WO2018117306A1 - 활성 분체를 사용하는 모르타르 - Google Patents

활성 분체를 사용하는 모르타르 Download PDF

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추용식
서성관
정재현
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Definitions

  • the present invention relates to a mortar using an active powder, and more particularly to a mortar using an active powder that can be improved in the initial strength and workability by replacing part of the cement with the active powder.
  • Pre-blended Mortar (Dry Ready Mixed Mortar) has been produced in Korea since the early 1990s, and it is gradually increasing in the construction site due to its convenient construction and easy quality control. .
  • Dry mortar is a dry material, which is composed of sand (70-75%) and cement (usually Portland cement, blast furnace slag cement, superhard cement, etc.), which are classified and remixed according to the particle size (25-30 wt%). It is prepared by mixing. As the binder, cement, gypsum, slaked lime, fly ash, blast furnace slag fine powder and the like are generally used. The binder is prepared by adding a chemical admixture (see Korean Patent No. 1341530).
  • the physical properties of the dry mortar are specified in the KS standard (KS L 5220; dry cement mortar) as shown in Table 1, the main performance evaluation items include compressive strength, water retention, air volume and the like.
  • Mixed powder including desulfurized gypsum 10wt%, cement 60wt%, blast furnace slag 10wt%, fly ash 10wt%, active powder 10wt%;
  • the active powder has a mixing ratio of the active purified fly ash and the active papermaking fly ash in a range of 8: 2 to 9: 1, and the active powder has a powder degree of 6000 to 8000 cm 2 / g.
  • the active paper ash can be activated by grinding after mixing 5-15 wt% of anhydrous gypsum and 5-15 wt% of hydrated water to 100 wt% of paper ash.
  • mortar may be further mixed with 0.1 to 0.5 wt% of ceramic fiber with respect to the mixed powder.
  • the ceramic fibers may include basalt fibers, glass fibers and carbon fibers.
  • Mortar using the active powder according to the second aspect of the present invention desulfurized gypsum 10wt%, cement 60wt%, blast furnace slag 10wt%, fly ash 10wt%, active powder 10wt%;
  • the active powder is composed of the active residue fly ash and the active paper fly fly in a weight ratio of 9: 1,
  • the active powder includes a powder having a powder degree of 6000 to 8000 cm 2 / g.
  • the active paper ash can be activated by grinding after mixing 5-15 wt% of anhydrous gypsum and 5-15 wt% of hydrated water to 100 wt% of paper ash.
  • mortar may be further mixed with 0.1 to 0.5 wt% of ceramic fiber with respect to the mixed powder.
  • the ceramic fibers may include basalt fibers, glass fibers and carbon fibers.
  • the present invention it is possible to provide a mortar in which a part of cement is replaced with an active purified fly ash, an active residue fly ash, or an active paper ash, while improving initial strength and workability.
  • a part of the cement can be replaced with an active purified fly ash, an active residue fly ash or an active paper ash to provide mortars with improved economics and environmental friendliness.
  • 1 is a graph showing the compressive strength of mortar using 10 wt% of active tablet fly ash according to the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the compressive strength of mortar using 10 wt% of active residue fly ash according to the present invention.
  • 3 is a graph showing the compressive strength of mortar using 10 wt% of active paper ash according to the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the compressive strength of mortar using 20 wt% of active purified fly ash and active residue fly ash, respectively.
  • 5 is a graph showing the compressive strength of the mortar used by mixing the active purified fly ash and the active papermaking ash.
  • FIG. 6 is a graph showing the compressive strength of mortar used by mixing the active residue fly ash and the active papermaking ash.
  • FIG. 7 is a graph showing the flow of mortar using a mixture of active purified fly ash and active paper ash.
  • FIG. 8 is a graph showing the flow of mortar using a mixture of an active residue fly ash and an active papermaking ash.
  • the active powders used in the present invention are those that activate purified fly ash, residue fly ash, and paper ash. Refining and residue fly ash is activated by pulverizing coal ash collected from coal-fired power plant using pulverized coal as fuel for 30 ⁇ 90 minutes with vibration mill, and paper ash is 100wt% of paper ash and gypsum 5 ⁇ 15wt% and hydrated water 5 After mixing ⁇ 15wt% and pulverizing 3 ⁇ 10 minutes in a vibration mill to activate mechanically. At this time, instead of anhydrous gypsum, half gypsum and dihydrate gypsum may be used. As the fly ash, materials such as coal ash, blast furnace slag powder and metakaolin may be used.
  • Activation of the refined fly ash, residue fly ash and paper ash ash in the present invention means processing the respective materials to have a particle size of 6000 to 8000 cm 2 / g and a particle size of approximately 5 to 15 ⁇ m.
  • Table 2 shows the general mixing ratio (Ref) of the floor mortar for building in Korea, the mixing ratio using the active tablet fly ash according to the present invention (A1 ⁇ A3), the mixing ratio using the active residue fly ash (B1 ⁇ B3), active paper
  • the mixing ratio (C1 to C2) using ash is shown (but the mixing water ratio is increased by 2-3%), and in the present invention, the physical properties analysis of the active tablet / resid fly ash and active paper ash based on this mixing ratio And evaluation.
  • fly ash has a powder degree of 3,00 ⁇ 4,500 cm 2 / g and the particle size is about 150 ⁇ m
  • active powder fly ash, active residue fly ash and active paper ash as the active powder 6000 ⁇ 8000cm 2 / It has a powder degree of g and a particle size of approximately 400 to 1500 ⁇ m small particles.
  • the active purified fly ash and the active residue fly ash were used in place of the conventional fly ash and cement at 10 wt% or 20 wt% of the total weight, and the active paper was 10 wt% of the total weight of the conventional fly ash. Or used in place of cement.
