KR20030059512A

KR20030059512A - 부산물을 이용한 수지 미장 모르타르 조성물

Info

Publication number: KR20030059512A
Application number: KR1020010088376A
Authority: KR
Inventors: 김현수; 정병우; 김동래; 박인종
Original assignee: 주식회사 금강고려화학
Priority date: 2001-12-29
Filing date: 2001-12-29
Publication date: 2003-07-10

Abstract

본 발명은 부산물을 이용한 수지 미장 모르타르 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 모르타르 조성물에 사용되는 모래를 규암 광산에서 규사 정제 공정 중 발생하는 부산물인 미립 분말(이하 '슬라임'이라 한다)과 테일로 대체하고 접착력을 향상시키는 수지, 보수성을 증가시키는 증점제, 작업성을 향상시키는 유동화제 등을 일정 비율로 배합하여 건축물 미장용 모르타르 조성물을 제조함으로써, 종래의 모르타르 조성물과 동등하게 우수한 물성, 특히 압축강도가 우수할 뿐만 아니라 폐자재 재활용으로 인한 환경오염 방지와 원가절감의 효과를 가지는 수지 미장 모르타르 조성물에 관한 것이다.

Description

부산물을 이용한 수지 미장 모르타르 조성물{A skim coat mortar composition using by product}

일반적으로 수지 미장 모르타르는 모래, 시멘트, 석회석 등을 주원료로 사용하며, 수지, 유동화제 등의 첨가제가 일정 비율로 배합된 것을 말한다. 모르타르의 원료로 사용하고 있는 모래는 주로 강에서 채취하여 사용하였으나, 강모래가 현재 고갈되어 가고 있는 실정이어서 바다모래를 채취하여 사용하고 있다. 바다모래에는 염분이 많아 철근의 부식, 백화 현상을 초래한다. 이 문제점을 해결하기 위해서는 바다모래를 여러 번 세척하여 염분을 제거한 후 건조하여 사용하여야 한다.

이러한 바다모래의 복잡한 공정과 강모래 부족 현상을 해결하기 위하여 시멘트 폐슬러지, 연탄재, 폐석회 등의 폐기물을 사용한 모르타르 개발의 노력이 이루어지고 있다. 그러나, 이러한 폐기물 및 부산물을 건축자재로 이용하기 위해서는 과량의 첨가제를 사용하고, 고온 가열 등의 복잡한 공정을 거쳐야 하는 문제점을 가지고 있다.

상기 폐기물을 이용한 모르타르의 예로는 대한민국 특허공개 제91-18325호에는 연탄재, 폐합성수지, 아스팔트 등을 혼합하여 제조한 모르타르를 개시하고 있고, 대한민국 특허공개 제94-4379호에는 폐석회, 시멘트, 실리케이트염, 안료, 계면활성제 등을 혼합하여 건축자재로 활용하고, 대한민국 특허공개 제96-29084호에는 건축폐기물을 건축자재로 재사용하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 종래의 폐기물을 건축자재로 이용하는 방법은 폐자재를 모래나 시멘트 등과 섞어 건축자재화하기 위하여 첨가물질을 과도하게 사용하거나 강알카리성인 폐주물사를 사용함으로써 처리공정을 복잡하게 하여 비용이 높고 실제 건축자재로 활용하려고 해도 기존의 건축자재와 물성의 차이가 크므로 시공상 채택되는 경우가 거의 없어 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 발명자들이 발명한 대한민국 특허출원 제2001-64597호에서는 모래를 대신하여 슬라임만을 사용하여 수지 미장 모르타를조성물을 개발한 바 있다. 그렇지만 이 경우도 우수한 물성뿐만 아니라 폐자재 재활용으로 인한 환경오염 방지와 원가절감의 효과가 있었으나, 아직도 개선의 여지가 있다.

이에, 본 발명의 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위해 기존 모르타르 조성물에 사용하고 있는 모래를 규암 광산에서 규사 정제 공정 중 발생하는 부산물인 슬라임과 테일로 대체하고, 부착력을 향상시키는 수지, 보수성을 증가시키는 증점제 및 작업성을 향상시키는 유동화제 등을 일정 비율로 배합하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 종래의 모르타르 조성물과 동등하게 우수한 물성, 특히 압축강도가 우수할 뿐만 아니라 폐자재 재활용으로 인한 환경오염 방지와 원가절감의 효과를 가지는 수지 미장 모르타르 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 부산물을 이용한 시멘트 모르타르에 있어서, 슬라임 20 ∼ 30 중량부, 테일 20 ∼ 30 중량부 및 포틀랜드 시멘트 40 ∼ 60 중량부와 상기 성분 100 중량부에 대하여 수지 1.0 ∼ 3.0 중량부, 유동화제 0.05 ∼ 0.25 중량부, 증점제 0.2 ∼ 0.6 중량부가 포함된 모르타르 조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

