일본의 거푸집 공법 동향
숙지황
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일본의 거푸집 공법 동향
日本의 최신 거푸집 공법 동향 다음은 일본의 최신 거푸집에 관한 동향으로 초기 개발단계의 과정부터 세부 공법별 특징을 요약 서술한 내용으로, 국내 실정에 맞는 거푸집의 개발 및 향후 발전 방향을 예측할 수 있는 좋은 자료로 판단된다. Ⅰ. 거푸집 공법 개발의 발전과정 1. 마루귀틀식 형틀 파넬에서 합판 형틀로 2차대전 이후 마루귀틀식 형틀 (2 6의 파넬)은 잔목으로 틀을 제작한 후, 두께 12~15㎜, 폭 150㎜~180㎜의 삼목판을 부착 제작하여, 무게는 무겁고 제작시 많은 작업이 요구되었다. 2. 형틀 재료의 다양화 마루귀틀식 파넬에서 합판으로 변천해 가는 과정에서, 형틀에 사용되는 재료로 변화하게 되었다. (1) 메탈 폼 강판을 형틀 파넬로 사용하는 공법으로 치수가 비교적 표준화된 토목공사에 사용되었으나, 건축공사에서는 형틀의 중량과 치수의 비표준화로 거의 사용되지 않고 있다. (2) 알루미늄 형틀 가격이 비싸지만, 그 이상의 장점이 있으면 사용하겠다는 기운이 일어남에 따라, 경량이란 점에 착안하여 알루미늄 폼이 생산되었고, 20년이 경과된 현재에도 일부 공사에서 사용되고 있다. (3) 플라스틱 형틀 1965년대 초 ABS 수지제의 형틀 파넬이 상품화되었으나, 경량화 이외의 이점이 없고 비싸기 때문에 모습을 감추었다. (4) 종이 형틀 내수지를 정착하여 적층한 원형 형틀로서 원형 기둥과 슬라브용으로 개발되어 현재 사용중이다. 3. 거푸집의 대형화 1965년대 이르러 공사현장에 대형에서 소형까지 양중기가 도입되었으며 거푸집이 대형화되었다. 초기 대형거푸집의 적용부위는 양중기의 사용이 쉽고, 공정관리상 공기를 단축할 수 있는 외벽에 주로 적용되었고, 그 이후 내벽에도 사용할 수 있는 대형거푸지공법(AP 셔터링 공법)이 외국에서 도입되었으며, 슬라브 거푸집은 주료 규격화된 고층아파트를 대상으로 플라잉 쇼어 공법이 도입되었다. 4. Half PC판 공법의 특징 1975년대 초에 옴니어판이라고 하는 입체 트러스 모양의 철근을 조립하고, 그 철근의 하부에 약 50㎜로 콘크리트를 타설하는 소위 Half PC판이 주로 거푸집 해체가 필요없는 공법으로 등장했다. 5. 무해체 형틀(마감 형틀) 1975년대 인건비가 재로비에 점점 비싸게 됨으로써 거푸집의 해체가 불필요하고, 마감 바탕까지를 동시에 해결하는 무해체 거푸집 공법이 기둥, 벽용으로 등장하게 된다. 기둥과 보에 사용되는 무해체 형틀의 일종으로 두께 50㎜정도의 프리케스트 콘크리트판 형틀이 적층공버에 채용되고 있다. 6. 기능의 복합화 한랭지 콘크리트 타설시, 보온 및 내구성 향상을 위한 투수성 거푸집이 등장하게 되며, 이를 단열거푸집이라고 부른다. 그 종류는 흡수율 500% 이상의 흡수성 시트 재료를 거푸집 안쪽에 부착하여 유리수를 흡수하는 것과 글라스월에 특수 수지 가공을 한 것, 그리고 강재 형틀에 레이져빔을 이용하여 아주 작은 간극을 만들어 시멘트 페이스트는 새지 않고 유리수만 배출되도록 한 것이 있다. 7. 금후의 발전 현재 거푸집 공법에 요구되고 있는 사항으로는 성력화 및 코스트 다운이며 재료비가 상당히 비싸도 공기 단축, 성력화로 인해 전체 비용이 비슷하거나 절감될 수 있다. ㆍ형틀 재료의 획기적인 고강도화 및 경량화 ㆍ형틀의 대형화를 용이하게 하는 시공기계의 개발 - 로보트등 ㆍ복합기능 형틀로 성력화와 공기단축 등을 들 수 있다. Ⅱ. 기둥 거푸집 공법 1. 