타일에 대한 품질조사 방법에서는 타일 자체에 요구되는 성능을 파악하여 적합한 수준의 타일을 선정하는데 필요한 검사 방법 및 그에 따른 규준치를 알아보며, 아울러 타일 붙임 후의 성능에 대한 검사로서 타일의 접착강도 시험방법과 박리 진단법을 소개하여 품질관리에 필요한 지식을 제공하도록 한다.
흡수 성능 시험
이 시험은 타일의 흡수율(吸水率) 및 소성의 정도를 알아보기 위한 것이다. 타일을 105~110℃의 공기 건조기 내에서 항온 상태로 3시간 동안 방치한 후 다시 상온에서 냉각 시켜 건조시의 중량을 측정한다. 건조시 무게를 측정한 후, 24시간 동안 상온의 물속에 침적 시켜 흡수시의 중량을 측정한다. 흡수율은 다음 식에 의하여 구하며, 기본적으로 타일 종류에 따라 다음의 기준치이내에 들어야 합격이다.
① 자기질 타일은 3% 이하
② 석기질 타일은 55 이하
③ 도기질 타일은 18% 이하
균열 시험
이 시험은 타일이 외기에 노출되는데 따른 타일의 내균열성 정도를 측정하는 것이다. 고압 증기로(Autoclave) 속에 타일을 넣고 과열 증기에 노출되게 하여 공기 중에서 보다 훨씬 짧은 시간 내에 바탕의 풍화(風化)를 강제적으로 촉진시켜 그에 따른 균열 여부를 측정한다.
고압증기로의 조건은 증기 온도 183℃, 노출 시간은 1시간으로 한다. 시험시 증기 압력은 타일에 따라 약간씩 조정을 하며, 자기질은 10kg/㎠, 석기질은 7kg/㎠으로 한다.
1회 시험 후 이상이 없으면 3년간 내균열 성능이 있는 것으로 보며, 5회 반복 시험 후에 도 이상이 없으면 15년간의 내균열 성능이 있는 것으로 본다.
충격 시험
이 시험은 타일 면에 충격이 가해질 때 타일의 파괴 저항성(破壞 抵抗性)의 정도를 측정하는 것이다. 시험은 수평 상태의 타일 면에 100g 정도의 자기질로 된 볼(Ball)을 균열이 발생될 때까지 계속해서 수직으로 낙하시킨 후 다음 식에 의해 성능을 산출한다. 아직, 한국 공업 규격에는 시험 방법과 충격저항 성능 규정이 없다.
마모 저항 시험
주로 바닥 타일이나 모자이크 타일 등의 마모 저항성을 비교하기 위한 시험이다. 시험방법은 우선, 타일을 40~50㎜의 정사각형으로 절단하여 무게 100g 이내로 조정한 공시체를 만든다. 마모시험 장치에 45° 각도로 시료를 장치하고 1100㎜의 높이에서 탄화규소 연삭재 2c의 입도 20번을 무게 10kg으로 10분간 낙하시켜 타일 표면에 접촉 저항을 받게 한다. 무게 측정은 0.01g까지 한다.
시험 결과 10분간의 마찰에 의한 중량 감소량을 측정하여 마모 저항성을 측정한다. 한국 공업 규격에는 바닥 타일과 모자이크 타일의 마모 감량을 0.1g 이내로 규정하고 있으며, 내장ㆍ외장 타일에 대한 규정은 없다.
꺾임(曲)강도 시험
타일 바탕의 꺾임 강도를 비교하기 위한 시험으로, 시험체의 양단을 지지해 놓고 그 중앙점에 지름 10㎜의 가압봉으로 하중을 작용시킨다. 나비 1㎝ 당 꺾임 파괴 하중(P)은 다음 식에 의하여 구한다.
여기서, F; 파괴 하중(kgf)
p; 타일의 나비(㎝)
l; 지지봉 간의 거리(㎜)
시험 결과 30초 동안에 내장 타일은 1.23kgf/㎝, 외장 타일 및 바닥 타일은 장변의 길이가 160㎜ 이하인 것8은 8.16kgf/㎝, 160㎜ 이상인 것은 10.20kgf/㎝, 모자이크 타일은 6.12kgf/㎝ 이상 작용하여야 한다.
