KR102134823B1 - Eco-efficient ready mixed mortar with diverse additives and indoor precast panels - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시멘트를 사용하지 않고 산업부산물, 맥반석 및 다기능 소재들을 활용한 친환경 모르타르 및 이를 활용한 실내용 판넬 제작에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 시멘트 대체 물질로서 산업부산물인 고로슬래그와 플라이애시(또는 필요시 점토 등)를 사용함으로써, 시멘트 제조에 따른 이산화탄소 발생을 제어하고, 맥반석과 다기능 소재들을 활용하여, 시멘트 독성으로 인한 새집 증후군 발생을 방지하고, 항균, 항취, 쾌적한 실내환경을 조성이 가능한 친환경 모르타르 및 이를 활용하여 제작한 실내용 판넬에 관한 기술분야이다.The present invention relates to the production of an environmentally friendly mortar using industrial by-products, mackban stone, and multi-functional materials without using cement, and an indoor panel using the same, and in more detail, blast furnace slag and fly ash, which are industrial by-products as cement substitute materials. By using (or clay, etc. if necessary), it controls the generation of carbon dioxide according to the manufacture of cement, utilizes pulverite and multi-functional materials to prevent the occurrence of sick house syndrome due to cement toxicity, and creates an antibacterial, odorless, and pleasant indoor environment. It is a technical field related to eco-friendly mortar and interior panels manufactured by utilizing it.
지구 온난화 방지를 위하여 세계적으로 다양한 형태의 노력(1997년 채택, 2005년 발효 및 2012년 종료된 교토 의정서)을 행하고 있는 가운데, 2007년 12월에 인도네시아 발리에서 '발리 로드맵'을 채택함에 따라 2009년 가지 새 기후변화 협약을 위한 협상이 진행되었다. 이에 따라 전 세계적으로 이산화탄소 등 온실가스의 배출량을 큰 폭으로 줄여야 하는 실정에 있다.While various efforts are being made globally to prevent global warming (adopted in 1997, entered into force in 2005 and the Kyoto Protocol ended in 2012), in December 2007, Bali Bali Indonesia adopted the Bali Roadmap in 2009. Negotiations were under way for the new climate change agreements. Accordingly, there is a need to significantly reduce the amount of greenhouse gas emissions such as carbon dioxide worldwide.
한편, 콘크리트의 제조 시 근간이 되는 시멘트를 1톤 생산할 때, 이산화탄소가 약 0.9톤 배출될 정도로 시멘트 산업은 철강산업과 더불어 주요 이산화탄소 배출 산업이다. 그러므로 이에 대한 방법 및 대체 물질의 제시가 시급히 요구되고 있다.On the other hand, when producing 1 ton of cement, which is the basis for the manufacture of concrete, the cement industry is a major carbon dioxide emission industry along with the steel industry, so that about 0.9 tons of carbon dioxide is emitted. Therefore, there is an urgent need to propose a method and a substitute for this.
국내의 시멘트 생산량은 1년에 약 6,000만 톤으로, 이산화탄소를 약 5,400만 톤 배출하고 있어 문제가 되고 있다. 이에 대한 해결책의 일환으로 산업 부산물을 이용하여 시멘트를 대체하기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있다.Domestic cement production is about 60 million tons per year, which is a problem because it emits about 54 million tons of carbon dioxide. As part of a solution to this, studies are being conducted to replace cement using industrial by-products.
그 연구 중 하나로, 국내외적으로 고로슬래그, 플라이애시 등을 시멘트와 일부 혼합하여 콘크리트에 많이 적용하고 있으나, 상기 방법으로는 이산화탄소를 획기적으로 저감시키는 것은 한계가 있다.As one of the studies, domestically and internationally, blast furnace slag, fly ash, etc. are partially mixed with cement and applied to concrete, but there is a limit to significantly reducing carbon dioxide by the above method.
또한, 국외에서는 중합반응에 의한 알칼리 활성화 시멘트(콘크리트)에 관한 개념적인 기술로 1978년 Davidovits(프랑스)에 의해 카올리나이트 광물질을 이용하고 제올라이트와 유사한 구조를 가지도록 하는 메커니즘 이론이 정립되었지만, 제조상의 문제점 및 경제성 등의 이유로 실용화가 이루어지지 않았다.In addition, a mechanism theory to use kaolinite minerals and have a structure similar to zeolite was established by Davidovits (France) in 1978 as a conceptual technology for alkali-activated cement (concrete) by polymerization. And for practical reasons such as economical efficiency.
한편, 시멘트를 전혀 사용하지 않고 석탄회만을 사용하여 콘크리트를 제조하는 기술로서, 60℃ 이상의 고온양생 과정을 통해 석탄회의 유리(glassy) 피막을 파괴하여 반응을 유도하여 30MPa 이상의 강도를 확보할 수 있는 방법이 있으나, 상기 방법은 고온양생으로 인한 에너지 소비와 이산화탄소 배출의 문제가 발생하였다.On the other hand, as a technology for producing concrete using only coal ash without using any cement, a method capable of securing a strength of 30MPa or more by inducing a reaction by breaking the glassy film of coal ash through a high temperature curing process of 60°C or higher However, the method has a problem of energy consumption and carbon dioxide emission due to high temperature curing.
시멘트를 전혀 사용하지 않는 다른 방법 중 하나로, 메타카올린을 사용하는 방법이 있으나, 상기 방법은 카올린을 700 내지 800℃로 소성하여 제조된 메타카올린을 사용하기 때문에 소성 과정에서 이산화탄소가 배출되며, 가격도 고가이어서 실용화하기까지 문제점이 있다.As another method that does not use cement at all, there is a method using metakaolin, but this method uses carbon dioxide produced by calcining kaolin at 700 to 800°C, so that carbon dioxide is discharged during the calcination process, and the price It is expensive, so there is a problem until it is put into practical use.
상기 방법의 문제점을 개선하기 위한 방법으로 시멘트의 부분 대체재로 고로슬래그 또는 플라이 애쉬를 혼입하고 알칼리 활성화제를 사용하여 강도성능을 높인 알칼리활성 결합재에 대한 연구가 국내외로 활발히 진행되고 있다.As a method for improving the problems of the above method, studies on alkali-active binders in which blast furnace slag or fly ash was incorporated as a partial replacement material for cement and increased strength performance using an alkali activator have been actively conducted at home and abroad.
콘크리트 분야의 친환경재료 개발을 목표로 선행 연구된 시멘트 대체재로서 사용되는 무시멘트 알칼리 활성결합재들은 주로 수산화나트륨을 활성화제로 사용한 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트의 연구가 진행되었으며, 그에 따른 배합강도 모델이 제시되었다.Cementless alkali-active binders used as cement substitutes previously studied with the goal of developing eco-friendly materials in the concrete field were mainly studied for cementless alkali-active concretes using sodium hydroxide as an activator, and a formulation strength model was suggested accordingly.
그러나 요구강도를 확보하기 위하여 알칼리 활성화제의 첨가량을 증가시켜야 하였으며, 그에 따라 초기 유동성이 빠르게 손실되고 급결하는 경향을 보였다. 또한, 알칼리 활성화제의 첨가량 증가에 따른 제조단가 상승 등 경제적인 측면도 해결해야 할 문제로 남겨진 상태이다.However, in order to secure the required strength, the addition amount of the alkali activator had to be increased, and accordingly, the initial fluidity was rapidly lost and tended to be rapid. In addition, economic aspects such as an increase in the manufacturing cost due to an increase in the amount of the alkali activator remained a problem to be solved.
또한, 대한민국 등록특허 제 10-0855686호, 제 10-1014869호 및 한국 콘크리트 학회 학술 논문 중에서는 고로슬래그 또는 플라이 애쉬를 단독 또는 혼합하여 사용하고, 고알칼리성을 가진 액상 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 등의 알칼리 활성화제를 사용하여 무시멘트 모르타르 및 콘크리트를 제조하는 방법을 개시하였다. 그러나 상기 방법에 의한 무시멘트 모르타르 및 콘크리트는 고로슬래그 또는 플라이 애쉬와 알칼리 활성화제를 혼합하여 사용시, 알칼리 활성화제에 의한 강한 강알칼리 특성으로 인하여 환경피해가 나타나며, 강알칼리의 수분 흡수 능력으로 인하여 건조 시멘트 모르타르와 같은 건조된 상태에서는 사용이 어려우며, 습식 레디믹스 콘크리트에 사용할 경우에도 강알칼리제 첨가를 위한 별도의 시설 장비가 필요하게 되는 등, 범용적으로 사용하기 어려운 문제점이 있다.In addition, among Korean Patent Registration Nos. 10-0855686, 10-1014869 and Korean Concrete Society academic papers, blast furnace slag or fly ash is used alone or in combination, and liquid sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide having high alkalinity Disclosed is a method for producing cementless mortar and concrete using an alkali activator such as (KOH). However, when the cement mortar and concrete by the above method are mixed with blast furnace slag or fly ash and an alkali activator, environmental damage appears due to strong alkali characteristics by the alkali activator, and dry cement mortar due to the ability of strong alkali to absorb moisture. It is difficult to use in a dry state, such as, when used in wet ready-mixed concrete, there is a problem that is difficult to use universally, such as requiring a separate facility equipment for the addition of strong alkali.
한편, 현대 사회는 인구의 증가, 산업기술의 발달 및 경제생활 수준 향상이 계속됨에 다라 생활 환경이 급격하게 변화하고 있으며, 주거 생활양식과 사무실 근무양식에도 큰 변화를 가져와 약 80~90% 이상의 시간을 실내에서 보내고 있다. 하지만 건축물의 실내 환경에 대한 쾌적한 주거 공간을 위한 개선보다는 편리성과 기능성만을 추구하고 있는 실정이고, 수도권 및 대도시의 발달로 인해 인구과밀화와 지가의 상승으로 초고층 구조물이 등장함에 따라 재료자체의 강도나 작업의 용이함 및 비용절감 측면을 우선시하고 있으며, 이에 따라 "새집증후군"이라는 환경적 문제가 발생하고 있으며, 따라서 이와 같은 문제점을 해결하고 쾌적하고 안전한 실내 환경 조성이 요구되고 있는 실정이다.On the other hand, modern society is rapidly changing the living environment due to the increase of the population, the development of industrial technology and the improvement of the standard of economic life. Are spending indoors. However, rather than improving for a comfortable living space for the indoor environment of the building, it is pursuing only convenience and functionality. Due to the overpopulation of the population and the rise of land prices due to the development of metropolitan areas and large cities, the strength and work of materials themselves Priority is given to ease of use and cost reduction, and accordingly, an environmental problem called "bird house syndrome" has arisen. Therefore, it is necessary to solve such problems and create a comfortable and safe indoor environment.
