KR940008510B1 - 시멘트계 자기평탄성 상 조성물 - Google Patents

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Description

시멘트계 자기평탄성 상 조성물

본 발명은 시멘트계 자기평탄성 상 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 시멘트 모르타르 상 조성물(組成物)의 유동성을 향상시켜 상면 조성물에 자기평탄성(self levelling)을 부여시킨 시멘트계 자기평탄성 상 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 시멘트 모르타르 조성물은 토목 및 건축분야에 광범위하게 사용되는 기재로서, 이는 작업에 필요한 시공성을 내기 위해 요구되는 단위수량이 높기 때문에 이에 따른 시멘트 고유의 단점, 즉 레이탄스(laitance), 블리딩(bleeding), 건조수축균열 및 강도저하 등을 초래하게 된다. 또한, 이러한 시멘트 모르타르 조성물을 이용하여 상시공을 할 경우에는 숙련된 미장공이 필요할 뿐만 아니라, 광범위한 바닥을 미장시공하고자 할때에는 바닥의 레벨차로 인해 평탄면을 확보하기 어렵고, 작업의 연속성이 없어 국부적인 조성물의 변동으로도 비균질한 상재를 형성하게 되므로 상 구조물의 수명을 단축시키는 원인이 되었다.

종래, 이러한 시멘트 모르타르 조성물로 바닥 미장시공을 할때의 단점을 해결하기 위해 시멘트, 또는 시멘트와 석고 및 플라이 애쉬(또는 슬래그 분말)의 혼합물을 기재로 하여 골재 및 각종 혼화제 등을 미리 혼합시킨 예비혼합형의 시멘트계 자기평탄성(SL) 상 조성물이 사용되었는바, 이에 대해서는 대한민국 특허공고 제85-1252호, 일본국 특허공개 소57-92558호, 동 소58-41746호, 동 소59-35052호 및 동 소60-195046호 등에 개재되어 있다.

그러나, 대한민국 특허공고 제85-1252호에 기재된 시멘트계 SL 상 조성물을 사용할 경우에는, 용해되지 않은 혼하제로 인해 시공 후 경화 표면에 색도차가 발생되어 표면이 미려하지 못하며, 온돌식 상난방의 열전도성을 향상시키기 위해 시멘트 SL 상 조성물 중에 철입자를 첨가 사용하기 때문에 이 철가루가 산화하면서 발생되는 팽창압에 의해 균열의 위험성이 있어, 도리어 온돌에 발생된 열이 균열 틈새로 발산되는 단점을 초래하였다. 또한, 상 조성물에 물을 첨가시킨 가수혼합물의 점도가 약 7,000 내지 8,000cps(b형 점도계에 의한 측정치)로 상당히 높아서 시공현장 믹서의 혼합 효율에 따라 큰 영향을 받을 뿐만 아니라, 완전히 혼합되지 못했을 경우에는 미량성분이 소포제의 기능이 저하되어 경화표면에 기포가 발생되곤 했다.

한편, 일본국 특허공개 소57-92558호 및 동 소60-195046호 등에 개재된 시멘트계 SL 상 조성물은 종래의 석고계 상 조성물에서의 내수성 문제는 해결한 반면에, 유동성을 향상시키기 위해 플라이애쉬 및 석고를 첨가시키므로 강도가 저조할 뿐만 아니라, 미반응된 잔존 석고로 인해 이상응결이 유발된 가능성이 크며, 또한, 석고 잔존량이 많을 경우에는 팽창으로 인한 균열이 위험성 마저도 있었다.