동해성 시험
주로 외장 타일에 대해 동절기의 동해 가능성 및 동결 융해에 따른 대략적 내구성 저하를 측정하기 위한 시험이다. 시험체를 -20±3℃의 냉동실에 넣고 8시간 경과시켜 꺼내서 상온의 물속에 6시간 침적시킨 후 갈라짐이나 유약의 벗겨짐을 관찰한다. 동결 융해 및 관찰 조작을 1회로 해서 총 10회 반복한다.
시험 결과 10회의 반복으로 이상이 없을 때에는 내동해 성능 및 동결 융해 저항성이 있는 것으로 본다.
접착강도 시험
타일 접착강도는 시험실에서는 타일 표면과 평행한 방향으로 하중을 가하여 전단 접착강도를 측정한다. 그러나, 현장에서는 타일 표면과 직각 방향으로 타일을 당겨서 인장 접착강도를 측정하는 것이 보통인데, 그 이유는 다음과 같다.
전단 접착강도와 인장 접착강도는 비례관계에 있다.
현장에서 사용할 수 있는 전단 접착강도 시험기가 없다.
현장에서 간단히 사용할 수 있는 인장 접착강도 시험기가 널리 보급되어 있다.
시험체의 수는 벽 면적 100㎡ 당 1회 시험하며, 시험체의 갯수는 3개씩으로 한다. 시험은 타일 시공후 4주 이상일 때 실시하여, 건연식(建硏式) 접착력 시험기를 사용한다.
(1) 줄눈 절단
시험할 타일은 먼저 줄눈 부분을 콘크리트 면까지 절단하여 주위의 타일과 분리시킨다. 시험할 타일은 부속장치(Attachment)의 크기로 하되, 그 이상은 180㎜×60㎜ 크기로 콘크리트 면까지 절단한다. 다만, 40㎜미만의 타일은 4매를 1개조로 하여 절단한다.
절단 시기는 접착강도 시험의 전날 실시한다. 다만, 동절기 때에는 시험 2일 전에 한다. 절단 깊이를 측정하기 위하여 콘크리트 드릴을 사용하여 타일 표면에서 콘크리트 면까지의 깊이를 측정한다. 절단시에는 물을 사용하지 않도록 주의하며, 날리는 분진이 호흡기로 들어가지 않도록 한다.
(2) 어태치먼트(Attachment)의 부착
접착강도는 타일 크기의 부속장치를 접착제로 붙이고 이를 당기도록 고안된 시험기를 사용하여 측정하게 된다. 시험은 타일 시공 후 4주 이상일 때 실시한다.
설치 순서는 우선 타일 표면에 있는 오염물이나 물기를 제거한다. 어태치먼트는 시험할 타일의 수만큼 준비하여, 바탕 및 붙임 몰탈의 인장강도보다 큰 접착력을 발휘하는 에폭시 접착제를 사용하여 타일 표면에 정확하게 붙인다. 이 때 어태치먼트 밖으로 나온 접착제가 줄눈 절단 부위에 스며들면, 시험할 타일 등과 접착이 되어 강도 측정에 영향을 주므로 이를 모두 제거한다.
세로 벽면에 어태치먼트를 설치한 경우 접착제가 경화되기 전에는 어태치먼트가 흘러내려 오므로 이를 단단히 고정시켜야 한다. 고정은 점착(粘着)성이 높은 테이프를 어태치먼트 위에 십자형으로 붙이고 편심이 생기지 않도록 위치 교정을 실시한다.
접착제가 완전히 경화할 때까지 충분히 양생시켜 준다. 접착제의 종류에 따라 필요한 양생시간이 다르므로 이에 주의한다. 동절기에 시험하는 경우에는 어태치먼트를 70℃ 정도로 예열 시켜 접착시키되, 이 때에는 타일 면에도 접착제를 골고루 바른다.
(3) 접착강도 측정
접착강도는 그림 10.2의 접착력 시험기를 사용한다. 우선, 어태치먼트에 텐션 로드(Tension rod)를 설치하고, 지지틀이 달린 센터홀 쟉키를 텐션로드에 연결한다. 로드용 너트를 센터홀 쟉키의 붉은 선 상단이 가릴 정도까지 조인다.
