Transcript Document 7757705

목차
1
3
혼화재료의 정의
2
혼화제의 역사와 종류
3
3
고성능 감수제의 분산유지 기구
4
최신 기술 동향
5
3
주요 클레임 원인과 대책
혼화재료의 정의
혼화재료
시멘트, 물, 골재를 제외한 재료로 콘크리트의
성질을 개선하기 위해 첨가하는 재료
혼화제
혼화재
• 약품적인 것으로 소량을 사용해서
소요의 효과를 얻을 수 있는 혼화재료
• 사용량이 비교적 많고 그 자체의 용적을
배합계산에 고려
• 시멘트량의 1%이내
• 시멘트량의 5% 이상
혼화재료의 분류
혼화재
혼화제
분 말
상태
액체 또는 분말
무기계
재료상의 구분
유기계
포졸란, 잠재수경성
반응성
시멘트 수화물과 반응
용적을 배합에 고려
배합적용
용적을 배합에서 무시
종 류
AE제, 감수제, 유동화제
고성능 감수제
방청제, 유동화제
플라이 애쉬
고로 슬래그 미분말
실리카흄
혼화제의 종류
내동해성 향상
응결·경화시간 조절
워커빌리티 개선
단위수량·시멘트량 감소
팽창성을 부여
충진성, 강도 개선
콘크리트용
화학혼화제
Title
기포의 작용에 의해
충진성 개선, 중량조절
증점, 응집작용에 의해
재료분리를 억제
철근 부식 억제
기 타
콘크리트용 화학혼화제의 역사
제 5 세대
제 4 세대
(2000년대)
•?
• Polycarboxylates
제 3 세대
(1960-70년대)
제 2 세대
(1940년대)
제 1 세대
(1930년대)
• Naphthalene, Melamine
• Gluconate, 합성 계면활성제
• 천연수지계 AE제, Lignosulphonate
혼화제의 사용목적
Water
+ Water
+ SP
Powder’s
particles
Frequency of collision
Low
Larger distance between powder
particles
High
Higher repulsing force between powder
particles
콘크리트용 화학혼화제의 분류
• 사용방법에 따른 구분
- 고성능감수제, 유동화제
감수율
AE제
감수제
응결속도
표준형
KS F 2560
• 리그닌계
• 나프탈렌계
지연형
• 멜라민계
AE 감수제
고성능 AE감수제
주성분
촉진형
• 폴리칼본산계
관련 규격
사용방법에 따른 분류
구 분
AE 감수제
고성능감수제
유동화제
주성분
 리그닌계
 리그닌계+나프탈렌계
 나프탈렌계
 폴리칼본산계
 나프탈렌계
 멜라민계
 폴리칼본산계
표준 사용량
(C×%)
사용방법
0.3 ~ 0.7
레미콘 생산시 투입
0.5 ~ 3.0
레미콘 생산시 투입
-
현장 믹서트럭 투입
고성능감수제와 유동화제의 비교
구분
고성능감수제 사용
유동화제 사용
베이스콘크리트
없 음
있 음
량
B/P 자동계량
현장 계량설비 설치
첨가방법
혼합수에 첨가
레미콘차량 드럼내 투입
콘크리트 제조장소
B/P Mixer
레미콘 차량 드럼내
투입 관리자
필요 없음
필 요
레미콘 적재량
정량적재
약 10% 감소
시험회수
1회
2회(유동화 전후)
공해문제
없 음
배기가스, 소음, 차량마모
계
혼화제의 주요 분산기구
DLVO 이론
시멘트 입자의 표면에 혼화제에 의한 전기이중층을 형성시켜 전기적
반발력에 의해 분산시킨다는 이론
입체장애작용
시멘트 입자 표면에 혼화제의 고분자 3차원 흡착층이 일정 두께로
둘러싸여 있어 물리적 반발력에 의해 분산시킨다는 이론
혼화제의 기타 분산기구
감소효과이론
흡착되고 남은 잉여의 고분자에 의한 분산
마찰작용효과
윤활성을 갖는 고분자간의 마찰저항을 감소시켜 분산
표면장력저감효과
배합수의 표면장력을 저하시킴으로써 입자가 분산
혼화제 취급시 주의사항
탱크보관시 주의사항
• 저장탱크 내에서 충분히 교반사용
• 저장중 2차적인 오염이 없게
• 유효기간이 경과한 제품에 대해서는 반드시 확인해야
• 동결되지 않도록 동절기에는 적절한 보온
• 혼화제를 두개이상 사용시에는 주의
리그닌계
나프탈렌계
멜라민계
폴리칼본산계
리그닌계
○
○
○
△
나프탈렌계
○
○
△
Ｘ
멜라민계
○
△
○
Ｘ
폴리칼본산계
△
Ｘ
Ｘ
○
○ : 문제 없음
△ : 주의가 필요
Ｘ : 혼합시 이상있음
AE제 (공기연행제)
• 독립된 무수의 미세한 공기포를 연향시켜 콘크리트의 워커빌리티 및 내구성을 향상
시키기 위해서 사용되는 화학혼화제