  • the general bottom mortar (Ref) is shown as FA Ref and its compressive strength was 14.6MPa for 3 days curing, 21.6MPa for 7 days curing.
  • the mortar using the active tablet fly ash 10wt% according to the present invention (Example 1 A1) was shown as AFA 10% in FIG. 1 and showed 15.8MPa at 3 days curing and 23.1MPa at 7 days curing.
  • mortar (A2) containing 10 wt% of active purified fly ash and 10 wt% of conventional fly ash (pulverized) is shown as AFA10% + FA 10% in FIG. 2, 12.0 MPa at 3 days of curing, 19.3 at 7 days of curing. MPa is shown.
  • Example 1 Example 1
  • second embodiment A2 that is, when the cement content is reduced by 10 wt%, 10 wt% of the active purified fly ash is used (first embodiment A1).
  • the compressive strength ratio tended to decrease.
  • the general bottom mortar Ref showed 14.6 MPa at 3 days of curing and 21.6 MPa at 7 days of curing.
  • the mortar using the active residue fly ash 10wt% according to the present invention (Example 4 B1) was shown as ARFA 10% in FIG. 2 and showed 15.9MPa at 3 days curing and 22.4MPa at 7 days curing.
  • the mortar (B2) containing 10 wt% of active residue fly ash and 10 wt% of conventional fly ash was shown as ARFA10% + FA10% in FIG. 2 and showed 12.3MPa at 3 days of curing and 18.1MPa at 7 days of curing.
  • the embodiment shown in FIG. 2 had the best combination of the fourth embodiment (C1) using a compressive strength ratio of only 10 wt% of active residue fly ash.
  • Example 5 B2 when 10 wt% of the conventional fly ash and the active residue fly ash are each used (Example 5 B2), that is, when the cement content is reduced by 10 wt%, 10 wt% of the active purified fly ash is used (Fourth Example B1).
  • the compressive strength ratio tended to decrease.
  • the general bottom mortar (Ref) is shown as FA Ref and its compressive strength was 14.6MPa for 3 days curing, 21.6MPa for 7 days curing.
  • the mortar using the active papermaking ash 10wt% according to the present invention (Example 7 C1) is shown as APA 10% in Figure 3, it showed 17.8MPa at 3 days curing, 23.9MPa at 7 days curing.
  • the mortar containing 10 wt% of active paper ash and 10 wt% of the conventional fly ash (Example 8 C2) is shown as APA10% + FA10% in FIG. 3 and shows 15.0 MPa at 3 days of curing and 21.2 MPa at 7 days of curing. Indicated.
  • the flow value was higher when using the active powder, and the flow of the ordinary bottom mortar (Ref.) was 196 mm.
  • the flow value was slightly lower, and when using 10 wt% of active paper ash (C1), a flow value of 192 mm was expressed. Therefore, the flow difference between the active paper ash and Ref. was about 4 mm.
  • the lowest flow was with residue fly ash (RFA), with a flow value of 184 mm.
  • the highest flow value was in the case of using active purified fly ash (A1), where the flow value was 199 mm.
  • Example 6 B3 the compressive strength of the mortar using the active residue fly ash 20wt% (cement 60wt%) (Example 6 B3) also showed a lower strength value than the conventional mortar (FA ref) using 10wt% fly ash (70wt% cement).
  • the compressive strength at 3 days curing was 13.5MPa and the compressive strength at 7 days curing was 19.3MPa.
  • Examples 2, 5 Although the total weight of the cement can be reduced from the conventional 70wt% to 60wt%, compared to the conventional general floor mortar (FA Ref) 3 days curing compared to the compressive strength and 7 days curing Compressive strength is low.
  • FA Ref general floor mortar
  • Examples 3, 6 (A3, B3): The total weight of cement can be reduced from 70 wt% to 60 wt%, but compressive strength at 3 days curing and compression at 7 days curing compared to conventional general floor mortar (FA Ref) Less intense
  • Example 8 (C2) The compressive strength at 3 days curing and the compressive strength at 7 days curing were approximately equal compared to conventional general flooring mortar (FA Ref) while reducing the total weight of cement from 70 wt% to 60 wt%. .
  • Applicant mixes 5 wt%, 10 wt%, 15 wt% and 20 wt% of active tablet fly ash (AFA) or active residue fly ash (ARFA) with respect to 10 wt% of total weight assigned to active paper ash (APA), respectively. After 3 days and 7 days of curing, the compressive strength was measured and compared with each other.
  • AFA active tablet fly ash
  • ARFA active residue fly ash
  • FIG. 5 is a compressive strength according to the curing seal of the mixture of active paper ash (APA) and active tablet fly ash (AFA) mixed with active paper ash (APA) and active tablet fly ash (AFA) within 10wt% Is a graph.
  • the ratio of active paper ash (APA) to active tablet fly ash (AFA) is 8: 2 (APA20% + AFA80%)
  • the compressive strength after 3 days of curing was 14.5 MPa and 7 days.
  • the compressive strength was 22.1 MPa, indicating that the improved compressive strength was obtained compared to the conventional mortar.
  • FIG. 6 is a compressive strength according to the curing seal of the mixture of active paper ash (APA) and active residue fly ash (ARFA) mixed with active paper ash (APA) and active residue fly ash (ARFA) within 10wt% Is a graph.
  • APA active paper ash
  • ARFA active residue fly ash
  • FIG. 6 when the ratio of active paper ash (APA) to active residue fly ash (AFA) is 9: 1 (APA10% + ARFA90%), the compressive strength after 3 days of curing was 14.4 MPa and 7 days. After curing, the compressive strength was 21.4 MPa, confirming that the compressive strength almost similar to that of the conventional mortar was obtained.
  • FIG. 7 and 8 show flow values of mortar using active purified fly ash / residue fly ash to which active paper ash (APA) was added at 5-20 wt%.
