Transcript 감수제
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장 혼화재료 수원과학대학교
김 재홍
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혼화재료
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개 요
배 경
정 의 : 혼화재료란 시멘트 · 물 · 골재 이외의 재료로서 비빔 시에 필요에 따라 모르터나 콘크리트에 한 성분으로 첨가하는 재료 특 성 굳지 않은 콘크리트나 경화한 콘크리트의 성질을 개선 · 향상 콘크리트에 전혀 새로운 성질을 부여하기 위해서도 사용됨 주의사항 혼화재료의 효과는 시멘트나 골재의 품질 · 배합 · 온도 등에 의하여 매우 달라지는 경향이 있어 사용하기 전에 시험 또는 충분한 검토를 거쳐 성능상의 효과를 확인한 후 적절히 사용
혼화재료의 종류
사용량의 다소에 따라 혼화제와 혼화재로 대별 혼화제는 사용량이 비교적 적어 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합 계산에서 무시 되는 것 으로 콘크리트 속의 시멘트 중량에 대해 5% 이하, 보통은 1% 이하라는 극히 적은 양을 사용.
혼화재는 사용량이 비교적 많아서 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합 계산에 고려 되는 것 으로 시멘트중량의5% 이상, 경우에 따라서는50% 이상 다량을 쓰며 콘크리트를 반죽 할 때나 시멘트에 미리 섞어서 사용한다.
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혼화제
혼화제의 종류 및 용도
혼화제 : 대부분 계면활성제에 속함 AE제 : 기포작용이 현저한 것 감수제 : 습윤, 분산작용이 현저한 것 AE감수제 : 두 가지 성질을 함께 가진 것 기타 : 고성능감수제, 고강도용감수제, 유동화제
공기연행성 계면활성제 [AE제] 감수계면활성제 [감수제] AE감수제 유동화제 고성능감수제 고성능 AE감수제 동일한 물시멘트비로서 작업성능이 뛰어난 콘크리트 제조가 목적 감수작용을 이용하여 보통 콘크리트와 같은 작업성능을 가지면서 물시멘트비의 저감을 꾀함 3
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혼화제의 분류
종 류
AE제, AE감수제 감수제, AE감수제
사 용 용 도
작업성능이나 동결융해 저항성능의 향상 단위수량, 단위 시멘트량의 감소 고성능감수제 유동화제 촉진제, 지연제, 초지연제, 급결제 방청제 강력한 감수효과와 강도의 대폭적인 증가 강력한 감수효과를 이용한 유동성의 대폭적인 개선 응결, 경화시간의 조절 기포제, 발포제 증점제, 수중콘크리트용 혼화제 기 타 염화물에 의한 강재의 부식을 억제 기포를 발생시켜 충전성, 경량화 등에 이용 점성, 응집작용 등을 향상시켜 재료분리를 억제 방수제, 소포제, 방동제, 수축저감제, 보수제, 수화열 억제제 등
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혼화제의 작용
계면(표면)활성제 친유기와 친수기로 구성 친유기 : 기름에 녹기 쉽고 물에 녹기 어려운 것 친수기 : 물에 작 녹고 기름에 녹기 어려운 것 이 양쪽의 종류나 함유량에 따라 계면활성제로서의 기포, 분산, 습윤 작용이 정해짐 1) 기포작용(주로 AE제)
계면활성제+물 교반을 통해 공기를 혼입 용액에 둘러싸인 기포발생 기체 5 발생된 기포와 물이 계면에 계면활성제 집중 기포의 얇은 막은 기포의 내부쪽으로는 소수기가 용액쪽에 친수기가 배열된 흡착모가 순간적으로 생성되어 기포가 발생 소수기 큰 기포는 소멸하고 작은 기포는 독립된 미세한 기포가 됨 액체 친수기
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2) 분산작용(주로 감수제)
시멘트+ 물 분체입자간의 응집력이 분체표면을 적시는 힘보다 큼 분체입자는 응집되고 골고루 분산되지 않음 ex) 리스린설폰산 첨가 감수제는 수중에서 음이온과 양이온으로 전리하여 강한 음이온 활성을 나타냄 응집상태의 입자계면에 흡착하여 입자를 전기적으로 반발 분산시킴 응집해있던 시멘트입자간의 물과 공기를 분리시키기 때문에 시멘트 페이스트 유동성이 생김 (1) 표면 활성제의 해리 리그린 리그린 SO 3 SO 3 Ca (2) 분산작용 시멘트 수용액 리그린 리그린 SO 3 SO 3 Ca 2+ 활성제 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ
3) 습윤작용(주로 감수제) 계면활성제를 포함한 용액은 물보다도 표면장력이 작아 침투성이 좋으므로 그 용액은 각각의 시멘트 입자의 표면을 적셔 시멘트 입자와 물을 충분히 접촉시켜 수화작용이 쉬워지게 한다.
