최근 몇 년 동안 외벽 단열 기술의 지속적인 발전과 셀룰로오스 생산 기술의 진보, 그리고 HPMC 자체의 우수한 특성 덕분에 HPMC는 건설 산업에서 널리 사용되고 있습니다.
본 논문은 HPMC와 시멘트계 재료 간의 작용 메커니즘을 더욱 자세히 규명하기 위해, HPMC가 시멘트계 재료의 응집성을 향상시키는 효과에 초점을 맞추었다.
응고 시간
콘크리트의 응결 시간은 주로 시멘트의 응결 시간과 관련이 있으며 골재는 거의 영향을 미치지 않으므로, 수중 비분산 콘크리트 혼합물의 응결 시간에 대한 HPMC의 영향을 연구할 때는 모르타르의 응결 시간을 대신 사용할 수 있습니다. 모르타르의 응결 시간은 물의 영향을 받기 때문입니다. 따라서 HPMC가 모르타르의 응결 시간에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 모르타르의 물-시멘트비와 모르타르비를 고정해야 합니다.
실험 결과에 따르면, HPMC를 첨가하면 모르타르 혼합물의 경화 지연 효과가 현저하게 나타나며, HPMC 함량이 증가할수록 모르타르의 경화 시간이 점차 길어진다. 동일한 HPMC 함량에서 수중 성형 모르타르는 공기 중에서 성형한 모르타르보다 경화 속도가 빠르다. 중간 수심에서 성형한 모르타르의 경화 시간은 더 길다. 수중에서 측정했을 때, 대조군 시편과 비교하여 HPMC를 혼합한 모르타르는 초기 경화 시간이 6~18시간, 최종 경화 시간이 6~22시간 지연되었다. 따라서 HPMC는 경화 촉진제와 함께 사용해야 한다.
HPMC는 고분자 선형 구조를 가진 고분자 물질로, 작용기에 수산화기가 있어 혼합수의 분자와 수소 결합을 형성하고 혼합수의 점도를 증가시킵니다. HPMC의 긴 분자 사슬은 서로 끌어당겨 분자들이 얽혀 망상 구조를 형성하고, 이 망상 구조가 시멘트와 혼합수를 감쌉니다. HPMC가 필름과 유사한 망상 구조를 형성하여 시멘트를 감싸기 때문에 모르타르 내 수분의 휘발을 효과적으로 방지하고 시멘트의 수화 속도를 늦춥니다.
출혈
모르타르의 블리딩 현상은 콘크리트와 유사하며, 심각한 골재 침하를 유발하여 슬러리 상층부의 물-시멘트 비율을 증가시키고, 초기 단계에서 슬러리 상층부의 큰 소성 수축과 심지어 균열을 일으켜 슬러리 표면층의 강도를 상대적으로 약화시킵니다.
첨가량이 0.5% 이상일 경우, 블리딩 현상이 거의 발생하지 않습니다. 이는 HPMC가 모르타르에 혼합될 때 필름 형성 및 망상 구조를 가지며, 고분자 사슬의 수산화기 흡착으로 인해 모르타르 내 시멘트와 혼합수가 응집되어 모르타르의 안정적인 구조를 유지하기 때문입니다. 또한, HPMC를 모르타르에 첨가하면 미세한 기포가 다수 생성되어 모르타르 전체에 고르게 분포되고 골재의 침전을 방지합니다. HPMC의 우수한 기술적 성능은 시멘트계 재료에 큰 영향을 미치며, 건조 분말 모르타르 및 고분자 모르타르와 같은 새로운 시멘트계 복합재료 제조에 널리 사용되어 우수한 수분 보유력과 가소성 유지력을 제공합니다.
모르타르 용수 요구량
HPMC 함량이 적을 때는 모르타르의 물 요구량에 큰 영향을 미칩니다. 굳지 않은 모르타르의 팽창률을 기본적으로 동일하게 유지하는 경우, HPMC 함량과 모르타르의 물 요구량은 일정 기간 동안 선형적인 관계를 보이며, 모르타르의 물 요구량은 처음에는 감소하다가 뚜렷하게 증가합니다. HPMC 함량이 0.025% 미만일 때는 함량이 증가함에 따라 동일한 팽창률에서 모르타르의 물 요구량이 감소하는데, 이는 HPMC 함량이 적을 때는 모르타르에 대한 감수 효과를 나타내고, HPMC는 기포 연행 효과를 나타낸다는 것을 보여줍니다. 모르타르 내에 다수의 미세한 기포가 존재하며, 이 기포들은 윤활제 역할을 하여 모르타르의 유동성을 향상시킵니다. HPMC 함량이 0.025% 이상일 때는 함량이 증가함에 따라 모르타르의 물 요구량이 증가합니다. 이는 HPMC의 네트워크 구조가 더욱 완전해지고 긴 분자 사슬의 응집체 간 간격이 짧아져 인력과 응집력이 발생하고 모르타르의 유동성이 감소하기 때문입니다. 따라서 팽창률이 기본적으로 동일한 조건에서 슬러리의 물 요구량이 증가하는 것을 볼 수 있습니다.
