혼화재-혼화제

혼화재중에서 혼화제 콘크리트가 굳는 과정에서 성질을 개선해서 경제성을 향상하는 것을 목적으로 하는것을 말합니다. 혼화제의 용도와 공기연행제, 감수제에 대해서 알아보겠습니다.

혼화제 용도

물리적, 화학적 혹은 물리·화학적 작용에 의해 경화 전후의 콘크리트 및 경화 중의 콘크리트 성질을 개선하거나 경제성 향상 등의 목적을 위하여 사용된다. 대부분의 혼화제는 표면활성제에 속하는데, 워커빌리티와 내구성을 개선하고 블리딩이나 수화열을 억제하는 등의 목적으로 사용된다.

혼화제를 용도별로 구분하면 다음과 같다.

① 작업성능이나 동결융해 저항성능의 향상 : AE제, AE감수제, 포졸리스

② 단위수량, 단위시멘트량의 감소 : 감수제, AE감수제

③ 강력한 감수효과와 강도의 대폭적인 증가 : 고성능감수제

④ 강력한 감수효과를 이용한 유동성의 대폭적인 개선 : 유동화제

⑤ 응결경화시간의 조절: 촉진제, 지연제, 초지연제, 급결제

⑥ 염화물에 의한 강재의 부식억제 : 방청제

⑦ 기포를 발생시켜 충전성 향상, 경량화 등에 이용 : 기포제, 발포제

⑧ 점성이나 응집작용 등을 향상시켜 재료분리를 억제 : 증점제, 수중 콘크리트용 혼화제

⑨ 기타: 방수제, 소포제, 방동제, 수축저감제, 보수제, 수화열 억제제 등

AE제(공기연행제)

콘크리트 내부에 미세한 기포(입경 10~100 µm)를 균등하게 발생시켜 콘크리트에서는 동결시의 팽창압력을 흡수 또는 완화하여 조직파괴에 대 한 저항성을 높여 동결융해 저항에 탁월한 효과를 나타내므로 동결음해 피해를 방지하기 위해 사용하는 혼화제이다.

AE제의 사용목적 및 효과

① 연행공기와 기포작용 : 
공기량 10%의 범위 내에서는 AE제 사용량 에 정비례하여 증가하는데, 공기량 2% 이하에서는 동결융해 저항 성이 개선되지 않고, 6% 이상이 되면 강도저하가 현저하므로 3~6% 정도가 적정 범위이다.

② 연행공기의 볼베어링 작용: 
콘크리트 중에 연행된 미세한 독립기포 는 시멘트 입자 혹은 골재 부근에 계면 화학적으로 접착하여 시멘 트페이스트의 점성 및 주위의 미립잔골재 등에 의해 그 위치가 유 지되는데, 이러한 기포의 볼베어링 역할과 완충작용은 콘크리트의 작업성을 크게 개선할 수 있게 한다. 반죽질기와 골재입도가 일정 한 경우 공기량에 의해 변화되는 단위수량은 단위 시멘트량과 직선 적인 관계(공기량 1%는 단위수량 3% 저감효과)를 나타내는 것으로 알려져 있다.

③ 골재분리 및 블리딩 감소 : 
콘크리트에 공기를 연행시키면 골재분리 가 억제되며, 단위수량도 감소하므로 블리딩이 감소된다.

④ 경화 콘크리트의 동결융해 저항성 : 
콘크리트 내부에 함수된 자유수 가 동결되면 약 9%의 체적이 팽창되므로 콘크리트 내부에 큰 팽창 압력이 발생되어 콘크리트 조직이 파괴될 수 있으나 콘크리트 내에 적당량의 연행공기가 존재하면 자유수 동결에 따른 압력의 발생을 완화시키고 자유수의 이동을 가능게 하여 저항성이 현저히 개선된 다.

⑤ 압축강도에 미치는 영향 : 
콘크리트의 물시멘트비가 일정한 경우 공 기량을 증가시키면, 공기량이 1% 증가함에 따라 압축강도는 4~6%, 휨강도는 2~3%, 탄성계수는 7~8×10° kgf/cm²가 감소된다고 한다. AE 콘크리트는 작업성 향상 비율만큼 단위수량을 감소 시켜 물시멘트비를 낮출 수 있으므로 AE제를 첨가하여 소정의 공 기량을 연행하여도 각종 강도의 저하는 염려할 정도는 아니다.

① AE제의 사용량: 공기량 10% 정도까지는 AE제의 사용량에 비례하 여 공기량이 증가한다.

② 시멘트의 종류

• 고로시멘트 : 보통포틀랜드시멘트보다 1.2배 정도 많이 필요하다.

• 중용열시멘트 : 보통포틀랜드시멘트와 거의 동등하다.

• 플라이애시시멘트 : 미연소 탄소에 의해 AE제가 흡착되므로 보통 포틀랜드시멘트보다 1.5~2.6배 많이 소요(플라이애시 치환율이 증가할수록 현저하다.)

