백화현상

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백화현상

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백화현상

백화현상이란

백화(Effloscence)는 건물 시공시 자재에 포함된 알칼리 또는 알칼리 토류 산화물 성분을 용해되어 생긴 용액이 경화체의 표면 건조와 함께 수분이 증발함에 따라 용해 성분이 경화체 표면에 흰색의 반응물로 구조물 표면에 형성된 것을 말한다.
백화현상이 발생함으로써 경화체의 물성이 저하되는 것은 아니다.

백화현상의 성분

백화현상의 성분은 발생까지의 원자재, 대상물, 환경 조건, 사용한 첨가제 등에 따라서 다르지만, 주체가 되는 것으로는 CaCO₃, Ca(OH)₂, Na₂SO₄, K₂SO4, CaSO₄, Na₂CO₃, K₂CO₃ 등이 있다. 백화에는 1차 백화와 2차 백화가 있으며, 1차 백화에는 콘크리트 몰탈이 가지고 있는 물에 의하며 발생되는 것으로 물이 증발하면 진행되지 많으며, 2차 백화는 외부로부터 침투된 물에 의하여 발생되는 것이다. 여기에서는 점토벽돌 조적작업 후 발생되는 1차 백화에 대하며 분석하고자한다.

백화현상 발생원인

1차 백화는 점토벽돌 조적작업 공정에서 유리상태(Free state)의 알칼리 성분이 여러가지 원인에 의하여 용해되어 점토벽돌 벽면에 침투하며 잔류한다. 점토벽돌에 잔류하는 알칼리 성분은 조적된 점토벽돌이 흡수한 수분을 증발하면서 점토벽돌 표면에 백색 분말 형태의 모양이 발생된다. 1차 백화현상을 발생시키는 여러가지 원인은 다음과 같다.

  • 시멘트(Cement)
    시멘트에는 석회(cao: C), 규산(Sio2), 알루미나, 신화철등 4가지로 구성된 소재이다. 시멘트는 원료 중 약 90%를 차지하는 원료로서 석회석, 탄화석 등이 이용되고 있다.
    석회석의 화학성분은 CaC03로서 Sio2 A203, Fe 203. Mg0 등이며 시멘트의 화학성분은 아래의 표와 같다.
    SiO2(%)
    SiO2(%)
    SiO2(%)
    SiO2(%)
    SiO2(%)
    SiO2(%)
    SiO2(%)
    22.7
    4.1
    4.4
    62.4
    2.7
    0.1
    0.6

    시멘트의 제조과정에서 결정화되지 못한 알칼리 또는 알칼리 토류 산화물들인 수산화칼륨, 활산칼슘, 활산소다, 활산칼륨 등이 조적작업 공정에서 수용액 상태로 점토벽돌의 내부로 침투하여 잔류한다. 잔류하는 산화물들은 조적작업 후 점토벽돌의 건조과정에서 표면므로 이동하여 수분은 증발하고 백색분말만 남게된다. 이는 시멘트를 사용하는 건물에서 흔히 나타나는 현상이다.

  • 모래(Sand)

    모래의 종류에는 강사 (:T) 해사(), 세척사(E:)가 있으며 모래의 화학적 주성분은 Si020|나 해사나 세척을 완전하지 못한 세척사를 사용 시 모래에 잔류하는 알칼리 성분에 의하여 백화현상이 발생될 수 있다.

  • 물(Water)
    물은 수소(H2), 산소(O)로 되어있는 물질이며, 화학식은 H2O이다. 도처에 바닷물, 강물, 지하수, 우물물, 빗물, 혼온천수, 수증기, 눈, 얼음 등으로 존재하며, 알칼리 성분이 많은 경수와 알칼리 성분이 적은 연수로 구분할 수 있다. 특히 조적작업 공정에서 시멘트와 모래를 혼합할 때 알칼리 성분이 많은 경수를 사용하면 백화현상이 발생될 수 있다.

  • 지반(Ground)

    지반에도 자연적으로 알칼리 성분을 포함한 물이 존재한다. 이 물이 조적된 점토벽돌에 접촉되어 점토벽돌 내부에 흡수되었다가 점토벽면의 수분이 증발되면서 백화가 발생될 수 있다

  • 공기(Air)

    공기중의 탄산가스가 물에 녹아 수산화칼슘, 황산칼슘과 반응하여 탄산염화를 일므키는 흰색의 반응물이 표면에 형성될 수 있다.

