KR100908499B1 - 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 고로 슬래그, 알카리성 무기질 재료, 수산화칼슘, 멜라닌 감수제 및 붕산염을 포함하는 무시멘트 알카리 활성결합제에 건조모래와 물을 혼합하여 모르터를 제조함으로써 초기 유동성은 크고 시간의 흐름에 따른 유동성 손실은 작은 한편, 압축강도는 낮아 건축물의 보수 보강에 적합한 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법에 관한 것이다.

무시멘트 알카리 활성 결합제, 알카리성 활성 결합재, 고로 글래그, 붕산염

Description

무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING ALKALI-ACTIVATED REINFORCEMENT MORTAR WITH NO CEMENT}

본 발명은 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 고로 슬래그, 알카리성 무기질 재료, 수산화칼슘, 멜라닌 감수제 및 붕산염을 포함하는 무시멘트 알카리 활성결합제에 건조모래와 물을 혼합하여 모르터를 제조함으로써 초기 유동성은 크고 시간의 흐름에 따른 유동성 손실은 작은 한편, 압축강도는 낮아 건축물의 보수 보강에 적합한 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건설산업에 이용되는 모르터 및 콘크리트는 결합재, 물 및 골재로 구성되는데 이때 이용되는 결합재는 일반적으로 포틀랜드 시멘트이다. 상기 포틀랜드 시멘트는 그 생산 과정에서 막대한 에너지가 소비되며, 이에 따라 발생하는 이산화탄소의 량은 전 세계 온실가스 방출량의 7%에 해당한다

상기 포틀랜드 시멘트는 주성분이 실리카, 알루미나 및 석회를 함유하는 원 료를 적당한 비율로 혼합하고, 그 일부가 용융되어 소결된 클링커에 적당량의 석고를 첨가하여 분쇄시켜 분말로 한 것이다. 따라서, 이러한 시멘트의 클링커 제조를 위해서는 약 1450℃의 고온 상태에서 용융시켜야만 하기 때문에 대량의 에너지(유약 30 내지 35ℓ/톤)를 소비하게 된다. 뿐만 아니라 시멘트 1톤을 제조하는 데에는 약 700 내지 870Kg의 이산화탄소가 배출되는 것으로 알려져 있다.

따라서, 세계적으로 콘크리트 제조 업체들은 포틀랜드 시멘트 1톤의 생산에 수반되는 약 0.8톤의 이산화탄소 방출량을 줄이기 위해 시멘트의 사용을 줄이기 위한 노력을 기울이고 있다.

한편, 상기 모르터는 건축물을 건축하는데 사용되기도 하지만 노후 건축물을 보수용으로 사용되기도 하는데, 시멘트를 이용한 모르터의 경우 초기 유동성이 낮고 시간의 흐름에 따른 유동성 손실이 크기 때문에 건축물의 파손된 틈새 등을 보수하는데 적합하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 시멘트의 사용이 없이 모르터를 제조할 수 있는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 초기 유동성이 크고 시간의 흐름에 따른 유동성 손실이 작은 한편 압축강도가 낮아 건축물의 보수 보강용으로 적합한 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에따른 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조 방법은 고로 슬래그, 나트륨계를 포함하는 알카리성 무기질 재료, 수산화칼슘, 멜라닌 감수제 및 붕산염을 포함하는 무시멘트 알카리 활성 결합제에 건조모래 및 물을 혼합하여 제조한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 붕산염은 상기 고로 슬래그의 1% 내지 5%의 질량비로 포함된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 수산화칼슘은 상기 고로 슬래그의 5% 내지 10%의 질량비로 포함된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 나트륨계는 Na 또는 Na₂O이다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 알카리성 무기질 재료는 규산나트륨이며, 상기 규산나트륨은 상기 규산나트륨의 구성 성분 중 나트륨계인 Na₂O가 상기 고로 슬래그의 질량에 6.4% 내지 9%의 질량비가 되도록 포함된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 멜라닌 감수제는 상기 고로 슬래그의 0.5% 내지 2%의 질량비로 포함된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 시멘트의 사용이 없이 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 산업 부산물인 고로 슬래그를 이용함으로써 친 환경적인 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 초기 유동성이 크고 시간의 흐름에 따른 유동성 손실이 작은 한편 압축강도가 낮아 건축물의 보수보강에 적합한 무시멘트 알카리 활성 모르터를 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법은 고로 슬래그, 나트륨계를 포함하는 알카리성 무기질 재료, 수산화칼슘, 붕산염 및 멜라닌 감수재를 포함하는 무시멘트 알카리 활성 결합제에 건조모래 및 물을 혼합함으로써 이루어진다.

또한, 상기 건조 모래는 최대 직경이 5mm인 건조 모래를 사용하였고 상기 무시멘트 알카리 활성 결합재에 대해 2.5의 중량비로 혼합하였다.

또한, 상기 물은 상기 무시멘트 알카리 활성 결합재에 대해 0.55의 중량비로 혼합하였다.

상기 고로 슬래그는 상기 무시멘트 알카리 활성 결합제의 주원료로 사용되며 철광석으로부터 선철을 만들 때 생기는 슬래그이다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터는 산업 부산물을 재활용함으로써 친환경적이고 시멘트를 사용하지 않고 제조할 수 있다.

