1. 수분 유지의 필요성
시공에 모르타르가 필요한 모든 종류의 기초는 어느 정도 수분을 흡수합니다. 기초층이 모르타르의 수분을 흡수하면 모르타르의 시공성이 저하되고, 심한 경우 모르타르 내 시멘트 성분이 충분히 수화되지 않아 강도가 약해지고, 특히 경화된 모르타르와 기초층 사이의 계면 강도가 약해져 모르타르가 갈라지고 탈락하는 현상이 발생합니다. 미장 모르타르가 적절한 수분 보유 성능을 가지고 있다면 모르타르의 시공 성능을 효과적으로 향상시킬 뿐만 아니라 모르타르 내 수분이 기초층에 흡수되기 어렵게 하여 시멘트의 충분한 수화 상태를 확보할 수 있습니다.
2. 기존 수분 유지 방법의 문제점
전통적인 해결책은 기초에 물을 주는 것이지만, 기초가 균일하게 습윤되도록 보장하는 것은 불가능합니다. 기초에 시멘트 모르타르를 시공할 때 이상적인 수화 목표는 시멘트 수화 생성물이 기초와 함께 물을 흡수하고 기초 내부로 침투하여 기초와 효과적인 "핵심 연결"을 형성하여 필요한 접착 강도를 달성하는 것입니다. 기초 표면에 직접 물을 뿌리면 온도, 물주기 시간, 그리고 물주기의 균일성 차이로 인해 기초의 물 흡수율이 심각하게 분산됩니다. 기초는 물 흡수율이 낮기 때문에 모르타르의 물을 계속 흡수하게 됩니다. 시멘트 수화가 진행되기 전에 물이 흡수되어 시멘트 수화 및 수화 생성물의 매트릭스 침투에 영향을 미칩니다. 기초는 물 흡수율이 높아 모르타르의 물이 기초로 흘러갑니다. 매체 이동 속도가 느리고 모르타르와 매트릭스 사이에 물이 풍부한 층이 형성되어 접착 강도에도 영향을 미칩니다. 따라서 공통기초 관수방법을 사용하면 벽체기초의 높은 흡수율 문제를 효과적으로 해결할 수 없을 뿐만 아니라, 모르타르와 기초의 결합강도에 영향을 미쳐, 공동과 균열이 발생하게 됩니다.
3. 다양한 모르타르의 보수성 요구 사항
특정 지역 및 유사한 온도와 습도 조건을 갖는 지역에서 사용되는 석고 모르타르 제품의 보수율 목표는 아래와 같이 제안됩니다.
① 고흡수성 기재 미장용 모르타르
다양한 경량 칸막이판, 블록 등을 포함한 공기 연행 콘크리트로 대표되는 고흡수성 바탕재는 높은 흡수율과 긴 내구성을 특징으로 합니다. 이러한 바탕재에 사용되는 미장 모르타르는 88% 이상의 보수율을 가져야 합니다.
②저수분흡수성 기재 미장용 모르타르
외벽 단열용 폴리스티렌 보드 등 현장타설 콘크리트로 대표되는 저수분 흡수성 기재는 상대적으로 수분 흡수율이 낮습니다. 이러한 기재에 사용되는 미장 모르타르는 88% 이상의 수분 보유율을 가져야 합니다.
③박막 미장 모르타르
박층 미장이란 미장층의 두께가 3~8mm인 미장 시공을 말합니다. 이러한 미장 시공은 미장층이 얇아 수분 손실이 발생하기 쉽고, 이는 시공성과 강도에 영향을 미칩니다. 이러한 미장 시공에 사용되는 모르타르는 99% 이상의 보수율을 가지고 있습니다.
④두꺼운 층 석고 모르타르
후층 미장이란 미장층 한 층의 두께가 8mm에서 20mm 사이인 미장 시공을 말합니다. 이러한 미장 시공은 미장층이 두꺼워 수분 손실이 적으므로 미장 모르타르의 보수율은 88% 이상이어야 합니다.