• 1930년대, 미국 포장 콘크리트에서 균열 및 스케일링이 큰 문제로 대두되면서,
우연히 공기가 적당히 포함된 콘크리트는 문제가 없다는 발견이 시초(분쇄조제 사용)
공기포의 크기 및 형태
• 연행공기 (Entrained Air)
: 50 ~ 200㎛, 구형
• 갇힌공기 (Entrapped Air)
: 3mm 이상, 불규칙
콘크리트에서의 역할
• Workability 향상
• 단위수량 감소 : 6 ~ 8%
• 재료분리 및 블리딩의 감소
• 동결융해 저항성 증진
AE제의 종류
소수기
(Hydrophobic group)
친수기
(Hydophilic group)
1) 음이온계
–
+
2) 양이온계
+
–
3) 양성계
4) 비이온계
+–
공기량에 영향을 미치는 요인
공기연행제의 사용량
시멘트의 종류 및 단위시멘트량
플라이애쉬
골재의 입도와 입형, 미분량
콘크리트의 온도
혼합방법 및 시간
회수수 사용여부
사용수
결합재
골재
생산조건
Lignine계 혼화제
화학구조
분산기구
Lignine계 혼화제의 특성
제조가 쉽고 가격이 저렴하다
자체 공기포를 함유하고 있다
Lignine계의
장·단점
저장시 분리현상이 있다
고강도 콘크리트의 제조가 어렵다
다량사용시 경화불량이 발생한다
Lignine계 혼화제의 특성
• 과도한 사용시 경화불량발생 (계량관리 철저)
응
결
시
험
압
축
강
도
500
91일
400
압축강도 (kgf/cm )
1배
2
Pr octor 관입저항치 (psi)
4000
0 배
4배
2배
7배
500
28일
300
7일
200
100
3일
0
0
20
40
60
80
혼합후의 경과시간 ( hr)
100
120
0
1
2
4
7
10
감수제량 ( 표준사용량에 대한 비율)
Naphthalene계 혼화제
화학구조
분산기구
Naphthalene계 혼화제의 특성
분산성이 우수하다
화학적으로 매우 안정하다(산·알칼리)
고강도 발현이 용이하다
장·단점
자체 공기포를 함유하지 않는다
용해도와 저장성이 좋다
첨가제 활용이 용이하다
Slump Loss가 크다
Melamine계 혼화제
화학구조
분산기구
Melamine계 혼화제의 특성
화학적으로 매우 안정하다
분산성이 우수하다
멜라민계의
장·단점
응결시간이 Plain에 비해 약간 빠르다
자체 공기포를 함유하지 않는다
Slump Loss가 심하다
고성능 감수제의 구성
리그닌계, 나프탈렌계
유지제
분산제
응결시간
조절제
Polycarboxylate계 혼화제
Ester
Acid
R
H
CH2
Graft chain (Side chain)
R
CH2
C
C=O
C
H
C=O
OM
O
n
Main chain
Surface of cement particle
(EO)a
Me
m
Carboxyl group
Polycarboxylate계 혼화제
Polymer A
Polymer B
Polymer C
Polymer
Performance
Main chain
Side chain
Density of
side chain
A
Low dispersion
& Low retention
Long
Short
High
B
High dispersion
Short
Long
Low
C
High dispersion
& High retention
Very short
Long
High
Polycarboxylate계 혼화제의 특성
 Slump Loss가 거의 없다
 고강도·고유동콘크리트 제조가 쉽다
장·단점
 화학적으로 매우 안정하다
 반응이 어렵다
 가격이 고가이다
 공기량 조절이 어렵다
고성능 감수제의 유지특성
Cement Particle
Ettringite
Naphthalene
Polycarboxylates
폴리칼본산계의 개발현황
W/C 비 25% 이하에서 우수한 분산력
초기강도 확보, 공기단축,
우수한 유지성능, 저지연형
분산성, 지연성
초고강도용 PC
조기강도 발현형 PC
유지형 PC
일반 PC
주요 클레임(Claim) 원인과 대책
공기량
• 공기량 1% ⇒ 강도 4~5%
재료적 원인
경화지연
Claim
균열 (재료)
시공적 원인
표면불량
• 혼화제 과다투입
• 동절기 공사
• 혼화재
• 골재의 이분
• 단위수량의 증가
• 블리딩
• 거푸집
• 블리딩
• 표면기포
시멘트
 시멘트도 종류에 따라 차이가 있다!!