③ 콘크리트 온도: 
콘크리트 온도가 높을수록 공기량은 감소되며, 일 반적으로 10℃ 증가당 20~30% 정도 공기량이 감소된다.

④ 혼합 및 혼합시간: 
3~5분에서 최고가 되며, 그보다 길거나 짧아지

면 공기량은 감소되고, 수송시간이나 펌프압송 시간이 길어지면 감 소된다.

⑤ 혼합수 : 
혼합수의 pH가 낮고, 산성이거나 불순물이 많으면 감소된다. ⑥ 골재의 입도 : 0.15~0.6㎜ 범위 입자의 영향이 가장 크며, 세립분 이 적고 잔골재의 조립률이 클수록, 잔골재율이 작거나 단위 잔골 재량이 적을수록 또 굵은골재에서는 형상이 편평할수록 연행공기량 은 감소된다.

감수제, AE 감수제

콘크리트 중의 시멘트 입자를 분산시켜 단위수량을 감소시켜도 높은 반죽질기를 갖도록 하거나 미세기포를 연행시키면서 작업성을 향상시키 는 동시에 분산효과에 의해 단위수량을 감소시킬 수 있는 혼화제를 말한 다.

AE제만을 첨가한 경우 감수효과가 8% 내외인 것에 비해 우수한 감수 제와 병용하거나 AE 감수제를 사용하면 10~15% 정도의 감수효과를 나 타내며, 공기량의 증가에 따른 강도의 감소현상은 무시할 정도이다.

감수제, AE 감수제의 작용과 효과

수중에서 기계적으로 시멘트를 혼합시키면 시멘트의 응집력이 수분에 의한 반발력보다 크므로, 시멘트 입자는 분산되지 않고 입자가 서로 집합 하여 응집작용이 일어난다.

이러한 입자의 응집작용을 억제하고 수중에서 입자를 분산시키는 작용 을 하는 것이 감수제이다.

감수제, AE 감수제를 사용한 콘크리트 성질

① 감수효과: 
감수제만 사용한 경우 시멘트의 분산작용에 의해 혼화제 를 사용하지 않은 콘크리트와 비교하여 4~8% 정도 단위수량이 감 소된다. AE 감수제를 사용한 경우 분산작용과 공기연행 작용의 상 승 효과에 의해 10~15%의 감수효과가 발생된다.

② 블리딩 :
 시멘트 매트리스의 미세구조의 개선, 단위수량의 감소, 미 세연행 공기포의 작용 등에 의해 재료분리에 대한 저항성이 증가되므로 블리딩 현상을 감소시킨다.

③ 응결시간 조절 효과: 
콘크리트의 응결 및 초기강도에 미치는 영향 에 따라 표준형, 지연형 및 촉진형으로 분류된다.

표준형은 가장 일반적으로 사용되는 것으로 감수제를 첨가하지 않 은 콘크리트와 거의 동등한 응결시간을 지니게 되며, 지연형은 콘 크리트의 응결시간과 시멘트의 수화열 발열속도를 지연시키고 내부 온도의 상승을 억제시켜 콘크리트의 최고 온도가 낮아지므로 전체 의 수화열량은 시멘트 감량분에 비례하여 감소된다. 한편, 촉진형 은 콘크리트 응결시간 단축이나 강도 조기발현 효과를 활용하여 동 절기 공사나 공기부족을 만회하기 위해 사용된다.

④ 압축강도 : 
단위수량이 감소되고 분산효과가 커지므로 압축강도는 현저히 증가된다. 콘크리트의 반죽 질기와 시멘트량이 일정할 경우 10~20% 정도 강도가 증가하고, 반대로 강도를 일정하게 하면 시 멘트량은 6~12% 정도 감소된다.

⑤ 수밀성 : 
단위수량 감소, 블리딩 감소, 시멘트 입자의 분산효과에 의한 시멘트페이스트의 내부구조의 개선에 의하여 재료분리가 적으 며, 균질성이 좋아지고 치밀해지므로 수밀성은 현저히 개선되어 통 상의 방수제를 사용한 경우와 비교해도 동등이상의 수밀성을 갖는 다.

⑥ 휠, 인장, 부착강도, 탄성계수: 
압축강도와 휠, 인장, 부착 등의 제 강도와의 상호관계 및 압축강도와 탄성계수와의 관계는 감수제, AE 감수제를 사용하더라도 통상의 콘크리트와의 큰 차이는 없다.

⑦ 내구성 : 
공기 연행제를 사용하지 않은 감수제는 동결융해 작용에 대한 저항성 증대에는 효과가 없으나, 감수제는 단위수량을 크게 감소시킬 수 있으므로 특히 초기동해에 대한 저항성을 개선시킨다.

마치며

지금까지 혼화제의 용도와 공기연행제, 감수제에 대해서 자세하게 알아보았습니다..