KR970008730B1 - 탄소섬유보강 시멘트 모르터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

없음.

Description

탄소섬유보강 시멘트 모르터의 제조방법

본 발명은 토목, 건축재료등으로 사용되는 탄소섬유 보강 시멘트 모르터의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 높은 평탄도가 요구되는 바닥재등에 적합한 자기평활성을 지닌 고유동성 및 저수축성의 탄소섬유보강 시멘트 모르터의 제조방법에 관한 것이다.

통상 시멘트모르터는 토목공사 및 건축공사에서는 불가결의 재료로서, 이들의 특성이 건설공기 및 건축물의 특성을 좌우한다고 하여도 과언은 아니다. 이러한 시멘트모르터를 제조함에 있어 통상 포틀랜드 시멘트와 다양한 종류의 골재를 혼합하여 사용하고 있으며, 용도에 따라서 다양한 특성이 요구되고 있다.

그러나, 일반적으로 시멘트 모르터는 작업도 및 유동도가 매우 낮으므로 내부 기포의 탈기 또는 균일 분산이 어려울 뿐만 아니라 작업면의 평탄도를 얻기가 어려울 문제점이 있다. 특히, 우리나라와 같이 바닥 난방식 구조를 갖는 주거시설에는 바닥면의 평탄도가 매우 중요하며 열에너지의 비축효과 및 고강도가 요구되므로 이를 보완하기 위하여 다량의 첨가제를 사용할 뿐만 아니라 바닥면의 평탄도를 높이기 위하여 사람에 의한 수작업을 장시간 행하여야 하므로 많은 경비와 작업능률의 저하를 초래하게 된다.

한편, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 고유농도를 갖는 시멘트 모르터에 대한 개발연구가 활발히 진행되고 있는데, 이와 관련된 종래방법을 예를 들면 다음과 같은 방법들이 있다.

즉, 하나의 예로서 포틀랜드 시멘트 60부, 0.6um 이상의 입도를 갖는 모래 : 100부, 응결촉진제 : 40부 및 감수제 : 0.3중량%, 풍화방지제 : 0.5중량, 지연제 : 0.3중량% 및 물 30부를 혼합함으로써 1일 강도가 39kgf/㎠이며 3일 경화강도가 87kgf/㎠인 고유동화 시멘트 모르터를 제조하는 방법(일본 공개특허공보 평 02-302,352)이 있으며, 또 다른 예로서 시멘트, C₃A₃CaF₂, 무수물, 유동화제 및 경화촉진제를 혼합하여 제조하는 방법(일본 특허공보 평 02-243,552)등을 들 수 있다.

그러나, 상기 방법들은 첨가물의 종류가 매우 복잡할 뿐만 아니라 다량의 첨가제를 첨가하여야 하므로 사용이 까다로우며 수축에 의한 균열이 발생하는 문제점등이 있다.

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 소량의 탄소섬유를 첨가함으로써, 자기평활성을 갖고 유동성이 높아 펌프에 의한 압송이 가능하며 수축율이 적은 저수축의 탄소섬유보강 시멘트 모르터를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 탄소섬유를 첨가하여 시멘트 모르터를 제조하는 방법에 있어서, 입자크기가 0.1-0.5mm인 모래를 시멘트에 1 : 0.5-1 : 2의 중량비로 혼합하고, 여기에 보강용 탄소섬유를 0.5-1wt.%, 유동화제를 1-4중량%의 범위로 첨가하여 건식혼합하고, 이후 습식혼련함을 포함하여 구성되는 탄소섬유보강 시멘트 모르터의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

우선, 본 발명의 시멘트 모르터에 함유되어 골재로 사용된 모래는 SiO₂함량 60% 이상인 것은 모두 사용될 수 있다. 그러나, 모래의 입자크기가 0.1mm 보다 60% 이상인 것은 모두 사용될 수 있다. 그러나, 모래의 입자크기가 0.1mm 보다 작을 경우에는 모래의 미세분에 의한 볼리딩이 발생하고 자기수평성이 떨어지는 문제점이 있으며, 0.5mm 보다 클 경우에는 시멘트와 모래의 분리현성이 발생하므로 강도저하를 야기할 뿐만 아니라 균질의 경화물을 제조할 수 없다.

