KR100778423B1

KR100778423B1 - 저독성 시멘트 몰탈

Info

Publication number: KR100778423B1
Application number: KR1020060046239A
Authority: KR
Inventors: 이수일; 류동옥
Original assignee: 이수일; 류동옥
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2007-11-28

Abstract

본 발명은 마감재로 사용되는 시멘트 몰탈에 일라이트를 함유시켜 콘크리트로부터 방출되는 독성, 냄새 등을 차단하여 인체와의 접촉을 막음으로써 독성 오염물질로 인한 질환 등을 미연에 방지할 수 있도록 한 저독성 시멘트 몰탈에 관한 것이다.

이러한, 본 발명은 벽체의 마감재로 사용되는 시멘트 몰탈에 있어서; 중량%로, 규사: 58~70%, 시멘트: 28.8~33.5%, 일라이트분말: 1~8%, 점토: 0.1~0.2%, 규산 3석회: 0.1~0.3중량%로 이루어진다.

따라서, 본 발명은 주로 콘크리트 구조물로 이루어지는 벽체의 표면에 미장되어 벽체로부터 방출되는 유해가스를 차단함으로써 인체를 보호하고, 원적외선과 음이온을 다량 방출하여 보다 쾌적하면서도 환경친화적인 마감재로 사용될 수 있다.

일라이트, 일라이트분말, 마감재, 몰탈, 시멘트 몰탈, 규사

Description

저독성 시멘트 몰탈{LOW TOXIC CEMENT MORTAR}

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 저독성 시멘트 몰탈의 사용상태를 보인 예시도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

10....콘크리트 벽체 20....마감재

30....기타 벽체

본 발명은 저독성 시멘트 몰탈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마감재로 사용되는 시멘트 몰탈에 일라이트를 함유시켜 콘크리트로부터 방출되는 독성, 냄새 등을 차단하여 인체와의 접촉을 막음으로써 독성 오염물질로 인한 질환 등을 미연에 방지할 수 있도록 한 저독성 시멘트 몰탈에 관한 것이다.

일반적으로 축조되고 있는 대부분의 건축물에는 구조재로서 콘크리트가 사용되고, 마감재로서 몰탈(Mortar)이 주로 사용되게 된다.

이때, 구조재로 사용되는 콘크리트는 통상 모래, 자갈, 시멘트를 골고루 섞고 여기에 물을 첨가하여 혼합함으로써 조성되며, 마감재로 사용되는 몰탈은 모래 와 시멘트를 골고루 섞고 여기에 물을 첨가하여 혼합함으로써 조성된다.

이러한 콘크리트나 몰탈은 이들 구조재 및 마감재를 양생 건조하는 과정에서 악취가 발생되거나 혹은 라돈(Radon) 등과 같은 유해성분의 배출이 심하게 일어날 뿐만 아니라 불충분한 건조로 인한 각종 세균, 곰팡이 등이 서식하기도 하며, 경우에 따라서는 중금속이 배출되기도 하여 인체에 해를 입히게 되는 이른바 새집증후군(Sick house syndrome)의 주된 요인중 하나로 작용하고 있다.

최근에는 이를 해결하기 위한 다양한 방안들이 제시되고는 있으나 발생된 유해물질을 중화시키는 방안이 주를 이루고 있어 중화과정에서 또다른 유해물질의 파생은 물론 비용이 비싸고, 유해물질을 중화시킬 뿐 그 유해물질 자체가 배출되지 못하도록 하는 근본적인 해결책은 아니므로 이에 대한 시급한 대응책이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 원적외선과 음이온이 방사되는 일라이트와, 조립(Coarse Grain)한 입도를 갖고 인체에 무해한 규사를 몰탈에 함유시켜 건축물내 마감재로 사용토록 함으로써 콘크리트로부터 방출되는 유해물질을 차단하여 새집증후군을 일으키는 주된 원인중 하나를 근본적으로 차단할 뿐만 아니라 방출되는 원적외선과 음이온 방사를 통해 보다 쾌적한 활동공간을 제공할 수 있도록 한 저독성 시멘트 몰탈을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 벽체의 마감재로 사용되는 시멘트 몰탈에 있어서; 중량%로, 규사: 58~70%, 시멘트: 28.8~33.5%, 일라이트분말: 1~8%, 점토: 0.1~0.2%, 몰탈조강재로 규산 3석회: 0.1~0.3중량%로 이루어진 저독성 시멘트 몰탈을 제공함에 그 기술적 특징이 있다.

