혼화재와 혼화제의 정의 및 종류별 특성

혼화재(混和材)와 혼화제(混和劑)는 글자가 비슷하기 때문에 많은 사람이 헷갈립니다. 이번 포스팅에서는 이 둘을 명확히 구분해보겠습니다. 두 단어의 정의를 내리고, 종류별 특성에 대해 알아보겠습니다.

 

 

정의 및 종류

혼화재란 시멘트의 대체재로써 이용되며, 사용량이 많기 때문에 그 부피가 배합 계산에 포함됩니다. 시멘트량의 5% 이상입니다. 반면 혼화제란 약품으로 소량만 사용하고, 시멘트량의 1% 이하이기 때문에 배합 계산에서 혼화제의 양은 무시합니다. 혼화재에는 규조토, 폴리머, 플라이애시, 팽창재, 착색재, 고로슬래그 미분말, 규산질 분말 등이 있습니다. 혼화제에는 AE제, AE감수제, 고성능 AE 감수제, 지연제, 방동제(급결제), 유동 화제, 기포제, 방수제, 발포제, 수중 불 분리성 혼화재, 방청재 등이 있습니다.

 

특성

대표적인 혼화재 중 하나는 AE제입니다. AE제란 무수히 많은 독립된 미세기포를 연행해 콘크리트의 워커빌리티(workability)와 내구성을 향상하기 위해 사용하는 화학적 혼화 재료로써 AE감수제와 분산제, 표면활성제 등의 역할을 합니다. 수밀 콘크리트에 사용 시 표면활성제 역할을 하여 수밀성을 개선할 수 있다는 점과 쇄석을 사용할 경우 시공 연도를 매우 개선할 수 있다는 점, 동결융해에 대한 저항성을 증가시키고 내구성을 증진시킬 수 있다는 점과 단위 수량이 감소하여 수밀성을 증진시킬 수 있다는 점 때문에 주로 AE제를 사용합니다. 특히 AE제와 AE 감수제를 동시에 사용하는 경우 10~15%의 감수 효과를 기대할 수 있습니다. 한 가지 팁으로는, 고성능 AE감수제를 사용한 콘크리트의 경우 슬럼프와 물-결합재 비가 같다면 일반적인 AE감수제를 사용한 콘크리트와 비교해 잔골재 비율을 1~2% 정도 크게 하는 것이 좋습니다.

계면활성제라고도 불리는 표면활성제는 콘크리트 속에 미세 기포를 다량 발생시키거나 시멘트 입자를 분사시킴으로써 시공 연도를 증진시키거나 감수제로써의 역할을 합니다.

한편 유동화제(Super plasticizer)란, 유동성의 증진을 목적으로 감수제에 성능을 보강한 것입니다. 이를 만드는 방법으로는 현장 첨가 유동화, 공장 첨가 유동화, 공장 첨가 후 현장 유동화 방법이 있습니다. 유동화제를 사용하면 건조 수축을 감소시킬 수 있고, 시공성과 펌프 압송성이 개선됩니다. 또한 재료 분리가 감소하며 발열량이 감소한다는 특징이 있습니다. 압축강도는 보통 콘크리트와 비슷하여 압축강도의 저하 없이 유동성을 개선한다는 점이 큰 장점입니다. 유동화 콘크리트의 슬럼프 값은 210mm 이하입니다. 일반 콘크리트의 슬럼프 값이 150mm 이하이고 경량 콘크리트가 180mm 이하인 것에 비해 높은 편임을 알 수 있습니다. 유동화 콘크리트의 슬럼프와 공기량 시험은 50 m³ 마다 한 번씩 한다는 것도 특징입니다.

착색재는 내알칼리성 물질로, 콘크리트에 색을 가하는 안료입니다. 어떤 화학물질을 사용하느냐에 따라 색이 달라집니다. 예를 들어 삼산화 이철(Fe₂O₃)은 빨간색, 산화크롬(Cr₂O₃)은 녹색, 크로뮴산바륨(BaCrO₃)은 노란색, 블랙카본(C)은 검은색, 산화타이타늄(TiO₂)은 하얀색, 이산화망간(MnO₂)은 갈색을 만들 수 있습니다.

 

 

 

실리카 흄(Silica Fume)은 집진기를 통해 각종 실리콘 합금을 제조하는 공정에서 부산물로 얻어지는 초미립자를 회수하며 얻습니다. 이산화규소(SiO₂)가 주성분으로서, 80% 이상을 차지하고 있습니다. 초기 수화반응 시 포졸란 반응을 일으킵니다. 초미립자이기 때문에 단위 수량이 매우 증가하여 건조 수축이 커지게 됩니다. 따라서 실리카 흄을 사용할 경우 반드시 고성능 감수제를 함께 사용합니다. 또한 재료분리와 블리딩 현상을 감소시킬 수 있어 고강도용 콘크리트를 만드는 데 사용됩니다.

응결·경화 촉진제는 급경제 혹은 급결제라고도 불리며, 염화마그네슘 탄산나트륨, 염화칼슘 규산소다 등이 있습니다. 시멘트량의 2% 이상 사용할 경우 조기강도를 증진시킬 수 있고, 4% 이상 사용할 경우 장기강도가 감소하고 건조 수축이 증가하며 순간 응결할 수 있습니다.

방청제는 염분 함유량을 10배가량 늘리는 효과가 있습니다. 따라서 염분을 이용해 철근의 부식을 방지하거나 해사를 사용할 경우 사용합니다. 방청제의 대표적인 예로는 인산염과 아황산소다가 있습니다.

마지막으로 응결 지연제는 레미콘으로 콘크리트를 장거리 운반해야 할 경우 콜드 조인트(Cold Joint)를 방지하기 위한 목적으로 사용합니다. 60분에서 120분 정도 응결 시간을 지연시킬 수 있으며 그 종류로는 구연산 당류와 글루콘산 등이 있습니다.