KR0118678B1

KR0118678B1 - 균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조방법

Info

Publication number: KR0118678B1
Application number: KR1019940030401A
Authority: KR
Inventors: 김원기; 양길승; 허성진
Original assignee: 박제윤; 동양시멘트주식회사
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1997-09-30
Also published as: KR960017571A

Abstract

본 발명은 KS L 5220 건조 시멘트 몰타르에 규정된 뿜칠 미장용, 일반 미장용, 조적용, 바닥용 건조 시멘트 몰타르 등과 같은 시멘트계 건조 몰타르 제조방법에 관한 것으로, KS L 5220 건조 시멘트 몰타르에 규정된 뿜칠 미장용, 일반 미장용, 조적용, 바닥용 건조 시멘트 몰타르 등과 같은 시멘트계 건조 몰타르 제조방법에 관한 것으로, 특히 CaSO4 nH2O(n=0~2.0) 분말을 시멘트 무게비로 8~40%를 치환첨가, 또는 전체 건조 몰타르 조성물에 무게비로 1.5~14%를 차지하도록 첨가하여 제조한 것을 특징으로 하는 건조 몰타르 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 종래의 시멘트계 건조 몰타르의 건조 수축에 의한 균열을 최소한으로 억제하고 보강섬유의 사용시 보다 작업성을 향상시켜 펌프 압송성을 높이는 것을 목적으로 한 것이다.

Description

[발명의 명칭]

균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조방법

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 KS L 5220 건조 시멘트 몰타르에 규정된 뿜칠 미장용, 일반 미장용, 조적용, 바닥용 건조 시멘트 몰타르 등과 같은 시멘트계 건조 몰타르 제조방법에 관한 것이다.

종래의 시멘트계 건조 몰타르는 수경성 시멘트에 모래나 이와 유사물인 미세한 골재를 건조하여 1.0~3.5의 비율로 혼합시킨 것으로, 작업성을 증가시키기위해 소석회나, 플라이 애쉬와 같은 충전재와 약간의 계면활성제를 첨가하여 제조한 것을, 일반 소비자나 공사현장에서 단순히 물만 혼합하여 작업할 수 있도록 만든 몰타르가 있으나, 이와 같은 몰타르는 시공 후 경화하면서 내부의 수분이 증발하면서 수축하는 건조수축 현상에 따른 균열발생이 큰 단점으로 지적되어 왔다.

건조수축 현상에 의한 균열은 누수의 원인이 되어 건축물에 내구성을 떨어뜨림과 동시에 입주자에게 불안감을 심어주는 등 건축물 하자 보수의 대부분을 차지하고 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 유리섬유나 폴리에틸렌계,폴리프로필렌계 섬유와 같은 섬유상 보강재를 일정량 첨가하여 경화체의 인장강도를 증가시켜 건조수축시 발생하는 인장응력에 의한 균열발생을 억제하고 있으나,유리섬유와 폴리에틸렌계 섬유는 알카리에 대한 저항성이 낮은 관계로 균열억제 효과를 기대하기 어려우며, 폴리프로필렌계 섬유는 내알카리성이나 섬유 자체의 인장강도가 낮아서 인장보강 효과를 얻을 수 없다.

따라서, 이러한 섬유상 보강재들은 발생하는 균열의 폭을 좁게 하는 효과가 다소 있을 뿐, 균열의 발생 자체를 방지할 수는 없었다.

또한 최근에는 인건비의 증가로 기계화 시공의 비율이 높아지면서 몰타르 반죽을 펌프로 압송하는 사례가 늘고 있는데, 섬유의 첨가로 인한 작업성의 악화로 인해 펌프압송시 압송관의 마찰 저항이 증가하여 시공상 어려움을 겪고 있다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

