KR101416841B1

KR101416841B1 - 빠른 경화를 위한 고강도 황토 모르타르

Info

Publication number: KR101416841B1
Application number: KR1020120122323A
Authority: KR
Inventors: 이신춘
Original assignee: 이신춘
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-07-08
Also published as: KR20140055425A

Abstract

본 발명은 황토를 소재로 한 황토모르타르에 관한 것으로서 특히, 빠른 경화속도와 치수안정성이 우수한 황토 모르타르에 관한 것이다.
본 발명에 의한 빠른 경화를 위한 황토 모르타르는 모래 50 내지 70중량%, 황토분말 15 내지 30중량%, 시멘트 5 내지 10중량%, 알루미나시멘트 0.2 내지 0.4중량%, 셀룰로오스 섬유 0.5 내지 2중량%, 석고분말 1 내지 3중량%, 비나파스수지(Vinnapas resin) 3 내지 5 중량%, 경화지연제 0.1 내지 0.2 중량%, 증점제 0.1 내지 0.3중량%, 소포제 0.2 내지 0.6중량%, 구체방수제 0.01 내지 0.08중량%, 산화철 0.1 내지 0.2중량%가 혼합되어 구성된다.

Description

빠른 경화를 위한 고강도 황토 모르타르 {High strength and rapid hardening yellow soil mortar}

본 발명은 황토를 소재로 한 황토모르타르에 관한 것으로서 특히, 빠른 경화속도와 치수안정성이 우수한 황토 모르타르에 관한 것이다.

일반적으로 아파트, 빌딩 등의 건축물 실내 벽은 시멘트 모르타르로 마감되어 많은 유해물질이 배출되어 각종 호흡기질환 및 피부염 등 여러 질병을 유발하여 거주자의 건강을 악화시키는 요소로 작용하고 있다.

이러한 문제점 때문에 유해물질이 배출되지 않고, 항균성 및 탈취작용이 있는 황토에 대한 관심이 날로 증가하고 있고, 실제 황토를 소재로 하는 타일 또는 벽지 등의 건축마감제가 많이 개발되어 사용되고 있는 실정이다.

근래에 들어서는 건축 바닥 마감제로서 나무판의 하부에 그물망 형태 또는 하니컴 구조의 황토 고정틀을 형성하고, 황토 모르타르를 상기 나무판 하부의 황토 고정틀에 충전하여 경화시킨 황토 우드 판넬이 각광 받고 있다.

그런데 종래의 황토 모르타르는 경화시간이 오래 걸리기 때문에 상기와 같은 황토 우드 판넬을 대량 생산하기가 불가능하고, 경화과정 중에서 부피가 줄어들어 치수안정성이 떨어지며, 황토 우드 판넬이 시공된 후에 아이들이 뛰는 등의 충격에 황토가 쉽게 깨지는 등 여러 가지 문제점이 있다.

또한, 황토를 소재로 건축되는 건축물에 사용되는 황토 모르타르는 상술한 바와 같이 경화시간이 오래 걸리기 때문에 공기가 오래 소요되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-22521호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 경화속도가 빨라서 황토를 소재로 하는 건축물의 공기를 단축할 수 있고, 황토가 충전되는 각종 건축마감제를 대량 생산할 수 있는 황토 모르타르를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

또한, 건조과정에서 부피가 축소되지 않아 치수안정성이 우수하고, 충격에 깨지지 않으며, 강도가 우수한 황토 모르타르를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 빠른 경화를 위한 황토 모르타르는 모래 50 내지 70중량%, 황토분말 15 내지 30중량%, 시멘트 5 내지 10중량%, 알루미나시멘트 0.2 내지 0.4중량%, 셀룰로오스 섬유 0.5 내지 2중량%, 석고분말 1 내지 3중량%, 비나파스수지(Vinnapas resin) 3 내지 5 중량%, 경화지연제 0.1 내지 0.2 중량%, 증점제 0.1 내지 0.3중량%, 소포제 0.2 내지 0.6중량%, 구체방수제 0.01 내지 0.08중량%, 산화철 0.1 내지 0.2중량%가 혼합되어 구성된다.