타설 형틀 공법(무해체 형틀) (1) 개요 타설 형틀 공법은 형틀의 해체가 불필요하고 형틀 자체가 마감이 되는 장점이 있다. (2) 공법 ① 프리캐스트 콘크리트 (PC) 형틀 두께 50㎜ 정도의 "L"형 또는 "ㄷ" 형의 프리캐스트 콘크리트 부재를 공장에서 제조하여 "ㅁ" 형으로 조립하고, 크레인을 이용하여 설치하는 방식으로 개발한 건설회사의 자체공사에서만 사용된다. ② 섬유 보강 시멘트 (GRC) 판 대부분 주문에 따라 제조되며, 제조방법은 내알칼리 글라스 섬유(길이 20~30㎜)와 시멘트 밀크를 동시에 내뿜어 성형하는 스프레이 법과 내알칼리 글라스 섬유와 시멘트 밀크를 미리 혼합하여 타설하는 프리믹스법이 있다. ③ 섬유 보강 석고 (GRC) 판 제조방법은 유리 섬유와 석고, 혼화제를 섞어서 제작하여, 형상 및 시공법은 두께 8~10㎜, 길이 910~1820㎜의 단판인 FG보오드를 합판 형틀과 같이 현장 조립한다. 2. 금속제 선조립 형틀 공법 강제 혹은 알루미늄제 형틀을 미리 조립하여 설치하고, 이때 기둥근을 먼저 조립해 둔다. 3. 버리는 형틀 공법 형틀 목수의 부족으로 공사비가 증가되고 형틀의 재료비가 비싸도 현장 시공비를 감소할 수 있으면 1회 사용후 버리는 공법도 사용가능하며, 이런 공법에는 원형 종이 형틀, 기둥 지중보에 사용되는 라스형틀 공법이 있다. Ⅲ. 벽형틀 공사 1. 셔터링 공법 이 공법은 슬라브 형틀로서 Half PC판 공법을 채용하는 경우가 많으며, 대부분 고층 집한 주택에 적용된다. 2. 프리캐스트 콘크리트 형틀공법 Half PC 판을 외벽의 형틀로 사용할 경우, 대부분 Half PC판에 트러스근이 조립되어 있지만, 트러스 철근이 없는 PC판을 이용할 경우도 있다. 마감타일을 미리 붙여 두고 마감공사의 성력화와 품질 확보를 목표로 하여 구조체의 일부로서 설계하기 위해, 트러스근 등의 전단보강근과 콘크리트 코타(쉬아키)를 사용한다. 3. 긴결재, 단태재 간소화 형틀 공법 피래스 형틀 및 그 개량 공법으로 석고판에 폭 400㎜, 길이 2400㎜, 두께 28㎜ 정도의 합판 패널을 이용하여, 그 조인트부에 세퍼레이트를 장치하는 공법으로 조임 단태의 수를 저감시켜 형틀 공사의 성력화와 조립 속도를 빨리 하는 것을 목표로 한다. Ⅳ. 슬라브 형틀 공법 1. 합판과 보 공법 가설보 경량형강(폴리빔, 라이트빔)에 합판을 붙이는 시공법이 사용되며, 보간격을 좁힐 경우 장선없이 합판을 붙일 수 있다. 2. Deck Plate식 형틀 공법 데크 플레이트라 하는 것은 대형 사각 물결형 강판을 자체형틀로 사용한 무지주 바닥 형틀 공법이다. 3. 슬라브 합성 강판 공법 바닥 슬라브용의 철근과 강판에 의한 자체형틀을 일체화하여 공장에서 생산하고 형틀공사와 철근공사를 동시에 현장에서 설치, 시공하는 공법으로 철근은 트러스 또는 입체 용접 형태로서 콘크리트의 자중과 시공시 하중의 대부분을 부담하기 때문에, 스판에 따라서 지주를 생략할 수도 있으나 기본적으로는 지주가 필요하다. 4. Half PC판 바닥 공법 (1) 개요 Half PC판 바닥 형틀 공법은 옴니어 판, 카이저 판과 같이 두께 50㎜정도의 콘크리트 판과 입체트러스 근을 조합시킨 Half PC판 바닥 형틀 공법으로 면판의 최소 두께가 25㎜정도인 채널형 프리캐스트 콘크리트 판에 프리스트레를 도입한 FC판이라고 하는 일방향 슬라브 형틀과 그 관련 형으로 대별된다. Ⅴ. 보형틀 공법 1. 개요 보형틀은 면적이 비록 작으나 작업이 많아 시공하기 어려운 형틀이다. 2. 유니트 형틀 공법 보철근을 선조립한 경우, 판재와 프레임 등의 지보공을 하층의 슬라브 바닥에서 일체화하고 하이 리프트 등, 간단한 양중기로 세워서 타설하는 공법이다. 지보공에 유압 잭키 등을 붙여 분할된 형틀이 쉽게 조립되도록 고려한 예도 있다. 3. 프리캐스트 콘크리트 형틀 공법 대규모 현장에서 층고가 높고 형틀 작업에 노동력 투입이 많은 경우, 보 형틀을 기둥의 PC 형틀과 같이 PC화 하는 방법이 있다. 작은 보의 PC화는 적층 공법에서는 일반화되어 있지만, 큰 보의 PC화는 상당한 중량으로 인하여 그 사용에는 적다. 이런 이유로 해서 큰 보를 U자형 PC형틀로서 경량화를 꾀하는 경우가 있다. 이 경우 운반을 용이하게 하기 위하여 현장 제작이 일반적이다. U형의 큰 보 형틀의 PC화는 두께 50~70㎜정도이지만, 단면도 크고 길이도 상당히 길기 때문에 제작 및 설치에 세심한 주의를 하지 않으면, 유해한 크랙이 발생하여 사용할 수 없게 된다. 