KR20010038156A

KR20010038156A - 황토모르타르 균열방지용 혼화제 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20010038156A
Application number: KR1019990046027A
Authority: KR
Inventors: 황인태
Original assignee: 황인태
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-15
Also published as: KR100336919B1

Abstract

본 발명은 고로슬래그(수재)와 석회석, 석고,소석회를 수화(水化)에 필요한 적당한 분말도를 유지한 상태로 적절한 배합비로 배합하여 혼화제를 제조하므로써 황토모르타르에 혼합하여 물과 반응하게 되면 황토의 수축정도와 거의 동일한 정도로 팽창하게 되므로 황토의 균열을 방지할 수 있으며, 황토가 가지는 원적외선 방사 및 단열, 축열, 습기조절 등의 고유의 효과를 살릴 수 있으면서 황토모르타르의 강도도 증진시켜 황토를 사용하는 건축물 내외장재의 상품성의 향상 및 내구성 및 안전성을 도모할 수 있는 것이다.

Description

황토모르타르 균열방지용 혼화제 및 그의 제조방법{A compound for loess mortar or manufacturing method of compound for loess mortar}

본 발명은 황토모르타르 균열방지용 혼화제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 황토모르타르가 건조되면서 생기는 균열만큼 팽창되어 상기 균열을 방지할 수 있도록 하는 황토모르타르 균열방지용 혼화제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

황토는 석영 40~80%, 장석과 운모 10~20%, 탄산염광물 5~35%, 실트 2~4%등의 조성으로 이루어진 광물로, 화학성분은 실리카가 50~60%, 알루미나는 8~12%, 3가 산화철은 2~4%, 2가 산화철은 0.8~1.1%, 산화칼슘은 4~16%, 산화마그네슘은 2~6%, 약 0.5%의 산화티탄과 산화망간으로 구성되어 있으며, 수분함량이 10~15%정도이고, 공극률은 50~55%정도이나 수분함량의 증가에 따라 공극률은 감소하는 경향이 있다.

또한 황토는 다양한 무기물과 효소의 작용에 의해 수질 및 토양개선 및 치료, 미용효과등의 효능이 알려져 있어 상기와 같은 유용한 효과를 갖는 황토를 이용하기 위한 다양한 노력들이 시도되고 있다. 특히 황토는 황토 스스로 습도조절능력을 가지고 있으며, 원적외선을 방사하므로 건축물 내외장재로 매우 적당한 재질인 것이다.

그러나 황토모르타르(황토레미탈을 포함)는 모르타르를 구성하는 황토입자가 물에 대한 친화성이 좋지 못하고, 전해질 등을 가하면 비교적 쉽게 탈수되는 단점을 갖는 것이어서 황토모르타르가 건조될 때 자유수(잉여수)가 증발하면서 황토는 수축하게 되고 결국 균열이 발생하므로써 황토모르타르를 건축용 내외장재로 사용하는데 있어 치명적인 폐단으로 작용하게 되는 것이다.

따라서 현재는 종래 황토모르타르에 균열을 방지하기 위한 혼화제로 백색시멘트등을 사용하고 있는데, 이역시 황토의 균열정도와 동일한 팽창력을 갖지 못하므로 약간의 균열은 감수할 수 밖에 없는 것이다.

또한 상기 백색시멘트는 황토의 균열을 방지하기 위해서는 상당량, 약 15%이상을 투입하여야 하므로 황토의 양이 줄어 유용한 효과 역시 줄게되며, 또 황토고유의 색상이 희석되어 황토모르타르의 상품가치를 하락시키게 되고, 고가이므로 황토를 재질로 하는 건축물 내외장재의 원가상승의 원인이 되는 폐단을 갖는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 황토모르타르가 가지는 폐단을 해결하기 위한 것으로써, 황토모르타르에 투입되는 혼화제가 황토의 수축정도와 거의 동일한 정도로 팽창해준다면 황토모르타르의 균열을 방지할 수 있을 것이다.

그러나 황토의 수축정도는 황토의 성분과 혼합되는 물의 양, 건조당시의 제반조건들에 의해 결정되므로 이를 측정치로 표현하는 것은 매우 어려운 일이므로, 결국 실험에 의해 이를 확인할 수 밖에 없고, 본 발명은 여러번의 실험착오끝에 황토의 수축정도와 거의 비슷한 수준으로 팽창하는 혼화제를 제조하므로써 이를 황토모르타르에 사용한 결과 황토의 균열을 방지할 수 있었으며, 더불어 황토모르타르의 강도도 증진시켜 건축물 내외장재의 내구성 및 안전성을 도모하면서, 저렴한 가격의 황토모르타르용 혼화제와 상기 혼화제의 제조방법을 소비자들에게 제공할 수 있는 것이다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 황토모르타르는 황토 또는 황토와 모래와 같은 기타 혼합물에 물이나 기타 혼화제등을 갠 것을 의미하며, 상기 황토모르타르를 이용하여 건축물 내외장재중 벽체나 바닥등의 미장이나 조적재료로 주로 사용한다.