실내 환경을 오염시키는 물질은 크게 눈에 보이지 않으면서 공기를 악화시키는 화학적 요소와 곰팡이 진드기, 세균 등 생물학적 요소가 있으며 이외에 온도나 습도, 빛, 전자파 등의 물리적 요소가 있다. 이들 유해물질은 발생원인은 다르지만 모든 실내 재실자가 유해한 환경에 노출되며, 특히 화학적 요소 중 유기 화학물질은 건축 자재나 생활용품 등에 포함되어 "새진증후군"의 주요 원인이 되고 있고, 대표적인 유기화합물은 포름알데히드(HCHO)와 휘발성유기화합물(VOCs)가 있으며, 생물학적 오염물질은 곰팡이나 세균 등이 있다.Substances that pollute the indoor environment are chemical elements that exacerbate the air without being largely visible, and biological elements such as mold, mites, and bacteria, as well as physical elements such as temperature, humidity, light, and electromagnetic waves. Although these harmful substances have different causes, all indoor occupants are exposed to harmful environments, and among them, organic chemicals among chemical elements are included in building materials and household goods, and are the main cause of "breaking syndrome". Representative organic compounds form There are aldehydes (HCHO) and volatile organic compounds (VOCs), and biological contaminants include fungi and bacteria.
통계청 자료에 의하면 국내 주거의 유형별 분포는 아파트의 비율이 높게 나타나고 있으며, 2008년 이후 아파트가 단독주택보다 약 50% 높게 나타나고 있고, 아파트의 경우 단독주택에 비해 레미콘 및 건축내장재의 사용량이 증가하여 실내환경질이 악화될 가능성이 높으며 주거 및 다중이용시설의 실내에 발생하는 오염물질은 발생원인에 따라 다르게 나타나고 있다.According to the data of the National Statistical Office, the distribution of domestic housing types by type is high in apartments, and since 2008, apartments are about 50% higher than single-family homes. It is highly likely that the environmental quality will deteriorate, and pollutants generated indoors in residential and multi-use facilities appear differently depending on the cause.
본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 기술로서, 시멘트 사용량을 줄이기 위한 종래의 기술 중 시멘트 일부와 산업 부산물을 혼합하는 기술은 이산화탄소를 획기적으로 저감시키기 어려울 뿐만 아니라 실내환경을 오염시키는 유해물질의 발생 또한 저감시키기 어렵고, 종래의 무시멘트 콘크리트는 요구강도를 확보하기 어려울 뿐만 아니라 알칼리 활성화제의 첨가량 증가에 따른 초기 유동성 손실 및 제조단가 상승 등의 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 고로슬래그 또는 플라이애시 등과 같은 산업부산물을 주재로하고, 골재로 종래의 규사 대신 맥반석을 100% 치환하여 사용함으로써, 산업폐기물로 인한 환경 부하 감소, 에너지 절약 및 이산화 탄소의 배출을 저감시키는 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.The present invention is a technique devised to solve the problems according to the above-described prior art, and among the conventional techniques for reducing the amount of cement used, a technique of mixing a part of cement with industrial by-products is difficult to significantly reduce carbon dioxide and pollutes the indoor environment. In addition, it is difficult to reduce the generation of harmful substances, and conventional cementless concrete is difficult to secure the required strength, and problems such as loss of initial fluidity and increase in manufacturing cost due to an increase in the amount of an alkali activator occur. By using industrial by-products such as blast furnace slag or fly ash as a main material, and replacing 100% of pulverized rock instead of conventional silica sand as an aggregate, a multi-functional material that reduces environmental load caused by industrial waste, saves energy and reduces carbon dioxide emissions The main purpose is to provide an environmentally friendly mortar containing.
또한, 본 발명은 산업 부산물과 함께 혼합되는 맥반석에 의해 작업시 또는 작업 후에 발생할 수 있는 포름알데히드 이외에도 각종 유해물질을 효과적으로 흡착 및 제거할 수 있고, 알칼리 활성화제의 강알칼리성을 중화할 수 있으며, 원적외선을 방사하여 인체에 친화적인 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.In addition, the present invention can effectively adsorb and remove various harmful substances in addition to formaldehyde, which may occur during or after work by pulverous stones mixed with industrial by-products, can neutralize the strong alkalinity of the alkali activator, and far infrared The main purpose is to provide an environmentally friendly mortar containing multi-functional materials that are friendly to the human body by emitting.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 기능성 소재를 함유한 다기능 친환경 모르타르를 포함하는 벽돌, 타일, 패널 등 실내용 판넬을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an indoor panel such as a brick, tile, panel including a multifunctional eco-friendly mortar containing the functional material.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 시멘트 대체물질로서, 고로슬래그 또는 플라이애시 중 어느 하나 이상과 알칼리 활성화제를 포함하여 구성되는 주재;와 맥반석; 및 유해물질을 흡착 및 제거하는 제올라이트를 포함하여 구성되는 다기능소재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르를 제시한다.The present invention is intended to realize the purpose of the above, as a cement substitute material, blast furnace slag or fly ash and any one or more of the main material comprising an alkali activator; and mackbanseok; And a multi-functional material comprising zeolite that adsorbs and removes harmful substances; and proposes an eco-friendly mortar containing a multi-functional material comprising:
또한, 본 발명의 상기 맥반석은 평균 입경 2.5 내지 5㎜의 맥반석과 평균 입경 1 내지 2㎜의 맥반석이 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, the pulmonary stone of the present invention is characterized in that the pulverous stone having an average particle diameter of 2.5 to 5 mm and an average particle diameter of 1 to 2 mm are mixed.
또한, 본 발명은 다기능소재로 산화티타늄; 또는 산화텅스텐; 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되고, 형광물질; 또는 광섬유; 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되며, 실리카흄;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a multi-functional material titanium oxide; Or tungsten oxide; It is configured to further include any one or more of, fluorescent material; Or optical fiber; It is configured to further include any one or more of, silica fume; characterized in that it further comprises a.
또한, 본 발명은 상기 다기능소재를 함유한 친환경 모르타르를 이용하여 제조되는 실내용 판넬을 제시한다.In addition, the present invention proposes an indoor panel manufactured using an eco-friendly mortar containing the multifunctional material.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르 및 실내용 판넬은 산업 부산물과 함께 포함되는 맥반석에 의해 포름알데히드 이외에도 각종 유해물질을 흡착 및 제거할 수 있고, 알칼리 활성화제의 강 알칼리성을 중화하고, 원적외선을 방사하여 작업자의 작업성 및 실내 재실자의 생활환경을 개선할 수 있는 효과;와,The eco-friendly mortar and indoor panel containing the multi-functional material according to the present invention presented as described above can adsorb and remove various harmful substances in addition to formaldehyde by mackban stone included with industrial by-products, and show strong alkalinity of the alkali activator. Neutralize and emit far infrared rays to improve worker's workability and indoor living environment; and,
상기 맥반석과 함께 기능성 소재인 제올라이트, 산화티타늄, 산화텅스텐을 모르타르에 함께 첨가하여 탈취성, 항균성, 항곰팡이성 및 모르타르의 물리적 강도를 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Along with the pulverite, functional materials such as zeolite, titanium oxide, and tungsten oxide may be added to the mortar to obtain deodorizing, antibacterial, antifungal, and physical strengths of the mortar.
본 발명은 시멘트를 사용하지 않고 산업부산물과 맥반석을 포함하는 다기능 소재를 포함하는 친환경 모르타르 및 이를 이용한 실내용 판넬에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 시멘트를 사용하지 않고 시멘트 대체 물질로 산업부산물인 고로슬래그와 플라이애시를 사용함으로써, 시멘트 제조에 따른 이산화탄소 발생을 줄이는데 기여하여 친환경적이고, 맥반석과 제올라이트, 산화티타늄 및 산화텅스텐 등의 다기능소재를 포함시킴으로써, 건축구조물의 시멘트 사용에 따라 실내환경을 오염물질 발생을 억제 및 방지하여 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있을 뿐만 아니라 모르타르의 물리적 강도를 확보할 수 있는 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르 및 이를 이용한 실내용 판넬에 관한 기술이다.The present invention relates to an environmentally friendly mortar that includes a multifunctional material including industrial by-products and pulverized rocks without using cement, and an indoor panel using the same, more specifically, it is an industrial by-product as a cement substitute material without using cement. By using blast furnace slag and fly ash, it is environmentally friendly by contributing to reducing the generation of carbon dioxide due to the manufacture of cement, and contaminating the indoor environment by the use of cement in building structures by including multi-functional materials such as maculite, zeolite, titanium oxide and tungsten oxide. It is a technology related to environmentally friendly mortar containing multi-functional materials that can not only create a pleasant indoor environment by suppressing and preventing material generation, but also secure physical strength of mortar, and an indoor panel using the same.
상기와 같은 본 발명을 달성하기 위한 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르의 구성은 시멘트 대체물질로서, 고로슬래그 또는 플라이애시 중 어느 하나 이상과 알칼리 활성화제를 포함하여 구성되는 주재;와 맥반석; 및 유해물질을 흡착 및 제거하는 제올라이트를 포함하여 구성되는 다기능소재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The composition of the eco-friendly mortar containing a multi-functional material for achieving the present invention as described above is a cement substitute material, and is composed of any one or more of blast furnace slag or fly ash and an alkali activator; And a multi-functional material comprising zeolite that adsorbs and removes harmful substances.
또한, 본 발명의 상기 맥반석은 평균 입경 2.5 내지 5㎜의 맥반석과 평균 입경 1 내지 2㎜의 맥반석이 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, the pulmonary stone of the present invention is characterized in that the pulverous stone having an average particle diameter of 2.5 to 5 mm and an average particle diameter of 1 to 2 mm are mixed.
또한, 본 발명은 다기능소재로 산화티타늄; 또는 산화텅스텐; 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되고, 형광물질; 또는 광섬유; 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되며, 실리카흄;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a multi-functional material titanium oxide; Or tungsten oxide; It is configured to further include any one or more of, fluorescent material; Or optical fiber; It is configured to further include any one or more of, silica fume; characterized in that it further comprises a.