이에, 본 발명의 목적은 상술한 단점들을 해결하기 위해 입도 조정된 시멘트, 골재 및 비활성 석회석 분말을 3성분으로 하는 상 조성물을 제조한 후, 여기에 각종 혼화제를 첨가하여 유동성을 향상시키므로써 바닥 미장시공시 별도의 평탄성 작업을 할 필요없이 간단하게 수평 상면이 형성될 뿐만 아니라, 시공 1일 후에 강도가 발현되고, 내마모성 등이 우수하여 차기 연속공정이 가능한 것은 물론, 균열의 위험성이 적은 시멘트계 SL 상 조성물을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 시멘트, 골재 및 혼화제로 이루어진 시멘트계 자기평탄성 상 조성물에 있어서,(가) 시멘트 100중량부, 비활성 석회석 분말 5 내지 50중량부 및 골재 100 내지 200중량부로 이루어진 3성분계 상 조성물, (나) 상기 3성분계 상 조성물에 대해 2 내지 10중량부의 혼화제 및 상기 시멘트에 대해 0.02 내지 3중량부의 변성 스타치계 축합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 시멘트게 자기평탄성 상 조성물인 것이다.

본 발명에 사용되는 시멘트로는 포틀랜드 시멘트, 중용열, 조강 및 초조강 포틀랜드 시멘트, 슬래그 혼합시멘트 및 메슨리 시멘트 등을 사용할 수 있으며, 특히, 긴급 상미장공사와 같은 특수 용도에서는 초속경시멘트 또는 알루미나 시멘트 등의 속경성 시멘트를 사용해도 좋은데, 시공성과 경제성 등을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 시멘트는 그 입경이 5μm 이하인 것이 10중량% 이하로 함유될때, 동일한 시공성을 얻기 위해 요구되는 단위수량이 최소가 되므로, 클링커의 밀(mill)분쇄시 입도조정을 하므로써 종래의 시멘트계 SL 상 조성물에 소요되는 단위수량에 비해 본 발명에서의 단위수량을 감소시켜 상기 문제점들을 개선시키게 된다. 이때, 시멘트 입경이 5μm 이하인 것이 10중량%를 초과하여 함유되면 단위수량이 증가하기 때문에 강도가 저하되고, 균열현상이 발생되게 된다.

상기 비활성 석회석 분말은 44μ체를 10중량% 함유하도록 입도조정되어 상기 시멘트 100중량부에 대해 5내지 50중량부 첨가시키게 되는데, 이 범위내에서 첨가시키면 증량적인 경제효과와 하게 유동성 및 내마모성 등을 향상시킬 수 있다. 이때, 석회석 분말의 첨가량이 5중량부 미만이면 유동성이 없으며, 50중량부를 초과하면 평탄성이 저하되므로, 더욱 바람직하기로는 10 내지 40중량부를 첨가시키는 것이 좋다.

또한, 골재는 강모래, 규사, 석회석사 및 슬래그사 등 종래의 시멘트 모르타르용 미세골재가 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 입경 0.6mm 이상인 입자를 10중량% 이하로, 입경 0.3mm 이하인 입자를 5중량% 이하로 함유시켜 단일입도를 갖도록 입도조정된 골재를 시멘트 100중량부에 대해 100 내지 200중량부 첨가시키는 것이 바람직하다. 만일, 입경 0.6mm 이상의 입자가 10중량%를 초과하면 재료의 분리현상이 심화되고, 입경 0.3mm 이하의 입자가 5중량%를 초과하면 슬러리의 유동성, 평탄성 및 복원성 등이 크게 저하된다.

이와 같이 시멘트-석회석-골재의 최적입도를 적절히 배합하여 제조된 (가) 단계의 3성분계 상 조성물에 상기 (나) 성분을 첨가시키면 시공 및 타설을 위한 작업성을 얻는데 요구되는 SL 상 조성물의 단위수량이 감소되어, 종래의 시멘트계 상 조성물이 갖는 고유의 문제점인 레이탄스, 블리딩 및 건조수축균열 등이 크게 개선될 뿐만 아니라, 동일한 단위수량에서 유동성이 향상되는 이상적인 상 조성물을 얻을 수 있다.

