기술사 기출해설 | 2015-10-14 오전 12:02:41 | 조회수 : 11110 | 공개

076. 벤토나이트 방수공법
*73회 1교시 12. 벤토나이트 방수공법

[해설]
1. 벤토나이트 사전지식
-벤토나이트는 보통 펠식 화산회가 속성 작용(암석화)에 의해 생성되고 층상을 이룬다.
대부분이 신제 3기의 화산회나 유문암이 변질된 것이다.
-가장 유명한 와이오밍의 벤토나이트는 백악기 시대의 화선 활동에 의해 생성된 것으로 추정된다.
-벤토나이트(BENTONITE)의 광물학적 명칭은 몬모릴로 나이트(MONTMORILLONITE)라고 하며 처음 프랑스에서 발견 되었으나 포토 벤톤 지방의 근처에서 광맥이 처음 발견 되어 이 지방의 명칭을 붙혀 벤토나이트라고 불리워 지고 있다.
-벤토나이트의 광맥은 전 세계적으로 분포되어 있으며 우리나라에도 경주지방에 광산이 있다. 그러나 방수에 필요한 벤토나이트(소디움 벤토나이트)는 미국의 중서부 지역, 호주와 중국등에 집중 되어 있다.
-벤토나이트의 색상은 회색 노란색, 초록색, 적색 등으로 다양하나 벤토나이트의 색상이 품질에 영향을 주는 인자는 아니다. 그리고 벤토나이트는 그 다양한 특성으로 인하여 방수 용도 이외에 화장품, 페인트, 주물, 천공작업 시 윤활류, 오폐수 처리제 등으로 그 용도가 다양하다.

2. 화학적구조 및 특성
-벤토나이트는 몬모릴로 나이트(MONTMORILLONITE) 계통의 팽창성 3층판(Si-Ai-Si)으로 이루어진 점토이며 납석(Pyrophylite) 화학 구조식인 Al2Si4(OH)로 형성 되어 있다.
-그중 Aluminum oxide 중간층인 Gibbsite layer에서 3+가인 Aluminum이 2+가인 Magnesium으로 대체되고 -1가 만큼의 부족한 전하를 Na(Sodium)로 만족시킨 형태가 소디움(나트륨) 벤토나이트 이고 Ca로 만족시킨 형태가 칼슘 벤토나이트 이다. 일반적으로 우리가 이야기하는 벤토나이트는 소디움 벤토나이트를 말하는 것으로 그 이유는 소디움 벤토나이트가 칼슘 벤토나이트 보다 팽창성을 비롯한 모든 성능이 우수하여 벤토나이트를 이용한 모든 종목에서 95%이상은 소디움 벤토나이트 만을 이용하기 때문이다.
-벤토나이트의 팽창 원리는 벤토나이트의 중간층인 Gibbsite 층에서 발생하는 전하의 불균형으로 인하여 벤토나이트 각층의 모서리는 양성(+), 표면은 음성(-)이 존재하는 양극성이 띄게되며 이 양극성으로 인하여 물분자를 끌어당겨 흡착하게 되며 이 물분자는 다시 더욱더 많은 물 분자를 끌어 당기게 되어 벤토나이트 층간의 공간으로 물분자가 흡착, 판구조로 되어 있는 벤토나이트 구조가 하우스 구조(Hous of Cards 구조)로 변화하게 되어 부피가 증가하게 된다.

3. 물리적 특징
-물과 반응하면 칼슘계 벤토나이트는 약 3배, 소디움(나트륨) 벤토나이트는 약 15배 까지 팽창하며 무게의 5배 까지 물을 흡수한다.
-이렇게 팽창된 벤토나이트는 겔화가 되며 이 겔은 물을 배척하는 성질을 지닌다. 이 성질을 이용하여 방수재의 원료로 쓰인다.
-벤토나이트는 다른 물질과 혼합하여 다른 물질을 서로 점결 시키는 성질을 가지고 있다.
이때 벤토나이트는 화학적으로 활성을 일으키지 않으므로 점착되는 재료의 원래의 화학적 특성에 영향을 주지 않는다. 높은 온도에서도 이 성질은 변하지 않아 주물용 모래의 점착제로 널리 이용된다.
-벤토나이트는 겔 상태를 형성하므로 점성이 낮은 다른 재료들을 농축하는 효과가 있으며 벤토나이트를 이용한 현탁액은 장 시간이 지나도 침전등이 발생하지 않고 완벽한 콜로이드 상태를 이루므로 페인트 약품 흑연 등의 각종 공업 원료의 첨가제로 사용된다.
-겔화된 벤토나이트는 높은 윤활 특성을 가지게 되며 예전에는 마차 바퀴를 끼울 때 윤활제로 사용 되기도 하였으며 각종 천공 작업에 윤활 성분을 주기 위하여 사용된다.
-벤토나이트는 화학적 특성에서 설명한 것과 같이 부족한 전하를 어떤 성분으로 대체 하느가에 따라 여러 가지 형태의 벤토나이트로 구분된다.
크게 소디움(나트륨) 벤토나이트와 칼슘 벤토나이트, 그리고 칼슘 벤토나이트를 소디움 벤토나이트화한 활성 벤토나이트 등으로 구분되며 물리적 특성이 소디움(나트륨) 벤토나이트가 우수하여 벤토나이트를 이용한 거의 모든 제품에는 소디움 벤토나이트를 사용한다.

