KR20200105577A - 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 1차 조성물 5~15중량%, 보통 포틀랜드 시멘트 20~35중량%, 규사 50~65중량% 및 슬래그 5~13중량%를 포함하고, 상기 1차 조성물은 산화칼슘(CaO) 30~49중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 20~35중량%, 삼산화황(SO3) 14~28중량%, 산화철(Fe2O3) 2~10중량%, 산화마그네슘(MgO) 2~10중량%, 이산화티타늄(TiO2) 1~5중량%, 타타르산(C4H6O6) 0.2~5중량% 및 폴리비닐알콜 0.1~5중량%를 포함하는, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물이 제공한다. 본 발명의 모르타르 조성물은 주차장, 공장 옥상 방수 등 시멘트를 시공할 부분에 얇게 시공하여도 부착력이 우수하고 갈라짐이 적으며 빠른 시공이 가능하다.

Description

시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Mortar composition using cement mixture and constructing method using it}
본 발명은 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주차장, 공장 옥상 방수 등 시멘트를 시공할 부분에 얇게 시공하여 부착력이 우수하고 갈라짐이 적으며 높은 강도와 빠른 시공을 할 수 있는 모르타르 조성물과 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
모르타르(mortar)는 시멘트와 모래를 물로 반죽한 것으로, 고착재의 종류에 따라 석회모르타르, 아스팔트모르타르, 수지모르타르, 질석모르타르, 펄라이트모르타르 등으로 구분된다. 모르타르는 비교적 값싼 재료로 강도, 내화성, 내수성, 내구성 등이 있고 시공도 간단하여 건축을 비롯한 건설공사 전반에 걸쳐 광범위하게 사용된다.
이러한 모르타르는 제품에 사용할 경우 두께가 두껍고 경화시간이 길어야 성능을 제대로 발휘하는 단점이 있고, 두께가 두꺼워지면서 건물하중에 부담이 되고 갈라짐이 많고 보수시 접착면과 탈착이 많이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 두께가 얇으면서 강도, 접착력이 우수하고, 갈라짐이 덜하면서 시공이 빠른 시멘트 모르타르 조성물이 요구된다.
대한민국 특허등록 제10-1001112호 대한민국 특허공개 제10-2013-0107077호 대한민국 특허등록 제10-1446663호
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 얇은 두께로 빠르게 시공할 수 있으면서 강도와 접착력이 우수하고 갈라짐이 적은, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는,
1차 조성물 5~15중량%, 보통 포틀랜드 시멘트 20~35중량%, 규사 50~65중량% 및 슬래그 5~13중량%를 포함하며,
상기 1차 조성물은 산화칼슘(CaO) 30~49중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 20~35중량%, 삼산화황(SO3) 14~28중량%, 산화철(Fe2O3) 2~10중량%, 산화마그네슘(MgO) 2~10중량%, 이산화티타늄(TiO2) 1~5중량%, 타타르산(C4H6O6) 0.2~5중량% 및 폴리비닐알콜 0.1~5중량%를 포함하는, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물을 제공한다.
상기 모르타르 조성물은, 모르타르 조성물에 물을 100:15~18의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는,
시공할 면을 청소하는 단계; 모르타르 조성물 100중량부와 물 15~18중량부를 혼합하는 단계; 및 상기 시공할 면에 상기 모르타르 조성물과 물의 혼합물을 도포하는 단계를 포함하는, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물을 이용한 시공방법을 제공한다.
상기 시공방법은, 20㎜ 이하의 두께로 시공하는 경우에는 상기 혼합물을 도포하기 전에 시공할 면에 접착제를 바르는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 시공방법에서, 상기 접착제는 수용성 유기접착제인 것이 바람직하다.
상기 시공방법에서, 상기 시공을 할 면은 시멘트, 콘크리트, 아스팔트, 대리석, 타일, 금속, 유리, 돌을 포함하는 무기질 재료와; 플라스틱, 에폭시, 우레탄을 포함하는 유기질 재료 중 어느 하나의 재료로 된 구조물의 표면인 것이 바람직하다.