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공기연행제(AE제)
정 의 콘크리트 내부에 미세한 독립된 기포를 발생시켜 콘크리트의 작업성 및 동결융해 저항성능을 향상시키기 위해 사용되는 화학 혼화제이다.
특 징 연행공기는 콘크리트 내부에서 볼베어링과 같은 역할로 워커빌리티를 개선하여 단위수량을 감소시켜 블리딩 등의 재료분리를 작게 함.
적당량의 연행공기포는 콘크리트 중의 자유수가 동결 될 때 수압의 흡수, 완화와 자유수의 이동을 가능하게 하므로 동결융해에 대한 저항성을 현저하게 개선.
연행공기포의 생성은 단위시멘트량, 잔골재의 입도, 플라이애시의 사용 등에 따라 영향을 받으며 공기량 1%의 증가에 대해 플레인콘크리트와 동일 물시멘트비의 경우 4~6%의 압축강도가 저하.
플라이애시에 포함된 미연소 카본에 AE제가 흡착되어 연행공기포가 감소한다.
최근 플라이애시 콘크리트에 사용될 때 흡착량이 적은 플라이애시 사용 AE제가 개발되어 일부에서 이용.
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감수제, AE감수제
정 의 계면활성작용에 의해 시멘트 입자를 분산, 습윤시켜 시멘트페이스트의 유동성을 증가시킴으로써 콘크리트의 워커빌리티가 향상 되므로 소정의 시공연도를 가지면서 단위수량을 감소시킬 수 있는 혼화제를 감수제 라 하고, AE제의 성능을 겸비한 것을 AE감수제 라고 함.
분 류 화학성분에 의해 리그린설폰산염, 크레오소트유, 설폰산포르말린 축합물, 나프탈렌설폰산 포르말린 축합물 등 응결속도에 의해 표준형, 지연형, 촉진형 염화물이온(Cl )양의 의해 Ⅰ종 : 0.02㎏/㎥이하 Ⅱ종 : 0.02~0.2 ㎏/㎥이하 Ⅲ종 : 0.2~0.60 ㎏/㎥이하
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고성능 감수제
정 의 일반의 감수제에 비교하여 시멘트 입자의 분산성능이 현저하게 높아서 다량으로 사용해도 응결의 지연이나 과도한 공기연행작용 및 강도저하 등이 없고, 단위수량을 대폭적으로 감소시킬 수 있는 혼화제 특 징 종래의 AE감수제보다 감수성능이 매우 높다.
AE감수제와는 달리 다량첨가가 가능하다.