또한, 본 발명을 달성하기 위한 실내용 패널은 상기 다기능소재를 함유한 친환경 모르타르를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.In addition, the indoor panel for achieving the present invention is characterized in that it is manufactured using an eco-friendly mortar containing the multifunctional material.
구체적으로, 본 발명의 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르는 미분말의 고로슬래그 또는 플라이애시 중 어느 하나 이상과 알칼리 활성화제를 포함하여 구성되는 주재 40~65 중량%와, 맥반석 25~50 중량% 및 제올라이트를 포함하여 구성되는 다기능소재 5~10 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Specifically, the environmentally friendly mortar containing the multifunctional material of the present invention, 40-65% by weight of the main material comprising at least one of blast furnace slag or fly ash of the fine powder and an alkali activator, 25-50% by weight of mackban rock, and zeolite Characterized in that it comprises 5 to 10% by weight of a multi-functional material comprising a.
부가하여, 상기 주재는 고로슬래그 미분말, 플라이애시, 알칼리 활성화제가 1 : 0.5 : 0.5 내지 1의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하고, 상기 다기능소재로서, 산화티타늄, 산화텅스텐 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 산화티타늄, 산화텅스텐은 각각 포함될 경우 0.1~1 중량%로 각각 포함될 수 있고, 혼합되어 포함되는 경우 1:1의 비율로 본 발명의 모르타르에 0.1~1 중량%로 포함될 수 있다.In addition, the main material is characterized in that the blast furnace slag fine powder, fly ash, and alkali activator are mixed in a weight ratio of 1: 0.5: 0.5 to 1, and the multifunctional material further includes any one of titanium oxide and tungsten oxide. Characterized in that, the titanium oxide, tungsten oxide may be included in each of 0.1 to 1% by weight when included respectively, 0.1 to 1% by weight of the mortar of the present invention in a 1:1 ratio when mixed It can be included as
또한, 상기 다기능소재는 실리카흄 1~5 중량%, 바텀 애시를 포함하여 구성되는 팽창제 1~5 중량%를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the multi-functional material is characterized in that it further comprises 1 to 5% by weight of silica fume, 1 to 5% by weight of an expanding agent comprising a bottom ash.
또한, 본 발명의 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르는 폴리머분말 1~5 중량%, 단섬유 0.1~1 중량%, 금속산화물 입자 0.1~1 중량%, 질화규소 0.1~1 중량%를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the eco-friendly mortar containing the multi-functional material of the present invention is further composed of 1 to 5% by weight of polymer powder, 0.1 to 1% by weight of short fibers, 0.1 to 1% by weight of metal oxide particles, and 0.1 to 1% by weight of silicon nitride. It is characterized by.
본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 주재는 시멘트 대체물질로서, 고로슬래그 또는 플라이애시(또는 필요시 점토 등) 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것으로서, 종래의 보일러 비산재 등과 같은 산업부산물 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하여 구성되어도 무방하고, 작업효율을 증대시키기 위해서 종래의 보일러 비산재 등과 같은 다른 산업부산물은 사용하지 않고 상기 고로슬래그 또는 플라이애시 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The main component for achieving the present invention is a cement substitute material, which includes any one or more of blast furnace slag or fly ash (or clay if necessary), and is selected from industrial by-products such as conventional boiler fly ash. It may be configured to include any one or more, and in order to increase the working efficiency, it is preferable to use any one or more of the blast furnace slag or fly ash without using other industrial by-products such as conventional boiler fly ash.
상기 고로슬래그는 혼합의 용이성을 위해 미분말을 사용하는 것이 바람직하고, 고로슬래스 미분말은 선철이 생산될 때 발생된 용융상태인 물질로, 여기에 물을 분사하여 급냉시킨 것을 고로수슬래그라 하고, 고로수슬래그를 일정 분말도로 분쇄하거나 석로를 첨가한 것을 고로슬래그 미분말이라 한다.The blast furnace slag is preferably used as a fine powder for ease of mixing, and the blast furnace slag is a material in a molten state generated when pig iron is produced, and blast furnace water slag is quenched by spraying water therein, The blast furnace slag is pulverized to a certain powder or added with blast furnace is called blast furnace slag fine powder.
상기와 같은 고로슬래그 미분말은 분말도에 따라 1급, 2급, 3급으로 구분하고, 현재 국내에서 생산되고 있는 고로슬래그 미분말은 KS F 2563에서 정하고 있으며, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화칼슘, 산화마그네슘의 4성분이 주성분으로 96~97%를 점유하고 있고 이외에 소량의 산화망간, 산화철, 황 및 알칼리 등을 함유하고 있으며 이러한 조성성분은 시멘트와 거의 유사하다.The fine blast furnace slag powder is classified into 1st, 2nd and 3rd grade according to the powder level, and the blast furnace slag fine powder currently produced in Korea is defined in KS F 2563, silicon dioxide, aluminum oxide, calcium oxide, and oxidation. The four components of magnesium occupy 96-97% as the main component, and also contain a small amount of manganese oxide, iron oxide, sulfur, and alkali, and these composition components are almost similar to those of cement.
부가하여, 고로슬래그의 화학조성은 철강공업에서 사용되는 원재료의 성분, 노의 종류 및 공정에 따라 상당한 범위에서 변화하나 철저한 품질관리 체제하에서 SiO2 30~36%, Al2O3 12~18%, Fe2O3 0.25~0.35%, CaO 38~45%, MgO 10.0이하, SO3 4.0이하, LOI 3.0이하와 같은 성분함유량을 가지도록 생산되고 있다. 이때, 본 발명에서는 시멘트 대체 결합재로서 분말도가 4000~6000cm2/g인 고로슬래그 미분말 3종을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the chemical composition of blast furnace slag varies in a considerable range depending on the ingredients, furnace types and processes used in the steel industry, but under thorough quality control, SiO 2 30~36%, Al 2 O 3 12~18% , Fe 2 O 3 0.25~0.35%, CaO 38~45%, MgO 10.0 or less, SO 3 4.0 or less, LOI 3.0 or less. At this time, in the present invention, it is preferable to use three types of fine powder of blast furnace slag having a powderiness of 4000 to 6000 cm 2 /g as a cement replacement binder.
상기 플라이애시는 화력발전소 미분탄 보일러(Pulverized Combustion)에서 배출되는 석탄 연소 부산물 중 약 80%를 차지하고 있고, 약 1,350℃의 고온에서 연소될 때 유리질(비결정질) 성분이 생성되어 포졸란 반응성을 나타내기 때문에 시멘트 및 콘크리트 원료로 무난히 활용되고 있다.The fly ash occupies about 80% of coal combustion by-products emitted from a coal-fired coal power plant (Pulverized Combustion), and when it is burned at a high temperature of about 1,350°C, a glassy (amorphous) component is generated to show pozzolanic reactivity. And concrete raw materials.
부가하여 설명하면, 국내의 플라이애시 품질관리는 KS L 5405에 제시되어 있는 1종과 2종을 사용하고 있고, 특히 2종 플라이애시를 주로 사용하고 있으며, 1종 플라이애시의 경우 생산단가 상승 등으로 인한 특수목적으로 소량생산되고 있는 실정이므로 본 발명에서는 플라이애시 2종을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the domestic fly ash quality control uses one and two types suggested in KS L 5405, and in particular, two types of fly ash are mainly used. Due to the fact that it is being produced in small quantities for special purposes due to the present invention, it is preferable to use two types of fly ash.
아울러, 플라이애시의 화학조성은 SiO2 56.0%, Al2O3 24.8%, Fe2O3 5.5%, CaO 2.9%, MgO 0.8, SO3 0.3, LOI 3.2와 같은 성분함유량을 가지고, 이와 같이 산화규소와 산화알루미나의 함유량이 80% 이상으로 반응성 산화물을 다량 함유하고 있으며, 이 성분들은 이후에 자세히 설명될 알칼리 활성제와 함께 혼입되어 고온양생으로 Al-Si 중합반응이 발생하여 강도를 발현시키는 기능을 한다.In addition, the chemical composition of fly ash has a component content of SiO 2 56.0%, Al 2 O 3 24.8%, Fe 2 O 3 5.5%, CaO 2.9%, MgO 0.8, SO 3 0.3, LOI 3.2, and thus oxidation The content of silicon and alumina oxide is 80% or more, and contains a large amount of reactive oxides. These components are mixed with an alkali activator, which will be described in detail later. do.
이때, 본 발명의 주재는 고로슬래그 또는 플라이애시 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되되, 모르타르의 고화시 또는 물리적 강도를 향상시키기 위해 필요시 점토를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 점토는 작은 암석부스러기 또는 광물 알갱이로서, 크기가 1/256㎜보다 작아 혼합이 용이할 뿐만 아니라 주재와 이후에 자세히 설명될 다기능소재의 결합력을 향상시켜 본 발명의 모르타르에 의해 제조되는 실내용 판넬의 물리적 강도를 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 실현케 한다.At this time, the main material of the present invention is composed of any one or more of blast furnace slag or fly ash, but may further comprise clay when necessary to improve the physical strength or solidification of mortar, wherein the clay is a small rock As a crumb or mineral grain, the size is smaller than 1/256 mm, so it is not only easy to mix, but also improves the bonding strength between the main material and the multi-functional material to be described in detail later, thereby improving the physical strength of the indoor panel produced by the mortar of the present invention. It makes it possible to realize the effect of making it possible.
상기와 연관하여, 본 발명의 주재인 산업부산물 즉, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 주재는 40~65중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 주재가 40중량% 미만으로 포함되는 경우 무시멘트 결합재로서의 수화 반응성이 결여되고, 압축 강도 발현 특성이 저하될 수 있으며, 65중량%를 초과하여 포함되는 경우 첨가되는 활성화제의 함유량이 저하됨에 따라 수화반응성의 결여 및 압축강도의 발현 특성이 낮아지고, 다기능소재의 함유량 또한 저하되어 상기 다기능소재에 의한 유해물질 흡착 및 제거 특성이 낮아지므로 상기와 같은 범위로 함유되는 것이 바람직하다.In connection with the above, it is preferred that the main material comprising any one of the industrial by-products, that is, the blast furnace slag fine powder or fly ash, which is the main material of the present invention, is contained in 40 to 65% by weight, and the main material is less than 40% by weight. If included, it lacks hydration reactivity as a cementless binder, and the compressive strength expression characteristics may be deteriorated, and when it exceeds 65 wt%, the content of the activator added decreases, resulting in lack of hydration reactivity and compressive strength. Since the expression characteristics are lowered and the content of the multi-functional material is also lowered, the adsorption and removal characteristics of the harmful substances by the multi-functional material are lowered, so it is preferably contained in the above range.