본 발명의 모르타르 조성물은 시멘트 모르타르의 기본적인 기능과 성능을 나타내면서 얇은 두께로 시공이 가능하고, 얇게 시공하여도 강도와 부착력이 우수하며, 갈라짐이 적고 빠른 시공이 가능하다. 2㎝ 이상 두께의 시공에서는 접착제 없이 물만 혼합하여 시공할 수 있으며, 2㎝ 이하 두께의 시공에서는 시공면에 수용성 유기접착제를 바른 후 시공하면 높은 접착력을 얻고 갈라짐을 현저하게 감소시킬 수 있다.
6~8시간이면 경화가 완료되어 보행이 가능하므로 긴급보수에도 적합하다. 또한 얇은 시공이 가능하므로 보수공사로 인한 폐기물이 감소하고, 적은 양으로 우수한 성능을 나타내므로 자원절약의 효과도 기대할 수 있으며, 옥상 방수면에 얇은 면을 잡을 수 있어 노후된 건물의 하중증가문제를 감소시킬 수 있고, 보수할 면의 높이를 맞추기 위하여 따로 면을 긁어내지 않아도 되므로 공사비용을 절감하는 효과가 있다.
따라서 본 발명의 모르타르 조성물은 일반 모르타르 용도로 조적 미장이 가능하고, 지하주차장, 트렌치부분, 층층을 연결하는 도로부분, 6~8시간 내의 긴급복구가 필요한 부분, 특별히 강도를 필요로 하는 공장 바닥, 설비보수로 인한 부분보수 등의 다양한 용도로 다양한 형태의 공사에 적용할 수 있다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 모르타르 조성물을 사용한 시공과정을 보여주는 사진들이다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 시판제품인 A사의 모르타르, H사의 모르타르 및 본 발명의 모르타르 제품을 시공한 후의 사진이다.
본 발명의 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물은,
1차 조성물 5~15중량%, 보통 포틀랜드 시멘트 20~35중량%, 규사 50~65중량% 및 슬래그 5~13중량%를 포함하고,
상기 1차 조성물은 산화칼슘(CaO) 30~49중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 20~35중량%, 삼산화황(SO3) 14~28중량%, 산화철(Fe2O3) 2~10중량%, 산화마그네슘(MgO) 2~10중량%, 이산화티타늄(TiO2) 1~5중량%, 타타르산(C4H6O6) 0.2~5중량% 및 폴리비닐알콜 0.1~5중량%를 포함한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 모르타르 조성물 중에 사용되는 1차 조성물은 산화칼슘(CaO) 30~49중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 20~35중량%, 삼산화황(SO3) 14~28중량%, 산화철(Fe2O3) 2~10중량%, 산화마그네슘(MgO) 2~10중량%, 이산화티타늄(TiO2) 1~5중량%, 타타르산(C4H6O6) 0.2~5중량% 및 폴리비닐알콜 0.1~5중량%를 포함한다.
본 조성물 중에서 산화칼슘(CaO)은 음집, 흡수하는 기능을 하며, 산화알루미늄(Al2O3)은 무기접착 팽창 보조, 삼산화황(SO3)은 촉매, 산화철(Fe2O3)은 흡수, 산화마그네슘(MgO)은 흡착, 이산화티타늄(TiO2)은 촉매 분산, 타타르산은 지연, 폴리비닐알콜은 부착균열방지 등의 역할을 한다. 그러나 이는 본 조성물 중에서 각 성분의 대표적인 기능 및 역할일 뿐 각 성분의 기능 및 역할이 이에 국한되는 것은 아니다.
폴리비닐알콜은 중합도가 30~30,000 사이이고 검화도(폴리비닐아세테이트가 알칼리 조건에서 비누화되어 아세테이트기가 수산기로 전환된 정도)가 50~100%인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 폴리비닐알콜은 인장강도를 증진시키고 균열발생을 억제하며 균열이 발생한 후에는 균열의 폭을 감소시키고 내구성을 향상시키고 시공하는 과정에서 시공체의 표면에 부착이 잘되도록 도와주며 낮은 온도에서 증발하는 습기를 유인, 제거하기 위하여 사용한다.
