KR20050103010A - 고 유동도 건조 모르타르 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고 유동도 건조 모르타르 및 그 제조방법에 관한 것으로, 현장에서 물만 배합하면 고 유동도의 모르타르를 제조할 수 있어 작업성이 우수하고, 건조 수축율을 최소화함과 동시에 접착력을 증진시켜 충분한 강도가 발현되도록 할 수 있을 뿐만 아니라 가사시간이 짧아 시공기간을 단축시킬 수 있는 고 유동도 건조 모르타르 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

고 유동도 건조 모르타르 및 그 제조방법{A manufacturing method of dry mortar with high fluidity}

본 발명은 고 유동도 건조 모르타르 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교량이나 도로의 노면, 부식이나 침식이 많이 일어나는 지하구조물, 지붕 슬래브, 수영장, 정수장 등의 각종 구조물 보수 및 시공현장에서 일정비율로 물만 배합하면 고 유동도를 갖는 폴리머 모르타르를 제조할 수 있어 편리하게 작업을 진행할 수 있을 뿐만 아니라 가사시간이 빨라 시공 기간을 단축시킬 수 있는 고 유동도 건조 모르타르 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어 주택을 비롯한 각종 건축 구조물이 양적으로 증대됨과 맞물려 시멘트의 사용량 또한 급증하고 있다. 특히, 종래 시멘트의 경우에는 현장에서 직접 시멘트와 골재 및 기타 혼화제를 배합하고 여기에 물을 첨가 혼합하여 모르타르를 제조한 다음 시공해 왔다.

그러나 도로보수공사를 비롯하여 소단위의 각종 보수공사에서는 제조상의 많은 단점을 나타내고 있다. 예를 들어 시멘트나 골재를 비롯한 각종 모르타르 원료를 시공현장까지 운반한 다음 일일이 적정 배합비로 혼합하여 사용하였으므로 시공이 복잡하고 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.

이로 인하여 보다 편리한 현장시공을 위하여 시멘트와 골재 및 기타 혼화제를 사전에 혼합하여 일정량만큼 포장한 건조 모르타르가 시판되고 있다. 상기 건조 모르타르의 경우 통상적인 배합비로 시멘트와 골재 및 기타 혼합재를 첨가 혼합한 상태로 되어 있으므로 시공현장에서 간단히 물만 일정비율로 혼합하면 바로 사용할 수 있어 시공이 간편하고 누구나 쉽게 사용할 수 있다는 이점이 있다.

그러나 종래의 콘크리트는 염화물이나 수분의 침투로 인한 부식, 표면 마모현상 및 동결융해 현상으로 인한 파손 등의 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 시멘트 콘크리트에 수지를 첨가하는 것이 널리 활용되고 있다. 이와 같이 시멘트 콘크리트에 라텍스 수지를 첨가할 경우 시멘트 콘크리트에 불투수성을 높여주어 염화물이나 수분에 의한 부식을 방지하게 되고 특히 동결융해 저항성을 높여주는 이점이 있다.

이와 관련하여 본 출원인은 현장에서 일정비율로 물만 배합하면 누구나 쉽게 사용할 수 있는 수지가 혼합된 건조 모르타르를 제공하기 위한 연구를 수행하였으며, 그 결과로 국내 특허출원번호 제2001-19071호의 "건조 모르타르의 제조방법"에서 수지로 재유화형 분말수지인 에틸비닐아세테이트수지를 사용하여 건조 모르타르를 제조하는 기술을 선출한 바 있다.

상기 본 발명자에 의해 선출원된 상기 출원번호에 개시된 건조 모르타르의 경우 분말수지가 혼합되어 있어 현장에서 일정비율로 물만 배합하면 누구나 쉽게 사용할 수 있어 사용성과 시공성이 우수할 뿐만 아니라 내구성능이 우수하다는 이점을 가지고 있다.