아울러, 본 발명의 주재는 고로슬래그 미분말과 플라이애시 모두를 포함하여 구성되는 것이 바람직한데, 이때, 산업부산물 즉, 고로슬래그 미분말과 플라이애시는 1 : 0.5의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하고, 이는 고로슬래그 미분말에 의한 강도발현을 도모하기 위함이다.In addition, the main material of the present invention is preferably composed of both blast furnace slag fine powder and fly ash, wherein the industrial by-product, that is, blast furnace slag fine powder and fly ash is preferably mixed at a weight ratio of 1: 0.5, which is blast furnace. This is to promote the strength expression by the fine slag powder.
부가하여 설명하면 상기와 같은 고로슬래그 미분말은 플라이애시의 2배로 함유되는 것이 바람직한데, 일반적으로 고로슬래그 미분말은 플라이애시에 미치지 못하지만 어느 정도의 수화열 저감효과를 가지며, 잠재수경성에 의해 플라이애시 보다 우수한 강도발현을 하므로, 함유량이 플라이애시의 2배 미만일 경우, 수화반응에 의한 과도한 수화발열에 의해 내외부 온도차가 증가하여 온도균열이 발생할 수 있어 최종적으로 건축자재의 안정성이 저하될 수 있는 문제점이 있고, 함유량이 플라이애시의 2배를 초과하는 경우, 초기강도 발현 저하에 따른 최종적으로 고형화에 문제가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 고형화시 외부온도가 높을 경우 고로슬래그 미분말의 특성상 고온에서 급격한 수화반응을 일으켜 내부온도를 급격하게 상승시키는 작용을 하여 크랙이 발생할 수 있는 문제점이 있으므로 상기와 같은 범위로 함유되는 것이 바람직하다.In addition, the blast furnace slag fine powder as described above is preferably contained twice as much as the fly ash. In general, the blast furnace slag fine powder is less than the fly ash, but has a certain degree of hydration heat reduction effect, and is superior to the fly ash by the latent hydraulic properties. Since it exhibits strength, when the content is less than twice that of fly ash, there is a problem that the temperature difference may occur due to an increase in the temperature difference between inside and outside due to excessive hydration and heat generated by the hydration reaction. If the content exceeds 2 times of fly ash, not only can the final solidification problem occur due to the decrease in the initial strength expression, but also when the external temperature is high during solidification, due to the characteristics of the fine powder of the blast furnace slag, it causes a rapid hydration reaction at high temperature, resulting in internal temperature. It is preferable to be contained in the above range because there is a problem that cracks may occur due to the action of rapidly increasing the.
아울러, 상기와 같은 플라이애시는 고로슬래그 미분말의 0.5배로 함유되는 것이 바람직한데, 일반적으로 플라이애시는 그 자체로는 수경성이 없으나, 실리카 성분이 석회와 수화생성물인 수산화칼슘과 서서히 반응하여 안정된 불용성화합물을 생성하여 경화하는 성질이 있으므로, 최종적으로 수화열 감소 효과 및 장기강도 발현을 위해 본 발명에서 제시한 사용범위로 사용되는 것이 바람직하다.In addition, the fly ash as described above is preferably contained in 0.5 times the fine powder of the blast furnace slag. In general, the fly ash itself does not have hydraulic properties, but the silica component reacts slowly with lime and hydration product calcium hydroxide to stabilize the insoluble compound. Since it has the property of curing by being produced, it is preferable to be used in the use range suggested in the present invention for the effect of reducing the heat of hydration and expressing long-term strength.
덧붙여 설명하면, 본 발명의 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르는 고로슬래그 미분말의 첨가량을 플라이애시보다 많게 함유되도록 하여 조기강도가 발현되도록 하면서 고로슬래그 미분말 사용에 다른 유동성 저하의 문제를 유동화제의 첨가에 의해 해결하고, 조기강도 발현에 따른 수화열을 플라이애시와 함께 사용함에 따라 저발열의 기능과 더불어 강도 및 내구성이 발현되도록 한다. 이때, 상기 유동화제는 모르타르에 의해 제조되는 건축자재의 품질을 저하시키지 않고 시공성을 개선할 목적으로 사용되는 것으로서, 나프탈린계, 멜라민계, 리그닌계, 가르복실계 등 종래에 일반적으로 사용되는 어떠한 유동화제를 사용하여도 무방하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.In addition, the environmentally friendly mortar containing the multifunctional material of the present invention contains more blast furnace slag powder than the fly ash, so that early strength is exhibited, while the problem of lowering fluidity in the use of the blast furnace slag powder is added to the addition of the fluidizing agent. It is solved by, and as the heat of hydration according to the expression of early strength is used together with fly ash, the function of low heat generation and strength and durability are expressed. At this time, the fluidizing agent is used for the purpose of improving the workability without deteriorating the quality of the building materials produced by mortar, naphthalene-based, melamine-based, lignin-based, Garboxyl-based, etc. Since a fluidizing agent may be used, a detailed description will be omitted.
한편, 고로슬래그 미분말과 플라이애시의 입자표면에는 치밀한 불투수성 피막인 유리질 피막이 형성되어 있는데, 이러한 피막으로 둘러싸여진 고로슬래그 미분말과 플라이애시는 자체적으로 반응성이 없으므로, 이하에서 자세히 설명될 알칼리 활성화제에 의해 유리질 피막을 파괴하여 내부 반응성 물질을 활성화시키는 것이 바람직하다.On the other hand, the fine surface of the blast furnace slag and fly ash are formed with a dense, impermeable film, a glassy film, and the blast furnace slag fine powder and fly ash surrounded by these films are not self-reactive, and therefore, by an alkali activator to be described in detail below. It is desirable to break the glassy film to activate the internal reactive material.
이때, 본 발명은 종래에 사용되는 소석회 및 생성회 등을 상기 알칼리 활성화제 대신 함유시키거나 반응성을 높이기 위하여 추가적으로 함유시키지 않는다. 이는 생석회나 소석회도 포틀랜드 시멘트처럼 제조 과정에서 이산화탄소를 배출하기 때문에 본 발명의 목적에 맞게 사용하지 않는 것이 바람직하다.At this time, the present invention does not contain the slaked lime and the produced ash, which are conventionally used, in place of the alkali activator or in order to increase reactivity. It is preferable not to use quicklime or slaked lime for the purpose of the present invention because carbon dioxide is discharged in the manufacturing process like Portland cement.
상기와 연관하여, 상기 알칼리 활성화제는 주재에 포함되는 결합재 구성으로 고로슬래그, 플라이애시 또는 기타 산업부산물을 활성화시킬 수 있는 것으로서, 산업부산물의 결합재 내에 SiO2와 Al2O3 등과 같이 중합반응이 가능한 구성요소를 갖는 결합재 구성에만 적용이 가능한 것을 특징으로 하고, 나트륨계, 칼슘계, 규산계 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In connection with the above, the alkali activator is capable of activating blast furnace slag, fly ash or other industrial by-products as a binder composition included in the main material, and polymerization reactions such as SiO 2 and Al 2 O 3 in the binder of the industrial by-products are performed. It is characterized in that it can be applied only to the composition of the binder having possible components, and it is characterized by being made of any one or a mixture of one or more of sodium, calcium, and silicate.
이때, 본 발명의 주재인 산업부산물 즉, 고로슬래그 미분말과 플라이애시 및 알칼리 활성화제는 1: 0.5 : 0.5 내지 1.5의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하고, 본 발명의 주재는 상기와 같은 중량비로 본 발명의 기능성 소재를 함유한 다기능 친환경 모르타르에 40~65 중량%로 포함된다.At this time, the industrial by-products that are the main material of the present invention, that is, the blast furnace slag fine powder and the fly ash and alkali activator are preferably mixed at a weight ratio of 1: 0.5: 0.5 to 1.5, and the main material of the present invention is the present invention in the weight ratio as described above. Multifunctional eco-friendly mortar containing functional materials of 40~65% by weight.
구체적으로, 상기 알칼리 활성화제는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 황산칼슘, 칼슘설포알루미네이트, 리튬실리케이트, 폴리실록실산 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하다.Specifically, the alkali activator is preferably made of any one or a mixture of one or more of sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, calcium sulfoaluminate, lithium silicate, and polysiloxane.
부가하여 설명하면, 일반적으로 중합반응은 Si-Al 함유 광물질이 NaOH 또는 KOH와 반응하는 것으로, 플라이애시는 SiO2와 Al2O3의 함유율이 비교적 높아 중합반응으로 활성화시킬 수 있는 결합재이나 플라이애시를 사용한 경우에는 유리(glassy) 피막이 형성되어 있기 때문에 이 피막을 파괴시켜 플라이애시의 반응을 촉진시키기 위해서는 pH 13 이상 매우 높은 알칼리 환경이나 고온양생 또는 기타방법 등이 필요하다.In addition, in general, the polymerization reaction is that the Si-Al-containing mineral reacts with NaOH or KOH, and fly ash has a relatively high content of SiO 2 and Al 2 O 3 and a binder or fly ash that can be activated by polymerization. In the case of using, since a glassy film is formed, a very high alkaline environment with a pH of 13 or higher, high temperature curing, or other methods are required to destroy the film and promote the reaction of fly ash.
종래의 기술에서는 대부분 고온양생으로 플라이애시의 유리피막을 파괴시켜 중합반응을 유도하였으나, 본 발명에서는 고로슬래그 미분말이 다량으로 배합되므로, 고로슬래그의 구성 성분 중에 SiO2, Al2O3, 특히 CaO(일반적으로 고로슬래그는 40% 이상 함유)이 다량으로 함유되어있기 때문에 상온에서 수화반응 및 중합반응을 하여 Ca(OH)2 등 강알칼리성 물질을 생성하여 플라이애시의 유리피막이 파괴되어 플라이애시가 혼합되어 있더라도 상온에서 중합반응이 발생하여 강도가 크게 발현되는 것으로 분석된다.In the prior art, most of the blast furnace slag fine powder is blended in a large amount by inducing a polymerization reaction by destroying the glass film of the fly ash with high temperature curing, but in the present invention, SiO 2 , Al 2 O 3 , especially CaO are included in the components of the blast furnace slag. Since the blast furnace slag is contained in a large amount (generally, 40% or more of blast furnace slag), a hydration reaction and polymerization reaction are performed at room temperature to produce strong alkaline substances such as Ca(OH) 2 , which destroys the glass film of the fly ash and causes the fly ash to mix. Even if it is, it is analyzed that the polymerization reaction occurs at room temperature and the strength is greatly expressed.