그러나 상기 황토모르타르에 사용되는 황토는 물에 대해 친화성이 작고, 전해질 등에 의해 쉽게 탈수되며, 공극이 상당이 크므로 물에 개어진 상태의 황토는 건조시 자유수(잉여수)가 증발하면서 수축하게 되어 균열이 발생하므로 상기 균열을 방지하기 위한 혼화제는 필수적으로 첨가되어야 한다.

따라서 혼화제는 황토가 물과 반죽되어 부피가 늘었다가 건조시 자유수가 증발하면서 줄어드는 부피만큼 팽창되는 성질을 가져야 하며, 비교적 주변에서 쉽게 구할 수 있으면서 저렴하여야 한다.

본 발명에서는 상기와 같은 혼화제의 조건을 만족하는 재료를 찾기위해 노력한 결과 네가지 무기재료, 즉 고로슬래그(수재)와 석회석, 석고,소석회를 수화(水化)에 필요한 적당한 분말도를 유지한 상태로 적절한 배합비로 배합하여 혼화제를 제조하여 황토모르타르에 중량비로 7~9%정도 투입하게 되면 황토모르타르 건조시 황토의 수축정도만큼 혼화제가 완만하게 팽창되면서 황토의 균열을 방지하고, 황토모르타르의 강도를 증진시킬 수 있게 된 것이다.

상기 혼화제를 이루는 고로슬래그의 화학적조성은 약 Si0₂34.51%, Al₂0₃17.04%, Fe₂0₃0.30%, Ca0 42.65%, Mg0 6.87%, S0₃0.06%, 비중은 2.92g/cm³이고, 석회석의 화학적조성은 약 Si0₂2.00%, Al₂0₃0.40%, Fe₂0₃0.30%, Ca0 52.50%, Mg0 1.40%, S0₃0.30%, 비중은 2.73g/cm³이다.

또한 석고의 화학적조성은 약 Si0₂1.41%, Al₂0₃0.92%, Fe₂0₃0.10%, Ca0 40.39%, S0₃56.50%, 비중은 2.91g/cm³이고, 소석회의 화학적조성은 약 Si0₂1.20%, Al₂0₃0.70%, Fe₂0₃0.40%, Ca0 60.50%, Mg0 1.40%, S0₃0.20%, 비중은 2.27g/cm³이다.

상기와 같은 무기재료들을 배합함에 있어 각 재료별 용해정도가 다르므로 분말도 조건을 각각 다르게 조절하여야 하는데, 고로슬래그의 분말도는 4500cm³/g이고, 석회석의 분말도는 5000cm³/g이며, 석고의 분말도는 3500cm³/g이고, 소석회의 분말도는 6000cm³/g로 조절하는 것이 가장 바람직하였다.

상기 고로슬래그는 제철소의 고로에서 발생하는 산업폐기물로써 잘 수화되지 않는다. 따라서 소석회를 투입하여 상기 고로슬래그의 알루이나 규산염 쇄상피막 구조를 파괴하여 이온화에 의한 수화반응을 촉진시키므로써 황토모르타르의 강도증진과 균열방지 효과를 갖도록 하였다.

상기 석회석과 석고, 소석회는 황토모르타르에 혼합되어 황토의 공극을 메우게 되고, 물과 반응하게 되면 서서히 팽창하여 황토의 균열을 방지하게 되는 것이다.

따라서 황토의 수축정도에 상응하는 적정한 팽창력을 가지기 위해서는 상기 무기재료들의 배합비가 매우 중요하며, 본 발명에서 황토의 수축정도와 비교하여 볼때 고로슬래그 50~55중량%, 석회석 10~12중량%, 석고 20~25중량%, 소석회 20~22중량%가 황토의 균열을 최소화할 수 가장 바람직한 배합비이다.

본 발명 황토혼화제의 제조방법은 다음과 같다.

먼저 고로슬래그를 건조기에 넣고 건조하여 볼밀로 분쇄하여 고로슬래그분말을 제조하는 단계와. 석회석과 석고, 소석회를 각각 건조하고 역시 볼밀로 분쇄하여 분말을 제조하는 단계와, 상기 고로슬래그분말과 석회석과 석고, 소석회분말을 5:1:2:2의 비율로 혼합하여 교반기에 넣고 교반하는 단계에 의해 제조되어지는 것이다.

상기 분쇄단계에 분말도가 4500cm³/g인 고로슬래그와 분말도가 5000cm³/g인 석회석, 분말도가 3500cm³/g인 석고, 분말도가 6000cm³/g인 소석회를 얻을 수 있었다.