⑤방수퍼티
내수성 퍼티는 초박형 미장재로 사용되며, 일반적인 시공 두께는 1~2mm입니다. 이러한 재료는 작업성과 접착력을 보장하기 위해 매우 높은 보수성이 요구됩니다. 퍼티 재료의 경우, 보수율은 99% 이상이어야 하며, 외벽용 퍼티의 보수율은 내벽용 퍼티보다 높아야 합니다.
4. 보수재의 종류
셀룰로오스 에테르
1) 메틸셀룰로오스 에테르(MC)
2) 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르(HPMC)
3) 히드록시에틸셀룰로오스 에테르(HEC)
4) 카르복시메틸셀룰로오스 에테르(CMC)
5) 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스 에테르(HEMC)
전분 에테르
1) 변성 전분 에테르
2) 구아에테르
변형된 미네랄수 유지증점제(몬모릴로나이트, 벤토나이트 등)
다섯째, 다양한 소재의 성능에 초점을 맞춘다.
1. 셀룰로오스 에테르
1.1 셀룰로오스 에테르 개요
셀룰로오스 에테르는 특정 조건 하에서 알칼리 셀룰로오스와 에테르화제가 반응하여 형성되는 일련의 생성물을 총칭하는 용어입니다. 알칼리 섬유가 다양한 에테르화제로 대체됨에 따라 다양한 셀룰로오스 에테르가 생성됩니다. 셀룰로오스 에테르는 치환기의 이온화 특성에 따라 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 같은 이온성 에테르와 메틸셀룰로오스(MC)와 같은 비이온성 에테르로 나눌 수 있습니다.
셀룰로스 에테르는 치환기의 종류에 따라 메틸셀룰로스 에테르(MC)와 같은 모노에테르와 히드록시에틸카르복시메틸셀룰로스 에테르(HECMC)와 같은 혼합 에테르로 나눌 수 있습니다. 용해되는 용매에 따라 수용성 에테르와 유기용매 용해성 에테르의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
1.2 주요 셀룰로스 종류
카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 실질적 치환도: 0.4-1.4; 에테르화제, 모노옥시아세트산; 용해 용매, 물;
카르복시메틸히드록시에틸셀룰로오스(CMHEC), 실질적 치환도: 0.7-1.0; 에테르화제, 모노옥시아세트산, 에틸렌옥사이드; 용해용매, 물;
메틸셀룰로오스(MC), 실질적 치환도: 1.5-2.4; 에테르화제, 염화메틸; 용해 용매, 물;
하이드록시에틸셀룰로오스(HEC), 실질적 치환도: 1.3-3.0; 에테르화제, 에틸렌옥사이드; 용해용매, 물;
히드록시에틸 메틸셀룰로오스(HEMC), 실질적 치환도: 1.5-2.0; 에테르화제, 에틸렌옥사이드, 메틸클로라이드; 용해 용매, 물;
히드록시프로필 셀룰로스(HPC), 실질적 치환도: 2.5-3.5; 에테르화제, 프로필렌 옥사이드; 용해 용매, 물;
히드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC), 실질적 치환도: 1.5-2.0; 에테르화제, 프로필렌 옥사이드, 메틸 클로라이드; 용해 용매, 물;
에틸셀룰로오스(EC), 실질적 치환도: 2.3-2.6; 에테르화제, 모노클로로에탄; 용해용매, 유기용매;
에틸히드록시에틸셀룰로오스(EHEC), 실질적 치환도: 2.4-2.8; 에테르화제, 모노클로로에탄, 에틸렌옥사이드; 용해용매, 유기용매;
1.3 셀룰로오스의 특성
1.3.1 메틸셀룰로오스 에테르(MC)
①메틸셀룰로오스는 냉수에는 용해되지만, 뜨거운 물에는 용해되기 어렵습니다. 수용액은 pH 3~12 범위에서 매우 안정하며, 전분, 구아검 등 및 여러 계면활성제와의 상용성이 우수합니다. 온도가 겔화 온도에 도달하면 겔화가 일어납니다.