이때, 상기 모르타르에 유동화제 0.2 내지 0.6중량%를 더 혼합하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모르타르에 경화촉진제 0.3 내지 0.8중량%를 더 혼합하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모르타르에 구연산(Citric acid)을 0.03중량%를 더 혼합하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 황토 모르타르는 경화속도가 빨라서 황토를 소재로 하는 건축물의공기를 단축할 수 있고, 황토가 충전되는 각종 건축마감제를 대량 생산할 수 있으며, 건조과정에서 부피가 축소되지 않기 때문에 치수안정성이 우수하고, 외부의 충격에 잘 깨지지 않으며, 강도가 우수한 장점이 있다.

이하 본 발명에 의한 빠른 경화를 위한 황토 모르타르에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 빠른 경화를 위한 황토 모르타르는 모래 50 내지 70중량%, 황토분말 15 내지 30중량%, 시멘트 5 내지 10중량%, 알루미나시멘트 0.2 내지 0.4중량%, 셀룰로오스 섬유 0.5 내지 2중량%, 석고분말 1 내지 3중량%, 비나파스수지(Vinnapas resin) 3 내지 5 중량%, 경화지연제 0.1 내지 0.2 중량%, 증점제 0.1 내지 0.3중량%, 소포제 0.2 내지 0.6중량%, 구체방수제 0.01 내지 0.08중량%, 산화철 0.1 내지 0.2중량%가 혼합되어 구성된다.

상기 황토는 국내에 다량 매장되어 있는 양질의 황토원광을 채취하여 1차로 50메시 체를 통해 이물질을 제거한 후 2차로 80메시 체로 황토 분말을 준비한다.

그리고 상기 황토분말 15 내지 30중량%에 모래 50 내지 70중량%를 혼합한다.

모래는 모르타르가 건조,경화되었을 때 모르타르의 강도를 높이고, 황토 모르타르의 표면에 크랙이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 모래는 50중량% 미만으로 혼합되면 모르타르의 강도가 약해지고, 표면에 크랙이 발생할 수 있으며 70중량%를 초과하여 혼합되면 황토분말의 혼합량이 저하되어 황토 고유의 효능을 기대할 수 없기 때문에 모래는 50 내지 70중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고 시멘트를 5 내지 10중량%를 혼합하는데, 시멘트가 혼합됨으로써 황토 모르타르의 경화속도를 증대시킬 수 있다. 시멘트를 5중량% 미만으로 혼합되면 경화속도가 저하되므로 시멘트는 5중량% 이상 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고 알루미나 시멘트가 0.2 내지 0.4중량% 혼합된다.

상기 알루미나 시멘트(CaAl₂O₄)는 자체적으로 경화성이 우수하므로 황토 모르타르의 경화속도를 증대시키고 또한, 본 황토 모르타르에 혼합되는 석고와 반응하여 발열하면서 황토 모르타르의 경화시간을 단축시키는 역할을 한다.

상기 알루미나 시멘트는 0.2중량% 미만으로 혼합되면 석고와 화학반응이 제대로 이루어지지 않고, 0.4중량%를 초과하여 혼합되면 경화속도는 미미해지는 반면에 고가의 알루미나 시멘트가 과다 소요되어 생산비용이 상승하므로 알루미나 시멘트는 0.2 내지 0.6중량%를 혼합한다.

그리고 셀룰로오스 섬유가 0.5 내지 2중량%가 혼합된다.

상기 셀룰로오스 섬유는 황토 모르타르에 혼합되어 건조, 경화 후 모르타르의 표면에 크랙이 발생하는 것을 방지하고, 황토 모르타르의 경량화를 위해 혼합한다.

상기 셀룰로오스는 0.5중량% 미만으로 혼합되면 크랙방지와 경량화의 목적을 달성할 수 없고, 2중량%를 초과하여 혼합되면 효과는 미미해지는 반면에 생산비용이 과다하게 소요되므로 셀룰로오스는 0.5 내지 2중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고 석고분말 1 내지 3중량%가 혼합된다.

석고분말은 상술한 바와 같이 알루미나 시멘트(CaAl₂O₄)와 반응하여 발열함으로써 황토 모르타르가 빠르게 경화되도록 유도한다., 또한 황토는 그 특성상 건조과정에서 부피가 줄어드는데, 석고는 건조과정에서 부피가 팽창하는 성질이 있어 건조과정 중에서 줄어드는 부피를 보상하여 치수안정성을 높이는 역할을 한다.

상기 석고분말은 1중량% 미만으로 혼합되면 알루미나 시멘트와 반응성이 저하되고, 치수안정성이 떨어지며, 3중량%를 초과하여 혼합되면 과다하게 부피가 팽창하여 치수안정성을 저해하는 원인이 되므로 석고분말은 1 내지 3중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고 비나파스 수지(Vinnapas resin)를 3 내지 5중량% 혼합한다.