상기와 같은 제반 단점을 시정하기 위하여 발명한 본 발명은, KS L 5220 건조 시멘트 몰타르에 규정된 뿜칠 미장용, 일반 미장용, 조적용, 바닥용 건조 시멘트 몰타르 등과 같은 시멘트계 건조 몰타르 제조방법에 관한 것으로, 특히 CaSO4·nH2O(n=0~2.0)분말을 시멘트 기준으로 8~40중량%를 치환첨가, 또는 전체 건조 몰타르 조성물에 CaSO4기준으로 1.5~14중량%를 차지하도록 첨가하여 제조한 것을 특징으로 하는 건조 몰타르 제조방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 종래의 시멘트계 건조 몰타르의 건조수축에 의한 균열을 최소한으로 억제하고 보강섬유를 첨가할 때 보다 작업성을 향상시켜 펌프 압송성을 높이는 것을 목적으로 한 것이다.

[발명의 구성 및 작용]

원래 시멘트계 몰타르는 미세구조면에서 다양한 크기의 기공이 산재되어 있으며 이 기공 안에는 수분이 존재하고 있다.이 수분은 경화과정에서 시멘트와 반응하여 결정수로 고착되는 수도 있지만 대부분은 건조되어 외부로 배출되게 된다.

이때의 건조 양상은 물의 표면장력과 기공의 포화증기압 시이의 관계에 의해 기공의 크기에 따라 큰 기공에서부터 건조가 시작되어 순차적으로 작은 기공으로 건조가 일어나므로 기공의 크기에 따라 건조과정이 경화체에 미치는 영향이 다르게 된다. 초기에 건조되는 물은 직경 50nm이상의 기공안에 들어 있는 물(자유수)로 경화과정 초기에 증발하기 때문에 수축에 미치는 영향은 없다. 건조가 계속 진행되면 표면장력에 의해 평형상태를 유지해온 직경이 10~50nm사이의 모세 기공에 있는 물이 증발되는데 이때 모세관벽에 표면장력 대신 압축응력이 작용하여 수축이 발생하지만 세공의 직경이 10~50nm로 비교적 크기 때문에 손실량은 많아도 비교적 수축량은 적다.시멘트의 수화반응에 의한 생성물의 대부분은 규산칼슘 수화물로 이러한 결정물질은 겔 상태라는 비표면적이 대단히 크고 미세한 콜로이드 입자(10nm~2nm)이다. 장기적으로 건조가 진행되면서 입자의 크기가 작은 겔 공극 내의 수분손실이 이루어지는데 겔 공극수는 수소결합에 의한 강합 흡착으로 다른 수분보다 증발은 어렵지만 증발이 이루어지면 수축량은 상당히 커지게 된다.

이와 같이 건조수축이 발생할 때 몰타르 경화체가 벽체나 바닥 콘크리트, 혹은 벽돌이나 블록, 바닥 난방용 파이프, 기타 다른 구조요소 등에 의해 건조수축 작용을 구속받게 되면 내부에 인장응력을 유발시키게 되며, 이 인장응력이 몰타르 경화체의 인장강도 이상일 때 균열이 발생하게 된다. 이것이 건존수축에 의한 균열의 발생과정이다.

이와 같은 건조수축과 건조수축에 의한 균열을 제어하기 위한 재료 배합 축면의 방법으로서, (1)골재는 함유량, 입형, 강성 등에 따라 다르지만 흡수량에 따라서 체적변화가 크지 않기 때문에 단위 체적당 골재량을 많게 하고 가능한 한 상대적으로 시멘트량을 줄여서 몰타르의 수축량을 적게 하는 방법이 있으나 강도와 작업성이 떨어질 수 있으므로 한계가 있다.

(2)단위체적당 혼합수량이 많으면 골재의 부피가 상대적으로 적어지고 수분이 차지하는 부피가 커지므로 건조 수축량도 커지기 때문에 가능한 한 단위수량을 저감시키기 위해 계면활성제를 첨가하여 적은 양의 물로도 혼합이 잘 되게 하는 방법이 있다.

(3)세 번째로 섬유와 같은 보강재를 사용하여 시멘트 몰타르 경화제의 인장강도를 증가시키는 방법이 있으나 비경제적이며 작업성이 악화되는 단점이 있다.