②메틸셀룰로오스의 보수율은 첨가량, 점도, 입자 미세도, 그리고 용해 속도에 따라 달라집니다. 일반적으로 첨가량이 많으면 미세도는 작고, 점도가 높으면 보수율이 높습니다. 이 중 첨가량이 보수율에 가장 큰 영향을 미치며, 점도가 가장 낮다고 해서 보수율과 정비례하는 것은 아닙니다. 용해 속도는 주로 셀룰로오스 입자의 표면 개질 정도와 입자 미세도에 따라 달라집니다. 셀룰로오스 에테르 중에서는 메틸셀룰로오스가 보수율이 더 높습니다.
③ 온도 변화는 메틸셀룰로오스의 보수율에 심각한 영향을 미칩니다. 일반적으로 온도가 높을수록 보수율이 떨어집니다. 모르타르 온도가 40°C를 초과하면 메틸셀룰로오스의 보수율이 매우 낮아져 모르타르 시공에 심각한 영향을 미칩니다.
④ 메틸셀룰로오스는 모르타르의 시공 및 접착력에 상당한 영향을 미칩니다. 여기서 "접착력"이란 작업자의 도포 도구와 벽체 바탕 사이에 느껴지는 접착력, 즉 모르타르의 전단 저항력을 의미합니다. 접착력이 높고 모르타르의 전단 저항력이 크며, 작업자는 사용 중 더 많은 강도를 필요로 하므로 모르타르의 시공 성능이 저하됩니다. 셀룰로오스 에테르 제품의 메틸셀룰로오스 접착력은 중간 수준입니다.
1.3.2 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르(HPMC)
히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 최근 몇 년 동안 생산량과 소비가 급격히 증가하고 있는 섬유 제품입니다.
프로필렌 옥사이드와 메틸 클로라이드를 에테르화제로 사용하여 정제된 면을 알칼리화하고 일련의 반응을 거쳐 제조한 비이온성 셀룰로스 혼합 에테르입니다. 치환도는 일반적으로 1.5~2.0입니다. 메톡실 함량과 히드록시프로필 함량의 비율 차이로 인해 특성이 다릅니다. 메톡실 함량이 높고 히드록시프로필 함량이 낮으면 메틸셀룰로스에 가까운 성능을, 메톡실 함량이 낮고 히드록시프로필 함량이 높으면 히드록시프로필셀룰로스에 가까운 성능을 나타냅니다.
①히드록시프로필메틸셀룰로오스는 찬물에 잘 녹고, 뜨거운 물에는 잘 녹지 않습니다. 그러나 뜨거운 물에서의 겔화 온도는 메틸셀룰로오스보다 훨씬 높습니다. 또한, 찬물에서의 용해도도 메틸셀룰로오스보다 크게 향상됩니다.
② 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 점도는 분자량과 관련이 있으며, 분자량이 높을수록 점도가 높아집니다. 온도 또한 점도에 영향을 미치며, 온도가 증가하면 점도가 감소합니다. 그러나 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 점도는 메틸셀룰로오스보다 온도의 영향을 덜 받습니다. 용액은 실온에서 보관 시 안정합니다.
③하이드록시프로필메틸셀룰로오스의 보수성은 첨가량, 점도 등에 따라 달라지며, 동일 첨가량에서의 보수성은 메틸셀룰로오스보다 높다.
④히드록시프로필메틸셀룰로오스는 산과 알칼리에 안정하며, 수용액은 pH 2~12 범위에서 매우 안정합니다. 가성소다와 석회수는 성능에 거의 영향을 미치지 않지만, 알칼리는 용해 속도를 높이고 점도를 약간 증가시킬 수 있습니다. 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 일반적인 염에 안정하지만, 염 용액의 농도가 높아지면 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액의 점도가 증가하는 경향이 있습니다.
