혼화제는 건식 혼합 모르타르 건축 성능 개선에 중요한 역할을 하지만, 건식 혼합 모르타르를 추가하면 건식 혼합 모르타르 제품의 재료 비용이 기존 모르타르보다 상당히 높아집니다. 기존 모르타르는 건식 혼합 모르타르 재료 비용의 40% 이상을 차지합니다.
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.
1.1 셀룰로오스 에테르
셀룰로오스 에테르는 특정 조건 하에서 알칼리 셀룰로오스와 에테르화제의 반응에 의해 생성되는 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 처리 지연 용해형으로 나뉩니다.
모르타르에서 셀룰로오스 에테르의 작용 기전은 다음과 같다.
(1) 모르타르 중의 셀룰로오스 에테르가 물에 용해되면 표면 활성으로 인해 시스템 내의 시멘트 재료의 효과적이고 균일한 분포가 보장되고, 셀룰로오스 에테르는 보호 콜로이드로서 고체 입자를 "감싸고" 외부 표면에 윤활 필름 층을 형성하여 모르타르 시스템을 더욱 안정적으로 만들고 모르타르 혼합 과정에서 유동성과 시공의 평활성을 향상시킵니다.
(2) 셀룰로오스 에테르 용액은 자체의 분자구조로 인해 모르타르 내의 수분이 쉽게 유출되지 않으며, 장기간에 걸쳐 점차적으로 방출되어 모르타르에 양호한 보수성과 작업성을 부여합니다.
1.1.1 메틸셀룰로오스(MC)의 분자식 [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
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.
1.1.2 히드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)의 분자식은 [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x입니다.
히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 최근 생산량과 소비량이 급격히 증가하고 있는 셀룰로오스 품종입니다. 정제된 면을 프로필렌 옥사이드와 염화메틸을 에테르화제로 사용하여 알칼리화한 후 일련의 반응을 거쳐 제조된 비이온성 셀룰로오스 혼합 에테르입니다. 치환도는 일반적으로 1.2~2.0입니다. 메톡실기와 히드록시프로필기의 비율 차이로 인해 특성이 다릅니다.
(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.
1.1.3 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.
1.1.4 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
이온성 셀룰로스 에테르는 천연 섬유(면 등)를 알칼리 처리 후 모노클로로아세트산나트륨을 에테르화제로 사용하여 일련의 반응 처리를 거쳐 제조됩니다. 치환도는 일반적으로 0.4~1.4이며, 치환도에 따라 성능이 크게 좌우됩니다.
(1) 카르복시메틸셀룰로오스는 흡습성이 더 강하여 일반적인 조건에서 보관할 경우 수분을 더 많이 함유하게 됩니다.
(2) 카르복시메틸셀룰로오스 수용액은 겔을 생성하지 않으며, 온도가 증가함에 따라 점도가 감소합니다. 온도가 50°C를 초과하면 점도는 비가역적입니다.
(3) 안정성은 pH에 크게 영향을 받습니다. 일반적으로 석고계 모르타르에는 사용 가능하나 시멘트계 모르타르에는 사용할 수 없습니다. 알칼리성이 높으면 점도가 낮아집니다.
(4) 카르복시메틸셀룰로오스는 메틸셀룰로오스에 비해 보수성이 매우 낮습니다. 석고계 모르타르의 경화를 지연시켜 강도를 저하시키는 단점이 있습니다. 그러나 카르복시메틸셀룰로오스의 가격은 메틸셀룰로오스보다 현저히 낮습니다.
게시 시간: 2023년 3월 23일