(4)적당한 팽창재료를 혼합하여 시멘트 몰타르를 팽창시킴으로써 수축을 보상하는 방법이 있다. 여기에는 알루미늄 분말과 같은 발포제를 미량 첨가하여 기포로써 초기에 팽창시키는 방법과 시멘트와 반응하여 팽창성 화합물을 행성시키는 물질을 첨가하여 서서히 팽창시키는 방법이 있다. 발포제의 첨가에 의한 팽창은 시공시의 온도나 발포제의 반응성에 따라 매우 민감하게 변화하므로 조정하기 힘들고 경화 후에도 물리적 외력에 의해 기포가 파손될 수 있는 등 강도가 감소를 수반하므로,건축용으로 사용하는 시멘트계 건조 몰타르에는 적용하기 곤란한 반면,시멘트와 반응하여 서서히 팽창성 화합물을 생성시키는 물질의 사용은 팽창성 부여에 의한 건조 수축 보상 효과를 간단하고 경제적으로 얻을 수 있으며 시멘트와 반응하여 화합물을 형성하므로 영구적이며 작업성에도 악영향을 끼치지 않는 장점이 있다.이러한 팽창성을 부여하는 물질에 대해 여러모로 연구한 결과, 건조 수축에 의한 균열을 최소한으로 억제하면서 물성과 작업성에 악영향을 끼치지 않는 시멘트계 건조 몰타르를 제조할 수 있게 된 것이다.

본 발명에 있어서는 팽창성을 부여하는 물질로 CaSO4·nH2O(n=0~2.0)분말을 사용하며, 이를 제조공정에서 일정량 첨가 혼합하여 제조한 시멘트계 건조 몰타르를 공사현장에서 물과 혼합하여 시공하게 되면, 시공후 경화하면서 시멘트와 반응하여 에트링자이트(3CaO AI2O3 3CaSO4 32H2O)라는 팽창성 화합물을 형성하게 되고 건조 수축이 일어나는 만큼의 팽창성을 부여할 수 있어 수축을 보상하고 에트링자이트라는 화합물의 특성상 다량의 수분을 결정수로 고정화시키므로 증발이 가능한 수분의 양을 줄여서 건조수축량 자체도 감소시키는 특징외에도, 상기 (1)의 한계인 단위체적당 시멘트를 강도와 작업성 악화의 문제로 낮출수 없다는 것을 해결하고,(3)의 섬유 사용에 의한 작업성의 악화 문제를 근본적으로 해결한 것이다.

실험의 결과에 의하면 팽창성을 부여하는 CaSO4·nH2O(n=0~2.0)분말을 시멘트 기준으로 8~40중량% 치환첨가, 또는 전체 건조, 몰타르 조성물에 CaSO4 기준으로 1.5~14중량%를 차지하도록 첨가하며, 건조시킨 골재의 비율은 전체 건조 몰타르에 대하여 77중량% 이하로서, 시멘트계 건조 몰타르의 용도별 특성을 만족하기 위하여 각 성분의 비율로 이 범위에서 적당히 가감할 수 있다.

또한, 본 발명의 시멘트계 건조 몰타르에는 시멘트로써 보통 포틀랜드 시멘트외에 고로스라그 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트 등을 사용할 수도 있다. 본 발명의 시멘트계 건조 몰타르는 일반 구조물의 내외벽 미장, 조적, 블록조의 줄눈용, 구조물의 바닥면 주택이나 건물의 바닥 축열층 등에 사용되며 손비빔이나 삽비빔 외에 기계식 비빔과 펌프 압송에 의한 기계화 시공에 특히 적합하다.

본 발명의 시멘트계 건조 몰타르에 사용되는 수축보상재의 몰타르의 특성에 주어지는 효과를 표 1에나타내었다.

본 발명의 특기사항인 수축보상재를 시멘트 기준으로 8중량% 이하(전체 건조 몰타르에 대하여 CaSO4 기준으로 1.5중량% 이하)사용하면 팽창성 화합물인 에트링자이트의 생성량이 적으며 시멘트의 계속적인 수화반응에 의해 팽창성이 없는 성분으로 전이하므로 수축 보상에 큰 효과가 없고,40중량% 이상(전체 건조 몰타르에 대하여 CaSO4 기준으로 14중량% 이상)사용하게 되면 작업성이 저하하고 강도가 감소하는등 비실용적이다.

