혼화재중에서 실리카퓸이 무엇인지, 제품형태, 품질기준, 실리카퓸을 사용한 콘크리트의 성질, 사용시 주의사항에 대해서 알아보겠습니다.
실리카퓸이란?
실리카픔은 실리콘, 페로실리콘, 실리콘 합금 등을 제조할 때에 발생되는 폐가스 중에 포함되어 있는 SiO₂를 집진기로 모아서 얻어지는 초미립 자의 산업 부산물이다. 실리카픔은 구상의 입자이지만 분말도가 2000 m²/g 정도로 미세하기 때문에 혼화재로 사용할 경우 소정의 워커빌리티를 얻기 위해서는 많은 혼합수가 필요하다. 그러므로 고성능 감수제를 병용하는 것이 실리카품의 효과를 발현시키기 위한 필수조건이다. 양질의 실리카품을 사용하고 적절한 배합, 타설, 양생을 실시하면 실리카퓸의 포 졸란 반응은 수화 초기부터 시작되어 공극 충전 효과에 따른 강도증진과 투기, 투수성을 감소시키므로 콘크리트의 물리적, 역학적 성질을 개선하는데 유효하다. 아울러 중성화 속도의 감소, 염소이온의 침투방지 등도 기대되고 있다.
실리카품의 제품형태
실리카품은 제품형태에 따라 응축처리된 과립상과 응축처리되지 않은 분체상, 슬러리 상태인 것의 세 가지 형태로 분류할 수 있다. 포집된 상 태로 처리하지 않은 분체 실리카품은 단위용적중량이 0.1~0.3t/m³이 고, 입자의 단위용적질량을 증대시키기 위해 처리한 제품의 단위용적질량 은 0.3~0.8t/m³이다. 슬러리 실리카품은 실리카품을 대략 같은 양의 물에 현탁 시킨 제품으로 단위용적질량은 1.4 t/m² 이상이다.
품질기준 (KSF 2567)
실리콘 합금의 종류 및 동일한 실리콘 합금이라도 원재료인 규사와 석 탄의 품질이 다르면 부산물인 실리카픔의 화학성분과 특성이 다르다. 또 한, 용융시키는 전기로의 종류에 따라서도 생성하는 실리카품의 성질이 다르다. 얼회수 시스템이 없는 개방형의 경우는 배출가스의 온도가 200다. 일일서 비교적 저온이기 때문에 미연소 탄소가 남게 되어 실리 카픔의 색깔이 흑색에 가까운 회색이며, 밀폐형의 경우는 배출가스의 온 도가 800℃로서 높기 때문에 대부분의 탄소는 연소하여 색깔이 흰색에 가까운 회색빛이다. KSF 2567에는 콘크리트용 실리카품의 품질에 관한 사항이 규정되어 있다.
실리카품을 사용한 콘크리트의 성질
① 슬럼프
실리카픔은 비표면적이 커서 수산화칼슘과 매우 짧은 시간에 반응하고, 겔상의 물질을 생성하여 점성이 커져 슬럼프가 저하되며 슬럼프 손실도 크다. 그러므로 소요의 슬럼프를 얻기 위해서는 고성능감수제의 사용이 불가피하다.
② 압축강도
일반적으로 콘크리트의 압축강도는 실리카품의 치환에 의해 증가한다. 즉, 압축강도는 치환율 10%까지는 직선적으로 증 가하고, 20% 전후에서 최고점에 도달한다. 또한, 실리카품은 초미 십자로 공극충전 및 빠른 포졸란 반응에 의해 재령 3일 이후부터는 치환하지 않은 경우보다 강도가 증가하는데, 재령이 증가할수록 그 경향은 더욱 커진다.
③ 동결융해 저항성
실리카픔의 미세공극 충전효과 및 포졸란 반응 은 콘크리트 경화조직을 치밀 화하여 동결융해 작용 시 물의 침투저 항성을 현저히 향상한다. 그러나 콘크리트 내부 물의 동결압을 과도하게 높일 가능성도 있으므로 그 영향을 한마디로 말할 수는 없다. 따라서 콘크리트에 내동해성이 요구되는 경우에는 AE제로 적절한 공기량을 연행시킬 필요가 있다.
④ 중성화
중성화는 실리카퓸의 미세공극 충전효과에 의한 중성화 억제효과와 포졸란 반응에 의한 콘크리트의 알칼리 저하작용이 상 반되기 때문에 실용범위의 치환율에서는 큰 영향이 없다. 단, 초기 재령일 때 양생을 적절히 행하지 않으면 중성화가 빨라지기 때문에 주의할 필요가 있다.
사용시 주의사항
경화조직이 치밀한 고강도 콘크리트에서는 화재에 의하여 폭렬하기 쉽 게 된다. 실리카퓸의 혼입에 의하여 경화조직이 더욱 치밀해져 내부 증기 압이 높아지기 때문에 폭렬의 위험성이 있다. 따라서 사전에 내화성능을 확인하는 것과 유기섬유 등을 첨가하여 폭렬을 방지할 필요가 있다.
또한 고강도 콘크리트에서는 초기재령에 있어서 경화에 따른 자기 수축 이 크다. 특히 낮은 물시멘트비에서 실리카퓸을 사용한 경우에 크기 때문에 시멘트 클링커 광물조성의 변경과 팽창재 사용 등의 대책이 필요한 경우가 있다.
마치며
지금까지 혼화재중에서 실리카퓸이 무엇인지, 제품형태, 품질기준, 실리카퓸을 사용한 콘크리트의 성질, 사용시 주의사항에 대해서 자세하게 알아보았습니다.