  • the flow increased slightly until 10 wt% of active paper ash (APA) was added and gradually decreased from 10 wt% or more, but the difference in these flow values was very small (up to 200 mm, at least 195 mm).
  • the dry mortar using the active powder according to the present invention is mixed powder containing desulfurized gypsum 10wt%, cement 60wt%, blast furnace slag 10wt%, fly ash 10wt% and active powder 10wt% It is composed by mixing 250 wt% of sand with 65 wt% of mixed water, wherein the active powder is composed of an active tablet fly ash and an active paper fly ash having a weight ratio of 8: 2.
  • the dry mortar using the active powder according to the present invention is 250 wt% of sand in a mixed powder containing 10 wt% of desulfurized gypsum, 60 wt% of cement, 10 wt% of blast furnace slag, 10 wt% of fly ash and 10 wt% of active powder. It is formed by mixing 65 wt% of mixed water, wherein the active powder is composed of an active residue fly ash and an active paper fly ash in a weight ratio of 9: 1.
  • the ceramic fibers include basalt fibers, glass fibers, carbon fibers, and the like.
  • the amount of ceramic fiber is 0.1 ⁇ 0.5wt% mixed with 100% by weight of powder, and in this experiment, the flow of mortar generated by mixing 0.2wt%, 0.4wt% and 0.6wt% with 100% by weight of powder is 100% by weight. Was measured.

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Abstract

본 발명은 시멘트 일부를 활성 제지 애쉬로 대체하여 시멘트의 사용 비율을 감소시키는 동시에 강도 및 작업성이 개선되는 활성 분체를 사용하는 모르타르에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 탈황석고 10wt%, 시멘트 60wt%, 고로 슬래그 10wt%, 플라이 애쉬 10wt%, 활성 분체10wt%를 포함하는 혼합분말; 상기 혼합 분말에 대해 외할로 모래 250wt%; 및 상기 혼합 분말에 대해 외할로 혼합수 65wt%를 혼합하여 조성되고, 상기 활성 분체는 활성 정제 플라이 애쉬와 활성 제지 플라이 애쉬의 혼합비율이 8:2 내지 9:1의 범위내에서 구성되고, 상기 활성 분체는 6000 내지 8000cm2/g의 분말도를 가지는 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르가 제공된다. 활성 제지 플라이 애쉬가 9 : 1의 중량비로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

활성 분체를 사용하는 모르타르
본 발명은 활성 분체를 사용하는 모르타르에 관한 것으로, 구체적으로는 시멘트 일부를 활성 분체로로 대체하여 초기 강도 및 작업성이 개선될 수 있는 활성 분체를 사용하는 모르타르에 관한 것이다.
건축용 건조모르타르(Pre-blended Mortar, Dry Ready Mixed Mortar)는 1990년대 초반부터 국내에서 생산되기 시작하였는데, 현장배합시 시공이 편리하며 품질관리가 용이하여 건설현장에서의 사용량이 점차 증가하고 있는 추세이다.
건조모르타르는 모래를 완전히 건조한 후, 입경에 따라 분급하고 재혼합한 모래(70 ~ 75%)와 시멘트(보통 포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 초속경 시멘트 등)를 주성분으로 한 결합재(25 ~ 30wt%)를 혼합하여 제조한다. 결합재는 일반적으로 시멘트, 석고류, 소석회, 플라이 애쉬, 고로 슬래그 미분말 등이 사용되며, 필요에 따라 화학 혼화제를 첨가하여 제조한다(대한민국 특허 제1341530호 참조).
또한, 건조모르타르의 물성은 표 1에서와 같이 KS 규격(KS L 5220; 건조 시멘트 모르타르)에 명시되어 있으며, 주요 성능 평가 항목으로는 압축강도, 보수성, 공기량 등을 들 수 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2016015157-appb-I000001
한편 시멘트 산업관련 분야를 포함한 건축 재료 기술 분야에서 경제적 재료 및 친환경 재료에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 재료의 경제성을 확보하는 방법으로는 모르타르 제조시 시멘트 사용량을 줄이고 고로 슬래그 또는 플라이 애쉬 등의 다른 결합제의 사용량을 증가시키는 방법이 있다.
본 발명의 목적은 기계적으로 활성화된 활성 정제 플라이 애쉬, 활성 잔사 플라이 애쉬 및 활성 제지 애쉬를 결합제로서 이용함으로써, 시멘트 사용량을 감소하는 동시에 모르타르의 양생 후 압축강도는 유지할 수 있는 모르타르를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일양태에 따른 활성 분체를 사용하는 모르타르는,
탈황석고 10wt%, 시멘트 60wt%, 고로 슬래그 10wt%, 플라이 애쉬 10wt%, 활성 분체10wt%를 포함하는 혼합분말;
상기 혼합 분말에 대해 외할로 모래 250wt%; 및
상기 혼합 분말에 대해 외할로 혼합수 65wt%를 혼합하여 조성되고,
상기 활성 분체는 활성 정제 플라이 애쉬와 활성 제지 플라이 애쉬의 혼합비율이 8:2 내지 9:1의 범위내에서 구성되고, 활성 분체는 6000 내지 8000cm2/g의 분말도를 가진다.
전술한 양태에서 활성 제지 애쉬는 제지 애쉬 100wt%에 외할로 무수석고 5 ~ 15wt%와 수화수 5 ~ 15wt%를 혼합한 후 분쇄하여 활성화될 수 있다.
또한 전술한 양태에서 모르타르에는 상기 혼합 분말에 대해 외할로 0.1 ~ 0.5wt%의 세라믹 섬유가 더 혼합될 수도 있다.
또한 전술한 양태에서 세라믹 섬유는 현무암 섬유, 유리 섬유 및 탄소 섬유를 포함할 수도 있다.