즉, 종대에는 시멘트계 SL 상 조성물 100중량부에 요구되는 단위수량이 28 내지 32중량부이던 것을, 본 발명에 따른 입도조정된 시멘트, 골재 및 비활성 석회석 분말을 사용하게 되면 20 내지 24중량부로 감소시켜 강도, 내마모성 및 건조수축균열 등이 우수한 시멘트계 SL 상 조성물을 제조할 수 있게 되었다.

또한, 시멘트계 SL 상 조성물에는 상기 3성분계 조성물 이외에도 분산제, 보수제, 비닐아세테이트계 폴리머, 소포제 및 팽창제등의 첨가제들이 적량 혼합되어 있다. 본 발명에서는 첨가제들중 특히 혼화제 성분, 예를들면, 분산제, 보수제, 비닐아세테이트계 폴리머 및 소포제의 중량 비율이 중요한 바, 즉, 분산제/(보수제+비닐아세테이트계 폴리머+소포제)의 중량비율을 30 내지 50%로 조절하는 것일 바람직하다. 만일, 상기 비율이 30% 미만일 경우에는 유동성이 저하되게 되고, 50%을 초과하면 블리딩 및 재료의 분리현상이 심화된다. 그러므로, 상기 중량비율이 더욱 바람직하기로는 35 내지 45%의 범위인 것이 효과적이다.

상기 첨가제의 주요성분으로서, 분산제로는 나프탈린, 멜라민, 리그닌술폰산계 축합물 및 비이온계 계면활성제 등이 사용될 수 있으며, 보수제로는 통상의 셀룰로오즈계 에스테르화합물이 많이 사용되는데, 이를 사용한 상 조성물은 점도가 높아 대규모 상 시공시에는 혼합에 어려움이 따르게 되므로 펌핑(pumping)이 불량하고 유동성이 좋지 못하며, 미량인 소포제의 분산 역시 충분하지 못하며 경화 상면에 기포가 발생하게 된다.

그러므로, 본 발명에서는 이러한 단점을 해결하고자, 비닐아세테이트계 폴리머 및 2% 수용액의 정도가 300 내지 1000cps인 변성 스타치(starch)계 축합물 및 소포제와 팽창제를 함께 첨가하면 유동성, 보수성, 소포성의 기능이 우수하고 기포발생이 없으며, 강도가 우수하여 시공 1일 후에 연속공정이 가능하고 균열이 없는 최적의 시멘트계 SL 상 조성물을 형성하게 된다. 이때 소포제로는 실리콘계, 광물유계 및 유기계 소포제가 사용될 수 있고, 팽창제로는 석회계 및 칼슘술포알루미네이트계 팽창제가 사용될 수 있다. 한편 변성 스타치계 축합물의 첨가량은 0.02 내지 3중량부가 적당한 바, 만일 0.02 중량부 미만이면 유동성과 보수성간의 균형이 깨어져 블리딩이 발생하게 되고, 3중량부를 초과하게 되면 강도저하는 물론, 소포작용이 불량하여 기포가 발생될 우려가 있다. 그러므로, 변성 스타치계 축합물의 첨가량은 더욱 바람직하기로는 0.1 내지 1.0 중량부의 범위가 좋다. 이러한 변성 스타치계 축합물은 유동성을 향상시켜 주고, 소포작용을 하여 기포가 생기지 않게 하므로써 상 표면이 매끈하고 미려하게 해준다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1 내지 3(비교예 1 내지 2)]

다음 표 1의 화학조성을 가진 쌍용사제 포틀랜드 시멘트, 석회석 분말 및 골재를 혼합하여 제1단계의 3성분 상 조성물을 제조하되, 이때, 상기 3성분은 다음 표 2와 같이 입도조절된 것을 사용하였다.