시간에 따른 슬럼프 손실이 적다 단위수량의 저감에 의한 품질의 향상, 고강도 콘크리트 또는 된비빔 콘크리트의 시공성 개선 등이 가능 프리스트레스 콘크리트 부재나 콘크리트 파일, 흄관 등의 고강도 콘크리트의 제조에 이용
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유동화제
정 의 미리 혼합된 콘크리트에 첨가하여 다시 섞어 유동성을 증대시키는 것을 주목적으로 하는 혼화제 목 적 된비빔콘크리트의 유동성 향상 단위수량의 감소 종류 및 분류 주성분에 의해 : 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리칼본산계 응결시간에 의해 : 표준형, 지연형 첨가방식 공장첨가 유동화 : 공장에서 첨가, 교속 교반 후 운반, 타설 현장첨가 유동화 : 유동화제를 현장에서 첨가 후, 고속교반하여 타설, 주로 사용하는 방법 공장첨가 후 현장에서 유동화 하는 방법
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응결, 경화조정제
시멘트가 물과 접촉한 시점부터 수화반응이 시작되어 응결이 진행됨에 따라 유동성은 점차 떨어져 곧 경화하기 시작한다.
이 속도를 임의로 조정하는 혼화제를 응결, 경화조정제라고 함.
지연시키는 지연제, 촉진시키는 촉진제가 있음.
기포제
콘크리트의 단위용적중량의 경감 혹은 단열성의 부여를 목적으로 안정된 기포를 물리적인 수법으로 도입시키는 혼화제 화학반응으로 가스를 발생시켜 기포콘크리트를 만드는 발포제와 구별
방청제
콘크리트 내부의 철근이 콘크리트에 혼입되는 염화물에 의해 부식되는 것을 억제하기 위해 이용되는 혼화제
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혼화재
개 요
콘크리트 워커빌리티의 향상, 수화열의 감소, 수축저감, 혹은 알칼리성의 감소 등을 목적으로 이용되고 있는 혼화재료로서 플라이애시와 팽창재와 같이 다량으로 이용되고 있는 것을 혼화재라 칭하고 혼화제와 구별함.
혼화재의 종류
플라이애시 실리카흄
혼화재 및 무기질분말의 종류와 특징 특 징
미립자로서 구형 초미립자로서 구형 플라이애시, 실리카흄, 규산 백토, 규조토 등 실리카질 분말(시멘트대체) 고로슬래그미분말(시멘트대체) 포졸란 활성
용 도
워커빌리티, 펌퍼빌리티 개량 워커빌리티, 강도의 증대 수화열 억제, 장기강도 증진, 실리카흄은 초기강도도 증진, 알칼리골재 반응억제 수화열억제, 알칼리골재 반응억제 규산질미분말 석회성분 등 암석분말 가용성 규산 미분말 에트린가이트계, 석회계 잠재 수경성 오토크레이브 양생에 의한 촉진양생 미분말 혼입에 의한 필러 효과 필러와 흡수팽윤 수화팽창 반응 고강도에 기여 워커빌리티 개량, 강도증진 콘크리트 구체방수제 콘크리트 팽창제
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플라이애시
화력발전소 등에서 미분탄 사용 보일러의 연소 배기가스중에 포함된 미세한 석탄재를 집진기로 포집한 것 포졸란계를 대표하는 혼화재중의 하나 특 징 입자가 구형이므로 유동성이 증가되어 단위수량을 감소시키므로 콘크리트의 워커빌리티의 개선, 펌핑성을 향상 초기수화열을 감소시키고, 장기강도를 증진시키는 효과 수산화칼륨과 반응함에 따라 알칼리성을 감소시켜 저알칼리시멘트의 효과를 나타냄 알칼리골재반응에 의한 팽창을 억제 해수중의 황산염에 대한 저항성을 높임 공극충진효과 및 포졸란반응으로 콘크리트의 수밀성을 향상 콘크리트 내부의 알칼리를 감소시키기 때문에 중성화를 촉진시킬 염려가 있으나 빈배합 이외에는 장기적으로 차이가 없다.
치환율이 증가되면 콘크리트의 초기강도가 저하
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사용방법 콘크리트의 워커빌리티만 개선하고 초기강도의 저하를 억제해야 할 경우는 플라이애쉬의 치환율을 10%이하 로 하는 것이 좋음.
