탈황석고는 황 함유 연료(석탄, 석유), 탈황 정제 공정에서 발생하는 산업 고형 폐기물, 그리고 반수석고(화학식 CaSO₄·0.5H₂O)의 연소로 생성되는 연도가스로, 그 성능은 천연 건축용 석고와 유사합니다. 따라서 천연석고 대신 탈황석고를 사용하여 셀프레벨링 재료를 생산하는 연구와 응용 분야가 점점 더 늘어나고 있습니다. 감수제, 보수제, 지연제와 같은 유기 고분자 혼화제는 셀프레벨링 모르타르 재료의 구성에 필수적인 기능 성분입니다. 이 두 가지가 시멘트 재료와 상호작용하고 작용하는 메커니즘은 주목할 만한 문제입니다. 탈황석고는 형성 공정의 특성상 미립도가 작고(입경은 주로 40~60㎛) 분말 입도가 불합리하여 유동 특성이 좋지 않으며, 이로 제조된 모르타르 슬러리는 분리, 층화, 블리딩 현상이 자주 발생합니다. 셀룰로오스 에테르는 모르타르에 가장 흔히 사용되는 혼화제이며, 감수제와 병용하여 사용하는 것은 탈황석고 기반 셀프레벨링 재료의 시공 성능은 물론, 이후 기계적 성능 및 내구성 등 종합적인 성능을 확보하는 데 중요한 보장 요소입니다.
본 논문에서는 유동성 값을 제어 지표(확산도 145mm±5mm)로 사용하여 셀룰로오스 에테르 함량과 분자량(점도 값)이 탈황석고 기반 자체 수평화 재료의 물 소비량, 시간 경과에 따른 유동성 손실, 응고 시간과 초기 기계적 특성과 같은 기본 특성의 영향 법칙에 초점을 맞춥니다. 동시에 셀룰로오스 에테르가 탈황석고 수화의 방열 및 열 방출 속도에 미치는 영향 법칙을 테스트하고 탈황석고의 수화 과정에 미치는 영향을 분석하며 이러한 유형의 혼합물이 탈황석고 겔화 시스템과의 적합성을 먼저 논의합니다.
1. 원재료 및 시험방법
1.1 원자재
석고가루: 당산의 한 회사에서 생산하는 탈황석고가루로, 주요 광물성분은 반수석고이며, 화학적 성분은 표 1에, 물리적 성질은 표 2에 나타냈다.
그림
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혼화제로는 셀룰로스 에테르(히드록시프로필 메틸셀룰로스, 약칭 HPMC), 고성능 감수제 WR, 소포제 B-1, EVA 재분산성 라텍스 분말 S-05 등이 있으며, 모두 시중에서 구입할 수 있습니다.
골재: 천연 강모래, 0.6mm 체로 걸러낸 자체 제작 고운 모래.
1.2 시험 방법
고정탈황석고:모래:물=1:0.5:0.45, 기타 혼화제를 적당량 혼합하고, 유동성을 제어지표로 하여(팽창 145mm±5mm), 물소모량을 조절하여 각각 시멘트계 재료(탈황석고+시멘트) 0, 0.5‰, 1.0‰, 2.0‰, 3.0‰ 셀룰로오스에테르(HPMC-20,000)와 혼합한다. 셀룰로스 에테르의 투여량을 1‰로 더 고정하고, 분자량이 다른 HPMC-20,000, HPMC-40,000, HPMC-75,000 및 HPMC-100,000 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 에테르를 선택하여(각각 해당 숫자는 H2, H4, H7.5 및 H10) 셀룰로스 에테르의 투여량과 분자량(점도 값)을 연구합니다. 석고 기반 자체 수평 조절 모르타르의 특성에 대한 변화의 영향과 탈황 석고 자체 수평 조절 모르타르 혼합물의 유동성, 응결 시간 및 초기 기계적 특성에 대한 두 가지 영향에 대해 논의합니다. 구체적인 시험 방법은 GB/T 17669.3-1999 "건물 석고의 기계적 특성 측정"의 요구 사항에 따라 수행됩니다.
수화열 시험은 탈황석고의 공시료와 셀룰로오스 에테르 함량이 각각 0.5‰와 3‰인 시료를 사용하여 실시하였으며, 사용하는 기기는 TA-AIR형 수화열 시험기이다.
2. 결과 및 분석
2.1 셀룰로스 에테르 함량이 모르타르 기본 특성에 미치는 영향
함량이 증가함에 따라 모르타르의 작업성과 응집력이 크게 개선되고, 시간 경과에 따른 유동성 손실이 크게 줄어들며, 시공 성능이 더욱 우수해지고, 경화된 모르타르는 박리 현상이 없으며, 표면 평활도, 매끄러움 및 미관이 크게 향상되었습니다. 동시에, 동일한 유동성을 얻기 위한 모르타르의 물 소비량이 크게 증가했습니다. 5‰에서 물 소비량은 102% 증가했고, 최종 응결 시간은 100분 연장되어 공시체의 2.5배였습니다. 모르타르의 초기 기계적 특성은 셀룰로스 에테르의 함량이 증가함에 따라 크게 감소했습니다. 셀룰로스 에테르의 함량이 5‰일 때, 24시간 굽힘 강도와 압축 강도는 각각 공시체의 18.75%와 11.29%로 감소했습니다. 압축 강도는 각각 공시체의 39.47%와 23.45%입니다. 보수제 첨가량이 증가함에 따라 모르타르의 겉보기 밀도도 0에서 2,069 kg/m³에서 5‰에서는 1,747 kg/m³로 15.56% 감소하여 크게 감소한 것을 주목할 만합니다. 모르타르의 밀도는 감소하고 기공률은 증가하는데, 이는 모르타르의 기계적 특성이 현저히 저하된 이유 중 하나입니다.
