건식혼합 모르타르 시공에 일반적으로 사용되는 혼화제의 종류, 성능 특성, 작용 기전, 그리고 건식혼합 모르타르 제품의 성능에 미치는 영향에 대해 논의하였다. 셀룰로스 에테르, 전분 에테르와 같은 보수제, 재분산성 라텍스 분말, 섬유질 재료가 건식혼합 모르타르의 성능에 미치는 개선 효과를 중점적으로 논의하였다.
혼화제는 건축용 건식 혼합 모르타르의 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 하지만, 건식 혼합 모르타르를 첨가하면 건식 혼합 모르타르 제품의 재료비가 기존 모르타르보다 상당히 높아져 건식 혼합 모르타르 재료비의 40% 이상을 차지합니다. 현재 혼화제의 상당 부분은 해외 제조업체에서 공급하고 있으며, 제품의 기준량도 공급업체에서 제공합니다. 결과적으로 건식 혼합 모르타르 제품의 비용은 여전히 높고, 대량 및 넓은 면적의 일반 석조 및 석고 모르타르를 대중화하기 어렵습니다. 고급 시장 제품은 해외 기업이 통제하고 있으며, 건식 혼합 모르타르 제조업체는 수익이 낮고 가격 인내력이 부족합니다. 의약품 적용에 대한 체계적이고 집중적인 연구가 부족하고 외국 공식을 맹목적으로 따릅니다.
이러한 이유에 근거하여 본 논문에서는 일반적으로 사용되는 혼화제의 몇 가지 기본적인 특성을 분석하고 비교하고, 이를 바탕으로 혼화제를 사용한 건식혼합 모르타르 제품의 성능을 연구한다.
1. 보수제
보수제는 건식 혼합 모르타르의 보수 성능을 개선하는 핵심 혼화제이며, 건식 혼합 모르타르 재료의 비용을 결정하는 핵심 혼화제 중 하나이기도 합니다.
1. 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르(HPMC)
히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 특정 조건 하에서 알칼리 셀룰로오스와 에테르화제가 반응하여 형성되는 일련의 생성물에 대한 총칭입니다. 알칼리 셀룰로오스는 다양한 에테르화제로 대체되어 다양한 셀룰로오스 에테르를 얻습니다. 치환기의 이온화 특성에 따라 셀룰로오스 에테르는 이온성(예: 카르복시메틸 셀룰로오스)과 비이온성(예: 메틸 셀룰로오스)의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 치환기의 종류에 따라 셀룰로오스 에테르는 모노에테르(예: 메틸 셀룰로오스)와 혼합 에테르(예: 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스)로 나눌 수 있습니다. 용해도에 따라 수용성(예: 히드록시에틸 셀룰로오스)과 유기 용매 가용성(예: 에틸 셀룰로오스) 등으로 나눌 수 있습니다. 건식 혼합 모르타르는 주로 수용성 셀룰로오스이며, 수용성 셀룰로오스는 즉시형과 표면 처리된 지연 용해형으로 나뉩니다.
모르타르에서 셀룰로오스 에테르의 작용 기전은 다음과 같다.
(1) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 냉수에는 잘 녹지만, 뜨거운 물에는 잘 녹지 않습니다. 그러나 뜨거운 물에서의 겔화 온도는 메틸셀룰로오스보다 훨씬 높습니다. 또한, 냉수에서의 용해도도 메틸셀룰로오스보다 크게 향상됩니다.
(2) 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 점도는 분자량과 관련이 있으며, 분자량이 클수록 점도가 높아집니다. 온도 또한 점도에 영향을 미치며, 온도가 증가하면 점도가 감소합니다. 그러나 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 높은 점도는 메틸셀룰로오스보다 온도의 영향을 덜 받습니다. 용액은 실온에서 보관 시 안정합니다.
(3) 하이드록시프로필메틸셀룰로오스의 보수성은 첨가량, 점도 등에 따라 달라지며, 동일 첨가량에서의 보수성은 메틸셀룰로오스보다 높다.
(4) 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 산과 알칼리에 안정하며, 수용액은 pH 2~12 범위에서 매우 안정합니다. 가성소다와 석회수는 성능에 거의 영향을 미치지 않지만, 알칼리는 용해 속도를 높이고 점도를 증가시킬 수 있습니다. 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 일반적인 염에 안정하지만, 염 용액의 농도가 높아지면 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액의 점도가 증가하는 경향이 있습니다.