또한, 시멘트와 모래의 혼합비가 1 : 0.5 이하일 경우에는 유동도가 떨어지며, 1 : 2 이상일 경우에는 시멘트와 모래의 분리현상이 발생하므로 균일한 경화물을 제조할 수 없을 뿐만 아니라 시멘트의 점결력 저하로 인하여 강도가 떨어지므로 바람직하지 못하다.

한편, 보강재로 사용되는 탄소섬유는 섬유길이가 짧은 단섬유(3-10mm)를 사용한다. 그러나, 그 첨가량이 상기 시멘트와 모래의 혼합물의 중량에 대하여 0.5중량% 이하의 경우, 보강효과를 기대할 수 없고 또한, 수축을 억제할 수 없으며 1중량% 이상의 경우에는 유동도의 저해, 분산의 어려움 및 기공의 증대에 따른 강도의 저하를 야기하므로 바람직하지 못하다.

그리고, 본 발명에서 사용되는 유동화제는 유동효과를 줄 수 있는 것은 모두 사용될 수 있는데, 바람직하게는 축합나프탈렌 술폰산 나트륨염계를 사용하는 것이 효과적이다. 이때, 상기 유동화제는 상기 혼합물의 중량에 대하여 통상 1-4중량%의 범위로 첨가되는데, 만일 유동화제 첨가량이 1중량% 이하로 되면 유동성이 저하되며, 반면에 4중량% 이상으로 되어도 유동성이 더이상 향상되지 않는다.

상기와 같이 혼합된 시멘트 모르터 원료는 건식혼합을 하여 섬유를 균일하게 분산시킨 다음, 통상의 방법으로 습식혼련을 행하며 1일 압축강도가 100kgf/㎠ 이상을 나타내게 된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같이, 입자크기가 0.707mm 미만의 다양한 분포를 갖는 모래를 시멘트에 중량비가 1 : 0.01-1 : 2.5가 되도록 혼합한 후 유동화제를 1중량%, 탄소섬유를 0.01-1.5중량% 첨가하여 건식혼합을 행함으로써, 섬유를 균일하게 분산하였고 습식 혼련을 행하여 시멘트 모르터를 제조하였다. 이후 각각의 제조된 시멘트 모르터를 캐스팅에 의하여 경화체를 제조하고 그 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

이때, 상기 모르터와 경화체의 유동도는 KSL 5111, 그리고 1일 압축강도는 KSL 5105에 의한 방법으로 측정하였다.

[표 1]

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 발명예(1-3)의 경우에는 유동도, 수축율 및 압축강도에 있어서 양호한 경향을 보인 반면에 비교예(1)은 골재의 크기가 0.1mm 보다 작은 미분이 포함된 경우로서, 미세한 입자에 의하여 블리딩이 일어나 침강수축이 크게 발생하므로 바람직하지 못함을 알 수 있다. 또한 비교예(2)는 0.5mm 보다 큰 입자가 존재한 경우로서 유동도는 양호하였으나, 캐스팅시 큰 입자와 시멘트간의 분리현상이 발생하여 낮은 강도를 나타내므로 바람직하지 못함을 알 수 있다. 그리고, 비교예(3)은 입자간에 윤활작용을 하던 적당한 크기의 모래가 적은 경우로서 유동도가 떨어지므로 바람직하지 못함을 알 수 있다. 또한, 비교예(4)는 모래가 과잉함유된 경우로 시멘트 점결력저하로 강도가 떨어지는 문제점이 있었다. 한편, 비교예(5)는 탄소섬유의 함량이 충분치 못한 경우로 수축율의 급격한 증가를 보였으며, 비교예(6)에서는 탄소섬의 과잉공급에 따라 수축율은 양호하였으나 유동도 및 강도가 감소하므로 바람직하지 못함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 시멘트모르터를 제조시 탄소섬유, 골재의 입도 및 골재의 함량을 조절함으로써 저수축율을 나타내며 펌프에 의한 압출이 가능한 동시에 자기수평성이 우수하여 높은 평탄도가 요구되는 바닥재 등에 적합한 건축소재로 활용할 수 있다.

Claims (1)

1. 탄소섬유를 첨가하여 시멘트 모르터를 제조하는 방법에 있어서, 입자크기가 0.1-0.5mm인 모래를 시멘트에 1 : 0.5-1 : 2의 중량비로 혼합하고, 여기에 보강용 탄소섬유를 0.5-1wt.%, 유동화제를 1-4중량%의 범위로 첨가하여 건식혼합하고, 이후 습식혼련함을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소섬유보강 시멘트 모르터의 제조방법.