이어서, 상기 3성분 시멘트 조성물 100중량부에 대해 분산제/(보수제+비닐아세테이트계 폴리머+소포제)의 중량 비율이 30 내지 50%이 되도록 각각 다음 표 2에 따라 혼화제를 첨가시키고, 팽창제 3중량부 및 변성 스타치 축합물을 첨가하여 자기평탄성 상 조성물을 제조하였다. 이와 같이 하여 제조된 시멘트 SL 상조성물의 물성 실험결과는 다음 표 3에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

주) 1) 실시예 1 내지 3 : 입경 5μm 이하의 입자를 7중량% 함유하는 시멘트

비교예 1 내지 2 : 입경 5μm 이하의 입자를 18중량% 함유하는 시멘트

2) 44μ체를 7중량% 함유하는 비활성 석회석 분말

3) 입도조정된 규사(입도 : 0.3∼0.6mm)

4) 멜라민 술폰산염계 분산제(멜멘트 F-10)

5) 메틸셀루오즈계 보수제(H-metorose, 일본신월화학사)

6) 실리콘계 소포제(KM-606, 한국고려물산)

7) 오노다 Expan

[표 3]

주) 1) 시멘트계 SL상 조성물 100kg당 단위수량(kg)의 중량비

2) 50mmΦ×50mmH의 염화비닐파이프내에 가수혼합물을 충진시킨 후, 수직으로 들어올려서 펴진 직경의 평균치

3) JIS A 6904에 의거 실험

4) 4×4×16cm의 성형몰드에 가수혼합물을 충진하여 30분이 경과된 후 표면상태 관찰

5) 50배율의 실체 현미경으로 관찰

6) JISR 5201에 의거 실험

상기 표 3에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 시멘트계 SL 상 조성물은 흐름치 190mm이상, 1일 강도 100 내지 121kg/㎠으로서, 종래의 시멘트계 SL 상 조성물에 비해 그 성능이 우수하고, 시공 1일 후에 즉시 연속공정을 실시할 수 있는 실용적인 상 조성물로서, 대규모 바닥 미장 시공시 시공성이 뛰어난 우수한 상 조성물이다.

Claims (7)

1. (가) 입경 5μm 이하의 입자가 10중량% 이하로 함유된 시멘트 100중량부에 대해, 44μ체가 10중량% 이하로 함유된 비활성 석회석 분말 5 내지 50중량부 및 입경 0.6mm 이상의 입자가 10중량%, 입경 0.3mm 이하의 입자가 5중량% 이하로 함유된 골재 100 내지 200중량부로 이루어진 3성분계 상 조성물 : (나) 2 내지 10중량부의 분산제, 보수제, 비닐아세테이트계 폴리머, 소포제 및 팽창제로 구성된 혼화제 조성물 ; 및 (다) 0.02 내지 3.0중량부의 변성 스타치계 축합물로 구성됨을 특징으로 하는 시멘트계 자기 평탄성 상 조성물.
2. 제1항에 있어서, 분산제는 나프탈린, 멜라민, 라그닌술폰산계 축합물 또는 비이온계 계면활성제임을 특징으로 하는 시멘트계 자기 평탄성 상 조성물.
3. 제1항에 있어서, 보수제는 셀루로오즈계 에스테르화합물임을 특징으로 하는 시멘트계 자기 평탄성 상조성물.
4. 제1항에 있어서, 소포제는 실리콘계 소포제임을 특징으로 하는 시멘트계 자기 평탄성 상 조성물.
5. 제1항에 있어서, 팽창제는 석회계 또는 칼슘술모알루이네이트계 팽창제임을 특징으로 하는 시멘트계 자기 평탄성 상 조성물.
6. 제1항에 있어서, 혼화제 조성물중 분산제의 중량비율이 보수제, 비닐아세테이트계 폴리머 및 소프제혼합물에 대해 30% 내지 50%임을 특징으로 하는 시멘트계 자기 평탄성 상 조성물.
7. 제1항에 있어서, 변성스타치계 축합물은 2% 수용액의 정도가 300 내지 1000cps임을 특징으로 하는 시멘트계 자기 평탄성 상 조성물.