상기 알카리성 무기질 재료는 상기 무시멘트 알카리 활성 결합제로 제조한 모르터의 유동성, 강도 및 건조수축 등의 역학적 성질을 결정하기 위해 첨가된다.

또한, 상기 알카리성 무기질 재료는 Na 또는 Na₂O인 나트륨계를 포함하며 본 발명의 일 실시예에서는 규산나트륨을 사용하였다.

그러나 상기 알카리성 무기질 재료는 Na 또는 Na₂O인 나트륨계를 포함하는 재료라면 어떠한 재료도 가능하다.

예를 들면, 상기 알카리성 무기질 재료는 분말형 또는 액상형의 수산화나트륨이나 액상형의 물유리로 첨가될 수 있다.

또한, 상기 규산나트륨은 상기 규산나트륨의 구성 성분 중 나트륨계인 Na₂O가 상기 고로 슬래그의 질량에 6.4% 내지 9%의 질량비가 되도록 첨가한다.

즉, 상기 알카리성 무기질 재료들은 상기 나트륨계인 Na 또는 Na₂O 등이 존재할 수 있는데 이를 Na₂O의 중량으로 계산하여 변환하였다. 따라서, 본 발명에서는 나트륨계가 Na₂O로 존재하는 경우에는 그 질량을 그대로 사용하고, 다른 형태로 존재하는 나트륨계의 질량은 Na₂O의 질량으로 변환시켜 Na₂O가 상기 고로 슬래그의 질량에 6.4% 내지 9%의 질량비가 되도록 첨가하는 것이다.

상기 수산화칼슘은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조되는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 경화특성을 결정하기 위해 첨가되며 상기 고로 슬래그의 5% 내지 10%의 질량비로 첨가하여 경화를 지연시키는 역할을 한다.

상기 붕산염은 모르터의 유동성을 상승시키고 압축강도를 낮게 하기 위해 첨가하며 상기 고로 슬래그의 질량에 1% 내지 5%의 질량비로 첨가한다.

상기 멜라닌 감수제는 상기 고로 슬래그의 질량에 0.5% 내지 2%의 질량비로 혼합되며, 모르터의 워커빌리티(workability)를 향상시키는 역할을 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 초기 유동성을 보여주는 그래프이다.

도 1에서도 확인할 수 있듯이 붕산염을 첨가하지 않은 경우 모르터의 슬럼프 플로우(Slump flow)가 118mm인데 반해 붕산염을 1% 첨가한 경우 슬럼프 플로우가 165mm로 초기 유동성이 좋은 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 모르터는 초기 유동성이 크므로 건축물의 균열한 틈새 등과 같은 곳에 채워넣어 보수하는데 매우 적합하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 유동성 손실을 보여주는 그래프이다.

도 2를 참조하면 붕산염을 1% 또는 2%를 첨가한 경우 30분 후의 슬럼프 플로우가 각각 약 180mm, 약 205mm로 초기 슬럼프 플로우인 165mm에 비해 좋아진 것을 알 수 있다.

그러나 붕산염을 첨가하지 않은 경우에는 초기 슬럼프 플로우인 약 118mm에서 30분 후 103mm로 오히려 슬럼프 플로우가 감소하여 빠르게 경화되고 있음을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터는 유동성 손실이 낮으므로 보수 보강용 모르터로 매우 적합한 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 압축강도를 보여주는 그래프이다.

도 3을 참조하면 붕산염을 첨가하지 않은 모르터의 경우 1일차의 압축강도가 7.5MPa인데 반해, 붕산염을 2% 첨가하여 제조된 모르터의 경우 1일 차 압축강도가 약 2.5MPa로 압축강도가 낮은 것을 알 수 있다.

또한, 3일 차와 7일 차 압축강도를 측정한 결과 붕산염을 2% 첨가한 모르터가 붕산염이 첨가되지 모르터의 압축강도보다 각각 약 7MPa, 약 5MPa 낮게 측정되 었다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 무시멘트 알카리 활성 결합제로 제조된 모르터는 압축강도가 낮으므로 건축물의 균열을 보수하는 데 있어, 유연성이 있게 경화될 수 있는 것이다.

이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 초기 유동성을 보여주는 그래프,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 유동성 손실을 보여주는 그래프,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 압축강도를 보여주는 그래프이다.

Claims (6)

1. 고로 슬래그, 나트륨계를 포함하는 알카리성 무기질 재료, 수산화칼슘, 멜라닌 감수제 및 붕산염을 포함하는 무시멘트 알카리 활성 결합제에 건조모래 및 물을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 붕산염은 상기 고로 슬래그의 1% 내지 5%의 질량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 수산화칼슘은 상기 고로 슬래그의 5% 내지 10%의 질량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 나트륨계는 Na 또는 Na₂O인 것을 특징으로 하는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 알카리성 무기질 재료는 규산나트륨이며, 상기 규산나트륨은 상기 규산나트륨의 구성 성분 중 나트륨계인 Na₂O가 상기 고로 슬래그의 질량에 6.4% 내지 9%의 질량비가 되도록 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 멜라닌 감수제는 상기 고로 슬래그의 0.5% 내지 2%의 질량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알카리 활성 보강 모르터의 제조 방법.

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