상기 1차 조성물은 안료, 증점제, 유동화제, 지연제, 촉진제 등의 첨가제를 필요에 따라 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 안료, 증점제, 유동화제, 지연제, 촉진제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제 0.1~3중량%를 더 포함할 수 있다. 증점제의 예로는 마그네슘알루미노실리케이트, 셀룰로스, 하이드록스 등이 있으며, 유동화제의 예로는 폴리카르본산, 리그닌, 폴리카르복시 메틸셀룰로스 등이 있다.
본 발명의 모르타르 조성물은 상기 1차 조성물 5~15중량%, 보통 포틀랜드 시멘트 20~35중량%, 규사 50~65중량% 및 슬래그 5~13중량%를 포함한다.
보통 포틀랜드 시멘트는 무기접착제로 사용된다.
규사는 경화제 역할을 하는 것으로 직경의 크기가 0.5~1.5㎜인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 모르타르 조성물은 필요에 따라 방수제, 방오제, 표면코팅제, 유리가루, 안료 중에서 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 바람직하게는 0.1~3중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 모르타르 조성물 중에서 1차 조성물은 얇은 두께로 빠르게 시공할 수 있고 강도와 접착력이 우수하고 갈라짐이 적은 핵심적인 성능을 나타내는 특수기능 물질이고, 2차 조성물은 일반적인 시멘트 모르타르의 조성으로 일반적인 기능을 나타내는 물질이다. 본 모르타르 조성물에서 1차 조성물과 2차 조성물을 구분해서 혼합하는 이유는 특수기능 물질과 일반기능 물질로 구분하여 압축강도, 부착력, 갈라짐, 경화속도 등에 따라 배합비를 조절하기 위함이다.
본 발명의 모르타르 조성물을 사용할 때에는 용매로 물을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 모르타르 조성물과 물은 100:15~18의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 100:16~17.5의 중량비로 혼합하는 것이 보다 바람직하다. 에를 들어,
본 발명의 모르타르 조성물의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 산화칼슘, 산화알루미늄, 삼산화황, 산화철, 산화마그네슘, 이산화티타늄, 타타르산, 폴리비닐알콜 및 첨가제를 혼합하여 1차 조성물을 제조한다.
상기 1차 조성물에 보통 포틀랜드 시멘트, 규사, 슬래그 및 첨가제를 혼합하여 본 발명의 모르타르 조성물을 제조한다.
상기 모르타르 조성물에 물을 혼합하여 사용한다. 물은 사용 직전에 혼합하는 것이 바람직하다.
1차, 2차 조성물은 미세한 파우더와 소량의 첨가제가 많이 들어가는 혼합물이므로, 진공믹서 등을 이용해서 10 여분 동안 균일하게 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다. 일반 믹서로 혼합할 경우에는 고루 섞이지 않아 품질이 일정하지 않을 수 있다
본 발명의 모르타르 조성물에 물을 혼합하여 시공하는 방법은 다음과 같다.
먼저 시공할 면을 청소한다. 이때 시공할 면의 들뜸, 박리, 파손 부위를 공구를 이용 깨끗이 제거한다.
모르타르와 콘크리트 접합 부위는 2㎝ 이상 직각으로 면을 제거한다.
본 발명의 모르타르 조성물과 물을 혼합하여 도포한다. 바람직하게는, 모르타르 조성물과 물을 혼합하고 핸드믹서 또는 엔진믹서를 이용 2~3분간 믹싱 후 흙손이나 휘니샤를 이용하여 도포한다. 2㎝ 이하의 두께로 시공하는 경우에는 시공할 면에 접착제를 바르고 접착제가 마르기 전에 본 발명의 모르타르 조성물과 물을 혼합하여 도포한다. 2㎝ 이상의 두께로 시공하는 경우에는 시공할 면에 접착제없이 본 발명의 모르타르 조성물과 물을 혼합하여 도포한다. 이때 접착제는 접착면과 모르타르 조성물의 초기 접착력을 증대시키기 위하여 사용하며, 수용성 유기접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 수용성 유기접착제로는 한정되는 것은 아니나 아크릴계 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 모르타르 조성물은 일반 모르타르와 동일하게 공지의 다양한 방법으로 도포할 수 있다. 본 발명의 모르타르 조성물은 20㎜ 정도의 얇은 두께부터 100㎜까지 시공이 가능하고, 시멘트, 콘크리트, 무기질구조물의 갈라진 부분이나 패인 부분에 보수용으로도 사용할 수 있다.
