KR100239926B1 - 균열 방지용 시멘트 모르타르 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균열 방지용 시멘트 모르타르 조성물에 관한 것이다. 최근 공기 단축과 노무비 절감의 필요성 때문에 바닥 미장용 시멘트 모르타르의 기계화 시공이 보편화 되고 있다. 그러나, 기계화 시공을 위해서는 플로우 220mm 정도의 고유동성 모르타르가 요구되는 바, 모르타르의 물-시멘트비가 높아짐과 더불어 건조수축 균열이 발생하는 문제가 있으며, 바닥 모르타르의 균열은 마감재가 들뜨거나 파손되는 등의 하자를 발생시켜 민원발생의 요인이 되고 있다. 건조수축에 의한 균열은 모르타르의 단위수량과 밀접한 관계가 있으므로, 소요 압축강도와 작업성을 확보하는 범위내에서 최소한의 단위수량으로 모르타르를 제조할 필요가 있으며, 최소의 단위수량으로 제조된 모르타르에도 건조수축 및 소성수축에 의한 균열이 발생하는 바, 이는 생석회 또는 팽창성 CSA를 첨가함으로써 해결한다. 물-시멘트 50∼60%, 시멘트-잔골재비 1:2∼1:4의 시멘트 모르타르에 생석회(CaO)를 시멘트 중량의 4∼6% 첨가하거나, 팽창성 CSA(Calcium Sulfa Aluminate)를 시멘트 중량의 5∼10% 첨가함으로써 첨가된 생석회 또는 팽창성 CSA가 물과 반응하여 팽창성의 화합물을 생성할때 발생하는 팽창압을 건조수축 보상 기구로 이용되는 것이다. 또한 상기 조성물에 물-시멘트비를 저감시키기 위하여 고성능 감수제 또는 고유동화제를 첨가할 수도 있다.

Description

균열 방지용 시멘트 모르타르 조성물

제1도는 생석회(CaO)의 첨가량과 모르타르의 길이변화율과의 관계를 나타내는 도면이다.

제2도는 팽창성 CSA(Calcium Sulfa Aluminate)의 첨가량과 모르타르의 길이변화율과의 관계를 나타내는 도면이다.

[발명의 분야]

본 발명은 균열 방지용 시멘트 모르타르 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 바닥 미장용 모르타르를 시공한 후 상기 모르타르에 발생하는 초기 건조수축 균열과 소성수축 균열을 방지할 수 있는 시멘트 모르타르 조성물에 관한 것이다.

[발명의 배경]

최근 공기단축, 인건비 절감 등의 이유로 건축공사에서 바닥 미장용 시멘트 모르타르의 기계화 시공이 보편화 되고 있다. 기계화 시공 방법은 기존의 콘크리트 공사와 같이 레미콘 공장에서 모르타르를 제조, 운반하여 타설하는 방식과, 현장에서 혼합, 압송하여 타설하는 방식 등이 있으며 종래의 손비빔에 의한 타설보다 시공효율이 월등하여 크게 호평을 받고 있는 공법이다.

그러나, 현장에서 기계화 시공을 하기 위해서는 모르타르의 압송에 지장이 없는 고유동성 모르타르를 요구하는 바, 모르타르의 물시멘트비가 증대되어 초기 건조수축 균열과 장기간에 걸친 소성수축 균열이 발생하는 문제가 있다. 이러한 균열은 비구조체인 미장용 모르타르에 국한된 경미한 문제로 간과되기 쉬우나 콘크리트의 내구성 및 구조적 특성을 장기간에 걸쳐 보호하는 피복 모르타르로서의 역할이 저하되고, 결로, 누수, 습기방출로 인해 장판, 타일 또는 카펫트와 같은 표면 마감재의 들뜸과 균열의 진전에 의한 파손 및 미관 훼손등의 문제를 야기시킨다.

특히, 공동주택과 같은 경우, 바닥 모르타르의 균열 등의 하자는 집단 민원을 발생시키고 이는 전면 철거 후 재시공이라는 커다란 비용 부담과, 건축물 전체의 품질 불신, 시공사의 이미지 손상, 신뢰도 저하 등의 문제를 초래한다.

이러한 바닥 모르타르의 균열을 제어하기 위한 방법으로는 단위 시멘트량을 줄이는 방법, 단위수량을 저감시키기 위하여 계면활성제를 첨가하는 방법, 섬유보강재를 혼합하여 시멘트 모르타르의 인장강도를 증가시키는 방법, 적절한 팽창제 또는 탈황석고를 사용하여 수축을 보상하는 방법 등이 있다.

그러나, 단위 시멘트량을 줄이면 강도와 작업성이 저하되므로 그 저감에 한계가 있고, 섬유보강재의 사용시 폴리프로필렌계 섬유는 섬유 분산성 문제와 섬유 자체의 인장강도가 낮아 인장 보강 효과를 얻을 수 없으며 섬유의 첨가로 인해 펌프 압송시 압송관의 마찰 저항이 증가하여 작업성이 악화되는 문제가 있다. 탈황석고를 첨가하는 방법은 시공시의 온도나 탈황석고의 반응성에 따라 얻어지는 팽창정도가 불균일 하므로 이를 제어하기가 어렵고, 경화후에도 물리적 외력에 의해 무한정 흡습성을 갖고 있으므로 균열팽창 측정에 어려움이 있다.