본 발명의 제2 양태에 따른 활성 분체를 사용하는 모르타르는, 탈황석고 10wt%, 시멘트 60wt%, 고로 슬래그 10wt%, 플라이 애쉬 10wt%, 활성 분체10wt%를 포함하는 혼합분말;
상기 혼합 분말에 대해 외할로 모래 250wt%; 및
상기 혼합 분말에 대해 외할로 혼합수 65wt%를 혼합하여 조성되고,
상기 활성 분체는 활성 잔사 플라이 애쉬와 활성 제지 플라이 애쉬가 9 : 1의 중량비로 구성되고,
상기 활성 분체는 6000 내지 8000cm2/g의 분말도를 가지는 것을 특징적 구서으로서 포함한다.
전술한 양태에서 활성 제지 애쉬는 제지 애쉬 100wt%에 외할로 무수석고 5 ~ 15wt%와 수화수 5 ~ 15wt%를 혼합한 후 분쇄하여 활성화될 수 있다.
또한 전술한 양태에서 모르타르에는 상기 혼합 분말에 대해 외할로 0.1 ~ 0.5wt%의 세라믹 섬유가 더 혼합될 수도 있다.
또한 전술한 양태에서 세라믹 섬유는 현무암 섬유, 유리 섬유 및 탄소 섬유를 포함할 수도 있다.
본 발명에 따르면 시멘트 일부를 활성 정제 플라이 애쉬, 활성 잔사 플라이 애쉬, 또는 활성 제지 애쉬로 대체하면서도 초기 강도 및 작업성이 개선되는 모르타르를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 시멘트 일부를 활성 정제 플라이 애쉬, 활성 잔사 플라이 애쉬 또는 활성 제지 애쉬로 대체하여 경제성 및 환경 친화성이 개선된 모르타르를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명에 따라 활성 정제 플라이 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르의 압축 강도를 나타내는 그래프이다.
도2는 본 발명에 따라 활성 잔사 플라이 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르의 압축 강도를 나타내는 그래프이다.
도3은 본 발명에 따라 활성 제지 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르의 압축 강도를 나타내는 그래프이다.
도4는 활성 정제 플라이 애쉬 및 활성 잔사 플라이 애쉬를 각각 20wt% 사용한 모르타르의 압축 강도를 나타내는 그래프이다.
도5는 활성 정제 플라이 애쉬 및 활성 제지 애쉬를 혼합하여 사용한 모르타르의 압축 강도를 나타내는 그래프이다.
도6은 활성 잔사 플라이 애쉬 및 활성 제지 애쉬를 혼합하여 사용한 모르타르의 압축 강도를 나타내는 그래프이다.
도7은 활성 정제 플라이 애쉬 및 활성 제지 애쉬를 혼합하여 사용한 모르타르의 플로우를 나타내는 그래프이다.
도8은 활성 잔사 플라이 애쉬 및 활성 제지 애쉬를 혼합하여 사용한 모르타르의 플로우를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 활성 분체를 사용하는 모르타르에 대해 설명하도록 한다.
본 발명에 사용되는 활성 분체는 정제 플라이 애쉬, 잔사 플라이 애쉬 및 제지 애쉬를 활성화한 것이다. 정제 및 잔사 플라이 애쉬는 미분탄을 연료로서 사용하는 화력발전소로부터 수집된 석탄재를 진동밀로 30 ~ 90분간 분쇄하여 활성화 하고, 제지 애쉬는 제지 애쉬 100wt%에 외할로 무수석고 5 ~ 15wt%와 수화수 5 ~ 15wt%를 혼합한 후 진동밀에서 3 ~ 10분간 분쇄하여 기계적으로 활성화한다. 이때 무수석고 대신에 반수석고, 이수석고를 사용할 수도 있다. 플라이 애쉬로서는 석탄회, 고로슬래그미분말, 메타카올린 등의 재료가 이용될 수 있다.
본 발명에서 정제 플라이 애쉬, 잔사 플라이 애쉬 및 제지 애쉬의 활성화란 각각의 재료들을 6000 내지 8000cm2/g의 분말도와, 대략 5~15㎛ 작은 입자의 크기를 가지도록 가공하는 것을 의미한다.
표 2는 국내 건축용 바닥 모르타르의 일반적 배합비율(Ref)와, 본 발명에 따른 활성 정제 플라이 애쉬를 이용한 배합 비율(A1~A3), 활성 잔사 플라이 애쉬를 이용한 배합 비율(B1~B3), 활성 제지 애쉬를 이용한 배합 비율(C1~C2)를 나타내고 있으며(단, 혼합수 비율은 2∼3% 상향조정), 본 발명에서는 이 배합 비율에 기반하여 활성 정제/잔사 플라이애쉬 및 활성 제지 애쉬의 물성 분석 및 평가를 하였다.
[표 2]
Figure PCTKR2016015157-appb-I000002
여기서 플라이 애쉬는 3,00~4,500㎠/g의 분말도를 가지며 입자의 크기가 대략 150㎛ 정도인 반면, 활성 분말로서 활성 정제 플라이 애쉬, 활성 잔사 플라이 애쉬 및 활성 제지 애쉬의 경우 6000 내지 8000cm2/g의 분말도와, 대략 400~1500㎛ 작은 입자의 크기를 갖는다.
표 2에서와 같이 활성 정제 플라이 애쉬와 활성 잔사 플라이애쉬는 전체 중량의 10wt% 또는 20wt% 상이에서 종래의 플라이 애쉬와 시멘트를 대신하여 사용하였으며, 활성 제지는 전체 중량의 10wt%를 종래의 플라이 애쉬 또는 시멘트를 대신하여 사용되었다.
