KR102387228B1 - 칙소성과 표면이 미려한 벽면용 건조 시멘트 모르타르 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벽면 미장용 시멘트계 모르타르 조성물에 관한 것으로 기존 벽면 미장모르타르의 문제점인 칙소성을 해결 하기 위해 탈황석고를 적용하여 칙소성을 부여 하였고, 표면이 거칠어 후속공정이 필요한 기존 모르타르와 달리 선별된 골재의 사용으로 도장 작업과 도배 작업이 수월 하게 진행 될 수 있는 시멘트게 모르타르 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 칙소성이 우수한 벽면용 건조시멘트 모르타르는 보통 포틀랜트 시멘트 10 내지 20 중량부, 플라이애쉬는 분말도 6000cmm2/g로 1 내지 5 중량부, 증점제는 반합성 고분자로 메틸셀룰로오스계로 0.1 내지 0.3 중량부, 전분은 옥수수계로 0.01 내지 0.1 중량부, 탈황석고는 배연탈황석고로 1 내지 5 중량부, 모래는 입도는 0.84mm 이하 0.25mm 이상 범위로 70 내지 80 중량부를 이루어진다.

Description

칙소성과 표면이 미려한 벽면용 건조 시멘트 모르타르{Dry cement mortar for walls with a good thixotropic and beautiful surface}

본 발명은 벽면 미장용 시멘트계 모르타르 조성물에 관한 것으로 더욱 상세하게는 탈황석고의 적용으로 칙소성이 우수하며, 선별된 골재의 사용으로 표면

이 미려하여 후속 공정인 도장 작업과 도배 작업이 수월 하게 진행 될 수 있는 시멘트게 모르타르 조성물에 관한 것이다.

특히 탈황석고는 배연탈황석고를 사용하며, 사용되는 골재는 골재의 선별 과정에서 골재의 입도는 0.84mm이하 0.25mm이상 통과된 것만 사용한다.

건축물의 벽면을 시멘트 모르타르로 미장할 때 건설공사표준시방서 시공기준 KCS 41 46 02 시멘트 모르타르 바름에 따르면 조적 및 콘크리트 면에 초벌, 재벌, 정벌로 구분하여 내벽 18mm 이상. 바깥벽 24mm 규정 되어 있다. 일반적으로 콘크리트 건축물이나 벽돌 등을 이용한 조적식 건축물의 내,외벽을 시멘트 모르타르로 미장할 때 미장 작업자가 한손으로 들고 다닐 수 있는 손잡이가 부착된 작은 판재로 된 모르타르 운반 판재 위에 소량의 시멘트 모르타르를 올려놓고 미장작업 위치로 직접 운반하여 흙손을 이용하여 미장작업을 수행하고 있다.

이러한 종래의 미장 공정에서 미장 작업을 2~3회 반복 실시함으로써 미장 단계에서 작업 시간이 많이 소요되고 있고. 인건비, 공사비 등의 비용이 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제로 인해 대한민국 등록특허공보 10-0062424호, 10-0060296호 에서는 스프레이 공법으로 시멘트 모르타르의 미장 작업을 수행할

수 있는 장치와 방법을 개시하고 있고, 또한 대한민국 등록특허공보 10-1862594 에서는 1회 바름용 공법으로 비용절감에 관한 내용을 개시하고 있다. 개시된 내용에 따라 미장공정은 단순화 되었지만 후속 공정 진행시 표면이 거칠어 재작업 해야 하는 점에는 차이가 없고, 스프레이 방식으로 미장 공정을 실시할 경우 모르타르의 물성을 만족하지 못하는 문제가 있다.

한편, 일본 등록특허공보 제5918094호에서는 보수면이 급경사, 연직, 천장면에 대해서 바를 때의 시공성(변형,처짐, 박리)과 소정의 품질을 확보할 수 있는 보수용 경화형 시멘트계 복합 재료가 개시되어 있는데, 이를 위하여 PVA 섬유, 증점제, 고성능 AE 감수제 등을 첨가하여 모르타르를 제조하고 있다. 또한, 일본 등록특허공보 제4791858호에서는 고성능 AE 감수제, 증점제를 포함하여, 무기계 분말과 감수제 및 증점제가 복합해서 첨가되어 미장이 작업에도 사용 가능한 점성을 나타내는 모르타르 조성물을 개시하고 있다.

