혼화제와 혼화재

혼화제랑 혼화재, 무슨 차이일까? 이 글이 적히는 날이 만우절이라 말장난하는 것이 아니다. 제목을 흘끗 보면 틀림 그린 찾기로 볼 수도 있겠다. 하지만 건축에 관심이 있는 사람이라면 혼화제와 혼화재의 다름을 알 것이다. '어이'와 '아이'의 차이지만 그 뜻은 같지 않다. 혼화제가 무엇인지, 그리고 혼화재가 무엇인지 알아보려 한다.

 

1.혼화제

• 정의 - 포틀랜드 시멘트, 배합수, 골재 이외의 콘크리트 구성 재료로, 콘크리트에 특정한 성능을 부여하는 데 쓰이는 첨가제
• 사용 목적 - 콘크리트 공사 비용절감, 콘크리트의 특정 성질 부각, 불리한 기상에서도 콘크리트 시공의 품질 확보 등
• 특징 - 혼화제는 배합설계상 극소량(1~2%)이 첨가되며 절대용적에 미포함된다. 상태는 액체상태이다.
• 종류 - AE제, 감수제, 지연제, 촉진제, 수화조절제 등이 있다.

  - AE제

• 공기연행성 계면활성제(Air Entraining Agent)라고도 하며 콘크리트 속에 무수한 미세기포를 포함시킴
• 콘크리트의 워커빌리티가 향상되어 단위수량이 감소되는데 이는 블리딩 등의 재료 분리 현상을 방지한다.
• 미세기포는 동결융해 저항성을 향상시키고 수밀성 증가, 중성화에 대한 저항성 또한 향상시킨다.
• 연행공기가 6%를 넘어가면 내구성 감소를 일으킨다. 적정 공기량인 4.5%를 맞춰주는게 좋다.

  - 감수제

• (water reducing admixture)라고도 하며 시멘트 입자를 분산시키는 역할을 한다.
• 유동화제 - 동일한 물시멘트비로 작업성능이 뛰어난 콘크리트 제조가 그 목적이다.
• 고성능감수제 - 보통 콘크리트와 같은 작업성능에서 물시멘트비의 저감을 꾀하여 강도의 세기 향상이 목적이다.
• 분산작용으로 응집해 있던 시멘트 입자 간의 물과 공기를 분리시켜 시멘트 페이스트 유동성이 생긴다.
• 습윤작용은 계면활성제를 포함한 용액을 사용하여 표면장력이 작아 침투성이 좋다. 이는 시멘트 입자와 물을 충분히 접촉시켜 수화작용이 원활해지도록 한다.

혼화제의 계면활성작용

• 찬유기와 찬수기로 구분되는데 이 둘의 종류나 함유량에 따라 기포, 분산, 습윤작용이 활발해진다. 계면활성제가 물과 만나서 교반을 통해 혼입된 공기와 마찰한다. 이때 용액에 둘러싸인 기포가 발생하게 되고, 발생된 기포와 물이 계면에 집중하게 된다. 기포의 내부쪽은 소수기가, 용액쪽은 친수기가 배열된 흡착모가 생성되어 기포가 발생한다. 이 과정에서 큰 기포는 소멸하고, 작은 기포는 독립된 미세한 기포가 되는데 이를 기포작용이라고 한다. 기포작용은 은 주로 AE제에서 발생한다.

 

 

2.혼화재

• 정의 - 혼화재료중 사용량이 비교적 많아서 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합계산에 관계되는 혼화재료
• 사용목적 - 콘크리트의 성질 개량을 위해 쓰이는 혼화재료로, 포틀랜드 시멘트에 추가하거나 치환하여 사용한다.
• 특징 - 혼화제는 배합설계상 5%이상을 차지해 절대용적에 포함된다.
• 종류 - 플라이애시, 고로슬래그, 포졸란 등이 있다.

  - 고로슬래그

• 제철소의 고로에서 선철을 제조 시 발생하는 혼화재료. 용융상태의 고온슬래그를 물, 공기로 냉각하여 입상화 한 것
• 냉각처리방법에 따라 제품의 결정상태 및 품질이 달라지며 크게 서냉슬래그와 급냉슬래그로 분류된다.
• 장기강도발현이 보통 포클랜드 시멘트보다 크고, 산류나 해수, 하수 등의 화학적 침식에 대한 저항성이 크다.
• 수화반응에 따른 발열량이 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 작아 매스콘크리트에 활용된다.

  - 플라이애시

• 화력발전소 등에서 미분탄 사용 보일러의 연소 배기가스 중에 포함된 미세한 석탄재를 집진기로 도집한 것
• 입자가 구형으로 유동성이 증가되어 콘크리트의 단위수량을 감소시킨다. 이는 워커빌리티를 높인다.
• 초기 수화열을 감소시키고 장기강도를 증진시키는 효과가 있다.
• 포졸란 반응으로 콘크리트의 수밀성을 향상시키고 내부의 알칼리를 감소시켜 중성화를 촉진시킬 염려가 있지만 반배합 이외에는 장기적으로 차이가 없다.

  - 포졸란 반응

• 유리질 실리카, 알루미나실리게이트가 물과 시멘트의 수화반응에 의해 생성된 수산화칼륨과 반응하여 C-S-H를 생성하는 반응
• 포졸란 반응을 일으키는 재료를 총칭하여 포졸란(Pozzolan)이라고 한다.
• 장기강도를 증진시키고 수밀성을 향상시키며 화학적 저항성이나 염화물 이온의 침투에 대한 저항성을 증대시킨다.
• 시공연도의 개선효과, 재료분리 및 블리딩의 감소, 단위 시멘트량이 감소하여 수화열이 감소하는 장점이 있다.
• 동결융해 저항성 저항, 단위수량 증가 현상, 탄산가스에 의해 중성화가 촉진되는 등의 단점이 있다.
• 천연 포졸란에는 응회암, 규조토 등이 있고 인공 포졸란에는 플라이애쉬, 실리카 폼 등이 있다.