그러나, 상기한 본 발명자에 의해 선출원된 출원번호에 개시된 건조 모르타르의 경우 유동성이 떨어져 작업성이 저하되고, 건조수축율이 크며, 골재사이의 접착력이 저하되어 충분한 강도가 발현되지 못하는 문제점이 있다. 또한 가사시간이 길어져 시공기간이 다소 길어지는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 현장에서 물만 배합하면 고 유동도의 모르타르를 제조할 수 있어 작업성이 우수하고, 건조 수축율을 최소화함과 동시에 접착력을 증진시켜 충분한 강도가 발현되도록 할 수 있을 뿐만 아니라 가사시간이 짧아 시공기간을 단축시킬 수 있는 고 유동도 건조 모르타르 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 결합재와 재유화형 분말수지, 골재 및 혼화제를 포함하는 모르타르용 원료들을 배합하여 포장하는 건조 모르타르의 제조방법에 있어서, 상기 결합재로 결합재 100중량%에 대하여 보통포틀랜드 시멘트 75∼85중량%와, 알루미나 시멘트 12∼17중량% 및 실리카흄 3∼8중량%로 혼합된 것을 사용하고, 혼화제로 고유동화제를 결합재 100중량부에 대하여 2∼5중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 고 유동도 건조 모르타르의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는 고 유동도 건조 모르타르를 제공한다.

이하 본 발명에 따른 고 유동도 건조 모르타르를 그 제조방법을 통하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

고 유동도 건조 모르타르를 제조하기 위하여 먼저 결합재와 재유화형 분말수지 및 골재를 일정비율로 배합하게 된다.

결합재와 재유화형 분말수지 및 골재는 통상적으로 사용하는 범위 내에서 첨가할 수 있으며, 본 발명에서는 결합재 100중량부에 대하여 재유화형 분말수지 3 내지 5중량부와, 골재로 입도 5mm 이하의 잔골재 80중량부 내지 220중량부를 혼합 사용하였다.

이때, 본 발명에서는 상기 결합재로 보통포틀랜드 시멘트와 알루미나 시멘트 및 실리카흄을 혼합하여 사용하였으며, 각각의 함량은 결합재 100중량%에 대하여 보통포틀랜드 시멘트 75∼85중량%와, 알루미나 시멘트 12∼17중량% 및 실리카흄 3∼8중량%로 이루어진 것을 사용하였다.

여기서 알루미나 시멘트는 모르타르의 가사속도를 빠르게 하여 제조된 건조 모르타르가 빠른 보수를 요하는데 유용하게 적용될 수 있게 만든다. 특히 알루미나 시멘트는 포틀랜드 시멘트의 수화물인 수산화칼슘Ca(OH)₂ 보다 안정한 Al(OH)₃을 포함하므로 화학저항성 및 내화성이 뛰어나며, pH가 낮은 산성에서도 사용이 가능한 특성을 나타낸다.

따라서, 본 발명에 따른 건조 모르타르는 알루미나 시멘트를 포함하고 있으므로 화학공장의 바닥, 산성 하천, 공장 폐수 및 해수에 접촉하고 있는 구조물에 적용이 가능하며, 초기 팽창을 부여하여 건조수축을 줄일 수 있는 역할을 수행한다.

결합재 100중량% 내에서 알루미나 시멘트 함량이 12중량% 미만일 경우 가사속도가 느려지고, 건조수축율이 높아져 사용 용도에 많은 제약을 받게 되는 문제점이 있으며, 그 함량이 17중량%를 초과할 경우 상대적으로 실리카흄의 함량이 적어져 강도가 저하되는 문제점이 있으므로, 알루미나 시멘트 함량은 결합재 100중량%에 대하여 12∼17중량% 함유되도록 하는 것이 바람직하다.

결합재에는 상기한 포틀랜드 시멘트와 알루미나 시멘트 이외에 실리카흄이 포함되는데, 실리카흄은 시멘트 수화물과의 포졸란 반응을 통해 반응물이 공극을 충진시켜 강도를 증가시키고 수축을 저감시키는 작용을 하게 된다.

실리카 흄은 결합재 100중량%에 대하여 3중량% 미만으로 함유될 경우 강도가 다소 떨어지는 문제점이 있으며, 그 함량이 8중량%를 초과할 경우 상대적으로 알루미나 시멘트의 함량이 줄어들어 가사시간이 늘어나는 문제점이 있으므로, 실리카 흄은 결합재 100중량%에 대하여 3∼8중량% 함유되도록 하는 것이 바람직하다.

위와 같은 범위 내에서 포틀랜드 시멘트와 알루미나 시멘트 및 실리카 흄을 혼합한 결합재에 재유화형 분말수지와 골재를 첨가 혼합하게 되는데, 재유화형 분말수지는 제조된 건조 모르타르에 물을 부으면 재유화하여 수성 폴리머 디스퍼젼으로 행동하게 된다. 이렇게 재유화된 수지는 경화과정에서 망상구조를 형성하게 되어 내수성을 증진시키고 골재간의 접착성을 증진시키는 역할을 한다. 재유화형 분말수지로는 통상적으로 사용되는 에틸비닐아세테이트 분말수지나 SBR 분말수지에서 선택된 것을 사용할 수 있다.