⑤히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 폴리비닐알코올, 전분 에테르, 식물성 검 등과 같은 수용성 고분자와 혼합하여 균일하고 투명한 고점도 용액을 형성할 수 있습니다.
⑥ 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 메틸셀룰로오스보다 효소 저항성이 우수하고, 그 용액은 메틸셀룰로오스보다 효소에 의해 분해될 가능성이 적습니다.
⑦히드록시프로필메틸셀룰로오스는 메틸셀룰로오스보다 모르타르 시공에 대한 접착력이 높다.
1.3.3 히드록시에틸 셀룰로오스 에테르(HEC)
알칼리로 처리한 정제면을 아세톤 존재 하에 에틸렌 옥사이드를 에테르화제로 반응시켜 제조합니다. 치환도는 일반적으로 1.5~2.0입니다. 친수성이 강하고 습기를 쉽게 흡수합니다.
①히드록시에틸셀룰로오스는 냉수에는 잘 녹지만, 온수에는 잘 녹지 않습니다. 고온에서도 용액이 안정적이며 겔화되지 않습니다. 모르타르 내에서 고온에서 장시간 사용이 가능하지만, 메틸셀룰로오스보다 보수성이 낮습니다.
②히드록시에틸셀룰로오스는 일반적인 산과 알칼리에 안정합니다. 알칼리는 용해를 촉진하고 점도를 약간 증가시킬 수 있습니다. 물에 대한 분산성은 메틸셀룰로오스와 히드록시프로필메틸셀룰로오스보다 약간 떨어집니다.
③히드록시에틸셀룰로오스는 모르타르에 대해서는 처짐방지성능이 우수하나, 시멘트에 대해서는 지연시간이 길다.
④국내 일부 기업에서 생산하는 히드록시에틸셀룰로오스는 수분함량이 높고 회분함량이 높아 메틸셀룰로오스에 비해 성능이 현저히 낮다.
1.3.4 카르복시메틸셀룰로오스 에테르(CMC)는 천연 섬유(면, 대마 등)를 알칼리 처리 후 모노클로로아세트산나트륨을 에테르화제로 사용하여 일련의 반응 처리를 거쳐 이온성 셀룰로오스 에테르를 제조합니다. 치환도는 일반적으로 0.4~1.4이며, 치환도에 따라 성능이 크게 좌우됩니다.
①카르복시메틸셀룰로오스는 흡습성이 매우 강하여 일반적인 조건에서 보관하면 많은 양의 수분을 함유하게 됩니다.
②히드록시메틸셀룰로오스 수용액은 겔을 생성하지 않으며, 온도가 증가함에 따라 점도가 감소합니다. 온도가 50℃를 초과하면 점도는 비가역적입니다.
③ 안정성은 pH에 크게 영향을 받습니다. 일반적으로 석고계 모르타르에는 사용할 수 있지만 시멘트계 모르타르에는 사용할 수 없습니다. 알칼리성이 높으면 점도가 떨어집니다.
④ 카르복시메틸셀룰로오스는 메틸셀룰로오스보다 보수성이 훨씬 낮습니다. 석고 모르타르의 경화를 지연시키고 강도를 저하시킵니다. 그러나 카르복시메틸셀룰로오스의 가격은 메틸셀룰로오스보다 현저히 낮습니다.
2. 변성 전분 에테르
모르타르에 일반적으로 사용되는 전분 에테르는 일부 다당류의 천연 중합체를 개질한 것입니다. 감자, 옥수수, 카사바, 구아콩 등은 다양한 변성 전분 에테르로 개질됩니다. 모르타르에 일반적으로 사용되는 전분 에테르로는 히드록시프로필 전분 에테르, 히드록시메틸 전분 에테르 등이 있습니다.