01. 분산 저항성 시험:
분산 방지성은 분산 방지제의 품질을 측정하는 중요한 기술 지표입니다. HPMC는 수용성 고분자 화합물로, 수용성 수지 또는 수용성 고분자라고도 합니다. 혼합수의 점도를 높여 혼합물의 점도를 증가시킵니다. 친수성 고분자 물질로서 물에 용해되어 용액 또는 분산액을 형성할 수 있습니다.
실험 결과, 나프탈렌계 고효율 감수제의 첨가량이 증가함에 따라, 새로 혼합된 시멘트 모르타르의 분산 저항성이 감소하는 것으로 나타났습니다. 이는 나프탈렌계 고효율 감수제가 계면활성제이기 때문입니다. 감수제를 모르타르에 첨가하면, 감수제가 시멘트 입자 표면에 배향되어 시멘트 입자 표면이 동일한 전하를 띠게 됩니다. 이러한 전기적 반발력으로 인해 시멘트 입자의 응집 구조가 파괴되고, 구조 내에 갇혀 있던 물이 방출되어 시멘트의 일부 손실이 발생합니다. 동시에, 고효율 감수제(HPMC) 함량이 증가함에 따라 새로 혼합된 시멘트 모르타르의 분산 저항성이 점점 더 향상되는 것을 확인할 수 있었습니다.
02. 콘크리트의 강도 특성:
시범 기초 공사에서 HPMC 수중 비분산성 콘크리트 혼화제를 적용하였고, 설계 강도 등급은 C25였다. 기초 시험 결과, 시멘트 양은 400kg, 배합 실리카 흄은 25kg/m³, HPMC의 최적량은 시멘트 양의 0.6%, 물-시멘트비는 0.42, 모래 비율은 40%, 나프탈렌계 고효율 감수제의 투입량은 시멘트 양의 8%였다. 이때 공기 중에서 측정한 콘크리트 시편의 28일 평균 강도는 42.6MPa였고, 60mm 낙하 높이에서 수중으로 시험한 콘크리트의 28일 평균 강도는 36.4MPa였다. 수중 콘크리트와 공기 중에서 측정한 콘크리트의 강도 비율은 84.8%로, HPMC 혼화제의 효과가 더욱 두드러졌다.
03. 실험 결과는 다음과 같습니다.
(1) HPMC를 첨가하면 모르타르 혼합물의 경화 지연 효과가 뚜렷하게 나타난다. HPMC 함량이 증가함에 따라 모르타르의 경화 시간이 점차 길어진다. 동일한 HPMC 함량에서 수중에서 형성된 모르타르는 공기 중에서 형성된 모르타르보다 경화 속도가 빠르다. 중간 성형의 경화 시간은 더 길다. 이러한 특징은 수중 콘크리트 펌핑에 유리하다.
(2) 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스와 혼합된 갓 혼합된 시멘트 모르타르는 응집성이 좋고 블리딩이 거의 없습니다.
(3) HPMC의 양과 모르타르의 물 요구량은 처음에는 감소하다가 나중에는 분명히 증가했습니다.
(4) 감수제를 첨가하면 모르타르의 물 요구량 증가 문제를 개선할 수 있지만, 그 양은 합리적으로 조절해야 합니다. 그렇지 않으면 갓 혼합한 시멘트 모르타르의 수중 분산 저항성이 때때로 감소할 수 있습니다.
(5) HPMC를 혼합한 시멘트 페이스트 시편과 대조군 시편의 구조적 차이는 미미하며, 물과 공기 중에서 성형한 시멘트 페이스트 시편의 구조 및 밀도 차이도 거의 없다. 28일 동안 물속에서 성형한 시편은 약간 바삭거린다. 주된 이유는 HPMC를 첨가하면 물속에서 성형할 때 시멘트의 손실 및 분산이 크게 줄어들지만, 시멘트 석재의 치밀성은 저하되기 때문이다. 본 프로젝트에서는 물속에서의 비분산 효과를 확보하는 조건 하에서 HPMC의 첨가량을 최대한 줄여야 한다.
(6) 수중 비분산성 콘크리트 혼화제인 HPMC를 첨가하고 투입량을 조절하면 강도에 도움이 됩니다. 시범 프로젝트에서는 수성 거푸집 콘크리트와 기성 거푸집 콘크리트의 강도비가 84.8%로 비교적 유의미한 것으로 나타났습니다.
게시 시간: 2023년 5월 6일