상기 재유화형 분말수지는 그 첨가량을 유동적으로 변화시킬 수 있으며, 본 발명에서는 결합재 100중량부에 대하여 재유화형 분말수지 3 내지 5중량부를 사용하였다. 이때, 재유화형 분말수지는 빠른 재유화를 고려하여 그 평균입도가 4∼9㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

골재로는 일반적으로 사용되는 것을 통상의 첨가범위 내에서 첨가할 수 있으며, 본 발명에서는 입도 5mm 이하의 잔골재 80중량부 내지 220중량부를 사용하였다.

이와 같이 결합재와 재유화형 분말수지 및 골재를 일정비율로 배합한 다음, 본 발명에서는 건조 모르타르에 물을 배합시 고 유동성을 갖도록 하기 위하여 혼화제로서 고유동화제가 더 첨가된다.

상기 고유동화제로는 통상의 모르타르 제조에 사용되는 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리칼본산계 분말상에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 폴리칼본산계 분말상 고유동화제를 결합재 100중량부에 대하여 2∼4중량부 첨가하였다.

전술한 건조 모르타르에는 필요에 따라서 경화촉진제를 통상의 첨가범위 내에서 더 첨가할 수 있으며, 이외에도 다양한 첨가제들을 필요에 따라서 더 첨가할 수 있다.

상술한 바와 같이 결합재와 에틸비닐아세테이트 분말수지, 골재, 및 고유동화제를 본 발명에 따른 건조 모르타르는 포장과정을 거쳐 시판할 수 있으며, 제조된 건조 모르타르는 현장에서 일정량의 물만 첨가하면 쉽고 간편하게 모르타르를 제조하여 시공할 수 있게 된다.

특히, 이렇게 제조된 모르타르는 적은 량의 물을 사용하여도 고유동도를 가짐에 따라 작업성이 우수하고, 건조 수축율을 최소화함과 동시에 골재사이의 접착력을 증진시켜 충분한 강도가 발현되도록 할 수 있을 뿐만 아니라 가사시간이 짧아 시공기간을 단축시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 재유화형 분말수지에 의해 내구성과 마모성을 개선할 수 있으며, 더불어 알루미나 시멘트가 혼합되어 화학적 저항성, 내화성, 특히 pH 4정도의 낮은 산성에서도 사용이 가능하여 기존의 에멀젼계 보수재료의 사용이 제한된 화학공장의 바닥, 산성하천, 공장폐수 등에 접촉하는 구조물에도 유용하게 적용될 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

강제식 믹서기에 보통포틀랜드 시멘트 80중량Kg과, 알루미나 시멘트 15Kg, 실리카흄 5Kg, 입도 4∼9㎛의 에틸비닐아세테이트 분말수지 5Kg, 입도 5mm이하의 잔골재 150kg 및 폴리칼폰산계 분말 유동화제(Melflux 1641 F; SKW trostberg) 3Kg을 비빔하여 건조 모르타르를 제조하였다. 이렇게 제조된 건조 모르타르에 물 30kg을 첨가하여 충분히 비빔한 다음 하기한 방법으로 접착력, 압축강도, 건조수축율, 가사시간, 내수성 및 유동도를 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

- 접착력 -

접착강력은 JIS A 6916에 준하여 인스트롱 시험기를 이용하여 크로스벡터 속도 1mm/min으로 강제 축을 접착한 시험체의 인장접착강도를 측정하였다.

- 압축강도 -

KS F 2405 (콘크리트의 압축강도 시험방법)에 의하여 공시체를 제작한 다음 압축강도를 측정하였다.

- 건조수축율 -

수중양생후의 공시체의 기장을 측정한 후 건조양생을 행하여 KS F 2424 (모르타르 및 콘크리트의 길이 변화 시험방법)에 의하여 건조수축을 측정하였다.

- 가사시간 -

KS F 2436의 관입저항침에 의한 콘크리트 응결시간 시험방법에 준하여 공시체를 제작한 후 가사 시간을 측정하였다.

- 내수성 -

KS F 4004에 규정된 콘크리트 벽돌의 흡수율 시험 방법에 따라 건조양생 후 80℃의 건조로에서 10시간 건조시킨 공시체를 20℃의 정수 중에 침적시켜 흡수율을 측정하였다.