표 2에서 활성 정제 플라이 애쉬의 제1 실시예(A1)와 Ref를 비교하면 Ref의 플라이 애쉬 10wt%가 본 발명에 따른 활성 정제 플라이 애쉬 10wt%로 대체 되었다.
또한 표 2에서 활성 정제 플라이 애쉬의 제2 실시예(A2)와 Ref를 비교하면 Ref의 플라이 애쉬 10wt%는 그대로 사용되고, 대신 시멘트 10wt%가 본 발명에 따른 활성 정제 플라이 애쉬 10wt%로 대체 되었다.
또한 표 2에서 활성 정제 플라이 애쉬의 제3 실시예(A3)와 Ref를 비교하면 Ref의 플라이 애쉬 10wt%와 시멘트 10wt%가 본 발명에 따른 활성 정제 플라이 애쉬 20wt%로 대체 되었다.
표 2에서 활성 잔사 플라이 애쉬의 제4 실시예(B1)과 Ref를 비교하면 제1 실시예와 유사하게 Ref의 플라이 애쉬 10wt%가 본 발명에 따른 활성 잔사 플라이 애쉬 10wt%로 대체 되었다.
표 2에서 활성 잔사 플라이 애쉬의 제5 실시예(B2)과 Ref를 비교하면 제2 실시예와 유사하게 Ref의 플라이 애쉬 10wt%는 그대로 사용되고, 대신 시멘트 10wt%가 본 발명에 따른 활성 잔사 플라이 애쉬 10wt%로 대체 되었다.
또한 표 2에서 활성 잔제 플라이 애쉬의 제6 실시예(B3)와 Ref를 비교하면 제3 실시예와 유사하게 Ref의 플라이 애쉬 10wt%와 시멘트 10wt%가 본 발명에 따른 활성 잔사 플라이 애쉬 20wt%로 대체 되었다.
표 2에서 활성 제지 애쉬의 제7 실시예(C1)와 Ref를 비교하면, 제1 실시예 및 제4 실시예와 유사하게, Ref의 플라이 애쉬 10wt%가 본 발명에 따른 활성 제지 애쉬 10wt%로 대체 되었다.
표 2에서 활성 제지 애쉬의 제8 실시예(C2)와 Ref를 비교하면, 제2 실시예 및 제5 실시예와 유사하게, Ref의 플라이 애쉬 10wt%는 그대로 사용되고, 대신 시멘트 10wt%가 본 발명에 따른 활성 제지 애쉬 10wt%로 대체 되었다.
이를 요약하면, 활성 정제 플라이 애쉬(AFA) 20wt% 치환시(A2, A3)에는 기존 플라이애쉬(FA) 10wt% + 활성 정제 플라이애쉬 10wt%(A2) 또는 기존 플라이애쉬 0wt% + 활성 정제 플라이애쉬 20wt%(A3)를 배합기준으로 선정하고, 활성 잔사 플라이 애쉬(ARFA) 20wt% 치환시에는 기존 플라이애쉬 10wt% + 활성 잔사 플라이애쉬 10wt%(B2) 또는 기존 플라이애쉬 0wt% + 활성 잔사 플라이애쉬 20wt%(B3)를 배합기준으로 선정하였다. 활성 제지 애쉬(APA) 사용시에는 기존 플라이애쉬 0wt% + 활성 제지 애쉬 10wt%(C1)와 기존 플라이애쉬 10wt% + 활성 제지 애쉬10wt%(C2) 조건으로 배합설계 하였다.
활성 정제 플라이 애쉬 , 잔사 플라이애쉬 및 활성 제지 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르의 압축 강도 분석
이하 전술한 표 2와 같은 배합비율로 제조된 모르타르의 압축 강도에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1는 일반 바닥 모르타르(Ref.)의 압축 강도와, 본 발명에 따라 활성 정제 플라이 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르(제1 실시예 A1)의 압축 강도와, 플라이 애쉬 10wt% 및 활성 정제 플라이 애쉬 10wt%가 사용된 모르타르(제2 실시예 A2)의 양생 시일에 따른 압축 강도를 나타낸 그래프이다.
도 1에서 일반 바닥 모르타르(Ref)는 FA Ref로 도시되었으며 그 압축강도는 3일 양생시 14.6MPa, 7일 양생시 21.6MPa를 나타내었다. 반면 본 발명에서에 따른활성 정제 플라이 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르(제1 실시예 A1)는 도 1에서 AFA 10%로 도시되었으며 3일 양생시 15.8MPa, 7일 양생시 23.1MPa를 나타내었다. 또한, 활성 정제 플라이 애쉬 10wt%와 기존 플라이 애쉬(미분쇄) 10wt%를 배합한 모르타르(A2)는 도 2에서 AFA10% + FA 10%로 도시되었으며 3일 양생시 12.0MPa, 7일 양생시 19.3MPa를 나타내었다.
즉, 종래의 Ref와 같이 배합된 바닥 모르타르와 비교하여, 압축 강도 비율은 활성 정제 플라이 애쉬 10wt%만을 사용하는 제1 실시예(A1)의 배합이 가장 우수하였다. 그러나 기존 플라이애쉬와 활성 정제 플라이애쉬를 각각 10wt%씩 사용할 경우(제2 실시예 A2), 즉 시멘트 함량이 10wt% 감소됨에 따라 활성 정제 플라이 애쉬 10wt% 사용 경우(제1 실시예 A1)에 비해 압축강도비율이 감소하는 경향을 나타내었다.