본 발명은 다음의 실험예에 의해 좀 더 구체화된다..

[실험예]

시멘트와 수축보상재를 합하여 결합재로 하였을 때 결합재 :모래의 비를 1 : 2에서 1 : 3.5로 하고 믹서에서 혼합하여 건조 몰타르를 제조하였다. 여기서 수축저감재인 CaSO4·nH2O 분말을 시멘트 기준으로 0~50중량%까지 치환하였고 사용한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트이며 이 건조 몰타르 각 배합에 일정량의 물을 가하여 KS L 5220에 규정되어 있는 실험을 실시하였으며 KS F 2424 몰타르 및 콘크리트의 길이변화시험 방법에 따라 길이 변화시험을 하였다.

그 결과는 표 2와 같다.

상기 4가지 종류의 배합에 CaSO4·nH2O(n=0~2.0)분말을 시멘트 기준으로 5~50중량%까지 첨가하여 실험한 결과,일반적으로 바닥용으로 사용하는 A와 B 시리즈 배합의 경우 40중량% 이상 첨가시에는 작업성의 악화가 나타나 적합하지 않으며 뿜칠 미장용, 일반 미장용, 조적용으로 사용할 수 있는 C배합의 경우 40중량%까지는 적합하며 그 이상일 때는 작업성의 악화가 나타나고 있다. 일반 미장용, 조적용으로 사용할수 있는 D배합에서는 50중량%까지(건조 몰타르 기준으로 12.5중량%)사용하여도 무방하다. 길이변화 시험 결과, A와 B시리즈 배합에서는 건조수축 보상효과를 얻기 위해서는 A-15, B-15배합 이상의 수축저감재 첨가가 필요하며(건조 몰타르 기준으로 4.3중량%이상), C시리즈 배합에서는 C-10 이상(건조 몰타르 기준으로 3.0중량%이상),D시리즈 배합에서는 D-20이상(건조 몰타르 기준으로 5중량%이상)이 바람직하였다.

상기의 발명품에 대한 사용예에 대해서 설명한다.

[실시예]

모래를 건조기에서 함수율 0.5%이하로 건주하여 4mm, 2.5mm, 1mm체로 체가름하고, 이 체가름한 각 모래와 시멘트, 수축저감재, 고성능감수제, 계면화성제, 증점제 등을 각각 표 3과 같이 중량 계량하여 믹서에서 혼합하여 바닥용 건조 몰차르를 제조한다.

주)섬유 배합은 수축저감재를 사용하지 않고 건조 몰타르 1톤당 600g을 첨가.

수축저감재 : CaSO4·nH2O(n=0~2.0)분말중 n=0을 사용,첨가량은 전체 건조 몰타르의 중량비임.

모래중 S1 : 1mm체를 통과한 1번 모래

S2 : 2.5mm체를 통과하고 1mm체에 걸리는 2번 모래

S3 : 4mm체를 통과하고 2.5mm체에 걸리는 3번 모래

SP는 고성능감수제로 섬유사용 배합에서는 멜라닌 설폰산 포름알데히드계 분말, 수축저감재 사용 배합에서는 나프탈렌 설폰산 포름알데히드계 분말을 사용.

AEA는 계면활성제 분말, MC는 메틸셀룰로오즈계 증점제임.

[발명의 효과]

이 몰탈의 균열 발생 저감 여부, 현장에서의 작업성 등을 알아보기 위하여 아파트 신축 현장에서 시험시공을 하였다. 시험시공은 55평형 2세대로 이 중에 한 세대는 폴리프로필렌계 섬유를 몰탈 반죽 용적비로 0.1%첨가한 건조 몰타르로 시공하였으며 한 세대는 본 발명에 사용된 수축저감재를 사용한 건조 몰타르로 시공하였다.