(5) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 폴리비닐알코올, 전분 에테르, 식물성 검 등과 같은 수용성 고분자 화합물과 혼합하여 균일하고 점도가 높은 용액을 형성할 수 있습니다.
(6) 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 메틸셀룰로오스보다 효소저항성이 우수하고, 그 용액은 메틸셀룰로오스보다 효소에 의해 분해될 가능성이 적습니다.
(7) 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 메틸셀룰로오스보다 모르타르 시공에 대한 접착력이 높다.
2. 메틸셀룰로오스(MC)
정제된 면을 알칼리 처리한 후, 메탄 클로라이드를 에테르화제로 사용하여 일련의 반응을 거쳐 셀룰로스 에테르를 생성합니다. 일반적으로 치환도는 1.6~2.0이며, 치환도에 따라 용해도가 달라집니다. 이는 비이온성 셀룰로스 에테르에 속합니다.
(1) 메틸셀룰로오스는 냉수에는 잘 녹고, 온수에는 잘 녹지 않습니다. 수용액은 pH 3~12 범위에서 매우 안정하며, 전분, 구아검 등 및 여러 계면활성제와 상용성이 좋습니다. 온도가 겔화 온도에 도달하면 겔화가 일어납니다.
(2) 메틸셀룰로오스의 보수율은 첨가량, 점도, 입자 미세도, 용해 속도에 따라 달라집니다. 일반적으로 첨가량이 많으면 미세도는 작고 점도가 높으면 보수율이 높습니다. 이 중 첨가량이 보수율에 가장 큰 영향을 미치며, 점도는 보수율과 정비례하지 않습니다. 용해 속도는 주로 셀룰로오스 입자의 표면 개질 정도와 입자 미세도에 따라 달라집니다. 상기 셀룰로오스 에테르 중 메틸셀룰로오스와 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 보수율이 더 높습니다.
(3) 온도 변화는 메틸셀룰로오스의 보수율에 심각한 영향을 미칩니다. 일반적으로 온도가 높을수록 보수율이 떨어집니다. 모르타르 온도가 40°C를 초과하면 메틸셀룰로오스의 보수율이 크게 감소하여 모르타르 시공에 심각한 영향을 미칩니다.
(4) 메틸셀룰로오스는 모르타르의 시공 및 접착력에 상당한 영향을 미칩니다. 여기서 "접착력"이란 작업자의 도포 도구와 벽체 기층 사이에 느껴지는 접착력, 즉 모르타르의 전단 저항력을 의미합니다. 접착력이 높고, 모르타르의 전단 저항력이 크며, 사용 과정에서 작업자가 요구하는 강도 또한 크므로 모르타르의 시공 성능이 좋지 않습니다. 셀룰로오스 에테르 제품의 메틸셀룰로오스 접착력은 중간 수준입니다.
3. 히드록시에틸셀룰로오스(HEC)
알칼리로 처리한 정제면을 아세톤 존재 하에 에틸렌 옥사이드를 에테르화제로 반응시켜 제조합니다. 치환도는 일반적으로 1.5~2.0입니다. 친수성이 강하고 습기를 쉽게 흡수합니다.
(1) 히드록시에틸셀룰로오스는 냉수에는 용해되지만, 열수에는 용해되기 어렵습니다. 용액은 고온에서 겔화되지 않고 안정합니다. 모르타르에서 고온에서 장시간 사용이 가능하지만, 보수성은 메틸셀룰로오스보다 낮습니다.
(2) 히드록시에틸셀룰로오스는 일반적인 산과 알칼리에 안정합니다. 알칼리는 용해를 촉진하고 점도를 약간 증가시킵니다. 물에 대한 분산성은 메틸셀룰로오스와 히드록시프로필메틸셀룰로오스보다 약간 떨어집니다.
(3) 히드록시에틸셀룰로오스는 모르타르에 대해서는 처짐방지성능이 우수하나 시멘트에 대해서는 지연시간이 길다.
(4) 국내 일부 기업에서 생산하는 히드록시에틸셀룰로오스는 수분함량이 높고 회분함량이 높아 메틸셀룰로오스에 비해 성능이 현저히 낮다.