도 2는 일반 바닥 모르타르(Ref.)의 압축 강도와, 본 발명에 따라 활성 잔사 플라이 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르(제4 실시예 B1)의 압축 강도와, 플라이 애쉬 10wt% 및 활성 잔사 플라이 애쉬 10wt%가 사용된 모르타르(제5 실시예 B2)의 양생 시일에 따른 압축 강도를 나타낸 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이 일반 바닥 모르타르는 Ref는 3일 양생시 14.6MPa, 7일 양생시 21.6MPa를 나타내었다. 반면 본 발명에서에 따른 활성 잔사 플라이 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르(제4 실시예 B1)는 도 2에서 ARFA 10%로 도시되었으며 3일 양생시 15.9MPa, 7일 양생시 22.4MPa를 나타내었다. 또한, 활성 잔사 플라이 애쉬 10wt%와 기존 플라이 애쉬 10wt%를 배합한 모르타르(B2)는 도 2에서 ARFA10% + FA10%로 도시되었으며 3일 양생시 12.3MPa, 7일 양생시 18.1MPa를 나타내었다.
도 2에 도시된 실시예들은 도 1에 도시된 바와 동일하게 압축 강도 비율은 활성 잔사 플라이 애쉬 10wt%만을 사용하는 제4 실시예(C1)의 배합이 가장 우수하였다. 그러나 기존 플라이애쉬와 활성 잔사 플라이애쉬를 각각 10wt%씩 사용할 경우(제5 실시예 B2), 즉 시멘트 함량이 10wt% 감소됨에 따라 활성 정제 플라이 애쉬 10wt% 사용 경우(제4 실시예 B1)에 비해 압축강도비율이 감소하는 경향을 나타내었다.
도 3은 일반 바닥 모르타르(Ref.)의 압축 강도와, 본 발명에 따라 활성 제지 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르(제7 실시예 C1)의 압축 강도와, 플라이 애쉬 10wt% 및 활성 제지 애쉬 10wt%가 사용된 모르타르(제8 실시예 C2)의 양생 시일에 따른 압축 강도를 나타낸 그래프이다.
도 3에서 일반 바닥 모르타르(Ref)는 FA Ref로 도시되었으며 그 압축강도는 3일 양생시 14.6MPa, 7일 양생시 21.6MPa를 나타내었다. 반면 본 발명에서에 따른활성 제지 애쉬 10wt%를 사용한 모르타르(제7 실시예 C1)는 도 3에서 APA 10%로 도시되었으며, 3일 양생시 17.8MPa, 7일 양생시 23.9MPa를 나타내었다. 또한, 활성 제지 애쉬 10wt%와 기존 플라이 애쉬 10wt%를 배합한 모르타르(제8 실시예 C2)는 도 3에서 APA10% + FA10%로 도시되었으며 3일 양생시 15.0MPa, 7일 양생시 21.2MPa를 나타내었다.
도 3에 도시된 바와 같이, 활성 제지 애쉬의 경우에는 플라이애쉬를 대체하여 활성 제지 애쉬 10wt% 사용할 경우(제7 실시예 C1), 압축강도 값이 큰 폭으로 상승하였으며, 기존 플라이애쉬 10wt%와 활성 제지 애쉬 10wt%를 동시에 혼합할 경우(제8 실시예 C2)에는 기존 플라이애쉬 10wt% 사용시(Ref.)와 유사한 압축강도 값을 나타내었다.
즉, 7일 압축 강도까지는, 제8 실시예(C2)와 같이 기존 플라이애쉬 10wt% + 활성 제지 애쉬 10wt%를 혼합하여 사용하고, 동시에 시멘트를 70wt%에서 60wt%까지 감소하더라도, 시멘트의 배합을 감소시킨 제2 실시예(A2) 및 제5 실시예(B2)에 비교하여 압축강도 특성에는 차이가 없음을 확인하였다. 이는 활성 제지 애쉬에 함유된 CA계 결정의 반응에 따라 에트링자이트 생성 및 이에 따른 강도 증진효과가 뚜렷하기 때문인 것으로 추정된다.
각각의 경우, 플로우 값은 활성 분체 사용시 좀 더 높게 나타났으며, 일반 바닥 모르타르(Ref.)의 플로우는 196mm 이었다. 활성 제지 애쉬 사용시에는 Ref. 보다 소폭 낮은 플로우 값을 나타내었으며, 활성 제지 애쉬 10wt% 사용시(C1)에는 192mm의 플로우 값을 발현하였다. 따라서 활성 제지 애쉬와 Ref.의 플로우 차이는 4mm 수준이었다. 가장 낮은 플로우는 잔사 플라이애쉬(RFA)를 사용한 경우이며, 이때 플로우 값은 184mm 이었다. 또한 가장 높은 플로우 값은 활성 정제 플라이애쉬를 사용한 경우(A1)이며, 이때 플로우 값은 199mm 이었다.
활성 정제/잔사 플라이애쉬 20wt%를 사용한 모르타르의 압축 강도 분석
도 4는 일반 바닥 모르타르(Ref.)의 압축 강도와, 활성 정제 플라이 애쉬 20wt%(기존 플라이 애쉬 미사용, 시멘트 중량 10wt% 감소, 제3 실시예 A3), 및 활성 잔사 플라이 애쉬를 20wt%(기존 플라이 애쉬 미사용, 시멘트 중량 10wt% 감소, 제6 실시예(B3))를 사용한 모르타르의 압축 강도를 나타낸 그래프이다.
FA Ref로 도시된 기존의 일반 바닥 모르타르(Ref)는 3일 양생시 14.6MPa, 7일 양생시 21.6MPa를 나타내었다. 한편 활성 정제 플라이애쉬를 20wt%(시멘트 60wt%)사용한 모르타르(제3 실시예 A3)의 압축강도는 기존 플라이애쉬 10wt% (시멘트 70wt%)를 사용한 모르타르(FA ref) 보다 낮은 강도 값을 나타내었다. 구체적으로 AFA20%로 도시된 제3 실시예(A3)의 경우 3일 양생시 압축강도는 13.5MPa이고 7일 양생시 압축강도는 19.9MPa를 나타냈다.