셀룰로오스 에테르는 비이온성 중합체입니다. 셀룰로오스 에테르 사슬의 하이드록실기와 에테르 결합의 산소 원자는 물 분자와 결합하여 수소 결합을 형성하여 자유수를 결합수로 전환하여 보수에 역할을 합니다. 거시적으로는 슬러리의 응집력 증가로 나타납니다[5]. 슬러리 점도가 증가하면 물 소비량이 증가할 뿐만 아니라 용해된 셀룰로오스 에테르가 석고 입자 표면에 흡착되어 수화 반응을 방해하고 응결 시간을 연장합니다. 교반 과정에서 많은 기포가 발생합니다. 모르타르가 경화되면서 공극이 형성되어 결국 모르타르의 강도가 감소합니다. 모르타르 혼합물의 일방적인 수분 소모량, 시공 성능, 응결 시간 및 기계적 성질, 이후의 내구성 등을 종합적으로 고려할 때, 탈황석고계 자체 수평화 모르타르의 셀룰로오스 에테르 함량은 1‰을 초과해서는 안 됩니다.
2.2 셀룰로오스 에테르의 분자량이 모르타르 성능에 미치는 영향
일반적으로 셀룰로스 에테르의 점도가 높고 미립도가 높을수록 보수력이 좋아지고 결합 강도가 증가합니다.성능에 부정적인 영향을 미칩니다.따라서 석고 기반 자체 수평 조절 모르타르 재료의 기본 특성에 대한 다양한 분자량의 셀룰로스 에테르의 영향을 추가로 테스트했습니다.모르타르의 물 요구량은 어느 정도 증가했지만 응결 시간 및 유동성에는 눈에 띄는 영향이 없었습니다. 동시에 다양한 상태에서 모르타르의 휨 강도와 압축 강도는 감소 추세를 보였지만 감소폭은 셀룰로스 에테르 함량이 기계적 특성에 미치는 영향보다 훨씬 적었습니다.요약하면 셀룰로스 에테르의 분자량 증가는 모르타르 혼합물의 성능에 눈에 띄는 영향을 미치지 않습니다.건설의 편의성을 고려할 때 저점도 및 저분자량 셀룰로스 에테르는 탈황 석고 기반 자체 수평 조절 재료로 선택되어야 합니다.
2.3 탈황석고 수화열에 대한 셀룰로오스 에테르의 영향
셀룰로오스 에테르의 함량이 증가함에 따라 탈황석고 수화의 발열 피크가 점차 감소하고 피크 위치 시간이 약간 지연되었으며 수화의 발열열은 감소했지만 뚜렷하지는 않았습니다.이것은 셀룰로오스 에테르가 탈황석고의 수화 속도와 수화도를 어느 정도 지연시킬 수 있음을 보여주므로 투여량은 너무 크지 않아야 하며 1‰ 이내로 제어해야 합니다.셀룰로오스 에테르가 물과 만난 후 형성된 콜로이드 필름이 탈황석고 입자 표면에 흡착되어 2시간 전에 석고의 수화 속도를 감소시키는 것을 볼 수 있습니다.동시에, 독특한 보수 및 증점 효과는 슬러리 물의 증발을 지연시키고 소산은 이후 단계에서 탈황석고의 추가 수화에 유익합니다. 요약하자면, 적절한 사용량을 조절하면 셀룰로스 에테르는 탈황석고 자체의 수화 속도와 수화도에 미치는 영향이 제한적입니다. 동시에 셀룰로스 에테르 함량과 분자량이 증가하면 슬러리의 점도가 크게 증가하고 우수한 보수 성능을 나타냅니다. 탈황석고 셀프레벨링 모르타르의 유동성을 확보하기 위해 물 사용량이 크게 증가하는데, 이는 모르타르의 응결 시간이 길어지기 때문입니다. 이는 기계적 특성 저하의 주요 원인입니다.
3. 결론
(1) 유동성을 제어 지표로 사용할 경우, 셀룰로스 에테르 함량이 증가함에 따라 탈황석고계 셀프레벨링 모르타르의 응결 시간이 현저히 길어지고 기계적 성질이 현저히 감소합니다. 셀룰로스 에테르의 분자량 증가는 함량에 비해 모르타르의 상기 특성에 미치는 영향이 미미합니다. 종합적으로 고려할 때, 셀룰로스 에테르는 분자량이 작은 것(점도값이 20,000 Pa·s 미만)을 선택하고, 사용량은 시멘트 재료의 1‰ 이내로 조절해야 합니다.
(2) 탈황석고의 수화열 시험 결과, 본 시험 범위 내에서 셀룰로스 에테르는 탈황석고의 수화 속도 및 수화 과정에 미치는 영향이 제한적임을 알 수 있었다. 탈황석고 기반 모르타르의 기계적 물성 저하의 주요 원인은 물 소비량 증가와 부피 밀도 감소이다.
게시일: 2023년 5월 8일