4. 다른방수와의 비교
-건축 및 토목에 있어서 그 구조물의 사용 목적이나 내구성 유지를 위하여 내부로의 물의 침입을 방지하거나 오염수 등이 외부로 누출되는 것을 방지 할 필요가 발생된다.
-이것은 단지 구조물 내부로 물이 새어나오는 것만을 막자는 의미는 아니다. 사전적인 의미의 방수는 '물이 새어나오는 것이나 넘쳐 흐르지 못하게 하는 것' 이지만 건축, 토목적인 방수의 개념은 물이 새어나오는 것이나 넘쳐 흐르지 못하게 하는 의미를 넘어 '물로부터 구조물을 보호하여 그 구조물의 내구성을 유지 시키고, 오염된 물이 지하수에 유입되거나, 주변 환경에 영향을 주는 것을 방지하는 것' 이라고 할 수 있다.
-방수에 있어서 가장 중요한 것은 구조물 자체의 수밀도이다. 그러나 수밀한 콘크리트의 확보는 현실적인 한계가 있고 또한 여러 가지 부분에 있어 문제점이 발생하기 때문에 방수 공사를 하게 되는 것이다.
방수는 그 공사 방법에 따라 크게 내방수 공법과 외방수 공법으로 나눌 수 있으며 방수 자재의 사용에 따라 구체 방수, 액체 방수, 아스팔트 방수, 도막 방수, 침투성 방수, 벤토나이트 방수 등으로 구분한다.

(1)구체방수
콘크리트 타설 시 혼화재를 첨가하여 수밀 콘크리트를 만들어 시공하는 방법

(2)액체방수
시멘트 모래 물. 배합의 몰탈에 무기질 또는 유기질의 방수재를 혼합하여 만든 몰탈을 콘크리트 구체 표면에 도포하는 방법

(3)아스팔트방수
피막 방수에서 가장 오래된 역사를 가지고 있으며 융용한 아스팔트 펠트나 아스팔트 루핑, 또는 특수 아스팔트 루핑 등을 번갈아 가며 적층하여 방수층을 형성하는 공법

(4)도막방수
액상의 역청질 또는 고분자계 재료를 구조물에 여러번 도포하여 이음부가 없는 방수층을 형성하는 공법

(5)시트방수
플라스틱이나 합성고무의 얇은 쉬트를 접착제로 구조물에 부착하여 방수층을 형성하는 공법.

(6)벤토나이트방수
벤토나이트를 제품화시켜(쉬트, 매트, 패널등)구조물에 못으로 고정하여 방수막을 형성하는 공법.

그 밖에 방수재료의 종류에 따라 여러가지 공법이 있으나 국내에서 일반적으로 사용되는 방수 공법은 위와 같다.

[출처]한국벤토나이트 http://www.koben.co.kr/

5. 용도
1) 토목부문 적용
① 슬러리 월(Surry wall) 안정액
지하연속벽 공사중 굴착면의 붕괴방지와 지하수의 유입을 차단, 토사 및 시멘트와 혼합하여 불투수
차수벽의 건설에 사용된다.
② 연약지반 개량재 - 콘크리트 믹서를 이용하여 혼합한 벤토나이트와 토사를 로울러로 전압하여
연약한 지반을 개량한다.

2) 건축부문 적용
① 지하외벽 방수 시트 - 지하구조물의 기초 슬래브, 외벽 및 상부 슬래브의 방수에 사용된다.
② 콘크리트 시공조인트용 수팽창 지수재 - 콘크리트 시공조인트의 지수판으로 사용된다.

[사진출처] http://henkels.co.kr/waterproof/1174

[출처]
BK방수기술연구소 http://wpkorea.com/goods_list.php?Index=5&goodsIdx=146

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자세한 내용은 제주에릭의 블로그에서

http://inernet.blog.me/60184037536

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