이때 고로슬래그의 함수율은 12%이상이므로 건조과정이 반드시 필요하며, 이때 건조기의 온도는 100℃이상이 바람직하다.

이하 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

제철소의 고로에서 수거된 고로슬래그를 100℃의 건조기에 넣고 건조한 다음 이를 볼밀로 분쇄하여 분말도 4500cm³/g인 고로슬래그분말을 얻고, 석회석, 석고, 소석회 역시 각각 건조기에 넣어 건조한 다음 이를 분쇄하여 분말도가 5000cm³/g인 석회석, 분말도가 3500cm³/g인 석고, 분말도가 6000cm³/g인 소석회를 얻고 이들을 각각 중량비로 5:1:2:2 혼합하여 교반기에 넣고 교반하여 화학적 조성이 Si0₂17.98%, Al₂0₃8.89%, Fe₂0₃0.28%, Ca0 46.76%, Mg0 3.86%, S0₃11.40%이고, 비중은 2.77 g/cm³ _,분말도 4650 cm³/g인 조성물을 얻었다.

따라서 상기와 같이 제조된 본 발명 혼화제를 23℃의 온도와 90%의 습도에서 3일동안 모르타르 강도시험한 결과는 287g/cm³, 7일동안 모르타르 강도시험한 결과는 396g/cm³를 나타내었고, 이는 동일한 조건에서 시험한 종래의 황토모르타르의 강도보다 보다 나은 강도를 가지는 것이다.

이처럼 본 발명 황토혼화제는 황토모르타르와 혼합되어 물과 반응하게 되면서 불용성 규산-칼슘수화물(CSH), 알루미나-칼슘수화물(C₄AH₁₃), 수산화칼슘 수화물 Ca(OH)₂, 에틸렌자이트(ETT, C₃A,CaSO₄,32H₂O) 등과 같은 겔(GEL)상태와 같은 수화물을 형성하게 되고, 또한 이들이 수화반응을 일으켜 황토입자들 사이의 공극을 메운 상태에서 서서히 팽창하게 되므로써 자유수의 증발로 수축하는 황토모르타르의 균열을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이처럼 본 발명 혼화제는 황토모르타르에 혼합되어 물과 반응함에 있어 황토의 수축정도와 거의 동일한 정도로 팽창하므로써 황토의 균열을 방지하면서 강도도 증진시켜 건축물 내외장재의 내구성 및 안전성을 도모할 수 있으며, 종래 고가의 백색시멘트 보다 소량 사용하면서도 저렴하므로 소비자의 부담을 줄일 수 있으며, 또한 황토가 가지는 바이오 원적외선 방사 및 단열, 축열, 습기조절 등의 황토 고유의 효과를 갖는 것이다.

더구나 제철소 등에서 폐기물로 처리되는 고로슬래그를 이용하므로써 원료의 구입비용을 절감할 수 있으며, 또한 산업폐기물을 재활용하는 것이므로 폐자원의 고부가가치화에 의한 자원의 절약 및 환경오염방지 등의 효과도 갖는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

화학적조성이 Si0₂34.51%, Al₂0₃17.04%, Fe₂0₃0.30%, Ca0 42.65%, Mg0 6.87%, S0₃0.06%인 고로슬래그를 건조기에 넣고 건조하여 분쇄하는 단계와. 화학적조성이 Si0₂2.00%, Al₂0₃0.40%, Fe₂0₃0.30%, Ca0 52.50%, Mg0 1.40%, S0₃0.30%인 석회석과 화학적조성이 Si0₂1.41%, Al₂0₃0.92%, Fe₂0₃0.10%, Ca0 40.39%, S0₃56.50%인 석고와, 화학적조성이 Si0₂1.20%, Al₂0₃0.70%, Fe₂0₃0.40%, Ca0 60.50%, Mg0 1.40%, S0₃0.20%인 소석회를 각각 건조한 다음 분쇄하는 단계와, 상기 분쇄된 고로슬래그분말과 석회석과 석고, 소석회분말을 중량비로 5:1:2:2의 비율로 혼합하여 교반기에 의해 교반하는 단계에 의해 제조되어짐을 특징으로 하는 황토모르타르 균열방지용 혼화제 제조방법.
제 1항에 있어서 상기 고로슬래그의 분말도는 4500cm³/g이고, 석회석의 분말도는 5000cm³/g이며, 석고의 분말도는 3500cm³/g이고, 소석회의 분말도는 6000cm³/g인 것을 특징으로 하는 황토모르타르 균열방지용 혼화제 제조방법.
화학적 조성이 Si0₂17.98%, Al₂0₃8.89%, Fe₂0₃0.28%, Ca0 46.76%, Mg0 3.86%, S0₃11.40%이고, 분말도는 4650 cm³/g인 것을 특징으로 하는 황토모르타르 균열방지용 혼화제.