  • 기타

    (1) 조적작업 시 기온이 낮다.
    (2) 조적작업 시 습도가 높다.
    (3) 시멘트와 모래 혼합시 물의 혼합비가 높다.
    (4) 시멘트 성분중의 결정화되지 못한 알카리성분이 많다.
    (5) 시멘트와 모래 혼합시 시멘트량이 많다.
    (6) 적당한 풍속이 있다.
    (7) 북향면에서는 남향면보다 백화가 많다.

  • 북향면이 백화가 많이 발생하는 이유는 북향면이 수분증발이 빠르지 않고 적당히 증발되므로 내부에서 백화성분이 녹아있는 용액이 표면으로 스며나오기 적당한 조건을 갖추었기 때문이다.

 

방지대책

  • 원자재
    (1) 규정에 적합한 시멘트 및 줄눈용 몰탈을 사용한다.
    (2) 몰탈 배합시 해사 및 경수를 사용하지 않는다.

  • 시공
    (1) 동절기 및 우기에는 조적 공사를 하지 않는다.
    (2) 조적 공사 중 빗물 등에 노출시키지 않는다.
    (3) 조적 전 지반으로부터의 수분이 점토벽돌 벽면으로 흡수되지 않도록 방수대책을 고려한다.
    (4) 기초, 창틀, 지붕, 외부 배관은 완벽한 방수가 되도록 고려한다.
    (5) 점토벽돌 벽면에 침투한 수분이 빨리 증발하도록 조적면의 상단부와 하단부에 통풍구를 설치한다.
    (6) 줄눈은 줄눈전용 몰탈로 시공하여, 줄눈작업은 조그만 틈도 생기지 않도록 철저히 한다.
    (7) 시멘트와 모래 배합비율 및 물의 혼합량은 시방서의 기준을 준수한다.

제거

1차 백화현상은 여러가지 요인에 의하며 발생하므로 발생을 억제하기가 어렵다. 그러나 진행되는 현상이 아닌 일시적인 현상으로 초기에 적절하게 대응하면 제거가 가능하다. 그러나 백화 제거작업 전 발수제 처리작업은 오히려 백화를 제거하는데 어려움을 가중시키므로 1차 백화현상의 징후가 발견되면 조적된 점토벽돌이 완전히 건조된 후 제거한다.

백화현상의 성분 중 나트륨염과 칼륨염은 용해도가 높기 때문에 연수를 이용하여 세척하면 비교적 용이하게 제거 할 수 있다. 한편 칼슘염은 용해도가 낮기 때문에 와이어브러시로 제거하거나 산을 희석시킨 물로 용해시키는 방법 이외에는 유효한 방법이 없다. 여기에는 많은 노력이 필요하며 또한, 산에 의한 유해 부작용도 예상되기 때문에 실제로 사용하기는 곤란하다.


결론

1차 백화의 발생원인을 규명하는 작업은 여러가지 원인에 의하며 발생되므로 규명하기기가 어렵다. 일례로 동일한 일시에 생산된 제품도 조적 현장에 따라 백화가 발생하기도 하고 발생 하지 않기도 한다. 또한 동일한 조적현장에서도 조적 부위에 따라 발생하기도 하고 발생하지 않기도 한다. 그러므로 1차 백화 발생시 백화 원인 요소를 구명하는 것은 현재의 과학으로는 불가능한 일이며, 1차 백화를 완벽하게 억제하기도 현재의 과학으로 불가능하다. 1차 백화현상은 진행되는 백화가 아니고 점토벽돌이 조적 시 흡수한 물을 증발시키며 생기는 현상으로 1차 백화현상의 징후가 발생한 후 적절한 제거 작업을 병행하면 제거가 가능하며, 자연상태로 방치하여도 시간이 흐르면 소멸된다. 제거작업이 완벽하지 못한 상황에서 발수제 처리를 하면 제거 작업이 어려우며 자연적 소명 시간도 많이 필요로 한다. 1차 백화현상은 건물의 구조에는 영향이 전혀 없다.



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