즉, 본 발명의 주재는 반응성을 높여 고화처리되도록 할 뿐만 아니라 이후에 자세히 설명될 다기능소재의 첨가시 내후성 및 내구성이 저하되지 않도록 하여 요구 강도를 실현케 하는 효과를 실현케 한다.That is, the main material of the present invention not only increases the reactivity and solidifies, but also prevents the weatherability and durability from deteriorating when the multifunctional material, which will be described in detail later, realizes the effect of realizing the required strength.
본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 맥반석은The main component for achieving the present invention is mackban rock
원적외선이 방사되는 대표적인 세라믹 물질로 석영반암, 장석반암류에 속하는 반심성암이다. 외관은 백색의 반점이 조밀하게 박혀있는 것이 특징이며, 무수규산과 산화알류미늄 외에 산화제2철이 소량 함유되어 있다. 또한 맥반석은 전통적으로 약석으로 알려져있으며, 동의보감에 성질은 달고 따뜻하며, 독이 없다고 기록되어 있으며, 본초강목에도 약석으로 사용된 기록이 있다.A typical ceramic material that emits far-infrared rays. It is a semi-porous rock belonging to quartz porphyry and feldspar porphyry. The appearance is characterized by dense white spots and contains a small amount of ferric oxide in addition to silicic anhydride and aluminum oxide. Also, mackbanseok is traditionally known as medicinal stone, and it has been recorded that it is sweet, warm, and non-toxic in Donguibogam.
맥반석은 1㎠ 당 30,000 내지 150,000개의 기공을 포함하고 있어 흡착성이 강하고, 약 25,000종의 무기염류를 함유하고 있다. 더욱 상세하게는 산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3) 사면체의 4개 정점에 위치한 산소원자에 의해 3차원적으로 연결된 구조를 가지며, 결정격자 중에 규칙적으로 존재하는 공동이 있고, 이 공동에 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 이온이 존재하는 것으로 추정된다. 따라서 결정격자 내의 공동 및 입자의 세공에 확산된 물질과 세공벽면의 이온교환이 가능한 금속이온들과 교환되며 또한 흡착된다.The pulse rock contains 30,000 to 150,000 pores per cm2, so it has strong adsorption properties and contains about 25,000 inorganic salts. More specifically, silicon oxide (SiO2) and aluminum oxide (Al2O3) have three-dimensionally connected structures by oxygen atoms located at the four peaks of the tetrahedron, and there are regular cavities in the crystal lattice, and sodium in this cavity It is estimated that ions such as, potassium, and calcium are present. Therefore, the material diffused into the pores of the cavities and particles in the crystal lattice is exchanged and adsorbed with metal ions capable of ion exchange of the pore wall surface.
본 발명에서 상기 맥반석은 분쇄하여 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 평균 입경 2.5 내지 5㎜의 맥반석과 평균 입경 1 내지 2㎜의 맥반석을 혼합하여 사용하는 것이 균일한 혼합 및 맥반석의 비표면적 증가와 주재와의 결합력 증가 측면에서 바람직하다.In the present invention, it is preferable to use the pulverized stone by pulverizing, preferably, mixing and using pulverized stone having an average particle diameter of 2.5 to 5 mm and pulverized stone having an average particle diameter of 1 to 2 mm, uniform mixing and increasing the specific surface area of the pulverized stone and presiding It is preferable in terms of increasing the binding force with.
상기와 같이 맥반석을 평균 입경에 따라 달리하여 첨가하는 경우, 평균 입경 2.5 내지 5㎜의 맥반석과 평균 입경 1 내지 2㎜의 맥반석이 1 : 0.5 내지 1 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 이는 평균 입경이 작은 맥반석의 첨가량이 증가하면 조성물의 경화 후 기계적인 강도가 떨어질 수 있기 때문이다.When the pulverite is added differently according to the average particle diameter, as described above, it is preferable that the pulverite having an average particle diameter of 2.5 to 5 mm and the pulverous stone having an average particle diameter of 1 to 2 mm are mixed in a weight ratio of 1: 0.5 to 1. This is because the mechanical strength may decrease after curing of the composition when the addition amount of the malvanite having a small average particle diameter increases.
본 발명에서 상기 맥반석은 25~50 중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 25 중량% 미만 첨가하는 경우 맥반석 첨가에 따른 원적외선 방사, 미세입자 흡착 등의 효과가 제대로 발현되기 어려우며, 50 중량% 초과 첨가하는 경우, 압축강도 및 열전도도 특성이 떨어질 수 있다.In the present invention, it is preferable to add 25 to 50% by weight of the pulse rock. When adding less than 25% by weight, the effects of far-infrared radiation, fine particle adsorption, etc. due to the addition of mackban-stone are difficult to express properly, and when it is added more than 50% by weight, compressive strength and thermal conductivity properties may be deteriorated.
본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 다기능소재는The main component for achieving the present invention is a multi-functional material
앞서 언급된 맥반석과 함께 주재와 혼합되어 유해물질의 흡착 및 제거를 위해 제올라이트를 포함하여 구성되는 것으로서, 유해물질의 흡착 및 제거의 보다 우수한 성능과 물성의 강도확보를 위해 산화티타늄, 산화텅스텐을 더 포함하여 구성될 수 있고, 건축자재의 2차 제품인 실내용 판넬을 제조하기 위해 형광물질 또는 광섬유 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성될 수 있다.It is composed of zeolite for the adsorption and removal of harmful substances by mixing with the main material together with the aforementioned pulverite, and titanium oxide and tungsten oxide are further added for better performance and property strength of adsorption and removal of harmful substances. It may be configured to include, it may be configured to further include any one or more of a fluorescent material or an optical fiber to produce a panel for the interior of the secondary product of building materials.
본 발명에서 다기능소재는 5~10 중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 5 중량% 미만 첨가하는 경우 다기능소재에 의한 유해물질의 흡착 및 제거가 용이하지 않을 뿐만 아니라 다기능소재에 의한 강도확보가 저하되며, 10 중량%를 초과 첨가하는 경우 주재와 맥반석의 함유량이 저하되어 오히려 강도의 확보가 더 어려울 수 있다. 이때, 본 발명의 다기능소재는 상기 제올라이트만 포함되는 경우 상기와 같은 조성비로 제올라이트가 첨가될 수 있다.In the present invention, it is preferable to add 5 to 10% by weight of the multi-functional material. If less than 5% by weight is added, the adsorption and removal of harmful substances by the multi-functional material is not easy, and the strength guarantee by the multi-functional material decreases. Securing strength can be more difficult. At this time, in the multifunctional material of the present invention, when only the zeolite is included, the zeolite may be added in the composition ratio as described above.
상기 제올라이트는 운모, 벤토나이트로 대체되어 사용될 수 있고, 운모, 벤토나이트, 제올라이트 중 어느 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 다성공 물질로서 탈취성, 항균성, 항곰팡이성이 우수하고 유익한 미생물과 효소를 가지고 있어 제조되어지는 건축자재에서 모르타르에 포함된 고로슬래그 미분말과 플라이애시 특유의 냄새를 차단할 수 있고, 강알칼리성 물질을 차단하여 알칼리 활성화제에 의한 강알칼리성을 저하시킬 수 있으며, 독성을 분해 제거하는 기능을 갖는다.The zeolite may be used as a substitute for mica, bentonite, and may be used by mixing any one or more of mica, bentonite, and zeolite, and is a multi-porous material having excellent deodorizing, antibacterial, and antifungal properties and having beneficial microorganisms and enzymes. Therefore, it can block the odor characteristic of blast furnace slag fine powder and fly ash contained in mortar in the construction materials that are manufactured, and block strong alkaline substances to reduce strong alkalinity caused by alkali activators and decompose and remove toxicity. Have
즉, 상기 제올라이트는 모르타르가 경화되는 과정에서 고로슬래그 미분말과 플라이애시와 맥반석 성분 간을 강력하게 결합하고 조직을 이루는 각 구성 성분 간의 강력한 접착력과 침투에 의한 결착력이 발휘되어 조직이 치밀해지도록 하는 역할을 한다. 따라서 상기 제올라이트를 사용할 경우 모르타르의 표면 평활성이 좋아지고, 방수성, 인장강도, 압축강도, 내열성, 내구성 등의 물성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.That is, the zeolite strongly bonds between the blast furnace slag fine powder and the fly ash and pulverite components during the process of hardening of the mortar, and exerts a strong adhesion between each component constituting the tissue and a binding force due to penetration, so that the tissue becomes dense. Do it. Accordingly, when the zeolite is used, the surface smoothness of mortar is improved, and properties such as water resistance, tensile strength, compressive strength, heat resistance, and durability are improved.
이때, 상기 제올라이트는 잔골재의 형태로 혼합되는 것이 바람직한데, 이는 맥반석과 마찬가지로 종래의 규사를 포함하는 잔골재 대신에 맥반석과 함께 본 발명의 모르타르에 함유되어 물리적 강도를 증가시키는 효과를 실현케 하기 위함이다.At this time, it is preferable that the zeolite is mixed in the form of fine aggregate, which is intended to realize the effect of increasing physical strength by being contained in the mortar of the present invention together with pulse calcite instead of fine aggregate containing conventional quartz sand, as in the case of pulse crushed stone. .
본 발명에서 상기 제올라이트는 분쇄하여 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 평균 입경 2 내지 4㎜의 제올라이트와 평균 입경 0.5 내지 1㎜의 제올라이트를 혼합하여 사용하는 것이 균일한 혼합 및 제올라이트의 비표면적 증가와 주재 및 맥반석과의 결합력 증가 측면에서 바람직하다.In the present invention, it is preferable to use the zeolite by crushing, preferably, a mixture of zeolites having an average particle diameter of 2 to 4 mm and zeolites having an average particle diameter of 0.5 to 1 mm are used for uniform mixing and increasing the specific surface area of the zeolite and presiding And it is preferable in terms of increasing the bonding strength with pulverite.