본 발명의 모르타르 조성물은 물 혼합만으로 시공이 간편한 프리믹스 타입으로 작업이 용이하다. 또한, 작업완료(도포) 후 6~8시간 정도가 경과하면 보행이 가능할 정도로 양생이 빠르다.
본 발명의 모르타르 조성물은 부착력이 우수하여 콘크리트, 석재, 타일, 필름 등의 다양한 재질에도 시공이 가능하며 들뜸현상과 크랙현상이 없다. 부착이 가능한 재질로는. 예를 들어, 시멘트, 콘크리트, 아스팔트, 대리석, 타일, 금속, 유리, 돌 등 소재의 제한 없이 다양한 무기물, 유기물이 모두 가능하다.
또한, 본 발명의 모르타르 조성물은 미장, 보수, 옥상방수 면잡이, 표면보수제가 코팅된 구조물, 2차 제품 연결접착제, 2차 제품 콘크리트 혼합물 등의 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 특히 압축강도가 높아 주차장, 도로 등에도 시공이 가능하다. 압축강도는 KSF4042 시험결과 (3일 19Mpa, 7일 31Mpa/㎟) 정도이다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로서 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
모르타르 조성물의 제조
산화칼슘 4.5㎏, 산화알루미늄 3.1㎏, 삼산화황 2.3㎏, 산화철 1㎏, 산화마그네슘 0.8㎏, 이산화티타늄 0.5㎏, 타타르산 0.5㎏ 및 폴리비닐알콜 0.5㎏을 혼합하여 1차 조성물을 제조하였다.
상기 1차 조성물 10㎏에 보통 포틀랜드 시멘트 38㎏, 규사 81㎏, 슬래그 11㎏을 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 모르타르 조성물 100㎏과 물 16㎏을 혼합하였다.
<실시예 2>
시공
시공 과정은 도 1a 내지 도 1e와 같다.
(a) 먼저 시공할 면을 청소한다. 도 1a는 시공 전 사진이고, 도 1b는 시공할 표면을 세척하는 사진이다.
(b) 실시예 1에서 제조한 모르타르 조성물(100㎏)과 물(16㎏)의 혼합물을 위에서 세척한 시공 면에 도포한다. 도 1c는 도포하는 과정을 보여주는 사진이다.
(c) 도포하고 6 시간 정도가 경과하면 사람이 걸어다닐 정도의 강도가 발현되면서 시공이 완료된다. 도 1d는 도포 후 사진이고, 도 1e는 시공완료 후 사진이다.
<실험예 1>
응결시간, 압축강도, 휨강도 및 부착강도 확인
상기 실시예 1에서 제조된 모르타르 조성물과 물의 혼합물의 초결 및 종결 응결시간, 3일, 7일 및 28일 후 압축강도, 28일 후 휨강도, 28일 후 부착강도 및 외관 갈라짐을 확인하였다.
부착강도 시험체는 시험용 밑판에 접착제를 도포하지 않고 실시예 1의 모르타르 조성물을 20㎜의 두께로 도포하였다.