또한, 상기 규사는 알갱이의 지름이 0.01~0.5mm인 것에도 그 특징이 있으며, 상기 일라이트분말은 일라이트광물을 입도 100~500 메쉬(0.028~0.140mm) 크기로 분쇄하여 형성된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 몰탈조강재는 알리트의 비율(64%)이 일반 시멘트(52%)보다 많은 규산 3석회로 함에도 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 저독성 시멘트 몰탈의 사용상태를 보인 예시도이다.

본 발명은 점토광물인 일라이트분말(illite powder) 1~8중량%와 점토 0.1~0.2중량%를 시멘트에 첨가하여 마감재인 몰탈을 구성하고, 이를 통해 마감처리된 벽면의 공극을 줄여 공기투과율을 극소화시킴으로써 벽면으로부터 방출되는 유해(공해)물질을 완벽하게 차단하도록 한 것이다.

이에 더하여, 일라이트분말로부터 방사되는 원적외선과 음이온을 통해 보다 쾌적하고 인체에 유익한 환경을 제공할 수 있도록 한 것이다.

이러한 본 발명에 따른 몰탈 조성은 다음과 같으며 단위는 중량%이다.

즉, 본 발명에 따른 저독성 시멘트 몰탈은 규사: 58~70%, 시멘트: 28.8~33.5%, 일라이트분말: 1~8%, 점토: 0.1~0.2%, 몰탈조강재: 0.1~0.3중량%로 구성된다.

이와 같은 조성으로 이루어진 본 발명 저독성 시멘트 몰탈은 도시된 도 1 내지 도 2에서와 같이, 통상적인 방식으로 시공되는 콘크리트 벽체(10)의 표면에 미장되어 마감재(20)로 사용됨으로써 상기 콘크리트 벽체(10)로부터 방출되는 유해가스를 완전히 차단할 수 있으며, 또한 콘트리트 벽체를 제외한 기타 벽체(30), 이를테면 석고를 주성분으로 하는 석고벽체, 황토로 이루어진 황토벽체, 시멘트로 이루어진 시멘트벽체 등의 표면에 미장되어 마감재(20)로 사용됨으로써 상기 벽체(30)내 오염원으로부터 생기는 유해가스를 원천적으로 차단하게 된다.

즉, 상기 콘크리트 벽체(10) 혹은 기타 다른 벽체(30)들의 표면에 미장되어 그들 내부로부터 방출되는 유해가스를 차단하는 원리는 본 발명 저독성 시멘트 몰탈이 상기와 같은 유해가스들이 방출되지 못하도록 마감재의 공극을 극소화시키는데 있다.

예컨대, 통상적인 모래의 입도는 대략 1~7mm이며, 시멘트와 결합시 입자 사이 사이에 공극이 발생하지만 그러한 공극을 메울 수 있을 만큼의 입도를 갖는 물질이 적다. 따라서, 공극은 그대로 남게 되고 수분과 공기가 다량통과(공기투과성:3ℓ/sd, 보수성:60~70%)하기 때문에 외벽에 수압이 가해지는 경우 물이 실내로 침투하게 된다. 하지만, 무기계 방수재료로 사용되는 본 발명 규사는 공극의 크기를 줄여 오염물질과의 통기성(공기투과성:0.4ℓ/sd)을 극소화시키게 된다.

본 발명에서는 주재료인 모래 성분을 6호사 혹은 7호사의 몰탈용 규사로 사용함과 동시에 일라이트분말과 점토를 통해 이들 입자를 점결시켜 홑알구조를 갖도록 함으로써 입자와 입자 사이의 거리, 즉 공극을 극소화시키도록 한 것이다.

여기에서, 상기 규사중 알갱이의 지름이 0.01~0.1mm인 것 즉, 메쉬(Mesh 100)을 7호사로 분류하고 있으며; 알갱이의 지름이 0.2~0.5mm인 것 즉, 메쉬 50을 6호사로 분류하고 있는 바, 본 발명에서는 7호사의 규사가 특히 바람직하나 6호사의 규사를 사용할 수도 있다.

상기 규사는 SiO₂를 주성분으로 대략 97.38중량% 정도 포함하고 있으며, 기타 성분으로 Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, 기타 불순물 등이 소량 함유된 모래의 일종으로서, 본 발명에서는 58~70중량%로 혼합된다.