비나파스 수지(Vinnapas resin)은 WACKER Chemical(www.wacker.com)사에서 생산 판매하는 수지로서 강도, 접착성, 방수성, 단열성 등의 물성이 우수한 바인더 수지이다.

상기 비나파스 수지는 황토 모르타르에 혼합되어 모르타르 입자간에 결합력을 증대시키고, 황토 모르타르가 경화된 후 모르타르의 취성을 약화시켜 충격에 잘 깨지지 않도록 하는 역할을 한다.

상기 비나파스 수지를 3중량% 미만으로 혼합하면 황토 모르타르의 입자간 결합력이 약화되고, 경화된 황토 모르타르의 취성이 증가하여 외부의 충격에 쉽게 깨지는 문제점이 있다. 또한, 상기 비나파스 수지가 5중량%를 초과하여 혼합하면 항균, 탈취 등의 황토 본연의 기능이 저하되고 생산비용이 상승하므로 비나파스 수지는 3 내지 5중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고 경화지연제를 0.1 내지 0.2중량%를 혼합한다.

상술한 바와 같이 황토 모르타르에는 알루미나 시멘트가 혼합되는데 알루미나 시멘트는 긴급공사시 빠른 경화를 목적으로 사용하는 소재로서 경화속도가 매우 빠르다.

황토 모르타르가 너무 급격하게 경화되면 입자간의 결합력의 저하되어 강도가 우수하지 못하고, 알루미나 시멘트와 석고의 반응이 제대로 이루어지지 않기 때문에 치수안정성이 저해된다.

따라서, 경화지연제를 0.1 내지 0.2중량%를 혼합함으로써 황토 모르타르의 급격한 경화를 방지하여 입자들이 견고한 결합을 할 수 있도록 유도한다.

그리고 증점제를 0.1 내지 0.3중량%를 혼합한다.

증점제(Viscosity control)는 황토모르타르의 점도를 향상시켜 시공성을 높이고 입자간 결합력을 증대시킨다.

그리고 황토 모르타르의 기포를 제거하기 위하여 소포제를 0.2 내지 0.6중량%를 혼합한다. 상기 소포제가 0.2중량% 미만으로 혼합되면 기포가 발생하기 때문에 소포제는 0.2 내지 0.6중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고 황토 모르타르의 방수성을 증대시키기 위해 구체방수제를 0.01 내지 0.08중량%를 혼합한다.

황토는 수분에 노출되면 급격하게 강도가 저하되므로 상기 구체방수제를 혼합하하여 황토모르타르의 방수성을 증대시켜 습한 환경에서도 소정의 강도를 유지하도록 한다.
구체방수제는 본 발명의 모르타르에 균일하게 혼합됨으로써 본 발명의 모르타르로 시공된 벽체의 표면에만 방수능을 구현하는 것이 아니라 구체(俱體) 즉, 벽면체 볼륨 전체에 걸쳐 방수능을 구현하는 것으로 모르타르에 사용되는 일반적인 방수제를 사용한다.

그리고 황토 모르타르에 산화철(Iron oxide)를 0.1 내지 0.2중량%를 혼합한다.

황토 모르타르에 산화철을 혼합함으로써 황토 특유의 적색을 도드라지게 하고, 황토 모르타르의 강도를 강화시킨다.

그리고 더욱 바람직하게는 유동화제를 0.2 내지 0.6중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

황토 모르타르는 시공을 위해 물을 혼합하여 개서 작업을 하는데 물이 많이 혼합되면 될수록 경화속도와 강도가 저하되는 단점이 있다. 따라서, 상기 유동화제를 혼합함으로써 물의 혼합량을 줄여 경화속도와 강도를 높이도록 한다.

상기 유동화제는 0.2중량% 미만으로 혼합되면 작업성이 저하되고, 0.6중량%를 초과하여 혼합되면 급격한 경화가 이루어져 입자간의 결합력이 저하되어 강도가 떨어지는 문제점이 있으므로 상기 유동화제는 0.2 내지 0.6중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 황토 모르타르에 경화촉진제를 0.3 내지 0.8 중량%를 혼합한다.

상기 경화촉진제를 혼합함으로써 황토 모르타르의 보다 빠른 경화를 이루도록 한다.