그러나 상기와 같은 특성을 가지는 모르타르 조성물을 사용하더라도 실제 현장 작업에서는 초벌 작업 후 정벌 진행하며, 벽 미장 작업시 칙소성의 부족으로 바닥에 손실되는 미장 모르타르가 폐기 되고 있으며, 그에 따른 청소 작업이 별도로 진행되어야 하며, 후속 공정 진행 시 표면이 미려하지 못하여 표면을처리하는 샌딩 작업이 진행된다.

(특헌문헌 001) 일본특허공보 제 5918094호 일본특허공보 제 4791858호 대한민국 등록특허공보 10-0062424 대한민국 등록특허공보 10-1862594

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본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 벽면 미장 후 후속 공정이 바로 진행 될 수 있는 칙소성과 표면이 미려한 벽면 미장용 모르타르 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

특히, 시멘트계 모르타르 조성물에 사용되는 골재와 첨가제의 종류 및 함량을 최적화 하여 벽면 미장용 시멘트계 모르타를 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 벽면 미장용 시멘트계 모르타르 조성물은 시멘트, 플라이애쉬 분말, 무기증점제, 전분, 탈황석고, 선별화된 골재(0.84mm이하 0.25mm이상)로 이루어지며, 시공 후 후속 공정 작업이 없이 진행 될 수 있는 벽면 미장용 시멘트 모르타르 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 상기 벽면 미장용 시멘트계 모르타르 조성물은 시멘트 10 내지 20 중량부,플라이애쉬 1 내지 5 중량부, 증점제 0.01 내지 0.3 중량부, 전분 0.01 내지 0.1 중량부, 탈황석고 1 내지 5 중량부, 골재 70 내지 80 중량부로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 플라이애쉬 분말은 잠재 수경성을 가진 것으로 작업성을 향시키며, 분말도가 높아 조직을 치밀하게 해주는 역할을 하며 수화열을 발생시키지 않으며 수화열 저감에 효과적이다.

이때, 상기 증점제는 틱소트로피성을 부여하는원료 에틸 셀룰 로오스

(ethylcellulose) 메틸셀룰로오스 (methyl cellulose), 폴리알킬렌옥사이드 (polyalkyleneoxide), 다당류(polysaccharide) 중 어느 하나 이상으로부터 선택되는 친수성 고분자 화합물로서, 특히 메틸 셀룰로오스가 바람직 하다.

또한, 상기 전분은 밀 전분과 옥수수 전분 등 곡류에서 추출한 전분과, 감자 전분과 애로루트 등 덩이줄기와 뿌리에서 추출한 전분으로 크게 두 부류로 나눌 수 있다. 특히 곡류에서 추출한 전분이 바람직하다.

이때, 상기 탈황석고는, Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl,K2O, CaO, TiO2, V2O5, Cr2O3,MnO, Fe2O3, NiO, ZnO, SrO,ZrO2,MoO3를 포함하며,배연탈황석고 (탈황석고)는 황산칼슘의 농도는 높고 불순물은 적은편으로 품질면에서는

천연석고에 비해 크게 뒤지지 않지만 결정구조가 대부분 둥근 침상 구조를 형성하고 부분적으로 판상의 결정을 나타내고 있어 천연석고 처럼 수화반응에 의해

자경성(self-setting)을 가지지 못하므로 대부분 시멘트의 원료로 사용되고 있으며, 본 개발에서는 모르타르 조성물로 첨가된다.

이때, 상기 골재는 백운석으로 삼방정계 조암 광물로 화학구조는 CaMg(CO3)2 로 표시되며, 유리된 마그네슘 이온은 물과 반응 하여 안정한 상태의

마그네시아(MGO)로 되어 조습작용에 탁월한 성능을 지니고 있다. 또한 후속공정이 바로 진행 될 수 있게 굵은 골재를 적용하지 않으며 골재의 입도는 0.84mm이하 0.25mm이상의 입도만 적용한다.

본 발명에 따른 칙소성과 표면이 미려한 벽면 미장용 시멘트계 모르타르 조성물은 상기와 같은 성분으로 이루어지고 기타 성분을 포함하지 않음으로써 후속 공정 작업 없이 진행 될 수 있는 벽면 미장용 시멘트 모르타르 조성물을 제공 할수 있다.

특히, 시멘트계 모르타르 조성물에 사용되는 골재와 첨가제의 종류 및 함량을 최적화 하여 벽면 미장용 시멘트계 모르타르 조성물을 제공하는데 그 목적이있다.