상기와 같이 제올라이트를 평균 입경에 따라 달리하여 첨가하는 경우, 평균 입경 2 내지 4㎜의 제올라이트와 평균 입경 0.5 내지 1㎜의 제올라이트가 1 : 0.5 내지 1 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 이는 평균 입경이 작은 제올라이트의 첨가량이 증가하면 조성물의 경화 후 기계적인 강도가 떨어질 수 있기 때문이다.When the zeolite is added differently according to the average particle diameter as described above, it is preferable that zeolites having an average particle diameter of 2 to 4 mm and zeolites having an average particle diameter of 0.5 to 1 mm are mixed in a weight ratio of 1:0.5 to 1. This is because the mechanical strength may decrease after curing of the composition when the amount of zeolite having a small average particle diameter increases.
상기 산화티타늄과 산화텅스텐은 분말로 포함되고, 내부 구조가 흡수 단면적이 큰 다공성으로 이루어진 것으로 조직 내에서 즉, 건축자재의 경량화를 유도하고 조직을 치밀하게 하는 역할을 한다. 이때, 상기 산화티타늄과 산화텅스텐은 선택되는 1종 또는 2종의 혼합물일 수 있고, 각각으로 본 발명의 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르에 포함되는 경우 각각 0.1~1 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 혼합되어 포함되는 경우 0.1~1 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.The titanium oxide and tungsten oxide are contained as a powder, and the internal structure is made of porous with a large absorption cross-sectional area, that is, induces weight reduction of the construction material in the tissue, and serves to compact the tissue. At this time, the titanium oxide and tungsten oxide may be a mixture of one or two selected, and when included in an environmentally friendly mortar containing the multifunctional material of the present invention, it is preferably included in 0.1 to 1% by weight, respectively. When mixed, it is preferably included in 0.1 to 1% by weight.
아울러, 본 발명의 다기능소재는 산업부산물인 실리카흄을 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 실리카흄은 실리콘-페로실리콘(silicon-ferrosilicon) 합금 제품에서 얻을 수 있는 비정질, 초미세 분말로서, 수산화칼슘과 반응하여 상온에서 함수 규산칼슘으로 변화함으로써 포졸란 성질을 띈다. 또한 상기 실리카흄은 구상 입자에 의한 볼베어링 효과로 분산성 및 감수 효과를 향상시키고, 시멘트 입자 사이에 실리카흄의 충전효과로 수밀성 향상 및 고강도화, 그리고 모르타르의 부착성향상으로 알칼리 실리카 반응을 억제하고 화학적 저항성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the multi-functional material of the present invention may further comprise an industrial by-product silica fume, which is an amorphous, ultra-fine powder obtainable from a silicon-ferrosilicon alloy product and reacts with calcium hydroxide. It has pozzolanic properties by changing from room temperature to hydrous calcium silicate. In addition, the silica fume improves the dispersibility and water-reducing effect by the ball bearing effect by spherical particles, improves water tightness and high strength by the filling effect of silica fume between cement particles, and suppresses the alkali silica reaction by improving mortar adhesion and chemical resistance. It has the effect of improving.
상기 실리카흄은 상기와 같이 건축자재의 강도 및 내구성 증진 등의 효과 때문에 건설용 혼화재료로서 폭넓게 사용되며, 본 발명에서도 고강도 발현을 위해 첨가될 수 있다.The silica fume is widely used as an admixture for construction due to effects such as enhancement of strength and durability of building materials, as described above, and may be added for high strength expression in the present invention.
본 발명에서 상기 실리카흄은 평균입경을 한정하는 것은 아니나 0.1 내지 0.5㎜인 것이 좋으며, 1 내지 5 중량% 첨가하는 것이 바람직한데, 1 중량% 미만인 경우 실리카흄 첨가에 따른 물성 상승효과가 제대로 발현되지 않으며, 5 중량% 초과 첨가되는 경우 오히려 다른 조성물과의 분산성을 하락시켜 기계적인 물성이 하락할 수 있다.In the present invention, the silica fume does not limit the average particle diameter, but is preferably 0.1 to 0.5 mm, and it is preferable to add 1 to 5% by weight, and when it is less than 1% by weight, the synergistic effect of adding physical properties of silica fume is not properly expressed. When added in excess of 5% by weight, the mechanical properties may be deteriorated by decreasing the dispersibility with other compositions.
또한, 본 발명의 다기능소재는 팽창제를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 팽창제는 물과 혼합되어 수화하면 콘크리트 수축을 보상하는 팽창이 발생되어 콘크리트의 균열을 방지하고, 조직을 치밀하게 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 팽창제라면 특별히 한정되지 않는다.In addition, the multi-functional material of the present invention may further include an expanding agent, and the expanding agent is mixed with water and hydrated to prevent expansion of concrete to compensate for concrete shrinkage, thereby preventing concrete from cracking and compacting the tissue. , It is not particularly limited as long as it is a conventional expanding agent in the art having this purpose.
바람직한 팽창제로는 칼슘설포알루미네이트, 개질 알루미늄 설페이트, 바텀 애시 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 이중 상기 개질 알루미늄 설페이트는 Al2(SO4)3를 주성분으로 포함하는 무기성 분말 화합물이 유기성 발수용액으로 표면 처리된 것을 지칭한다.Preferred swelling agents include calcium sulfoaluminate, modified aluminum sulfate, bottom ash or mixtures thereof, wherein the modified aluminum sulfate is an inorganic powder compound containing Al2(SO4)3 as a main component and is surfaced with an organic water repellent solution. Refers to what has been processed.
상기 Al2(SO4)3를 주성분으로 가지는 무기성 분말 화합물에는 Al2(SO4)3nH2O, NaAl(SO4)2nH2O, KAl(SO4)2nH2O 등이 있으며, 이러한 무기성 분말 화합물은 하나 또는 두 화합물 이상 혼합하는 것도 가능하다. 가장 바람직한 무기성 분말 화합물은 Al2(SO4)3nH2O이다.The inorganic powder compound having Al 2 (SO 4 ) 3 as a main component includes Al 2 (SO 4 ) 3n H 2 O, NaAl(SO 4 ) 2n H 2 O, KAl(SO 4 ) 2n H 2 O, and the like. , These inorganic powder compounds can also be mixed in one or more compounds. The most preferred inorganic powder compound is Al 2 (SO 4 ) 3n H 2 O.
유기성 발수 용액으로는 지방산, 왁스 에멀젼, 파라핀 에멀젼, 파라핀 왁스 에멀젼, 스테아린산 중 하나 이상 채택하면 적당하다. 표면 처리하는 방식은 한정되지 않지만, 균일한 표면 처리를 위해 무중력믹서 또는 볼밀에서 무기성 분말 화합물 100중량부에 유기성 발수 용액 1 내지 8중량부를 분무 교반하면서 표면 처리하는 것이 바람직하다.As an organic water repellent solution, it is suitable to adopt one or more of fatty acid, wax emulsion, paraffin emulsion, paraffin wax emulsion, and stearic acid. The method of surface treatment is not limited, but for uniform surface treatment, it is preferable to surface-treat while spraying and stirring 1 to 8 parts by weight of the organic water repellent solution in 100 parts by weight of the inorganic powder compound in a weightless mixer or ball mill.
본 발명에서 상기 팽창제로 바람직하게는 바텀 애시, 더욱 바람직하게는 건식 공정을 통해 생산된 바텀 애시를 사용하는 것이 좋다.In the present invention, it is preferable to use a bottom ash, preferably a bottom ash produced through a dry process, as the expanding agent.
상기 건식 공정 바텀 애시는 화력발전소에서 고온 용융되고 공기냉각 배출되는 건식 원료 바텀애시를 1차 파쇄하여 입자크기 및 세장비를 낮추고 2차 마쇄하여 원료 바텀애시 표면의 강도가 약한 연소상을 제거하고 구형율을 높여 고온의 용융점을 가지고 있으면서, 많은 내부공극을 가지고 있어 내화학성이 우수한 특성을 가진다.The dry process bottom ash is first crushed by drying the raw material bottom ash that is hot-melted and air-cooled from the thermal power plant to lower the particle size and fine equipment and secondary grinding to remove the combustion phase with weak strength of the raw material bottom ash surface and remove the spherical shape. It has high temperature melting point and has many internal pores, so it has excellent chemical resistance.
상기 건식 공정 바텀 애시는 비중 2.5 내지 3.0, 더 바람직하게는 2.8 내지 2.9인 것이 좋으며, 비표면적은 1,000㎠/g 이상, 더 바람직하게는 2,000㎠/g 내지 5,000㎠/g인 것이 많은 내부공극을 바탕으로 콘크리트의 폭렬방지 및 높은 내화학성을 발현할 수 있어 바람직하다.The dry process bottom ash preferably has a specific gravity of 2.5 to 3.0, more preferably 2.8 to 2.9, and a specific surface area of 1,000 cm 2 /g or more, more preferably 2,000 cm 2 /g to 5,000 cm 2 /g of internal voids. Based on this, it is desirable because it can prevent the explosion of concrete and exhibit high chemical resistance.
본 발명에서 상기 팽창제는 1 내지 5 중량% 첨가하는 것이 좋다. 1 중량% 미만 첨가하는 경우 팽창제 첨가에 따른 물성이 제대로 발현되지 않으며, 5 중량% 초과 첨가하는 경우 과도한 팽창으로 인해 콘크리트 조직이 이완되어 강도가 저하될 수 있다.In the present invention, it is preferable to add 1 to 5% by weight of the expanding agent. When adding less than 1% by weight, physical properties due to the addition of an expanding agent are not properly expressed, and when adding more than 5% by weight, the strength of the concrete structure may be lowered due to relaxation due to excessive expansion.
한편, 본 발명의 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르는 폴리머 분말을 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 폴리머 분말은 시멘트의 강도 및 혼화성을 높이기 위한 것으로, 시멘트의 수화와 동시에 폴리머 분말이 용해되면서 시멘트, 맥반석 등이 블리딩(bleeding)되지 않도록 재료 분리 저항성을 증가시키며, 최종적으로는 시멘트 수화물과 복합 매트릭스를 형성하고 인장강도, 휨강도, 부착강도 등이 증가하게 된다.On the other hand, the environmentally friendly mortar containing the multi-functional material of the present invention may further comprise a polymer powder, the polymer powder is intended to increase the strength and miscibility of the cement, while the polymer powder is dissolved at the same time as the cement is hydrated cement , It increases the material separation resistance to prevent bleeding, etc., and finally forms a composite matrix with cement hydrate and increases tensile strength, flexural strength, and adhesion strength.