또한, 상기 황토 모르타르에 구연산(Citric acid)을 0.03중량%를 더 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명의 황토 모르타르에는 셀룰로오스 섬유가 혼합되는데, 상기 구연산이 혼합됨으로써 시공과정 중에서 셀룰로오스 섬유가 뭉치는 것을 방지하여 섬유가 고르게 펴진 상태에서 경화되도록 유도하여 경화된 황토 모르타르의 표면에 크랙이 발생하는 것을 방지하도록 한다.

상기와 같이 구성된 황토 모르타르는 혼합물 100중량부에 대해 물을 30 내지 35중량부를 혼합하여 사용한다.

물이 30중량부 미만으로 혼합되면 작업성이 저하되고, 35중량부를 초과하여 혼합되면 빠른 경화가 이루어지지 않기 때문에 혼합물 100중량부에 대해 물은 30 내지 35중량부를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 경화지연제, 증점제, 소포제, 구체방수제, 유동화제, 경화촉진제는 본 발명의 핵심적 요소가 아니고, 건축용 모르타르에 일반적으로 널리 사용하는 경화지연제, 증점제, 소포제, 구체방수제, 유동화제 및 경화촉진제를 사용한다.

실시예

모래 61중량%, 황토 21.5중량%, 시멘트 8.27중량%, 알루미나 시멘트 0.3중량%,

셀룰로오스 섬유로서 아르보셀 1중량%, 석고 2중량%, 비나파스 수지 4중량%, 유동화제 0.4중량%, 경화지연제 0.2중량%, 증점제 0.2중량%, 소포제 0.4중량%, 경화촉진제 0.5중량%, 구체방수제 0.05중량%, 산화철 0.15중량%, 구연산0.03중량%를 혼합하고,

상기 혼합물 100중량부에 대해 물을 30중량부를 혼합하여 황토 모르타르를 구성한 후 본 발명의 황토 모르타르와 일반적인 황토 모르타르의 경화시간을 비교하여 본 결과 본 발명의 황토 모르타르는 일반적인 황토 모르타르에 비해 60% 정도의 경화시간을 단축시킬 수 있었다.

압축강도 시험

시험항목	단위	시편	측정값	시험방법
압축강도	MPa	1	19.8	KS F 2405:20005
		2	20.3
		3	21.1

그리고 본 발명의 황토 모르타르를 가로 20cm, 세로 10cm, 높이 10cm 크기로 3개의 시편을 제작한 후 완전 경화시켜 압축강도를 실험한 결과 본 발명의 황토 모르타르는 평균 20.7MPa의 압축강도를 보여 일반 황토 모르타르(일반 황토 모르타르는 10~12MPa의 압축강도를 보임)에 비해 강한 압축강도를 나타낸다.

즉, 본 발명에 의한 황토 모르타르는 경화속도가 빨라서 황토를 소재로 하는 건축물의 공기를 단축할 수 있고, 황토가 충전되는 각종 건축마감제를 대량 생산할 수 있으며, 건조과정에서 부피가 축소되지 않기 때문에 치수안정성이 우수하고, 외부의 충격에 잘 깨지지 않으며, 강도가 우수한 장점이 있다.

이상, 본 발명에 의한 빠른 경화를 위한 고강도 황토 모르타르에 대해 설명하였다.

상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

모래 50 내지 70중량%,
황토분말 15 내지 30중량%,
시멘트 5 내지 10중량%,
알루미나시멘트 0.2 내지 0.4중량%,
셀룰로오스 섬유 0.5 내지 2중량%,
석고분말 1 내지 3중량%,
비나파스수지(Vinnapas resin) 3 내지 5 중량%,
경화지연제 0.1 내지 0.2 중량%,
증점제 0.1 내지 0.3중량%,
소포제 0.2 내지 0.6중량%,
구체방수제 0.01 내지 0.08중량%,
산화철 0.1 내지 0.2중량%가 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하는 빠른 경화를 위한 고강도 황토 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 모르타르에 유동화제 0.2 내지 0.6중량%를 더 혼합하여 구성된 것을 특징으로 하는 빠른 경화를 위한 고강도 황토 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 모르타르에 경화촉진제 0.3 내지 0.8중량%를 더 혼합하여 구성된 것을 특징으로 하는 빠른 경화를 위한 고강도 황토 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 모르타르에 구연산(Citric acid)을 0.03중량%를 더 혼합하여 구성된 것을 특징으로 하는 빠른 경화를 위한 고강도 황토 모르타르.