본 발명의 구현예에 따른 칙소성과 표면이 미려한 벽면 미장용 시멘트계 모르타르용 조성물에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 벽면 미장용 시멘트계 모르타르 조성물은 시멘트, 플라이애쉬 분말, 증점제, 전분, 탈황석고 및 선별화 된 골재(입도:0.86㎛통과)로 이루어 지는 것을 특징으로 하며, 상기 성분 외에 기타 성분은 포함되지 않는 것을 특징으로 한다.

성분의 종류와 배합비는 후속공정이 바로 진행되는 가장 바랍직한 배합이며, 성분이 달라질 경우 후속 공정을 진행해야 하는 불편함이 발생한다.

본 발명에 있어서 후속 공정 작업은 미장 공사 후 진행되는 도장작업, 도배작업 및 미장 작업시 발생하는 청소 작업을 가리키는 용어이다.

칙소성이 없는 건조시멘트 모르타르는 시공 시 접착이 잘 안되는 불폄함이 발생하며, 이에 칙소성이 없어 바닥에 떨어져 손실양도 상당한 것으로 확인된다.또한 손실된 제품을 청소해야하는 불폄함도 발생한다.

표면이 균일하지 못한 미장 면에 도장작업을 진행하게 되면 페인트가 불균일하게 칠해지는 문제점이 발생한다.

표면이 균일하지 못한 미장면에 도배 작업을 진행하면 도배가 균일하게 안되는 문제점이 발생한다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명 에서는 제품의 칙소성을 부여하는

탈황석고를 적용하였고, 미장 재료에 들어가는 골재의 입도를 관리함으로서 후속 공정 작업이 원활하게 진행 될 수 있게 해주 는 것이다.

따라서 본 발명에서는 표면이 미려한 미장면을 만들기 위해서 모르타르의 조성물의 성분 및 배합을 최적화 할 필요가 있다고 판단 하여 다양한 실험을 통하여 확인 한 결과 모르타르 조성물의 성분은 시멘트, 플라이애쉬 분말, 증점제, 전분, 탈황석고 및 골재로 구성되며, 상기 시멘트 10 내지 20 중량부, 플라이애쉬 1 내지 5 중량부, 증점제 0.01 내지 0.3 중량부, 전분 0.01 내지 0.1 중량부, 탈황석고 1 내지 5 중량부, 골재 70 내지 80 중량부를 사용하는 배합이 최적의 배합임을 확인하였다.

또한 발명의 모르타르 조성물을 구성하는 플라이애쉬 분말은 잠새 수경성을 가진 것으로 작업성을 향시키며, 분말도가 높아 조직을 치밀하게 해주는 역할을 하며 수화열을 발생시키지 않으며 수화열 저감에 효과적이다.

또한 발명의 모르타르 조성물을 구성하는 증점제는 유기 증점제와 무기 증점제로 분류되며 유기 증점제는 천연 고분자, 합성 고분자, 반합성 고분자의 종류가 있으며, 무기 증점제는 마그네슘이나 실리케이트등 점토 광물이 있다. 특히 반합성 고분자의 증점제를 사용하는 것이 바람직 한 것으로 나타났으며, 사용량은 0.05 내지 0.3 중량부의 범위가 가장 적합 한 것으로 나타났다. 상기 범위를 벗어난 0.05 미만으로 사용되면 점착성이 떨어지며 벽면 미장 시 벽에 접착이 어려운 부분이 발생하며, 0.3 이상 사용 시 끈적임이 강하여 미장작업이 원활하게 진행되지 않는 것으로 확인된다.

또한 발명의 모르타르 조성물을 구성하는 전분은 밀 전분과 옥수수 전분 등 곡류에서 추출한 전분과, 감자 전분과 애로루트 등 덩이줄기와 뿌리에서 추출한전분으로 크게 두 부류로 나눌 수 있다. 특히 곡류에서 추출한 전분이 바람직하다.

또한 발명의 모르타르 조성물을 구성하는 탈황석고는 1 내지 5 중량부

배연탈황석고가 바람직하며 배연탈황석고는 콘크리트 및 시멘트에서 강도를

증진시켜주는 혼화재로 사용하였으나 본 발명에서는 미장 모르타르에 칙소성을

부여하며, 균열 및 크랙발생을 억제해주는 역할과 시공 시 손실되는 양을 저감시켜준다.