 시멘트에 따라 콘크리트의 경화시간이 다르다.
 시멘트에 따라 콘크리트 타설 후 Bleeding량이
다르다.
 고강도/고유동 콘크리트를 적용할 경우 시멘트 선정
시험은 필수 (유동성 차이가 매우 큼)
 초기강도가 높은 시멘트보다 장기강도 증진이 높은
시멘트 사용
동절기 공사
 기온이 낮은 경우 (동절기)
 일평균 기온이 4℃ 이하인 경우 한중콘크리트
 AE제 및 AE감수제 사용 (특히, 토목구조물)
 조강시멘트, 응결 촉진제 사용
 강도의 할증을 고려
한중 콘크리트
동결되었거나 빙설이 혼입된 골재 사용금지
필요시 물 또는 골재를 가열하여 사용하고 시멘트의 직접 가열금지
물은 60℃이하, 골재는 65℃이하로 간접 가열
물, 골재 등 혼합물의 온도는 40℃이하로 유지 (시멘트, 급결방지)
콘크리트의 균열
콘크리트의 균열
 균열의 원인과 배합과의 관계
균열의 원인
배합과의 관계
침하, Bleeding
단위수량, 컨시스턴시
시멘트의 수화열
단위시멘트량
건조수축
단위수량, 단위시멘트량
블리딩 (Bleeding)
 블리이딩(bleeding) 감소
 단위수량을 최소화 한다.
 물/시멘트 비를 작게 한다.
 골재 속의 적절한 미립분량을 유지한다.
 굵은 골재의 최대치수를 크게 한다.
 고성능 감수제를 사용한다.
콘크리트 균열과 시멘트
 단위 시멘트량 저감
 물/시멘트 비를 일정하게 유지하면서
단위수량을 감소시키면 단위 시멘트량이 저감됨.
 단위 시멘트량이 너무 적은 경우
워커빌리티가 나빠지고, 펌프 압송성이 떨어지며,
내구성 및 수밀성에도 나쁜 영향을 끼칠 수 있음.
표면기포–
타설높이가 높은경우
 콘크리트 낙하 높이를 최대한 낮춤 (1m 이하)
 낙하 높이가 높을 경우 골재가 모이는 곳에 곰보
발생 (초기 낙하 부위의 다짐 강화)
 타설 속도가 빠르면 블리이딩에 의해 거푸집 면과
접하는 부분에 모래 노출 줄무늬 (sand streak)
발생
 타설 속도를 최대한 늦춤 (1~1.5m/hr)
표면기포–
벽두께가 얇거나 연속하여 긴 경우
 굵은 골재가 철근 사이에 맞물려 곰보 발생이
용이하므로 골재 크기를 줄이거나 유동성을
증가시킴
 밑바닥의 1회 타설 높이를 50㎝ 이하로 하여 다짐을
철저히 함.
 내부 진동기가 불충분한 경우 거푸집 진동기를
이용하여 다짐 효과를 증대시킴.
표면기포–
경사면의 윗면
 경사진 면의 윗면은 기포 및 수포가 발생하기
용이함
 블리이딩(bleeding) 발생량이 적은 배합을 적용함
 1회 타설 높이를 최소화하여 기포 및 수포를 두들겨
없앰
 거푸집 내부에 부직포를 넣은 특수 거푸집을
사용하거나 박리제의 선정에도 주의함
표면기포 저감대책
 재료적인 측면
 단위시멘트량 증가 - 골재사정이 좋지 않을 경우
 양질의 AE제 사용
 양호한 잔골재 사용
 슬럼프 증대