유압계의 지시침을 영(0)으로 돌린 다음 스크류 펌프의 핸들을 회전시켜 서서히 유압을 올린다. 이 때 회전속도는 1초에 1회전 정도로 하며, 25kg/㎠ 유압계를 사용할 때 수치가 15kg/㎠ 정도까지 도달되면 유압계의 절환 밸브를 조여서 150kg/㎠의 유압계를 사용한다. 처음부터 접착력이 25kg/㎠ 이상으로 될 것을 예상 한 경우에는 미리 절환밸브를 조여 150kg/㎠의 유압계를 사용하도록 한다. 붉은 색의 지시침이 지시하고 있는 유압 수치를 읽고 이를 타일 면적으로 나누어 인장 접착강도로 삼는다. 단, 4매를 1개조로 한 경우에는 4매의 타일을 포함한 전체의 절단면적을 타일면적으로 본다.
(4) 기록 및 평가
시험 후에는 타일이 떨어진 파단(破斷) 부위를 기록한다.
시험 결과, 기준 접착강도인 4kg/㎠ 이상이면 합격으로 한다. 그러나, 보다 안전한 측으로 6kg/㎠ 이상을 통상 적용하고 있다.
외장 타일의 박리 조사 방법
(1) 제1차 조사
조사를 위한 가설물이나 측정기기를 사용하지 않고 1차 진단의 기본적인 판정 자료를 얻기 위한 것이다. 육안에 의한 열화 정도, 보수 기록의 유무, 타일 붙임 공법의 종류를 조사한다.
① 육안 조사
외관상의 박리, 균열, 녹, 오염, 백화, 퇴색, 취약화, 유약변화, 줄눈의 균열, 변색등을 육안으로 조사한다.
박리의 가능성이 높은 다음의 부위를 중점적으로 조사하는 것이 좋다.
1) 박락된 타일의 주위
2) 균열부의 양측
3) 백화부위 및 그 상부
4) 녹 발생부위 및 그 상부
5) 개구부 주위, 특히 구석 부분
6) 이질재와 접하고 있는 부분
7) 돌출부분, 파라펫트 상단 및 창대부분
8) 개구부가 큰 벽면
9) 콘크리트 타설 이음부 및 익스팬션 조인트 부분
10) 줄눈의 변색, 특히 강우에 의해 젖은 상태에서 달라진 부분 및 그 상부
② 박리보수 기록 유무조사
건물의 소유자, 관리자, 시공자 등의 보수기록을 참조하여 규명하며, 과거의 기록이 불명확한 경우에는 다음 사항을 조사하여 본다.
1) 수지 등의 주입공사나 Pinning공사의 유무조사
2) 타일 및 줄눈의 색조 등 주변부와의 비교 조사
③ 타일붙임 공법 종류의 조사
먼저 붙임 공법인가 손붙임 공법인가에 대한 조사이다. 시공기록 등에 의해서 규명하며, 불명확한 경우에는 부분적인 탈취 또는 코아(core) 발췌를 하거나 타일과 구조체 사이의 붙임 몰탈 유무에 의해 판단하다.
(2) 제2차 조사
제2차 진단의 판정자료를 얻기 위한 것으로 부분 타음 조사를 실시하는 것이다. 1차 진단에서 위험이 있다고 판단된 부위에 대하여 실시하며, 압착공법에 있어서는 이 조사를 생략하고 직접 제3차 조사를 한다.
① 타일 붙임 공법의 조사
시공기록 등을 참조하여 압착 공법으로 되어있는가를 조사한다. 불명확한 경우에는 부분적인 탈취 또는 코아(core) 발췌를 하여 조사하며, 여기서도 불명확한 경우에는 압착공법으로 간주하고 제 3차 조사를 한다.
② 부분 타음 조사
주로 1차 조사에서 이상이 관찰된 부위의 주변을 테스트 햄머(Test Hammer)에 의한 타음법으로 부분 조사를 한다. 지상, 창, 옥상 등의 손이 닿는 범위에는 사다리를 이용하며, 손이 닿지 않는 부위는 곤도라 등을 이용한다.