시험은 한국화학융합시험연구원에 의뢰하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시험항목 단위 결과 시험방법
응결시간(초결) 시간:분 6:10
KS L 5108:200
응결시간(종결) 시간:분 7:10
압축강도(3일) N/㎟ 19.4

KS F 4042:2012
압축강도(7일) N/㎟ 31.3
압축강도(28일) N/㎟ 38.1
휨강도(28일) N/㎟ 6.6
부착강도(28일) N/㎟ 1.5 KS F 4042:2012(준용)
외관 갈라짐 없음
< 실험예 2>
물 함량에 따른 물성 측정
실시예 1에서 제조된 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 5중량부(시료 1), 10중량부(시료 2), 20중량부(시료 3) 및 25중량부(시료 4)의 다양한 비율의 물을 혼합하고 시공하였다. 시공 8시간 후 압축강도를 측정하고, 시공 24시간 후 압축강도, 갈라짐, 부착정도를 확인하였다. 결과는 아래 표 2와 같다.
시료 1 시료 2 시료 3 시료 4
모르타르중량부 100 100 100 100
물 중량부 10 15 20 25
24시간강도측정 측정불가 14Mpa 11Mpa 8Mpa
갈라짐 불량 없음 없음 없음
부착정도 중간 우수 양호 중간
<실험예 3>
시판제품과의 물성비교
시판제품과 실시예 1에서 제조한 모르타르 조성물의 물성을 비교하였다. 시판제품으로는 각각 A사, H사, S사의 3가지 제품을 사용하였다. 시공 후 강도, 시공두께, 갈라짐 및 부착성을 확인하였다.
시판중인 제품의 사용방법과 물 혼합비율에 맞춰 모르타르를 배합한 후 20㎜ 두께로 시멘트바닥 위에 접착제 없이 세척 후 시공하였다. 도 2a는 A사의 시공 후 사진이며, 도 2b는 H사의 시공 후 사진이며, 도 2c는 실시예 1에서 제조한 본 발명 모르타르의 시공 후 사진이다. 시공 24시간 후 갈라짐과 부착성, 강도를 측정하였다. 시험방법은 실험예 1과 동일하다. 결과는 아래 표 3과 같다.
A H 실시예 1
강도(24H) 측정불가 측정불가 13Mpa/㎟
갈라짐 불량 불량 양호
부착성 불량 불량 양호

Claims (8)

1차 조성물 5~15중량%, 보통 포틀랜드 시멘트 20~35중량%, 규사 50~65중량% 및 슬래그 5~13중량%를 포함하며,
상기 1차 조성물은 산화칼슘(CaO) 30~49중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 20~35중량%, 삼산화황(SO3) 14~28중량%, 산화철(Fe2O3) 2~10중량%, 산화마그네슘(MgO) 2~10중량%, 이산화티타늄(TiO2) 1~5중량%, 타타르산(C4H6O6) 0.2~5중량% 및 폴리비닐알콜 0.1~5중량%를 포함하는, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물.
제1항에 있어서,
상기 모르타르 조성물은, 모르타르 조성물에 물을 100:15~18의 중량비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물.
제1항에 있어서,
상기 1차 조성물은 안료, 증점제, 유동화제, 지연제, 촉진제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제 0.1~3중량%를 더 포함하는, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물.
제1항에 있어서,
상기 모르타르 조성물은 방수제, 방오제, 표면코팅제, 유리가루, 안료 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제 0.1~3중량%를 더 포함하는, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물.
시공할 면을 청소하는 단계;
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 모르타르 조성물 100중량부와 물 15~18중량부를 혼합하는 단계;
상기 시공할 면에 상기 모르타르 조성물과 물의 혼합물을 도포하는 단계를 포함하는, 시멘트 혼합물을 이용한 모르타르 조성물을 이용한 시공방법.
제5항에 있어서,
상기 도포하는 단계에서 혼합물을 20㎜ 이하의 두께로 도포하며,
상기 혼합물을 도포하기 전에 시공할 면에 접착제를 바르는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시공방법.
제6항에 있어서,
상기 접착제는 수용성 유기접착제인 것을 특징으로 하는 시공방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시공을 할 면은 시멘트, 콘크리트, 아스팔트, 대리석, 타일, 금속, 유리, 돌을 포함하는 무기질 재료와; 플라스틱, 에폭시, 우레탄을 포함하는 유기질 재료 중 어느 하나의 재료로 된 구조물의 표면인 것을 특징으로 하는 시공방법.
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