또한 발명의 모르타르 조성물을 구성하는 모래는 70내지 80중량부의 범위에서 사용하였고, 이러한 사용량이 상기 모르타르 조성물로 시공 했을때 표면이 미려한 미장면을 얻을 수 있는 것으로 확인되며, 골재의 중량비가 상기 범위를 벗어나 많으면 미장면의 강도 저하가 발생하여 미장면의 표면분진이 발생하여 페인트

시공 시 페인트가 잘 붙지 않으며, 도장 작업 시 분진으로 인해 도배지가 잘붙지

않은 현상이 발생한다. 반대로 골재의 중량비가 상기 범위보다 적으면 시멘트량이많아져 재료들의 결합력이 떨어져 크랙이 발생한다.

사용되는 모래의 입자는 입도:0.84mm이하 0.25mmm이상의 백운석을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이는 입자크기가 상기 범위를 벗어나 너무 크면 표면이 거칠어지는 불편함이 발생하고 입자크기가 너무 작으면 크랙이 발생하는 문제점이 발생하여 골재의 입도는 상기 범위 내의 골재만 사용한다.

이하에서 상기에 서술된 본 발명의 조성물이 후속공정 작업이 원활하게 진행되는지 검증하기 위해 표1과 같은 조성으로 모르타르 조성물을 제조하여 시험을 실시하였다. 표1에서의 단위는 중량부이다. 또한 표 1에서는 시멘트는 보통 포틀랜트 시멘트이며, 플라이애쉬는 분말도 6000cm2/g , 증점제는 반합성 고분자로 메틸 셀룰오스계를 사용 하였고, 전분은 옥수수계를 사용하였다. 탈황석고는 배연탈황석고를 사용하였으며 모래는 입도는 2.38mm이하 0.044mm 이상 범위의 골재를 사용하였다.모래A는 1.19mm이상 2.38mm이하, 모래B는 0.84mm이하 0.25mm이상, 모래C는 0.177mm 이하 0.044 이상의 모래를 적용하여 모래의 입도에 따른 미장 표면의 미려함을 확인하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.

	시멘트	플라이애쉬	증점제1	전분	탈황석고	모래A	모래B	모래C
실시예1	20	5	0.05	0.05	5	70	-	-
실시예2	20	5	0.05	0.05	5	-	70	-
실시예3	20	5	0.05	0.05	5	-	-	70
비고예1	20	5	0.05	0.05	-	-	75	-
비고예2	20	5	0.1	0.05	5	-	75	-
비교예3	20	5	0.3	0.05	5	-	75	-
비교예4	10	5	0.1	0.05	5	-	85	-
비교예5	40	5	0.05	0.05	5	-	55	-

상기 실시예1 내지 비교예5에 따른 모르타르 조성물 물성을 비교한 결과는 표 2와 같다. 표2의 면의 상태와 균열은 2회 바름 시공 했을 때의 평가이며, 1회 시공 했을 때 보다 2회 시공했을때가 상대적으로 양호했기 때문이다. 1회 시공 두께는 9mm 기준으로 시공하였다. 건설공사표준시방서 시공기준 KCS 41 46 02 시멘트 모르타르 바름에 따르면 조적 및 콘크리트 면에 초벌, 재벌, 정벌로 구분하여 내벽18mm 이상. 바깥벽 24mm 규정 되어 있다.

	혼입량(%)	플로우값(mm)	압축강도(N/mm2)		보수성(%)	공기량(%)	균열	후속작업진행여부	작업성
			3일	7일
실시예1	17.6	101	8,2	11.3	78	14	양호	처리작업필요	양호
실시예2	18.0	95	7,7	10.9	75	11	양호	즉시가능	양호
실시예3	18.3	102	7.5	10.6	83	10	실크랙발생	처리작업필요	양호
비고예1	18.0	95	8.1	11.0	78	11	없음	청소작업필요	양호
비교예2	18.2	100	8.5	12.4	87	11	양호	즉시가능	양호
비교예3	19.0	101	9.1	11.1	95	16	양호	즉시가능	끈적임
비교예4	17.5	97	4.4	7.1	81	20	양호	처리작업필요	양호
비교예5	18.0	97	12.6	14.7	77	12	크랙발생	처리작업필요	양호