또한 활성 잔사 플라이 애쉬를 20wt%(시멘트 60wt%)사용한 모르타르(제6 실시예 B3)의 압축강도 역시 기존 플라이애쉬 10wt% (시멘트 70wt%)를 사용한 모르타르(FA ref) 보다 낮은 강도 값을 나타내었는데, ARFA 20%로 도시된 제6 실시예(B3)의 경우 3일 양생시 압축강도는 13.5MPa이고 7일 양생시 압축강도는 19.3MPa를 나타냈다.
도 4에 도시된 것 처럼 활성 정제 플라이 애쉬와 활성 잔사 플라이애쉬 20wt% 사용을 상호 비교할 경우, 3일 양생시 압축강도는 유사한 수준이었으나, 7일 압축강도는 활성 정제 플라이애쉬 사용시에 소폭 높은 결과 값이 도출되었다.
플로우는 활성 정제 플라이 애쉬와 기존 플라이 애쉬에서 각각 196mm 및 194mm로 유사하였으나, 활성 잔사 플라이애쉬에서는 189mm로 기존 플라이 애쉬 사용시보다 5mm 감소하였다. 도 4로부터 활성 정제/잔사 플라이애쉬를 20wt% 이상 사용하기 위해서는 초기 3일 및 7일 강도 증진이 필수적이라는 사실을 확인할 수 있었다.
도 1 내지 도 4에 도시된 그래프 및 실험값에 기반하여 다음과 같은 사실을 확인할 수 있었다.
실시예 1, 4, 7(A1, B1, C1): 시멘트의 전체 중량은 종래와 같이 70wt%로 유지하면서, 종래의 일반 바닥재 모르타르(FA Ref)에 비교하여 3일 양생시 압축강도 및 7일 양생시 압축강도가 뛰어남.
실시예 2, 5(A2, B2): 시멘트의 전체 중량을 종래 70wt%로부터 60wt%로 감소시킬수는 있지만 종래의 일반 바닥재 모르타르(FA Ref)에 비교하여 3일 양생시 압축강도 및 7일 양생시 압축강도가 떨어짐.
실시예 3, 6(A3, B3): 시멘트의 전체 중량을 종래 70wt%로부터 60wt%로 감소시킬 수 있지만 종래 일반 바닥재 모르타르(FA Ref)에 비교하여 3일 양생시 압축강도 및 7일 양생시 압축강도가 떨어짐.
실시예 8(C2) : 시멘트의 전체 중량을 종래 70wt%로부터 60wt%로 감소시키면서 종래 일반 바닥재 모르타르(FA Ref)에 비교하여 3일 양생시 압축강도 및 7일 양생시 압축강도가 대략적으로 동일함.
전술한 실험 결과로부터 본 출원인은 시멘트의 전체 중량을 10% 감소시키면서도 기존과 동일한 압축 강도가 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있었다. 본 발명에서는 이와 같은 실험값에 기초하여 활성 제지 애쉬 10wt% + 기존 플라이애쉬 10wt% (총 20wt%) 사용한 제8 실시예에 기반하여 초기 압축강도를 증가시키기 위한 방법을 모색하였다.
본 출원인은 활성 제지 애쉬(APA)에 할당된 전체 중량 10wt%에 대해, 활성 정제 플라이 애쉬(AFA) 또는 활성 잔사 플라이애쉬(ARFA)를 각각 5wt%, 10wt%, 15wt% 및 20wt%를 내할 혼합하여 3일후 및 7일 양생하고 그 후 압축강도를 측정하고 서로 비교하였다.
도 5는 활성 제지 애쉬(APA)와 활성 정제 플라이 애쉬(AFA)를 전체 10wt% 내에서 내할하여 혼합한 활성 제지 애쉬(APA)와 활성 정제 플라이 애쉬(AFA)의 혼합물을 양생 시일에 따른 압축 강도를 나타낸 그래프이다. 도 5에 나타낸 그래프에서, 활성 정제 플라이 애쉬(AFA)에 대한 활성 제지 애쉬(APA)의 비율이 8:2인 경우(APA20%+AFA80%), 3일 양생후 압축강도는 14.5MPa이고 7일 양생후 압축강도는 22.1MPa를 나타내어 종래의 모르타르에 비해 향상된 압축강도가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
또한 도 5에 나타낸 그래프에서, 활성 정제 플라이 애쉬(AFA)에 대한 활성 제지 애쉬(APA)의 비율이 9:1인 경우(APA10%+AFA90%), 3일 양생후 압축강도는 14.1MPa이고 7일 양생후 압축강도는 21.2MPa를 나타내어 종래의 시멘트 함유율이 70wt%인 모르타르에 비해 압축강도는 조금 떨어지지만 충분한 강도가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
도 6은 활성 제지 애쉬(APA)와 활성 잔사 플라이 애쉬(ARFA)를 전체 10wt% 내에서 내할하여 혼합한 활성 제지 애쉬(APA)와 활성 잔사 플라이 애쉬(ARFA)의 혼합물을 양생 시일에 따른 압축 강도를 나타낸 그래프이다. 도 6에 나타낸 그래프에서, 활성 잔사 플라이 애쉬(AFA)에 대한 활성 제지 애쉬(APA)의 비율이 9:1인 경우(APA10%+ARFA90%), 3일 양생후 압축강도는 14.4MPa이고 7일 양생후 압축강도는 21.4MPa를 나타내어 종래의 모르타르와 거의 유사한 압축강도가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
도 7 및 도 8은 활성 제지 애쉬(APA)가 5∼20wt% 첨가된 활성 정제 플라이 애쉬/잔사 플라이애쉬를 사용한 모르타르의 플로우 값을 나타낸다. 활성 제지 애쉬(APA) 10wt% 첨가시까지는 소폭으로 플로우가 증가하고, 10wt% 이상부터는 점차 감소하지만, 이들 플로우 값의 차이가 매우 적다(최대 200mm, 최소 195mm).