전분 에테르
모르타르에 사용되는 전분 에테르는 감자, 옥수수, 카사바, 구아콩 등과 같은 일부 다당류의 천연 중합체를 변형하여 만들어집니다.
1. 변성전분
감자, 옥수수, 카사바 등으로 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 있습니다. 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 장점이 서로 보완됩니다. 전분 에테르 제품은 셀룰로스 에테르보다 훨씬 저렴하기 때문에 모르타르에 전분 에테르를 사용하면 모르타르 배합 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
2. 구아검 에테르
구아검 에테르는 천연 구아콩을 개질하여 만든 특수한 성질을 가진 전분 에테르입니다. 주로 구아검과 아크릴 작용기의 에테르화 반응에 의해 2-하이드록시프로필 작용기를 포함하는 구조가 형성되는데, 이는 폴리갈락토만노스 구조입니다.
(1) 셀룰로스 에테르에 비해 구아검 에테르는 물에 더 잘 녹습니다. pH 구아 에테르의 특성은 본질적으로 영향을 받지 않습니다.
(2) 저점도, 저투입량 조건에서 구아검은 셀룰로스 에테르와 동일한 양으로 대체 가능하며, 유사한 보수성을 보입니다. 또한, 점도, 처짐 방지, 틱소트로피 등이 현저히 향상됩니다.
(3) 점도가 높고 사용량이 많은 조건에서는 구아검은 셀룰로오스 에테르를 대체할 수 없으므로 이 두 가지를 혼합하여 사용하면 성능이 더 좋아진다.
(4) 석고 모르타르에 구아검을 첨가하면 시공 중 접착력을 현저히 감소시키고 시공면을 매끄럽게 만들 수 있으며, 석고 모르타르의 응결시간 및 강도에 악영향을 미치지 않습니다.
3. 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 현저히 향상시키고 시멘트 모르타르의 작업성 불량, 혼합 모르타르의 강도 저하, 내수성 저하 등의 문제점을 해결할 수 있다.
(2) 일반 산업용 및 토목용 등 다양한 강도수준의 모르타르 제품을 제조할 수 있다.
(3) 재료비가 셀룰로오스 에테르, 전분 에테르에 비해 현저히 낮다.
(4) 보수성은 유기보수제보다 낮으며, 제조된 모르타르의 건조수축값이 크고 응집성이 감소한다.
재분산성 폴리머 고무 분말
재분산성 고무 분말은 특수 고분자 에멀젼을 분무 건조하여 가공합니다. 이 과정에서 보호 콜로이드, 고결 방지제 등이 필수적인 첨가제가 됩니다. 건조된 고무 분말은 80~100mm 크기의 구형 입자들이 모여 있습니다. 이 입자들은 물에 용해되며 원래 에멀젼 입자보다 약간 큰 안정된 분산액을 형성합니다. 이 분산액은 탈수 및 건조 후 필름을 형성합니다. 이 필름은 일반 에멀젼 필름 형성처럼 비가역적이며, 물과 만나도 재분산되지 않습니다. 분산액.
재분산성 고무 분말은 스티렌-부타디엔 공중합체, 3차 탄산에틸렌 공중합체, 에틸렌-아세테이트-아세트산 공중합체 등으로 구분되며, 이를 기반으로 실리콘, 비닐 라우레이트 등을 그래프트하여 성능을 향상시킵니다. 다양한 개질 방법을 통해 재분산성 고무 분말은 내수성, 내알칼리성, 내후성, 유연성 등 다양한 특성을 갖게 됩니다. 비닐 라우레이트와 실리콘을 함유하여 고무 분말의 소수성을 향상시킵니다. 고분지형 비닐 3차 탄산염은 낮은 Tg 값과 우수한 유연성을 제공합니다.
이러한 종류의 고무 분말을 모르타르에 도포하면 모두 시멘트의 응결 시간을 지연시키는 효과가 있지만, 유사 에멀젼을 직접 도포했을 때보다 지연 효과가 작습니다. 스티렌-부타디엔은 가장 큰 지연 효과를 나타내고, 에틸렌-비닐 아세테이트는 가장 작은 지연 효과를 나타냅니다. 사용량이 너무 적으면 모르타르의 성능 향상 효과가 뚜렷하지 않습니다.
게시 시간: 2023년 4월 3일