일반적으로 감자, 옥수수, 카사바에서 개질된 전분 에테르는 셀룰로스 에테르보다 보수성이 현저히 낮습니다. 개질 정도가 다르기 때문에 산과 알칼리에 대한 안정성이 다릅니다. 일부 제품은 석고 기반 모르타르에 적합한 반면, 다른 제품은 시멘트 기반 모르타르에 사용할 수 없습니다. 모르타르에 전분 에테르를 적용하는 것은 주로 모르타르의 처짐 방지 특성을 향상시키고, 젖은 모르타르의 접착력을 감소시키며, 개구 시간을 연장하는 증점제로 사용됩니다.
전분 에테르는 셀룰로스와 함께 사용되는 경우가 많아 두 제품의 특성과 장점을 상호 보완합니다. 전분 에테르 제품은 셀룰로스 에테르보다 훨씬 저렴하기 때문에 모르타르에 전분 에테르를 사용하면 모르타르 배합 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
3. 구아검 에테르
구아검 에테르는 천연 구아콩을 개질하여 특수한 특성을 지닌 에테르화된 다당류의 일종입니다. 주로 구아검과 아크릴 작용기 사이의 에테르화 반응을 통해 2-하이드록시프로필 작용기를 포함하는 구조, 즉 폴리갈락토만노스 구조가 형성됩니다.
① 셀룰로스 에테르에 비해 구아검 에테르는 물에 더 잘 녹습니다. pH는 구아검 에테르의 성능에 기본적으로 영향을 미치지 않습니다.
② 저점도, 저투입량 조건에서 구아검은 셀룰로스 에테르와 동일한 양으로 대체 가능하며, 유사한 보수성을 보입니다. 하지만 점도, 처짐 방지, 틱소트로피 등은 현저히 향상됩니다.
③ 점도가 높고 사용량이 많은 조건에서는 구아검은 셀룰로오스 에테르를 대체할 수 없으므로 이 두 가지를 혼합하여 사용하면 성능이 더 좋아집니다.
④ 석고 모르타르에 구아검을 첨가하면 시공 중 접착력을 크게 감소시키고 시공면을 매끄럽게 만들 수 있습니다. 석고 모르타르의 응결 시간 및 강도에 악영향을 미치지 않습니다.
⑤ 구아검을 시멘트계 석조 및 석고 모르타르에 적용하면 셀룰로오스 에테르를 동량으로 대체하여 모르타르의 처짐 저항성, 틱소트로피성, 시공 평활성을 향상시킬 수 있다.
⑥점도가 높고 보수제 함량이 높은 모르타르에서는 구아검과 셀룰로오스 에테르가 함께 작용하여 우수한 결과를 얻을 수 있습니다.
⑦ 구아검은 타일 접착제, 바닥 수평 조절제, 방수 퍼티, 벽체 단열용 폴리머 모르타르 등의 제품에도 사용할 수 있습니다.
4. 변형 미네랄워터 유지 증점제
천연 광물을 개질 및 배합하여 만든 보수성 증점제가 중국에서 사용되고 있습니다. 보수성 증점제를 제조하는 데 사용되는 주요 광물은 세피올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 카올린 등입니다. 이러한 광물은 커플링제와 같은 개질을 통해 특정 보수 및 증점 특성을 갖습니다. 모르타르에 적용되는 이러한 종류의 보수성 증점제는 다음과 같은 특성을 갖습니다.
① 일반 모르타르의 성능을 대폭 향상시키고, 시멘트 모르타르의 작업성 불량, 혼합 모르타르의 강도 저하, 내수성 저하 등의 문제를 해결할 수 있습니다.
② 일반 산업용, 토목용 등 다양한 강도의 모르타르 제품을 제조할 수 있습니다.
③자재비가 저렴하다.
④ 보수성은 유기보수제에 비해 낮고, 제조된 모르타르의 건조수축값이 비교적 크고, 응집성이 저하된다.
게시 시간: 2023년 3월 3일