상기 실시예와 비교예에서 모르타르는 KS L 5220 건조시멘트모르타르의 인용표준인 KS L ISO 6709의 혼합 장치에 따라 1분간 교반하였으며, 물의 혼합량은 건조시멘트 모르타르 KS표준에 따라 테이블은 9초 동안 15회, 12.7 mm의 높이로 낙하 시켜서 (100±5) % 범위에 들도록 혼합수의 양을 조절한 물의 혼입량을 조절하였다. 보수성 시험은 KS L 5220 건조시멘트모르타르의 인용표준인 KS L 5219 에 따라 실험 하였으며, 압축강도 시험은 KS L 5220 건조시멘트모르타르의 인용표준인 KS L ISO 6709에 따라 시험하였다. 공기량은 모르타르 공기 측정기를 사용하여 측정하였다. 상기 표2를 참조하면, 실시예1 내지 3에서 실시예2를 제외한 실시예1과 3은 후속 작업 진행이 필요한 것으로 나타난다. 실시예1은 작업성과 초기 균열은 발생하지 않았으나 표면이 거칠어 후속공정 진행 시 샌딩 작업이 필요한 것으로 확인된다.

실시예3은 작업성과 표면이 미려하나 미세한 실 크랙으로 인해 후속공정이 필요 한 것으로 확인된다.

또한 비교예1은 탈황석고를 뺀 배합으로, 균열발생은 없으나 작업 시 칙소성이 떨어지며, 바닥에 손실된 미장모르타르가 존재했으며, 청소작업이 필요한 것으로 확인된다. 따라서 벽면 미장용 모르타르에서 탈황석고의 첨가의 필요성을 확인하고자 한다.

또한 비교예2은 증점제 양이 상기 발명의 범위 내에 배합으로 균열과 크랙발생 없으며, 후속 공정도 즉시 가능하며, 작업성도 양호 하여 미장 모르타르에 적합하다.

비교예3는 증정제 양이 상기 발명의 범위 내에서 벗어난 배합으로 균열 발생 없어 후속공정 가능하나, 끈적임이 발생하여 작업성이 불편하여 시공에 부적합한 것으로 판단된다. 따라서 비교예2과 비교예3를 통하여 증점제의 함량을 한정하고자 한다.

비교예4는 모래 양을 상기 발명의 범위에서 벗어나 늘린 배합으로 강도가 떨어지며, 표면 분진 발생이 하여 표면 처리가 필요하여 미장 모르타르의 배합으로는 부적합 한 것으로 판단된다.

비교예5는 상기 발명의 범위에서 벗어나 시멘트 양을 늘린 배합으로 미분양이 많아져 균열이 발생하여 표면 처리가 필요하며 미장 모르타르의 배합으로는 부적합한 것으로 확인된다. 비교예 4와 비교예 5를 통하여 골재의 입도의 범위를 한정하고자 한다.

따라서 본 발명에 따른 구성성분의 및 함량 범위를 만족하는 모르타르 조설물이 칙소성과 표면이 미려하여 후속 공정이 필요 없는 미장 모르타르로 확인된다.

특히 표1의 실시예에서 골재의 입도에 따른 조성물의 배합에서 골재의 입도가 너무 크면 표면이 거칠어지는 것을 확인 하였고, 모래의 입도가 너무 작으면 크랙이 발생하는 것으로 확인 하였다.

실시예1과 비교예1에 따라서 탈황석고의 첨가 여부로 후속 공정의 실시 여부가 결정됨을 확인 하였고, 표면이 미려한 모르타르 조성물에 있어서 조성물의 성분 및 함량이 중요한 요인이 됨을 확인 할 수 있다.

따라서 본 발명은 실시예와 비교예를 참고로 설명 되었으며 이는 예시에 불과하다.본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형과 변경이 가능하다는 점을 이해 할 것이다. 따라서 본 발명의 과 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 시멘트는 보통 포틀랜트 시멘트 10 내지 20 중량부, 플라이애쉬는 분말도 6000cm2/g로 1 내지 5 중량부, 증점제는 반합성 고분자로 메틸셀룰로오스계로 0.1 내지 0.3 중량부, 전분은 옥수수계로 0.01 내지 0.1 중량부, 탈황석고는 배연탈황석고로 1 내지 5 중량부, 모래는 입도는 0.84mm 이하 0.25mm 이상 범위로 70 내지 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칙소성과 표면이 미려한 벽면용 건조 시멘트 모르타르 조성물.
2. 청구항 1에 있어 탈황 석고는 화력발전소의 배기가스를 탈황하는 과정 중에 나온 부산물인 배연탈황석고로, 1 내지 5 중량부 범위의 탈황석고로 이를 이용한 칙소성과 표면이 미려한 건조시멘트 모르타르 조성물
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