이와 같이 규사를 상기 함량으로 한정하는 이유는 70% 이상 첨가되게 되면 시멘트 및 각종 첨가제의 비율이 상대적으로 줄어들게 되어 시멘트 부족에 따른 전체적인 강도가 약해지며, 58% 이하로 첨가되게 되면 시멘트와 부자재의 비율이 과다해져 크랙이 쉽게 발생되게 되고 바탕면 재료로부터 이탈이 심해지기 때문에 상기 범위로 한정함이 바람직하다.

그리고, 시멘트는 경화제로서 규사의 SiO₂ 사이에 결합재로 사용되며, 일라이트와 점토, 첨가제 등도 상호간 결합시킴으로써 골재로서의 강도를 낼 수 있도록 하여 준다.

따라서, 다른 성분들과의 상대적 비율을 고려하여 28.8~33.5중량%로 첨가됨 이 바람직하며, 과다할 경우에는 제품단가 상승과 크랙(갈라짐)이 발생되고 일라이트의 흡착율을 떨어뜨리며, 부족할 경우에는 원하는 강도를 얻을 수 없기 때문에 상기 조성범위로 첨가됨이 바람직하다.

한편, 일라이트(illite)란 단사정계(單斜晶系)에 속하는 미세한 운모족(雲母族) 광물로서, 굳기는 1~2, 비중은 2.6~2.9, 조흔색은 백색이며 암석 풍화에 의해 생성되고 주로 산(알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로 산출)에서 채굴되며 SiO₂: 55~80wt%, Al₂O₃: 5~30wt%, Fe₂O₃: 3~20wt%를 주성분으로 하고, 넓게는 1차 점토에 속하며, 입자크기는 조립한 광물을 말한다.

본 발명에서는 이러한 일라이트를 분쇄하여 입도 100~500 메쉬(0.028~0.140mm) 크기의 분말형태로 제조한 후 상기 규사 및 시멘트에 1~8중량%의 비율로 첨가혼합하게 된다.

이때, 상기 일라이트분말은 그 입도가 작을수록 분쇄 가공비가 올라가며 유해성분 흡착효과가 단기간에 걸쳐 일어나기 때문에 10년 이상 경과시에는 흡착 및 음이온 방사 기능이 급격히 저하되게 된다. 반면에, 입도가 크면 흡착효과는 장기간 지속되지만 미약하고, 제품의 균질함이 저하되며 몰탈의 통기성을 증가시켜 유해물질 차단 성능을 떨어뜨리게 되므로 상기에서 제시한 입도의 크기를 갖도록 함이 특히 바람직하다.

아울러, 첨가량에 있어서도 1중량% 이하로 첨가되게 되면 흡착효과 및 유해 물질 차단효과가 급격히 떨어지고, 부착강도도 저하시키며, 8중량% 이상 첨가되게 되면 강도를 떨어뜨리게 되므로 상기 범위로 한정하여 첨가함이 바람직하다.

또한, 이러한 일라이트는 3~25 마이크론 파장대의 원적외선을 89~92% 방사(FT-IR로 방사율 측정)하는 것으로 잘 알려져 있으며, 음이온 방출여부를 확인하기 위해 전하입자 측정장치를 이용하여 실내온도 21℃, 습도 46%, 대기중 음이온수 106/cc 조건하에서 일라이트분말 10g에 대한 단위체적당 음이온 방출수를 측정한 결과 620 ION/cc가 방출됨을 확인하였다.

따라서, 본 발명 성분조성중의 하나인 일라이트분말은 상기 규사의 점결기능 이외에 원적외선 및 음이온 방출기능으로 인해 생활공간내 오염공기를 탈취하는 효과도 있어 이에 체류하는 사람들의 건강을 증진하는 부수적인 기능도 제공하게 된다.

한편, 점토는 일라이트와 같은 미립자로서 발명재 내부의 공극을 메우는데 도움을 주고, 몰탈 미장시 점성을 보강시켜 작업능률을 향상시키기 때문에 과다하지 않을 정도의 양, 즉 0.1~0.2중량% 함유됨이 바람직하다.

이때, 만약 0.1중량% 이하로 첨가되게 되면 부착율이 급격히 떨어지고, 0.2중량% 이상 첨가되게 되면 크랙 증가, 강도 저하의 원인이 되게 되므로 상기 범위로 한정하여 첨가함이 바람직하다.