제조, 시공 및 품질관리 방법이 확립되어 있는 콘크리트와는 달리 바닥 미장용 모르타르에는 특별히 규정된 품질관리 방법이 없고, 각 회사나 각 현장별로 독특한 제조 및 품질관리 방법으로 그 품질에 큰 편차가 있어 많은 문제점을 나타내고 있다.

따라서 본 발명자는 시멘트와 반응하여 서서히 팽창성 화합물을 생성시킴으로써 건조수축 보상효과 및 소성수축 보완성 등을 간단하고 경제적으로 얻을수 있고, 영구적이며 작업성에도 악영향을 끼치지 않는 바닥 미장용 시멘트 모르타르 조성물을 개발하게 되었다.

[발명의 목적]

본 발명의 목적은 초기 건조수축 균열과 소성수축 균열을 방지할 수 있는 시멘트 모르타르 조성물을 제공하는 것이다.

[발명의 요약]

본 발명은 균열 방지용 시멘트 모르타르 조성물에 관한 것이다. 최근 공기단축과 노무비 절감의 필요성 때문에 바닥 미장용 모르타르의 기계화 시공이 보편화 되고 있으나, 기계화 시공을 위해서는 플로우 220mm∼280mm 정도의 고유동성 모르타르가 요구되는 바, 모르타르의 물-시멘트비가 높아짐과 더불어 건조수축 및 소성수축 균열이 발생하는 문제가 있다. 이러한 건조수축 및 소성수축 균열을 방지하기 위해 모르타르에 생석회(CaO) 또는 팽창성 CSA(Calcium Sulfa Aluminate)를 첨가하며 첨가된 생석회 또는 팽창성 CSA가 물과 반응하여 팽창성의 화합물을 생성함으로써 이때 발생하는 팽창압을 이용하여 건조수축 및 소성수축에 의한 균열을 방지하는 것이다. 시멘트-잔골재비 1:2∼1:4, 물-시멘트비 50∼60%의 시멘트 모르타르에 생석회를 시멘트 중량의 4∼6%, 또는 팽창성 CSA을 시멘트 중량의 5∼10% 첨가하여 상기 생석회 또는 팽창성 CSA와 물의 화학반응에 의한 팽창압에 의해 건조수축 및 소성수축을 보상하도록 한다.

[발명의 구체예에 대한 상세한 설명]

본 발명은 건조수축 및 소성수축에 의한 균열의 발생을 방지할 수 있는 바닥 미장용 시멘트 모르타르 조성물에 관한 것으로써, 시멘트, 잔골재, 물 그리고 생석회(CaO) 또는 팽창성 CSA(Calcium Sulfa Aluminate)로 구성되며 필요에 따라 감수제를 첨가할 수도 있다. 물-시멘트비 50∼60%, 시멘트-잔골재비 1:2∼1:4의 시멘트 모르타르에 생석회를 시멘트 중량의 4∼6% 첨가하거나, 팽창성 CSA을 시멘트 중량의 5∼10% 첨가한 것이다. 바닥 미장용 시멘트 모르타르 조성물은 균열의 발생이 없어야 하지만 보다 우선적으로는 소요의 압축강도와 적절한 작업성을 확보하여야 한다. 압축강도는 28일 강도 210kg/cm²이상을 보편적으로 사용하고 있고, 작업성은 기계화 시공을 위해서는 경험적으로 볼때 플로우 220mm 정도가 요구된다. 상기와 같은 고유동성의 모르타르를 제조하기 위해서는 단위수량이 증가하게 되며 건조수축 및 소성수축에 의한 균열은 시멘트 모르타르의 단위수량과 밀접한 관계가 있으므로 소요의 압축강도와 작업성이 확보되는 범위내에서 최소한의 단위수량으로 모르타르를 제조할 필요가 있다. 그러나, 최소의 단위수량으로 제조된 모르타르에도 건조수축 및 소성수축에 의한 균열은 발생하는 바, 생석회 또는 팽창성 CSA의 화학반응에 의한 팽창에 의해 건조수축 및 소성수축을 보상함으로써 균열의 발생을 방지한다. 즉, 바닥 미장용 시멘트 모르타르에 생석회 또는 팽창성 CSA를 혼입하여 상기 생석회 또는 팽창성 CSA가 물과 반응함으로써 얻어지는 칼슘 수화물의 팽창성에 의해 건조수축 및 소성수축에 의한 균열을 방지할 수 있도록 한 것이다.

물-시멘트비를 50% 이하로 할 경우에는 소요의 유동성을 확보하기 어렵고 물-시멘트비를 60% 이상으로 할 경우에는 압축강도가 저하되는 문제가 있다. 시멘트-잔골재비 역시 1:2 이하의 부배합으로 할 경우 단위 시멘트량이 많아져서 건조수축 및 소성수축이 증가하게 되고 1:4 이상의 빈배합에서는 압축강도가 저하하는 문제가 있다. 따라서 물-시멘트비는 50∼60%정도, 시멘트-잔골재비는 1:2∼1:4정도가 적절한 것으로 판단된다. 또한 상기 물-시멘트비를 저감시키기 위하여 적정량의 고성능 감수제 또는 고유동화제를 사용할 수도 있다.

