내화피복 재료 및 공법 선정 ㅣ 철골공사 실무

출처: NCS학습모듈, " 강구조시공 내화피복",교육부(20??)

 

내화피복 재료 및 공법 선정

 

1) 내화 피복의 개요

       건축물에 화재가 발생하는 경우에는 일반적으로 1,000℃ 내외의 고열이 발생하게 되는데 철골 구조 건물에 화재가 발생하면 철골 부재 자체는 불에 타지 않으나 온도가 상승하여 500~600℃ 정도가 되면 강소재 특유의 열적 특성, 탄성 계수(탄성 계수, 허용 계수, 고온 크리프와 열팽창 계수 등)는 상온의 절반 정도로 급격한 변화가 일어나서 강구조물이 뒤틀리거나 휘어져 결국에는 건축 구조물이 붕괴하기 시작한다. 따라서 화재 등으로 인한 강재의 온도 상승을 막고 화재로부터 보호하기 위하여 철골 부재에 내화 피복 재료로 감싸는 공사를 해야 한다.

       건축물에 화재가 발생했을 때 화재 진화 시까지 최소한 1시간 내지 3시간 정도가 소요되는 것을 감안하여 건물 내부에 있는 사람들이 대피할 수 있는 일정 시간 동안 철골 부재의 온도가 상승하지 않게 철골 부재에 일정 두께로 무기질 등이 혼합된 제품으로 피복을 함으로써 화재로 인한 열이 철골 부재에 전달되는 것을 일정 범위 내에서 차단하거나 지연시켜 철 구조물의 붕괴를 방지하여 건물의 안전을 도모하며, 인명 구조와 화재 진압에서 시간을 확보하게 된다.

 

2) 내화 피복의 목적

내화 피복의 목적

 

3) 내화 피복의 요구 성능

       화재 시의 단열성은 「내화 구조의 인정 및 관리 기준(국토교통부 고시)」에 의해 정해지지만 일반적으로 몇 시간의 내화 성능을 갖는가로 표시되어 있다. 내화 성능은 단순 지지되어 있는 부재가 보통 화재 시의 열에 대하여 몇 시간 이상을 견딜 수 있는가를 표시하는 것으로 보통 구조 부재로서 몇 시간의 화재로 파괴되는가를 뜻하는 것은 아니다.
       위와 같이 내화 피복에 요구되는 성능 중 제일 필요한 것이 내화성이며 그밖에 시공 능률과 시공 관리 상의 문제가 되는 시공성, 부착성, 건물 사용 중 발생하는 부재의 변위에 대응할 수 있는 내충격성, 건물이 초고층화 초대형화하면 공사비는 더욱 증가하므로 이에 대한 경제성 등이 요구되므로 이를 전체적으로 고려한 내화 피복의 재료와 공법을 선택하여야 한다.

 

4) 강재의 허용 온도

       철골의 구조용 강재의 융점은 1,500℃로 500~600℃이면 응력이 50% 저하되고, 800℃ 이상이면 응력이 0인 상태가 되므로 시공 시 철저한 품질 관리가 요구된다. 강재의 허용 온도는 아래의 표와 같다.

강재의 허용 온도

 

5) 내화 피복 공법의 종류

       내화 피복 공법에는 부정형 재료를 현장에서 혼합하여 시공하는 습식 내화 피복 공법, 공장에서 성형된 재료를 현장에서 부착하는 건식 내화 피복 공법, 각종 재료를 조합하여 시공하는 합성 내화 피복 공법, 복합 내화 피복 공법, 도장 공법 등이 있으며 철골 구조의 특성에 맞는 공법을 선정해야 한다.

① 습식공법

구분	도해	내용
타설공법
조적공법
미장공법
뿜칠공법
건식뿜칠
반습식 뿜칠
습식 뿜칠

② 건식공법

구분	도해	내용
붙임공법
멤브레인 공법

 

③ 합성공법

구분	도해	내용
합성공법 전반	-
이종재료적층공법
이질재료접합공법
도장공법	-

 

6) 내화 피복 자재의 종류

구분	공법	사용 자재
습식 공법	● 타설 공법	▷ 콘크리트 ▷ 경량 콘크리트
	● 조적 공법	▷ 콘크리트 블록 ▷ 경량 콘크리트 블록 ▷ 돌, 벽돌
	● 미장 공법	▷ 철망 모르타르 ▷ 철망 퍼라이트 모르타르
	● 뿜칠 공법	▷ 뿜칠 암면 ▷ 습식 뿜칠 암면 ▷ 뿜칠 모르타르 ▷ 뿜칠 플라스터 ▷ 실리카, 알루미나 계열 모르타르
건식 공법	● 붙임 공법	▷ 무기섬유 혼입 규산칼슘판 ▷ ALC판 ▷ 무기섬유 강화 석고보드 ▷ 석면 시멘트판 ▷ 조립식 패널 ▷ 경량 콘크리트 패널 ▷ 프리캐스트 콘크리트판
	● 멤브레인 공법	▷ 그라스울 등
합성 공법	● 이종 재료 적층 공법 ● 이질 재료 접합 공법	▷ 프리캐스트 콘크리트판 ▷ ALC판 ▷ 석면 성형판 ▷ 규산칼슘판 ▷ 질석 plaster
도장 공법	● 내화 도료 공법	▷ 팽창성 내화 도료

 

7) 내화 피복 공사 설계 단계 체크리스트

       내화 피복 공사 설계 단계에 검토하여야 할 항목과 세부 사항들은 다음과 같다.

내화 피복 공사 설계 단계 체크리스트

 

8) 내화 피복 공사의 특징

       내화 피복 공사는 재료 및 공법에 따라 시공 시기와 시공성이 크게 차이가 나게 된다. 따라서 설계 단계에 건물의 규모와 시공성을 고려하여 부위별 내화 피복재의 적정한 선정을 통하여 현장 작업에 초점을 맞추어 재료의 제작 공정, 반입 계획, 플랜트 설치 등의 가설계획을 충분히 검토하여야 한다.