또한, 몰탈조강재는 몰탈의 경화시간을 조정함으로써 작업시간의 길고 짧음에 맞추어 첨가량을 미량 조절하도록 한다.

이러한 몰탈조강재로는 알리트(3CaO,SiO₂)의 비율(64%)이 일반 시멘트(52%)보다 많은 규산 3석회로 분류되며, 0.1~0.3중량% 첨가된다.

이때, 상기 몰탈조강재를 0.1중량% 이하로 첨가하게 되면 몰탈 경화시간이 장기화되어 작업이 길어지고, 0.3중량% 이상 첨가시에는 크랙 발생 및 작업능률 저하를 초래하므로 상기 범위로 한정함이 바람직하다.

특히, 본 발명 몰탈은 규사, 시멘트, 점토, 일라이트 등 대부분이 미세 원료로 구성되고, 시멘트의 결합력과 수직 압축강도를 발휘하는 실생활에 필요한 견고한 물질이며, 더불어 인체에 무해한 규사 및 일라이트와 같은 자연광물질을 사용함으로써 시멘트 몰탈의 장점과 견고함을 그대로 유지하면서 저독성을 발현하도록 한 것이다.

이와 같은 조성으로 이루어진 본 발명 저독성 시멘트 몰탈은 완전히 건조된 상태로 믹싱되어 반 진공포장 형태로 제품화되도록 함으로써 유통중 성질이 바뀌거나 수분으로 인한 품질저하를 미연에 방지할 수 있게 된다.

이하, 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명 몰탈의 특성 및 효능 시험을 위한 기존재, 발명재 및 비교재의 성분조성은 다음 표 1과 같고, 단위는 중량%이다.

구분＼ 성분	일반모래	규사	시멘트	일라이트분말	점토	몰탈조강재
기존재	76.7	×	23	×	×	0.3
발명재1	×	63	32.5	4	0.2	0.3
발명재2	×	63	30.5	6	0.2	0.3
발명재3	×	62.5	29	8	0.2	0.3
비교재1	×	50	49.5	×	0.2	0.3
비교재2	×	80	19.7	×	×	0.3

[실시예 1]

먼저, 본 발명 시멘트 몰탈이 저독성임을 확인하기 위하여 지표생물인 붕어(상수원 3급수:거머리도 가능)의 생존실험을 실시하였다.

이를 위해, 대략 사각형상을 갖는 수조를 만들고, 상기 수조의 내벽면에 상기 일반 시멘트몰탈(레미콘몰탈)인 기존재와 발명재 1,2,3 및 비교재 1,2로 각각 미장한 후 지하수를 넣고 산소를 공급한 상태에서 5마리의 붕어를 집어 넣고 그 생존기간을 조사하였다. 이때, 실험도중 죽은 붕어는 곧바로 수조에서 꺼내도록 하였다.

실험결과, 발명재 1로 미장한 수조에서는 3마리가 한 달 이상 생존(1마리는 1일째 죽었고, 1마리는 5일째 죽음)하였고, 발명재 2로 미장한 수조에서는 3마리가 한 달 이상 생존(1마리는 2일째 죽었고, 1마리는 3일째 죽음)하였으며, 발명재 3으로 미장한 수조에서는 3마리가 한 달 이상 생존(1마리는 2일째 죽었고, 1마리는 3일째 죽음)하였다.

이에 반해, 기존재와 비교재 1,2로 미장한 수조에서는 3마리가 5시간 안에 죽었고, 나머지 2마리도 15시간 안에 모두 죽었다.

이를 통해, 본 발명 몰탈은 저독성을 가진 몰탈 재료임을 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

상기 기존재와 발명재 1,2,3 및 비교재 1,2를 사용하여 시간경과에 따른 암모니아가스 탈취율을 비교하여 하기한 표 2에 나타내었다.

탈취율 측정은 암모니아 가스가 충만된 관의 단부에 검지관을 설치하여 측정하였다.

아울러, 시편은 기존재, 발명재 1,2,3 및 비교재 1,2 모두 5 × 5 × 5 cm의 크기로 제작하였고, 500ppm의 농도로 충만된 암모니아가스관에 집어 넣어 탈취실험을 하였다.