생석회는 수화후 미세한 결정상의 수산화칼슘이 생성되며 이때 발생하는 팽창 압력을 수축보상기구로 이용하는 것이며, 팽창성 CSA의 수축보상기구는 무수 석고계와 같이 수화물의 결정이 침상으로 생성되는 에트링가이트의 팽창성을 이용한 것으로서 무수 석고계보다 에트링가이트의 생성을 용이하게 하기 위하여 조성성분을 조정한 것이다.

[실시예]

[실시예 1, 2, 3]

물-시멘트비 55%, 시멘트-잔골재비 1:2.5의 모르타르에 생석회를 시멘트 중량의 2%, 4% 및 6% 혼합한 세가지 경우에 대하여 실험하였다. 생석회의 첨가에 따른 건조수축보상 효과는 모르타르 실험체의 길이변화를 측정함으로써 평가하였으며, 실험체의 재령 3, 4, 5, 6, 8, 10, 17, 24, 31, 38일에서의 길이변화를 측정하였다.

공시체의 제작은 KS F 2424의 모르타르 길이변화 시험방법에 준하여 25.4×25.4×285.7mm 크기의 2연형 몰드를 사용하여 제작하였다. 몰드에 타설된 공시체는 20℃, 95% RH의 항온항습기에 넣어 24시간 양생한 후 탈형하여 길이 변화 측정기를 이용하여 초기길이를 측정하였고, 측정후에는 다시 20℃, 60% RH의 항온항습기에 넣어 소정의 재령에서 길이변화를 측정하였다.

본 실시예에서는 (주) 장자에서 생산된 생석회를 사용하였으며, 사용한 시멘트 및 생석회의 물성은 표 1 및 표 2와 같다.

[표 1]

[표 2]

[실시예 4, 5, 6]

팽창제로써 팽창성 CSA를 사용하였고 상기 팽창성 CSA를 시멘트 중량의 5%, 10% 및 15% 혼입한 것을 제외하고는 실시예 1, 2, 3과 동일하다. 본 실시예에서는 일본 전기화학사의 CSA계 팽창제를 사용하였으며, 생석회의 물성은 표 3과 같다.

[표 3]

[비교실시예 1]

종래에 시공되던 시멘트 모르타르와의 균열 발생 정도를 비교하기 위해 물-시멘트비 55%, 시멘트-잔골재비 1:2.5의 모르타르 공시체를 제작하여 길이 변화율을 측정하였으며, 실험방법은 실시예 1 내지 6의 경우와 동일하다.

길이변화 실험결과는 표 4와 같다. 표 4에서 실시예 1 내지 6 및 비교실시예 1 모두 재령의 증가에 따라 공시체의 길이변화율이 증가하고 있으며, 재령 7일까지 전체 수축량의 50% 정도의 수축이 일어나고 17일 이후에는 수축율이 완만해져 장기적으로 일정한 값으로 수렴하는 경향을 보이고 있다.

그림 1은 생석회 첨가시 공시체의 길이변화율을 나타내고 있으며, 생석회의 첨가량이 증가함에 따라 건조수축량이 감소하고 있다. 그러나 생석회의 첨가량 4%와 6%는 큰 차이를 보이고 있지 아니하는 바, 생석회의 첨가량은 4∼6% 정도가 적정한 것으로 판단된다.

그림 2는 팽창성 CSA의 첨가시 공시체의 길이변화율을 나타내고 있으며, 팽창성 CSA의 첨가에 따라 수축량은 확실하게 감소하고 있으나, 첨가량의 변화에 따른 수축량의 증감은 확실하게 나타나지 않고 있다. 따라서 팽창성 CSA의 첨가량은 5∼10% 정도가 적당한 것으로 판단된다.

[표 4]

Claims (3)

1. 시멘트; 잔골재; 생석회(CaO); 그리고, 물로 구성되고, 상기 시멘트와 상기 잔골재의 중량비가 1:2∼1:4이고, 상기 물의 중량은 상기 시멘트 중량의 50∼60%이고, 상기 생석회의 중량은 상기 시멘트 중량의 4∼6%인 것을 특징으로 하는 균열 방지용 시멘트 모르타르 조성물.
2. 시멘트; 잔골재; 팽창성 CSA(Calcium Sulfa Aluminate); 그리고, 물로 구성되고, 상기 시멘트와 상기 잔골재의 중량비가 1:2∼1:4이고, 상기 물의 중량은 상기 시멘트 중량의 50∼60%이고, 상기 팽창성 CSA의 중량은 상기 시멘트 중량의 5∼10%인 것을 특징으로 하는 균열 방지용 시멘트 모르타르 조성물.
3. (정정) 제1항에서, 상기 시멘트 모르타르 조성물에 고성능 감수제 또는 고유동화제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 균열 방지용 시멘트 모르타르 조성물.

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