(3) 제3차 조사
3차 진단의 판정자료를 얻기 위한 것이다. 3차 진단에 필요한 자료에는 타일 붙임 공법의 종류, 보수 기록, 전체적인 박리율, 신축 줄눈의 유무, 박리 및 탈락정도, 박리 계면, 지진의 강도 산정 등이 있다.
박리 및 박리정도에 대해서는 외벽 면 전체에 대하여 조사할 필요가 있다. 조사 방법은 타음법 조사가 주로 쓰인다. 그러나, 이 방법은 조사자의 청각 및 숙련도에 따라 판정 정도에 차이가 있을 수 있다.
① 타음법
사다리, 곤도라 등을 이용하여 타진봉, 테스트 햄머 등으로 타일 면을 타격하고, 발생한 음을 청각으로 판정하는 것이다. 테스트 햄머는 가벼운 것이 좋으며, 타격음이 맑으면 양호한 상태이고 둔탁하면 박리가 생긴 것으로 판정한다. 박리 계면이 붙임 몰탈과 타일 사이인 경우는 작은 햄머로, 구조체와 몰탈 사이인 경우는 큰 햄머를 사용하는 것이 좋다. 박리 계면이 깊은 경우에는 판단의 정도가 상당히 높다.
② 타격법
초음파를 기계화한 것이다. 조사용 곤도라에 타격자(打擊子)를 설치하고, 변속기를 써서 연속적으로 타일 면을 타격하면서 이동시킨다. 이 때, 발생되는 음을 소음계로 측정하여 레벨 코드에 기록하여 조사한다.
③ 반발법
타일 파괴 방지용 도구를 설치한 슈미트 햄머(콘크리트의 압축강도를 측정하는 비파괴 시험 장치)를 사용하는 방법이다. 슈미트 햄머로 타일 면에 일정 에너지의 타격을 주고, 그 타격에 의해서 생기는 반발 크기를 자동 기록한다. 이 때 생기는 반발도의 차이에 따라 판단하는 방법으로 타음법과 같은 조사 결과가 얻어지지만, 조사대상 벽의 뒷면 상태나 주위의 구속 상태가 다른 경우에는 오진할 수가 있다.
④ 초음파법
초음파의 전도(傳導) 속도, 반사, 감쇄 등을 비교하여 결함을 판정하는 방법으로, 다음과 같은 여러 방법이 있다.
1) 반사법에 의한 브라운관 오실로 스코프 방식
2) 진동법에 의한 아날로그 표시 방식: 레코더 기록
3) 전도시간 측정법에 의한 디지털 표시방식: 프린터 기록
초음파에 의한 조사는 박리계면이 얕아도 조사 정도가 좋고, 석기질 타일 보다는 자기질 타일에서 조사 정도가 좋다.
⑤ 표면 온도 측정법
타일 표면을 가열하면 박리된 부위와 양호한 부위와의 열전도 차이에 의해서 표면 온도차가 생긴다. 이 표면 온도차를 이용해서 외벽 타일의 박리를 조사하는 방법으로 다음의 여러 방법이 있다.
1) 접촉형 표면 온도게를 타일 표면에 대어 이동시키면서 측정 수치를 프린터에 기록한다.
2) 적외선 방사 온도계를 벽면에 대하여 일정 속도로 이동시키면서 측정수치를 레코더에 기록 한다.
3) 적외선 방사 온도 영상장치를 벽면에 대하여 측정하고, 벽면의 온도를 TV에 영상으로서 표시한다. 기록은 VTR 또는 사진으로 한다.
표면온도 측정법은 박리 계면이 얕아도 조사 정도가 좋고, 자기질 타일보다는 석기질 타일에서 조사 정도가 좋다. 조사에 필요한 가열은 태양열을 이용하는 것이 가장 좋으나, 태양열 이용이 불가능한 경우에는 무인 곤도라에 가열기를 설치하여 벽면을 가열할 필요가 있다.
⑥ 기타의 조사방법
그 밖의 방법으로는 AE(Acostic Emission)법, 홀로그래피 법, 전기저항법 등이 있으며, 실제에 있어서는 미리 조사 실험을 실시하여 그 적용성을 충분히 확인한 후에 사용하도록 한다.
다음의 표는 지금까지 설명한 여러 조사방법에 적용성을 나타낸 것이다.