따라서 이 공법은 채택 전에 충분한 사전 검토가 필요하다. Ⅵ. 고기능, 복합기능화 형틀 1. 마감 모양 거푸집 콘크리트 타설 공법은 표면에 약간의 모양을 붙여 표면의 단조로움을 없애려고 하는 것이다. 마감모양은 설계자와 시공주의 기호에 따라 다양하지만, 모양을 붙이는 방법은 합판 형틀의 이면에 Texture형 라이닝재(매트릭스, 몰드스타 등)를 부착하고 콘크리트를 타설한다. 2. 탈수, 투수 형틀 1965년대 후반부터 1975년대 전반에 걸친 물가상승과 제1,2차 오일 쇼크 시기에 타설된 콘크리트는 골재 사정의 급격한 악화와 유동화 콘크리트 등, 새로운 기술의 미개발로 최근에 와서 콘크리트 내구성에 큰 의문을 초래하게 되었다. 3. 한중콘크리트용 단열 형틀 추운 지방에서 겨울에 콘크리트 공사를 할 경우는 타설한 콘크리트가 소정의 강도에 달할 때까지는 미리 동결되어서는 안된다. 그렇기 때문에, 보온 양생, 가열 양생 두 개의 양생 방법을 이용하여 콘크리트의 양생을 하고 있다. 단열 형틀에는 두 가지 형태가 있다. 첫째로, 합판 사이에 발포 폴리스틸렌 등의 단열재를 끼워 넣은 복합단열 형틀이고. 둘째로, 합판 형틀 패널의 외측에 발포 폴리스틸렌의 단열재를 부착한 간이형의 단열형틀이 있다. 어느 타입이나 형틀을 해체할 때 콘크리트의 온도가 0℃이하로 내려가 형틀과 콘크리트가 동결ㆍ부착되거나 형틀이 떨어지지 않는 사태가 되지 않도록, 콘크리트 쪽의 형틀 표면에 우레탄 수지를 도포하는 것이 보통이다. (1) 복합 단열 형틀 5.5㎜~9㎜ 형틀용 합판 사이에 두께 20㎜~24㎜의 발포 폴리스틸렌의 단열재를 끼운 것으로, Ⅲ의 3.에 나타난 피레스 형틀 공법의 경량 단열 타입도 이 범주에 들어간다. (2) 간이 단열 형틀 600~900 ×1800㎜의 합판 패널의 외측 잔목의 사이에 두께 20~25㎜의 발포 폴리스틸렌의 단열재를 부착한 것으로, 이 간이 단열 형틀은 현장에서도 시공할 수 있고 발포 폴리스틸렌도 형틀의 강도에 관계없이 값이 싼 바이즈 타입으로도 충분하다. 따라서 후 시공이 용이하고 현장 사용이 좋은 공법이라 할 수 있다. 4. 압입 콘크리트 형틀 공법 (1) 개요 건물의 높이가 5~6m 정도로 높아질 경우 상층의 슬라브에서 콘크리트를 직접타설하면 도중에 재료분리가 발생할 수 있다. 그 때문에 트레미 관으로 타설하든지 형틀의 중간 높이에 타설구를 설치하여 높이를 낮게 하여야 한다. (2) 압입 콘크리트 공법의 측압 분포 지금까지 수회에 걸쳐 압입 콘크리트 공법의 실시 현장에서 토압계를 직접 형틀에 부착하여 측압 측정을 실시한 결과 독립기둥에 있어서는 약 30㎡/hr의 압송 속도의 경우 통상 2배 정도의 측압이 조사되었다. (3) 압입 콘크리트 채용시 형틀의 보강 독립 기둥에서 콘크리트 헤드의 상승 속도가 JASS 5의 측압 산정치의 최대치를 넘을 경우는 세퍼레이트의 수를 통상의 2배 정도로 늘리던가 혹은 내구력이 통상 세퍼레이트의 1.5배 정도의 강력한 세퍼레이트를 사용함과 동시에 세퍼레이트 수를 1.2배 정도로 늘리는 대책이 필요하다. (가) 형틀 공사를 가능한한 없애는 설계의 채택. (나) 로봇화를 주체로 한 형틀공사의 대폭적인 성력화 공법의 개발이 요구된다. 그러나, (다) 콘크리트라는 대단히 뛰어난 건설재료를 대신한 새로운 건설재료의 개발은 당분간 전망되지 않는 점. (라) 형틀공사의 로보트화(기계화를 포함)라고 해도 진전이 느린 점등을 고려하면 유감스럽지만 형틀공사의 성력화, 공기 단축을 위해서는 현재의 공법을 부분으로 개선하는 이외의 유효한 수단은 없을 것 같다. 그러므로, 건설업계 일치 단결하여 성력화의 공기단축을 목표로 한 새로운 형틀 공법의 개발과 현재의 형틀 공법의 개량, 개선에 몰두하는 체제와 조직의 확립이 강하게 요망되고 있다. |
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