규암 광산에서 규사 정제 공정 중 부산물로 발생하는 슬라임은 실리카(SiO₂) 90 ±5%, 산화알루미나(Al₂O₃) 4.5 ±0.5%, 산화철(Fe₂O₃) 2.0 ±0.2%의 조성으로 이루어져 있으며, 함수율은 약 20 ∼ 30%이고, 평균 입도가 40 ∼ 50 ㎛인 미립 분말이다. 또한 규사 정제 공정 중 발생하는 다른 부산물인 테일은 실리카(SiO₂) 80 ±5%, 산화알루미나(Al₂O₃) 8.0 ±3.0%, 산화철(Fe₂O₃) 4.5 ±3.0%의 조성으로 이루어져 있으며, 건조상태로 발생하며, 입도분포는 300 ㎛이상 25 ±5%, 300 ∼ 90 ㎛가 65 ±5%, 90 ㎛ 이하 9 ±1%로 이루어져 있다. 이러한 부산물인 슬라임과 테일은 각각 년간 10만톤 이상과 1만톤 이상이 발생되고 있다. 그러나 슬라임과 테일은 실리카의 순도가 낮으므로 고순도의 실리카를 요구하는 다른 산업용으로는 적합하지 않아 폐기물로 간주하여 매립되거나 객토 작업에 사용되었다.

본 발명은 규암 광산에서 규사 정제 공정 중 습식상태로 발생하는 부산물 슬라임과 건식 상태로 발생하는 부산물 테일을 건축용 수지 미장 모르타르에 주요 골재인 모래를 대체하여 사용하고자 한다.

일반적으로, 수지 미장 모르타르는 종래에 현장에서 시멘트와 모래를 배합하여 물을 부어 사용하던 것과는 달리, 물만 부어 직접 사용할 수 있는 드라이 모르타르의 일종이며, 혼화제로 수지를 사용하여 모르타르의 부착력을 향상시키는 특징을 가지고 있다.

본 발명에 따른 수지 미장 모르타르의 조성 성분을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 슬라임과 테일을 혼합하여 모래를 대체하는 골재로 사용하는데 그 특징이 있으며, 만일 골재로 슬라임만 사용하면 강도가 저하되는 문제가 발생하고, 테일만 사용하면 작업성이 저하되는 문제가 발생되므로 슬라임과 테일을 일정 비율로 배합하여 사용하는데 그 특징이 있다. 상기 골재를 대체하는 성분인 슬라임과 테일은 각각 20 ∼ 30 중량부 함유하는 것이 바람직하다. 만일, 슬라임과 테일 각각의 함유량이 20 중량부 미만이면 시멘트 사용량이 증가하게 되어 압축강도는 향상되나 시멘트 사용량이 증가하여 작업성이 떨어지고, 30 중량부를 초과하면 강도가 저하되는 문제가 있다.

상기와 같이, 본 발명은 슬라임과 테일을 혼합 사용하여 강도 향상 및 작업성을 향상시키는 효과가 있다.

모르타르의 주성분인 시멘트는 포틀랜드 시멘트를 40 ∼ 60 중량부를 함유하는 것이 바람직하며, 만일 그 함유량이 40 중량부 미만이면 모르타르의 강도가 저하되는 문제가 발생하며, 60 중량부를 초과하면 작업성이 떨어지는 문제가 있다.

수지 미장 모르타르의 접착력 향상을 위해 사용하는 주혼화제인 수지는 상기 슬라임, 테일 및 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 1.0 ∼ 3.0 중량부를 함유하는 것이 바람직하며, 만일 그 함유량이 1.0 중량부 미만이면 접착력이 저하되는 문제가 있고, 3.0 중량부를 초과하면 비경제적인 문제가 있다. 상기 수지의 종류로는 스티렌-부타디엔 러버 (Styrene Butadiene Rubber), 에틸렌비닐아세테이트 수지 (Ethylene vinyl acetate copolymer), 아크릴 수지(Acryl Resin) 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서 수지 미장 모르타르의 작업성을 향상시키기 위해서 모르타르 조성물의 슬럼프(Slump)를 160 ∼ 190 mm 범위로 조절하기 위해 사용하는 유동화제는 상기 슬라임, 테일 및 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 0.05 ∼ 0.25 중량부 함유하는 것이 바람직하며, 만일 그 함유량이 0.05 중량부 미만이면 슬럼프가 너무 적게 나와 작업에 어려움이 생기며, 0.25 중량부를 초과하면 슬럼프가 너무 많이 나와 모르타르가 벽면에서 흘러 내리는 문제가 발생하게 된다. 상기 유동화제로는 멜라민설폰산염, 나프탈렌설폰산염, 리그닌설폰산염 등을 사용할 수 있다.

수지 미장 모르타르는 일정 보수율을 유지하여 균열 및 강도 저하가 발생하지 않도록 보수성을 나타내는 증점제를 상기 슬라임, 테일 및 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 0.2 ∼ 0.6 중량부 함유하는 것이 바람직하며, 만일 상기 범위를 벗어나면 빠른 건조로 인하여 균열 및 강도 저하의 문제가 발생한다. 상기 증점제로는 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 셀룰로오스에테르 등의 셀룰로오스 계통을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 수지 미장 모르타르 조성물은 내력벽이나 계단벽에 사용할 수 있으며, 종래의 모르타르 조성물과 동등하게 우수한 물성, 특히 압축강도가 우수할 뿐만 아니라 폐자재 재활용으로 인한 환경오염 방지와 원가절감의 효과를 가진다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 2

슬라임(평균 입도 45 ㎛)과 테일을 모르타르의 골재로 사용하였다.