본 발명에서 상기 폴리머 분말은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 종류에 한정하지 않는다. 상기 폴리머 분말의 일예를 들자면, 폴리아크릴에스테르, 폴리비닐아세테이트, 폴리사카라이드, 폴리프로피온산비닐, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리프로필렌, 메틸셀룰로스, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산염 및 비닐아세테이트/비닐바사테이트에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 있으며, 이 중 수팽윤성 폴리사카라이드계 폴리머 분말을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the polymer powder is not limited to the type as long as it is commonly used in the art. As an example of the polymer powder, it is selected from polyacrylic ester, polyvinyl acetate, polysaccharide, polypropionic acid vinyl, ethylene vinyl acetate, polypropylene, methylcellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylate and vinyl acetate/vinyl vat acetate. There are any one or two or more, and it is preferable to use a water-swellable polysaccharide-based polymer powder.
본 발명에서 상기 폴리머 분말은 1 내지 5 중량% 포함하는 것이 좋다. 1 중량% 미만 첨가하는 경우 조성물의 혼화성이 떨어지게 되며, 5 중량% 초과 첨가하는 경우 과도한 점도 증가로 작업성이 크게 떨어지게 된다. 이때, 본 발명의 폴리머 분말은 2 중량%로 포함되는 것이 가장 바람직한데, 이는 압축강도 및 휨강도를 고려했을 때 가장 안정적인 수치의 압축강도와 휨강도가 발현되기 때문이다.In the present invention, the polymer powder is preferably contained 1 to 5% by weight. When added to less than 1% by weight, miscibility of the composition is deteriorated, and when added to more than 5% by weight, workability is greatly reduced due to excessive viscosity increase. At this time, the polymer powder of the present invention is most preferably included in 2% by weight, because the compressive strength and the flexural strength of the most stable numerical values are considered when compressive strength and flexural strength are considered.
또한 본 발명에 따른 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르는 기계적 강도를 더욱 높이기 위해 유리섬유, 폴리아미드섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리비닐알콜섬유 및 탄소섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 단섬유를 더 포함할 수 있다.In addition, the environmentally friendly mortar containing the multi-functional material according to the present invention, any one or a plurality of short fibers selected from glass fibers, polyamide fibers, polypropylene fibers, polyethylene fibers, polyvinyl alcohol fibers and carbon fibers to further increase the mechanical strength It may further include.
상기 단섬유는 기계적 강도, 더 상세하게는 휨강도를 증진시키고, 피로균열과 반사균열에 따른 크랙 발생을 감소시키며, 조성물 즉, 모르타르의 분산성을 높일 수 있다. 또한 섬유의 재질에 따라 화재 발생 시 열기의 통로로 작용하여 폭열 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다.The short fibers may improve mechanical strength, more specifically, flexural strength, reduce cracking caused by fatigue cracks and reflection cracks, and increase the dispersibility of the composition, that is, mortar. In addition, depending on the material of the fiber may act as a passage of heat in the event of a fire to prevent the explosion phenomenon.
본 발명에서 상기 단섬유는 재질을 한정하지 않으며, 섬유화가 가능하다면 무기물, 유기물 모두 적용할 수 있다. 상기 섬유의 일예를 들자면, 유리섬유와 같은 무기섬유뿐 아니라, 폴리아미드섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리비닐알콜섬유 및 탄소섬유 등의 유기섬유를 포함할 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.In the present invention, the short fibers are not limited to materials, and if fiberization is possible, both inorganic and organic materials can be applied. For example, the fiber may include inorganic fibers such as glass fibers, organic fibers such as polyamide fibers, polypropylene fibers, polyethylene fibers, polyvinyl alcohol fibers, and carbon fibers. You may mix and use.
본 발명에서 상기 단섬유는 길이 및 섬도를 한정하지 않으며, 길이의 경우 0.01 내지 5㎜의 범위를 갖는 것이 좋으며, 첨가량을 한정하지 않으나 0.1 내지 1 중량% 포함하는 것이 좋다. 0.1 중량% 미만 첨가하는 경우 단섬유 첨가에 따른 기계적인 물성 증가 효과가 발현되지 못하며, 1 중량% 초과 첨가하는 경우 조성물 내부에 분산되어 있던 맥반석 등의 입자의 재응집에 따른 전체 조성물의 결정화도가 증가하게 되면서 인장강도 및 탄성계수가 저하될 수 있다.In the present invention, the short fibers do not limit the length and fineness, and in the case of length, it is preferable to have a range of 0.01 to 5 mm, and does not limit the amount of addition, but preferably contains 0.1 to 1% by weight. When adding less than 0.1% by weight, the effect of increasing the mechanical properties due to the addition of short fibers is not expressed, and when adding more than 1% by weight, the crystallinity of the entire composition increases due to reagglomeration of particles such as pulverous rocks dispersed in the composition As it is done, the tensile strength and elastic modulus may decrease.
본 발명에 따른 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르는 이외에도 경화제, 부착증진제, 저수축제, 소포제, 분산제 및 지연제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The eco-friendly mortar containing the multifunctional material according to the present invention may further include any one or more additives selected from curing agents, adhesion promoters, low shrinkage agents, antifoaming agents, dispersing agents, and retarders.
상기 경화제는 상기 폴리머 분말의 가교 결합을 촉진하고 경화 반응의 속도를 제어하여 경화 물성을 향상시키기 위한 것으로, 폴리머의 종류에 따라 다양한 경화제를 적용하는 것이 바람직하다.The curing agent is to improve the curing properties by promoting the crosslinking of the polymer powder and controlling the speed of the curing reaction, it is preferable to apply various curing agents according to the type of polymer.
상기 부착증진제는 상기 모르타르 조성물이 시공되는 접촉면에 보다 용이하게 접착할 수 있도록 하는 것으로, 하이드록시 에틸 아크릴로일 포스페이트, 하이드록시 에틸 메타 아크릴레이트 포스페이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.The adhesion promoter is to make the mortar composition more easily adhered to the contact surface to be applied, hydroxy ethyl acryloyl phosphate, hydroxy ethyl methacrylate phosphate or a mixture thereof can be used.
상기 저수축제는 조성물 제조 시 건조수축을 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 폴리에테르계, 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.The low shrinkage agent is added to prevent dry shrinkage when preparing the composition, and any one or more selected from polyether-based, ethylene glycol, and propylene glycol may be used, but is not limited thereto, and is a type commonly used in the art. Can be used.
상기 소포제는 조성물의 기공을 제거하여 강도 및 내구성을 높이는 기능을 수행하며, 작업성 및 가사시간을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 실리콘계 소포제를 예로 들 수 있다.The defoaming agent removes the pores of the composition and performs a function of increasing strength and durability, and is added to improve workability and pot life, and silicone antifoaming agents are exemplified.
상기 분산제는 상기 모르타르 조성물의 분산성, 유동성 및 충전성을 확보하기 위해 첨가하는 것으로, 폴리카르 본산계 또는 나프탈렌계 계면활성제를 예로 들 수 있다.The dispersing agent is added to secure the dispersibility, fluidity, and filling properties of the mortar composition, and examples thereof include polycarboxylic acid-based or naphthalene-based surfactants.
상기 지연제는 상기 모르타르 조성물의 응결 시간을 조절하기 위해 첨가하는 것으로, 보론을 함유한 소듐 펜타보레이트 데카하이드레이트, 소듐 테트라보레이트 데카하이드레이트나, 소듐 글루코네이트, 소듐 글루코헵토네이트 등을 예로 들 수 있다.The retarder is added to control the setting time of the mortar composition, and examples thereof include sodium pentaborate decahydrate containing boron, sodium tetraborate decahydrate, sodium gluconate, and sodium glucoheptonate.
본 발명에서 상기 첨가제는 작업 환경, 경화 조건, 경화 후 강도 등에 따라 첨가 여부, 첨가량 등을 자유롭게 조절할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나 일예로 경화제, 부착증진제, 저수축제, 소포제, 분산제 및 지연제가 각각 또는 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상으로 0.1~1 중량%로 첨가될 수 있다.In the present invention, the additives can be freely controlled whether to be added, the amount of addition, etc. according to the working environment, curing conditions, strength after curing, and the present invention is not limited thereto, for example, curing agents, adhesion promoters, low shrinkage agents, antifoaming agents, dispersants, and Retarders may be added in 0.1 to 1% by weight of each or any one or two or more selected.
또한, 본 발명에 따른 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르는 지나친 경화 지연을 개선하고 동시에 압축 강도 등의 물성을 높이기 위해 금속산화물 입자로 산화알루미늄 및 산화아연에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 첨가할 수 있다.In addition, an eco-friendly mortar containing a multifunctional material according to the present invention further improves excessive curing delay and simultaneously adds any one or a mixture thereof selected from aluminum oxide and zinc oxide as metal oxide particles to increase physical properties such as compressive strength. can do.
본 발명에서 상기 산화알루미늄, 산화아연은 입경 크기를 한정하는 것은 아니나, 1 내지 100㎚의 입경을 가지는 나노 입자인 것이 좋다. 입경이 1㎚ 미만인 경우 원하는 강도 증진 효과를 달성하기 어려우며, 100㎚ 초과인 경우 시멘트의 수화를 오히려 방해하여 기계적 물성을 떨어뜨릴 수 있다.In the present invention, the aluminum oxide and zinc oxide are not limited to particle size, but are preferably nanoparticles having a particle diameter of 1 to 100 nm. If the particle size is less than 1 nm, it is difficult to achieve a desired strength enhancing effect, and if it is more than 100 nm, it may impair the hydration of cement, thereby degrading mechanical properties.
본 발명에서 상기 산화알루미늄 및 산화아연은 단독으로 첨가할 수도 있으나, 이들을 혼합하여 첨가하는 것이 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있어 바람직하다. 이때 첨가비를 한정하지는 않으나, 3 내지 5 : 5 내지 7 중량비인 것이 바람직하다.In the present invention, the aluminum oxide and zinc oxide may be added alone, but mixing and adding them is preferable because the mechanical properties can be further improved. At this time, the addition ratio is not limited, but is preferably 3 to 5: 5 to 7 weight ratio.
상기 금속산화물 입자는 0.1 내지 1 중량부 첨가하는 것이 좋다. 0.1 중량부 미만 첨가하는 경우 강도 증진 효과가 미비하며, 1 중량부 초과 첨가하는 경우 조성물의 급속한 경화로 인해 작업성이 크게 떨어지고 경화 후에 균열이 발생할 수 있다.It is preferable to add 0.1 to 1 part by weight of the metal oxide particles. When adding less than 0.1 parts by weight, the effect of enhancing strength is insufficient, and when adding more than 1 part by weight, the workability is greatly reduced due to rapid curing of the composition and cracking may occur after curing.