- 유동도 -

KS F 2402(포틀랜드 시멘트 콘크리트 슬럼프 시험 방법)에 준하여 공시체의 슬럼프-플로우치를 측정하였다.

<실시예 2>

보통포틀랜드 시멘트 80중량Kg과, 알루미나 시멘트 12Kg, 실리카흄 8Kg을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건조 모르타르를 제조하고, 이렇게 제조된 건조 모르타르에 물 29kg을 첨가하여 충분히 비빔한 다음 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착력, 압축강도, 건조수축율, 가사시간, 내수성 및 유동도를 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

<실시예 3>

보통포틀랜드 시멘트 80중량Kg과, 알루미나 시멘트 17Kg, 실리카흄 3Kg을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건조 모르타르를 제조하고, 이렇게 제조된 건조 모르타르에 물 31kg을 첨가하여 충분히 비빔한 다음 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착력, 압축강도, 건조수축율, 가사시간, 내수성 및 유동도를 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

<비교예 1>

보통포틀랜드 시멘트 85중량Kg과, 알루미나 시멘트 8Kg, 실리카흄 7Kg을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건조 모르타르를 제조하고, 이렇게 제조된 건조 모르타르에 물 33kg을 첨가하여 충분히 비빔한 다음 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착력, 압축강도, 건조수축율, 가사시간, 내수성 및 유동도를 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

<비교예 2>

보통포틀랜드 시멘트 77중량Kg과, 알루미나 시멘트 20Kg, 실리카흄 3Kg을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건조 모르타르를 제조하고, 이렇게 제조된 건조 모르타르에 물 36kg을 첨가하여 충분히 비빔한 다음 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착력, 압축강도, 건조수축율, 가사시간, 내수성 및 유동도를 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

<비교예 3>

유동화제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 건조 모르타르를 제조하고, 이렇게 제조된 건조 모르타르에 물 65kg을 첨가하여 충분히 비빔한 다음 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착력, 압축강도, 건조수축율, 가사시간, 내수성 및 유동도를 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

구분	접착력(kgf/cm2)	압축강도(kgf/cm2)	건조수축율(×10-4)	가사시간(종결min)	내수성(%)	유동도(플로우 값이60±5cm일때의 W/C)
실시예 1	30	356	0.8	35	1.1	30
실시예 2	28	345	0.2	38	1.2	29
실시예 3	30	357	1.0	35	1.2	31
비교예 1	26	332	2.5	41	1.5	33
비교예 2	25	345	0.5	45	2.5	36
비교예 3	22	285	1.1	37	3.0	65

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 바람직한 범위 내에서 건조몰탈을 제조한 다음 재유화시킨 실시예 1 내지 3의 경우 접착력과 압축강도가 우수할 뿐만 아니라 특히 건조수축율과 가사시간, 내수성 및 유동도 값이 본 발명의 범위 외에서 건조몰탈을 제조한 다음 재유화시킨 비교예 1 내지 3에 비하여 매우 우수함을 확인할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 현장에서 물만 배합하면 고 유동도의 모르타르를 제조할 수 있어 작업성이 우수하고, 건조 수축율을 최소화함과 동시에 접착력을 증진시켜 충분한 강도가 발현되도록 할 수 있을 뿐만 아니라 가사시간이 짧아 시공기간을 단축시킬 수 있는 고 유동도 건조 모르타르 및 그 제조방법을 제공하는 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 결합재와, 재유화형 분말수지, 골재 및 혼화제를 포함하는 모르타르용 원료들을 배합하여 포장하는 건조 모르타르의 제조방법에 있어서,

   상기 결합재로 결합재 100중량%에 대하여 보통포틀랜드 시멘트 75∼85중량%와, 알루미나 시멘트 12∼17중량% 및 실리카흄 3∼8중량%로 혼합된 것을 사용하고, 혼화제로 고유동화제를 결합재 100중량부에 대하여 2∼5중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 고 유동도 건조 모르타르의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 재유화형 분말수지로 입도 4∼9㎛를 갖는 에틸비닐아세테이트 분말수지 또는 SBR 분말수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 고 유동도 건조 모르타르의 제조방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 재유화형 분말수지는 결합재 100중량부에 대하여 3 내지 5중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 고 유동도 건조 모르타르의 제조방법.
4. 청구항 1 또는 2의 제조방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는 고 유동도 건조 모르타르.