다음 표 1에 나타난 조성성분과 함량을 사용하여 통상의 방법으로 수지 미장 모르타르를 제조하였다.

제조된 수지 미장 모르타르의 슬라임과 테일을 조정 배합하여 압축강도를 KS L 5220의 방법에 의해 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 3은 압축강도가비교예 1에 비하여 우수하고, 비교예 2에 비해서 압축강도 및 슬럼프(Slump)가 우수함을 확인할 수 있었다.

실시예 4 및 비교예 3

수지 함유량에 따른 수지 미장 모르타르의 접착력을 알아보기 위해 다음 표 2에 나타난 조성성분과 함량을 사용하여 통상의 방법으로 수지 미장 모르타르를 제조하였다. 제조된 수지 미장 모르타르의 수지를 조정 배합하여 부착강도를 KS F 4716의 방법에 의해 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2와 4는 부착강도가 비교예 3에 비하여 우수함을 확인할 수 있었으며, 비교예 3은 KS규정(10kgf/cm²이상)에 부적합함을 알 수 있었다.

실시예 5 ∼ 6 및 비교예 4 ∼ 6

유동화제 사용량에 따른 수지 미장 모르타르의 슬럼프를 확인하기 위해 표 3에 나타난 조성과 함량을 사용하여 통상의 방법으로 수지 미장 모르타르를 제조하였다. 제조된 수지 미장 모르타르의 유동화제를 조정 배합하여 슬럼프를 KS L 5207의 방법에 의해 측정하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2, 5, 6은 적당한 흐름성을 가져 작업성이 우수하며, 비교예 4와 6은 흐름성이 적고, 비교예 5는 흐름성이 너무 커 작업성이 불량한 결과를 보임을 알수 있었다.

실시예 7 ∼ 8 및 비교예 7

증점제의 함유량에 따른 수지 미장 모르타르의 보수성을 알아보기 위해 다음 표 4에 나타낸 조성성분과 함량을 사용하여 통상의 방법으로 수지 미장 모르타르를 제조하였다.

제조된 수지 미장 모르타르의 증점제를 조정 배합하여 보수성을 KS L 5219의 방법에 의해 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2, 7, 8은 보수성이 우수함을 알 수 있었고, 비교예 7은 보수성 저하로 수화가 제대로 이루어지지 않으며, 균열이 발생함을 확인할 수 있었다.

비교예 8

시멘트 51 중량부, 석회석 5 중량부, 규사(모래) 43 중량부, 수지 0.8 중량부, 경화지연제(tartaric acid) 0.2 중량부를 사용하여 기존 수지 미장 모르타르를 제조하였으며, 제조된 수지 미장 모르타르의 압축강도, 부착강도, 슬럼프, 보수성을 상기와 같은 방법으로 측정하였다. 압축강도는 171 kgf/cm²이고, 부착강도는 12.7 kgf/cm²이고, 슬럼프는 180±10 mm이고, 보수성은 80 ∼ 90 %이었다.

이와같이, 본 발명에 따른 수지 미장 모르타르는 기존 모래를 사용하여 제조한 비교예 8과 동등하게 우수한 물성을 나타낼 뿐만 아니라, 슬라임과 테일을 혼합사용함으로써 슬라임만을 골재로 사용한 비교예 1 보다 압축강도가 우수하고, 테일만을 골재로 사용한 비교예 2 보다 압축강도 및 작업성이 우수함을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수지 미장 모르타르는 모르타르 제조시 골재로 사용되는 모래 대신에 규암 정제 공정 중에 발생하는 부산물인 슬라임과 테일을 사용함으로써 폐자재 재활용으로 인한 환경오염 방지와 원가절감의 효과를 가지며, 또한 미립분말인 슬라임과 테일을 혼용함으로써 강도 향상의 효과가 있다.

Claims

부산물을 이용한 시멘트 모르타르에 있어서, 슬라임 20 ∼ 30 중량부, 테일 20 ∼ 30 중량부 및 포틀랜드 시멘트 40 ∼ 60 중량부와 상기 성분 100 중량부에 대하여 수지 1.0 ∼ 3.0 중량부, 유동화제 0.05 ∼ 0.25 중량부, 증점제 0.2 ∼ 0.6 중량부가 포함된 것임을 특징으로 하는 모르타르 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 슬라임은 규암 광산에서 발생하는 부산물로 평균 입도가 40 ∼ 50 ㎛의 미립 분말인 것을 특징으로 하는 모르타르 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 테일은 규암 광산에서 건식 상태로 발생하는 부산물인 것을 특징으로 하는 모르타르 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 수지는 에틸렌비닐아세테이트 수지, 스테렌-부타디엔 러버 및 아크릴 수지 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 모르타르 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 유동화제는 멜라닌설폰산염, 나프탈렌설폰산염 및 리그닌설폰산염 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 모르타르 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 증점제는 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 셀룰로오스에테르 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 모르타르 조성물.