(4) 제4차 조사
제4차 조사는 박락 원인의 추정 및 박락 대책을 선택하기 위한 필요한 자료를 얻기 위한 것이다. 지금까지의 1~3차 조사가 비파괴 시험인데 비해, 제4차 조사는 필요에 따라 부분 파괴 조사도 포함해서 실시한다.
① 주입시험
박락되었다고 진단된 벽면에 에폭시 수지, 폴리머 시멘트 등을 주입해서 주입 범위 및 두께 등을 조사한다.
② 코아(Core) 채취
콘크리트 구조체 깊이까지의 코아를 발췌하여 접착 상태나 바탕의 열화 상태 등을 조사한다.
③ 인장법에 의한 부분조사
이 방법은 접착력 시험기로 타일을 떼내는 것으로 방법은 타일의 접착강도 시험과 동일하다. 인장법에 의한 조사는 조사한 부위가 파단되므로 조사 수를 많이 할 수는 없으므로 대표적인 시험체를 선출해서 실시한다.
④ 절취(切取) 조사
타일 및 몰탈을 절취해서 은폐 부분의 접착 상태나 열화 상태를 조사한다.
⑤ 설계 도서류의 조사
설계도, 구조 계산서, 지반조사 보고서, 특기 시방서 및 계약시의 표준시방서 등의 설계 도서를 수집하여 조사한다.
⑥ 시공기록의 조사
박리의 원인으로는 종류별 요인이 있으므로 다음에 따라 시공 기록을 조사한다.
1) 타일 재료, 시공 방법의 기록
타일의 제조 방법, 소지의 질, 뒷면의 형태 등과 붙임 공법의 기록을 조사한다. 또, 붙임 몰탈의 재료, 혼화제, 바름두께, 오픈-타임 등의 기록도 조사한다. 줄눈에 있어서는 치수, 종류, 재료 및 줄눈의 처리 방법, 개구부나 파라펫트 주변의 처리 방법 등에 대한 기록도 조사한다.
2) 바탕의 기록
바탕의 재료, 조합, 시공법, 거푸집 등의 기록을 조사한다.
3) 구조ㆍ외력 등의 기록
설계 하중과 실제 하중, 부동침하, 지진 및 진동 등의 기록을 조사한다.
4) 시공시기의 기록
바탕 콘크리트의 타설 시기, 바탕 몰탈의 바름 시공시기, 타일 붙임의 시공시기 등에 대한 기록을 조사한다.
⑦ 환경 조사
박리의 원인이 된다고 생각되는 환경 조사 및 박락에 의한 위험성에 관한 환경조사를 한다.
1) 박리의 원인이 된다고 생각되는 환경 조사
동결 융해, 온도 응력, 화재, 약품, 온천 및 해안에서의 거리 등의 환경 조사를 한다.
2) 박락에 의한 위험성 조사
대상 벽면의 수직 밑과 주변의 기물, 차량 및 행인의 통행량, 식재 현황 등을 조사한다. 또, 각종 환경에 관한 법적 규제 및 공원, 공적 기관, 관광적 성질의 시설 등에 대해 조사한다.
⑧ 보수 기록의 조사
과거에 보수를 실시한 바가 있는 경우에는 박리 조사, 보수 방법, 보수 재료명, 메이커 명, 주입량, 하청업자 명, 보수 효과의 확인 방법 및 판정치 등의 기록을 조사한다.
(5) 보수 효과의 확인조사
보수 효과의 확인 조사는 보수 시험시, 보수 중 및 보수 후에 실시하는 것으로 다음과 같은 방법으로 조사한다.
1) 보수 시험시의 조사
보수 시험을 한 부위에 대해서 비파괴 조사를 하고, 주입재의 주입 범위, 주입 두께, 접착제 등에 대해 조사한다.
2) 보수 중의 조사
주입재를 주입하고 있는 동안에는 일반적으로 테스트 햄머에 의한 타음법으로 조사한다. 주입 후 발열을 수반하는 열경화성 수지 접착제 등을 사용하는 경우는 표면온도 측정법에 따라 조사하는 경우도 있다.
3) 보수 후의 조사
보수 후의 벽면 전체에 대한 조사는 비파괴 조사 방법으로 한다.