경과시간 (분)	기존재		발명재1		발명재2		발명재3		비교재1		비교재2
경과시간 (분)	농도(ppm)	탈취율(%)	농도(ppm)	탈취율(%)	농도(ppm)	탈취율(%)	농도(ppm)	탈취율(%)	농도(ppm)	탈취율(%)	농도(ppm)	탈취율(%)
초기	500	0	500	0	500	0	500	0	500	0	500	0
30	480	4	340	32	330	34	320	36	475	5.6	478	4.4
60	470	6	290	42	280	44	268	46.4	462	10.8	467	6.6
90	450	10	251	49.8	242	51.6	225	55	418	16.4	449	10.2
120	440	12	238	52.4	220	56	198	60.4	398	20.4	438	12.4

상기 표 2에서와 같이, 기존재와 발명재 1,2,3 및 비교재 1,2에서 초기에는 탈취가 거의 없었지만 시간 경과에 따라 기존재는 12%의 탈취율을 보였고, 발명재 1,2,3은 50% 이상의 탈취율을 보였고, 비교재 1은 점토내 미량의 음이온과 자정작용에 의해 극소량의 탈취효과를 보인 것으로 파악되며, 비교재 2는 직접적인 탈취물질이 없기 때문에 기존재와 별다른 차이를 보이지 않은 것으로 확인되었다.

결국, 일라이트 혼합물이 뛰어난 탈취 능력이 있음을 확인할 수 있었고, 검지관의 좁은 공간에서 50% 이상의 탈취효과를 확인함으로써 실제 넓은 미장표면의 생활공간에서는 더 많은 양의 탈취효과를 기대할 수 있을 것으로 판단되었다.

[실시예 3]

상기 기존재와 발명재 1,2,3 및 비교재 1,2의 부착강도와 압축강도를 확인하기 위하여 기존재와 발명재 1,2,3 및 비교재 1,2를 물로 교반후 지름 15cm, 높이 30cm의 공시체 성형용 몰드에서 기둥을 만든 후 양생실에서 48시간 양생한 다음 탈형하고, 상온 상압에서 28일 경과후 공시체에 수직 압축을 가해서 공시체가 깨지는 순간을 기록해 그 값을 단위면적으로 산출하여 각각에 대한 부착강도 및 압축강도를 표 3에 나타내었다.

여기에서, 부착강도란 경화후 바탕면(콘크리트) 재료들과 이탈되지 않고 본드처럼 붙어 있으려고 하는 정도를 말하며, 부착강도와 압축강도는 그 단위가 같다.

구분	부착강도(N/㎠)	압축강도(N/㎠)
품질기준	100 이상	1000 이상
기존재	110	2000
발명재 1	123	2020
발명재 2	125	2010
발명재 3	126	2005
비교재 1	110	1800
비교재 2	105	1600

상기 표 3에서와 같이, 발명재 1,2,3은 건축자재로서 충분한 부착강도와 압축강도를 갖는 재료임을 확인하였다.

이와 같이, 본 발명 저독성 시멘트 몰탈은 압축강도가 2000 N/㎠ 이상이며, 탈취율은 50% 이상이고, 원적외선방사율은 20~45%이며, 음이온발생수는 320 ION/cc로서 건축용 마감재로 적합할 뿐만 아니라 원적외선과 음이온 방사에 따른 건강증진, 탈취기능에 따른 악취제거는 물론 우수한 항균성으로 인해 세균의 번식을 억제하는 친환경적인 제품으로 확인되었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 주로 콘크리트 구조물로 이루어지는 벽체의 표면에 미장되어 벽체로부터 방출되는 유해가스를 차단함으로써 인체를 보호하고, 원적외선과 음이온을 다량 방출하여 보다 쾌적하면서도 환경친화적인 마감재로 사용될 수 있다.

Claims

벽체의 마감재로 사용되는 시멘트 몰탈에 있어서;

중량%로,

규사: 58~70%,

시멘트: 28.8~33.5%,

일라이트분말: 1~8%,

점토: 0.1~0.2%,

규산 3석회: 0.1~0.3중량%,

로 이루어진 것을 특징으로 하는 저독성 시멘트 몰탈.
청구항 1에 있어서;

상기 규사는 알갱이의 지름이 0.01~0.5mm이고, 상기 일라이트분말은 일라이트광물을 입도 100~500 메쉬(0.028~0.140mm) 크기로 분쇄하여 형성된 것을 특징으로 하는 저독성 시멘트 몰탈.
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