콘크리트의 초기강도의 저하는 어느 정도 허용하고 초기의 수화열의 감소, 장기강도의 증진 혹은 건조수축의 저감 등을 목적으로 하는 경우에는 치환율을 20% 혹은 30% 로 해서 사용하는 것이 좋음.
◈ 포졸란 반응 유리질 실리카(SiO 2 )나 알루미나실리게이트(SiO 2 · Al 2 O 3 )가 상온에서 물이 존재 하에서 시멘트 수화반응에 의해 생성된 수산화칼륨과 반응해서 C-S-H를 생성하는 반응
포졸란 반응을 일으키는 재료를 총징하여
포졸란
이라고 부른다.
효 과
- 장기강도 증진 - 수밀성 - 내구성 향성(화학적 저항성이나 염화물 이온의 침투에 대한 저항성 증대
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고로슬래그
제철소의 고로에서 선철을 제조할 때 발생 용광로 속의 용융상태인 고온 슬래그를 물, 공기 등으로 냉각하여 입상화 냉각처리방법에 따라 제품의 결정상태 및 품질이 달라지며, 크게 서냉슬래그, 급냉슬래그 등으로 분류 특 징 초기강도발현은 완만하지만, 장기강도발현은 보통 포틀랜드 시멘트 보다 큼 산류나 해수, 하수 등의 화학적 침식에 대한 저항성이 큼 포졸란 반응으로 공극충전 효과 및 알칼리골재 반응억제 효과가 큼 수화반응에 따른 발열량이 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 작기 때문에 매스콘크리트 등에 활용 콘크리트의 초기강도가 낮고 건조수축에 의한 영향을 많이 받는 경향이 있어 초기양생, 한중 보온에 유의해야 하고 일반적으로 건조수축이 큼
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실리카흄
실리콘 혹은 페로실리콘 등의 규소합금의 제조시에 발생하는 폐가스를 집진하여 얻어지는 부산물의 일종 비정질의 이산화규소(SiO 2 )를 주성분으로 하는 입자경 1 μm 이하의 초미립자 특 징 실리카흄의 주성분은 비성질실리카로 초미분이기 위해 수화활성이 크고 시멘트의 수화에 따라 생성되는 수산화칼슘을 포함한 용액에 실리카흄이 빨리 용해하고 입자표면에 실리카질의 겔층을 석출 실리카흄은 시멘트 입자의 사이에 분산되어 고성능 감수제와의 병용에 따라 보다 치밀하게 되어 고강도 및 투수성이 작은 콘크리트가 됨 실리카흄은 초미분이기때문에 콘크리트의 단위수량을 현저하게 증대시키지만 고성능 감수제를 사용함에 따라 단위수량을 감소 시킬 수 있음 실리카흄 콘크리트의 그 밖의 특징 장점 : 수화초기의 발열의 저감, 포졸란 반응에 따른 알칼리 저감 단점 : 실리카흄 치환율이 큰 경우 중성화 깊이의 증대
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팽창제
콘크리트는 건조하면 수축하는 성질과, 이로 인한 균열발생을 보완, 개선 하기 위해서 콘크리트 속에 다량의 거품을 넣거나 기포를 발생시키거나 또는 콘크리트를 부풀게 하기 위해 팽창재를 첨가 팽창제 사용 콘크리트의 특징 수축보상 콘크리트 : 팽창이 구속되어 발생하는 압축응력이 건조수축에 의해 발생하는 인장응력을 상쇄하는 정도(팽창재 30㎏/㎥전후의 사용) 케미칼 프리스트레스트 콘크리트 : 팽창량을 구속하여 압축응력을 발생시켜 건조수축 후에도 여분의 압축응력이 존재 (팽창재 60㎏/㎥ 전후의 사용)
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