또한 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 기계적 물성과 낮은 열전도성을 더욱 높이기 위해 질화규소(Si3N4) 소결체를 더 첨가할 수 있다.In addition, the mortar composition according to the present invention may further add a silicon nitride (Si 3 N 4 ) sintered body to further increase mechanical properties and low thermal conductivity.
상기 질화규소 소결체는 내화학성 및 열충격성을 크게 안정화시켜 화학적으로 안정한 상태를 유지하면서 보수 후에도 장기간 안정적으로 유지될 수 있도록 첨가하는 것으로 기존의 질화규소의 단점인 낮은 열전도율을 개선하기 위해 소결을 거쳐 제조하는 것을 특징으로 한다.The silicon nitride sintered body is greatly stabilized in chemical resistance and thermal shock, and is added so that it can be stably maintained for a long period of time even after maintenance while maintaining a chemically stable state.It is manufactured through sintering to improve low thermal conductivity, which is a disadvantage of the existing silicon nitride. It is characterized by.
본 발명에서 상기 질화규소 소결체는 제조방법을 한정하는 것은 아니나 다공성 및 열전도성을 향상시키기 위해 먼저 질소 분위기 하에서 규소 분말과 소결조제가 포함된 규소 성형물을 규소의 융점인 1414℃ 내외의 온도로 가열하여 다공질의 질화규소를 제조한 후, 1,500℃ 이상, 더 바람직하게는 1,800 내지 2,000℃의 온도에서 소결시키는 것이 바람직하다.In the present invention, the silicon nitride sintered body is not limited to a manufacturing method, but in order to improve porosity and thermal conductivity, a silicon molding containing silicon powder and a sintering aid is first heated to a temperature of about 1414° C., the melting point of silicon, in a nitrogen atmosphere. After preparing the silicon nitride of, it is preferable to sinter at a temperature of 1,500°C or higher, more preferably 1,800 to 2,000°C.
이를 더욱 상세히 설명하면, 불순물의 함량을 0.3 중량% 이하로 조절한 규소 분말에 산화이트륨(Y2O3)과 산화마그네슘(MgO)을 첨가하되, 이들의 함량이 전체 조성물에서 5 중량%를 넘지 않도록 조절한 후, 메탄올에 섞어 분쇄한다.In more detail, yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and magnesium oxide (MgO) are added to the silicon powder whose content of impurities is adjusted to 0.3% by weight or less, but their content does not exceed 5% by weight in the total composition. After adjusting so as not to mix with methanol, pulverize.
다음으로 이를 건조한 다음 금형에서 가압하여 규소 성형물을 제조한 후, 0.1MPa의 질소 분위기에서 1,400 내지 1,450℃의 온도로 질화반응시킨다. 질화된 규소 성형물은 다시 1MPa의 질소 압력 하에 소결온도를 1,800 내지 2,000℃로 높인 후 소결하여 Si3N4 소결체를 제조할 수 있다.Next, it was dried and then pressurized in a mold to prepare a silicon molding, followed by nitriding in a nitrogen atmosphere of 0.1 MPa at a temperature of 1,400 to 1,450°C. The nitrided silicon molding can be further sintered after raising the sintering temperature to 1,800 to 2,000°C under a nitrogen pressure of 1 MPa to produce a Si 3 N 4 sintered body.
상기와 같이 제조된 질화규소는 기존의 질화규소에 비해 열전도율은 2배 이상 증가하며, 파괴인성 또한 2배 가까이 증가하여 모르타르의 열전도율과 기계적인 물성을 함께 증가시킬 수 있다. 또한 질화규소 자체가 다공성의 높은 비표면적을 갖는 입자로, 맥반석과 유사하게 미세입자를 흡착할 수 있어 공기정화, 탈취, 항균 및 방충 등의 효과를 가질 수 있다.The silicon nitride prepared as described above has a thermal conductivity that is more than 2 times higher than that of the existing silicon nitride, and the fracture toughness is also nearly 2 times higher, so that the thermal conductivity and mechanical properties of mortar can be increased together. In addition, silicon nitride itself is a particle having a high specific surface area of porosity, and can adsorb fine particles similar to mackban-stone, and thus can have effects such as air purification, deodorization, antibacterial and insect repellent.
본 발명에서 상기 질화규소는 0.1 내지 1 중량부 첨가하는 것이 좋다. 0.1 중량부 미만 첨가하는 경우 열전도도 증진 효과가 미비하며, 1 중량부 초과 첨가하는 경우 조성물의 유동성이 저하되어 작업성이 크게 떨어질 수 있다.In the present invention, it is preferable to add 0.1 to 1 part by weight of the silicon nitride. When adding less than 0.1 part by weight, the effect of enhancing thermal conductivity is insufficient, and when it is added more than 1 part by weight, the fluidity of the composition is lowered and workability may be greatly deteriorated.
본 발명의 모르타르의 특징은 우수한 작업성, 화학 저항성, 조강성, 우수한 부착력, 낮은 리바운드율, 우수한 방수성, 균열발생이 없으며, 무독성, 원적외선 방사, 미세물질 흡착, 공기정화, 탈취, 항균 및 방충 등의 효과가 있으며 그 용도는 토목 구조물 보수보강과 건축구조물 보수보강, 해양구조물 보수보강, 특수구조물 보수보강 등에 사용될 수 있다.Features of the mortar of the present invention is excellent workability, chemical resistance, roughness, excellent adhesion, low rebound rate, excellent water resistance, no cracking, non-toxic, far infrared radiation, fine material adsorption, air purification, deodorization, antibacterial and insect repellent, etc. It can be used for civil structure repair and reinforcement, building structure repair and reinforcement, marine structure repair and reinforcement, and special structure repair and reinforcement.
또한 본 발명의 모르타르는 상기와 같은 특성을 가져 상수도, 하/폐수처리장, 해안 콘크리트 구조물뿐만 아니라 자동차 매연과 같은 오염원에 노출된 콘크리트의 보수에 사용될 수 있으며, 주택, 빌라, 아파트, 병원 등 인간과 밀접하게 위치하는 콘크리트의 보수, 보강이나, 상기 모르타르 조성물로 제조된 건축자재를 적용할 수 있다.In addition, the mortar of the present invention has the above characteristics and can be used for repair of concrete exposed to pollutants such as waterworks, sewage/wastewater treatment plants, coastal concrete structures, as well as automobile smoke, and houses, villas, apartments, hospitals, etc. Repairing, reinforcing concrete, or building materials made of the above mortar composition can be applied.
또한 본 발명은 상기 모르타르를 포함하여 제조된 벽돌, 타일, 패널 등의 건축용 자재 즉, 실내용 패널을 포함할 수있다.In addition, the present invention may include a building material, such as bricks, tiles, panels, including the mortar, that is, indoor panels.
상기 건축용 자재는 형틀을 통해 성형하여 제조되는 모든 자재를 포함하며, 예를 들어 일반 벽돌, 패널, 바닥용 타일이나 성형한 자재를 파쇄한 골재, 모래 등을 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The building material includes all materials formed by molding through a mold, and may include, for example, general brick, panel, floor tile, aggregate aggregated material, sand, or the like, and the present invention is limited thereto. It does not work.
본 발명에 따른 건축용 자재 즉, 실내용 패널은 모르타르에 포함된 맥반석으로 인해 우수한 작업성, 화학 저항성, 조강성, 우수한 부착력, 낮은 리바운드율, 우수한 방수성, 균열발생이 없으며, 무독성, 원적외선 방사, 미세물질 흡착, 공기정화, 탈취, 항균 및 방충 등의 효과를 가져 인체 친화적이며, 맥반석 포함에 따른 물성 저하가 거의 없어 건축 분야에 널리 사용될 수 있다.The building material according to the present invention, that is, the indoor panel, has excellent workability, chemical resistance, roughness, excellent adhesion, low rebound rate, excellent waterproofness, no cracking, non-toxic, far-infrared radiation, fine due to the pulverous stones contained in the mortar It has the effects of material adsorption, air purification, deodorization, antibacterial and insect repellent, and is human-friendly, and has little deterioration in physical properties due to the incorporation of maculite, so it can be widely used in the construction field.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.The above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, and is not limited to the above embodiments, and the scope of the present invention does not depart from the gist of the present invention. It can be implemented with various changes in.
Claims (6)
평균 입경 2.5 내지 5mm의 맥반석과 평균 입경 1 내지 2mm의 맥반석이 1 : 0.5 내지 1의 중량비로 혼합되어 구성되는 맥반석 25~50중량%;와
평균 입경 2 내지 4mm의 제올라이트와 평균 입경 0.5 내지 1mm의 제올라이트가 1 : 0.5 내지 1의 중량비로 혼합되어 구성되어 유해물질을 흡착 및 제거하는 제올라이트 5~10중량%;와
산화티타늄 분말 또는 산화텅스텐 분말 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물 0.1~1중량%;와
1,800 내지 2,000℃에서 소결한 질화규소 소결체 0.2~1 중량%; 및
실리카흄 1~5 중량%;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르.
As a cement substitute material, blast furnace slag, fly ash and an alkali activator are mixed in a weight ratio of 1:0.5:0.5 to 1, and 40 to 65% by weight of the main material; and
Pulmonary stone having an average particle diameter of 2.5 to 5 mm and pulverous stone having an average particle diameter of 1 to 2 mm are mixed in a weight ratio of 1: 0.5 to 1, pulverous stone 25 to 50% by weight;
A zeolite having an average particle diameter of 2 to 4 mm and a zeolite having an average particle diameter of 0.5 to 1 mm are mixed in a weight ratio of 1: 0.5 to 1 to 5-10% by weight of zeolite to adsorb and remove harmful substances; and
0.1 to 1% by weight of either titanium oxide powder or tungsten oxide powder or a mixture thereof; and
0.2 to 1% by weight of a silicon nitride sintered body sintered at 1,800 to 2,000°C; And
Eco-friendly mortar containing a multifunctional material, characterized in that it comprises 1-5% by weight of silica fume.
상기 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르는
형광물질; 또는 광섬유; 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 소재를 함유한 친환경 모르타르.
According to claim 1,
Eco-friendly mortar containing the multifunctional material
Fluorescent material; Or optical fiber; Eco-friendly mortar containing a multi-functional material characterized in that it further comprises any one or more of.
An indoor panel manufactured using an eco-friendly mortar containing the multifunctional material according to claim 1.
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