현장에서 타설한 몰탈의 균열 발생 유무,균열의 진행 여부를 알아보기 위하여 매 1주일 간격으로 줄자와 균열게이지를 사용하여 발생한 균열의 길이와 폭을 측정하고 기록한 결과, 섬유 보강 몰타르 시공 세대의 경우 시공 1주일 후에 거실과 주방 사이의 경계면과 주방의 보일러관 도입부분에서 균열이 발생하기 시작하여 폭 0.75mm까지 확대되는 현상을 나타내었다. 거실 중심부에서 발생한 균열은 관찰기간 동안 진행을 계속하여 한쪽 벽면에서 맞은 편 벽면까지 이어지는 현상을 나타내었으며 균열의 최대 폭은 0.5mm정도 였다. 침실의 경우 가로, 세로 3m 이하인 균열이 발생하지 않았으나, 가로 4.5mm, 세로3.9mm인 침실에서는 5주 경과 후 균열이 관찰되었다.

7주까지 관찰 기간중 발생한 균열의 총길이는 35.4mm이고, 이중에 폭 0.3mm이상의 균열은 21.3m였다.

본 발명의 건조 몰타르를 타설한 세대의 경우 4주 경과 후 거실과 주방 사이의 경계면과 주방, 가로 4.5m, 세로 3.9m인 침실에서 미세 균열이 발견되었으나 6주 이후 진행되지 않았으며 7주까지는 균열 측정 결과 발생한 균열의 총 길이는 10.3m이고, 이중에 폭 0.3mm이상의 균열은 없었다. 시공 7주후 장판지 도배 결과 도배면의 들뜸이나 변색이 관찰되지 않았다.

Claims

KS표시 허가된 바닥 미장용 건조 시멘트 몰타르중에서 무기질 CaSO₄·nH₂O(n=0~2.0)를 CaSO₄기준으로 1.5~14중량% 배합한 것을 특징으로 하는 균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조방법.
제1항에 있어서,KS표시 허가된 뿜칠 미장용 건조 시멘트 몰타르중에 무기질 CaSO₄·nH₂O(n=0~2.0)를 CaSO₄기준으로 1.5~14중량% 배합한 것을 특징으로 하는 균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조 방법.
제1항에 있어서, KS표시 허가된 일반 미장용 건조 시멘트 몰타르중에 무기질 CaSO₄·nH₂O(n=0~2.0)를 CaSO₄기준으로 1.5~14중량% 배합한 것을 특징으로 하는 균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조 방법.
제1항에 있어서, KS표시 허가된 조적용 건조 시멘트 몰타르중에 무기질 CaSO₄·nH₂O(N=0~2.0)를 CaSO₄기준으로 1.5~14중량% 배합한 것을 특징으로 하는 균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조방법.
제1항에 있어서, KS표시 허가되지 않은 뿜칠 미장용 건조 시멘트 몰타르중에 무기질 CaSO₄·nH₂O(n=0~2.0)를 CaSO₄기준으로 1.5~14중량% 배합한 것을 특징으로 하는 균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조방법.
제1항에 있어서, KS표시 허가되지 않은 일반 미장용 건조 시멘트 몰타르중에 무기질 CaSO₄·nH₂O(n=0~2.0)를 CaSO₄기준으로 1.5~14중량% 배합한 것을 특징으로 하는 균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조방법.
제1항에 있어서, KS표시 허가되지 않은 조적용 건조 시멘트 몰타르중에 무기질 CaSO₄·nH₂O(n=0~2.0)를 CaSO₄기준으로 1.5~14중량% 배합한 것을 특징으로 하는 균열 저감형 시멘트계 건조 몰타르의 제조방법.
제1항에 있어서, KS표시 허가되지 않은 바닥용 건조 시멘트 몰타르중에 무기질 CaSO₄·nH₂O(n=0~2.0)를 CaSO₄기준으로 1.5~14중량% 배합한 것을 특징으로 하는 균열 저감형 건조 시멘트계 건조 몰타르의 제조방법.