이상의 실험 결과로부터, 활성 제지 애쉬를, 활성 정제 플라이 애쉬 및 활성 잔사 플라이 애쉬와 혼합하여 사용하는 경우 모르타르의 초기 강도를 충분히 증진할 수 있다는 것을 알 수 있다.
결과적으로, 기존에 시멘트의 일정량(10wt%)를 대체하던 플라이 애쉬(FA)에 더하여, 추가적으로 시멘트 10wt%를 대체하면서 강도는 유지할 수 있는 방안이 도출되었다.
이상의 실험 결과에 따르면, 바람직하게는 본 발명에 따르는 활성 분체를 사용하는 건조 모르타르는 탈황석고 10wt%, 시멘트 60wt%, 고로 슬래그 10wt%, 플라이 애쉬 10wt% 및 활성 분체 10wt%를 포함하는 혼합분말에 외할로 모래 250wt%와 혼합수 65wt%를 혼합하여 조성되고, 여기에서 활성 분체는 활성 정제 플라이 애쉬와 활성 제지 플라이 애쉬가 8 : 2의 중량비로 구성된다.
바람직하게는 본 발명에 따르는 활성 분체를 사용하는 건조 모르타르는 탈황석고 10wt%, 시멘트 60wt%, 고로 슬래그 10wt%, 플라이 애쉬 10wt% 및 활성 분체 10wt%를 포함하는 혼합분말에 외할로 모래 250wt%와 혼합수 65wt%를 혼합하여 조성되고, 여기에서 활성 분체는 활성 잔사 플라이 애쉬와 활성 제지 플라이 애쉬가 9 : 1의 중량비로 구성된다.
한편, 본 발명에 따르는 활성 분체를 사용하는 모르타르의 압축 강도의 추가적인 증진 및 건조 수축 안전성을 확보하기 위해서 모르타르 제작시 세라믹 섬유를 추가로 혼합할 수 있다.
바람직하게는, 세라믹 섬유는 현무암 섬유, 유리 섬유 및 탄소 섬유 등을 포함한다. 세라믹 섬유의 양은 분체 100wt%에 대해 외할로 0.1 ~ 0.5wt%가 혼합되는데, 이 실험에서는 분체 100wt%에 대해 각각 0.2wt%, 0.4wt% 및 0.6wt%씩 외할로 혼합하여 생성되는 모르타르의 플로우를 측정하였다.
활성 정제 플라이 애쉬에 현무암 섬유를 0.2wt% 혼합한 경우 플로우 값은 191mm, 0.4wt% 혼합한 경우 190mm, 0.6wt% 혼합한 경우는 181mm이었으며, 유리 섬유를 0.2wt% 혼합한 경우 191mm, 0.4wt% 혼합한 경우 185mm, 0.6wt% 혼합한 경우는 176mm 이었다.
또한, 탄소 섬유를 0.2wt% 혼합한 경우는 198mm, 0.4wt% 혼합한 경우 193mm, 0.6wt% 혼합한 경우 192mm 이었다. 즉 섬유 혼입량 증가에 따라 플로우 값이 감소하여 작업성이 점차 하락하는 특징이 발현되었다(활성 정제 플라이 애쉬만 사용한 경우 196mm). 하지만 탄소 섬유 0.2wt% 첨가시에는 오히려 플로우가 소폭 향상되었다. 따라서 섬유의 최적 함량은 0.2wt% 수준으로 판단되었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 탈황석고 10wt%, 시멘트 60wt%, 고로 슬래그 10wt%, 플라이 애쉬 10wt%, 활성 분체10wt%를 포함하는 혼합분말;
    상기 혼합 분말에 대해 외할로 모래 250wt%; 및
    상기 혼합 분말에 대해 외할로 혼합수 65wt%를 혼합하여 조성되고,
    상기 활성 분체는 활성 정제 플라이 애쉬와 활성 제지 플라이 애쉬의 혼합비율이 8:2 내지 9:1의 범위내에서 구성되고,
    상기 활성 분체는 6000 내지 8000cm2/g의 분말도를 가지는 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성 제지 애쉬는 제지 애쉬 100wt%에 외할로 무수석고 5 ~ 15wt%와 수화수 5 ~ 15wt%를 혼합한 후 분쇄하여 활성화된 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 모르타르에는 상기 혼합 분말에 대해 외할로 0.1 ~ 0.5wt%의 세라믹 섬유가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 세라믹 섬유는 현무암 섬유, 유리 섬유 및 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르.
  5. 탈황석고 10wt%, 시멘트 60wt%, 고로 슬래그 10wt%, 플라이 애쉬 10wt%, 활성 분체10wt%를 포함하는 혼합분말;
    상기 혼합 분말에 대해 외할로 모래 250wt%; 및
    상기 혼합 분말에 대해 외할로 혼합수 65wt%를 혼합하여 조성되고,
    상기 활성 분체는 활성 잔사 플라이 애쉬와 활성 제지 플라이 애쉬가 9 : 1의 중량비로 구성되고,
    상기 활성 분체는 6000 내지 8000cm2/g의 분말도를 가지는 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 활성 제지 애쉬는 제지 애쉬 100wt%에 외할로 무수석고 5 ~ 15wt%와 수화수 5 ~ 15wt%를 혼합한 후 분쇄하여 활성화된 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 모르타르에는 상기 혼합 분말에 대해 외할로 0.1 ~ 0.5wt%의 세라믹 섬유가 혼합되는 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 세라믹 섬유는 현무암 섬유, 유리 섬유 및 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 분체를 사용하는 모르타르.
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