감수제는 현대 콘크리트 준비에 없어서는 안 될 구성 요소입니다. 주로 사용됩니다:
- 시멘트 함량과 콘크리트 유동성을 유지하면서 물 사용량을 줄여 콘크리트 강도를 향상시킵니다.
- 시멘트와 수분 함량은 그대로 유지하면서 유동성을 높입니다.
이 글에서는 기존 방식과 폴리카복실레이트 고가소제.
기존 감수제와 그 한계
절수기의 개발은 크게 세 가지 단계를 거쳐 진행되었습니다:
1. 일반 감수제
1세대 감수제인 레진산나트륨, 리그노설포네이트 칼슘, 리그노설포네이트 나트륨과 같은 일반 감수제는 1930년대에 등장했지만 감수율이 낮았습니다(일반적으로 12% 미만).
2. 고효율 절수기
더 높은 감수율에 대한 엔지니어링 요구가 증가함에 따라 1960년대에 나프탈렌 기반 및 멜라민 기반 감수제와 같은 2세대 고효율 감수제가 성공적으로 개발되었습니다. 이러한 감수제는 더 높은 감수율(14%-25%)과 향상된 강도 향상을 제공했지만 새로 혼합한 콘크리트의 슬럼프를 유지하는 데는 부족했습니다.
3. 고성능 감수제
이러한 한계를 해결하기 위해 1980년대 중반에 폴리카복실레이트 감수제로 대표되는 3세대 감수제가 개발되었습니다. 고성능 감수제는 높은 감수율, 우수한 슬럼프 유지력, 우수한 강도 향상 및 낮은 수축을 나타냅니다. 또한 고도로 설계 가능한 분자 구조로 인해 분자 구조를 수정하거나 새로운 작용기를 도입하여 기능을 맞춤화할 수 있습니다.
폴리카복실레이트 감수제란 무엇인가요?
폴리카복실레이트 고가소제 는 개시제의 작용으로 불포화 단량체를 공중합하여 활성기를 가진 측쇄를 폴리머 백본에 접목하여 합성된 혁신적인 첨가제입니다. 그 결과 고효율, 슬럼프 손실 제어, 수축 저항성, 시멘트 경화 및 경화에 대한 부작용이 없는 제품이 탄생했습니다. 폴리카복실레이트 기반 고성능 감수제는 나프탈렌 설포네이트 포름알데히드(NSF) 및 멜라민 설포네이트 포름알데히드(MSF) 감수제와는 근본적으로 다릅니다. 저용량으로도 모르타르와 콘크리트에 높은 유동성과 낮은 점도를 부여하고 낮은 물 대 시멘트 비율에서 슬럼프 성능을 유지합니다. 다양한 종류의 시멘트와 비교적 우수한 호환성을 나타내며 고강도, 고유동성 콘크리트에 없어서는 안 될 필수 재료입니다.
기존 가소제와 폴리카복실레이트 가소제의 차이점
| 전통적인 고가소제 | 폴리카복실레이트 고가소제 | |
|---|---|---|
| 분산 메커니즘 | 정전기 반발 | 정전기 반발 및 정전기 효과 |
| 물 절감률 | 15-25% | 최대 40% |
| 슬럼프 보존 | 30-60분 이내 | 최대 2시간 |
| 환경 영향 | 포름알데히드 및 기타 화학 물질 함유 | 포름알데히드 무함유 |
| 호환성 | 비호환성 문제 | 다양한 첨가제와의 높은 호환성 |
요약하면, 기존 감수제와 비교했을 때 폴리카복실레이트 감수제는 다음과 같은 장점이 있습니다:
- 높은 물 절감률: 물 절감률은 25-40%에 달할 수 있습니다.
- 높은 근력 성장률: 특히 초기 단계의 근력 발달에서 근력이 크게 향상됩니다.
- 뛰어난 슬럼프 유지력: 탁월한 슬럼프 유지력으로 시간이 지남에 따라 슬럼프 손실을 최소화합니다.
- 우수한 균질성: 콘크리트에 우수한 유동성을 부여하여 타설 및 다짐이 용이하며 셀프 레벨링 및 셀프 컴팩팅 콘크리트에 적합합니다.
- 제어 가능한 생산: 폴리머 분자량, 측쇄 길이, 밀도 및 측쇄 그룹의 유형을 조정하여 수분 감소율, 슬럼프 유지력 및 공기 유입 특성을 맞춤화할 수 있습니다.
- 광범위한 호환성: 일반 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트, 혼합 시멘트 등 다양한 유형의 시멘트와 우수한 분산성 및 슬럼프 유지력을 발휘합니다.
- 낮은 수축: 부피 안정성이 향상되어 나프탈렌 기반 감수제 대비 28일 수축이 약 20% 감소하여 균열 위험을 완화합니다.
- 환경 친화적: 무독성, 비부식성, 포름알데히드 및 기타 유해 성분이 없습니다.
추가 설명
폴리카복실레이트 고성능 감수제 는 분자 구조 원리를 기반으로 설계되었으며, DLVO 전하 반발 이론과 입체 방해 이론을 활용합니다. 다양한 기능을 가진 활성기가 주쇄에 접목되어 폴리머를 형성합니다. 폴리카복실레이트 분자의 주쇄는 시멘트 입자 표면에 단단히 흡착하여 수화를 효과적으로 방해하고 슬럼프 유지력을 향상시키며, 측쇄는 시멘트 입자를 둘러싸서 입체 방해와 정전기 반발력을 모두 제공합니다. 이 메커니즘은 기존 감수제가 시멘트 입자를 분산시키는 데 사용하는 정전기 반발과는 다른 방식으로, 우수한 분산성과 수분 감소 효과를 가져와 궁극적으로 모르타르 및 콘크리트 제품의 전반적인 성능을 향상시킵니다.
폴리카복실레이트 감수제는 자유 라디칼 수용액 중합을 통해 합성되며, 염화물 이온을 최소화하고 중화를 위해 소량의 알칼리만 필요하므로 알칼리 함량이 매우 낮습니다. 반면 나프탈렌 기반 감수제의 알칼리 함량은 설포네이션 공정의 차이로 인해 크게 달라집니다.
알칼리는 전 세계적으로 수많은 콘크리트 열화 사례를 일으킨 알칼리 골재 반응(AAR)의 주요 요인입니다. 콘크리트의 알칼리는 주로 시멘트, 플라이애시, 감수제 및 기타 원자재에서 발생합니다. 전 세계적으로 알칼리 함량 제어에 대한 중요성이 강조되고 있습니다. 예를 들어
- 남아공에서는 최대 총 알칼리 함량을 2.1kg/m³로 규정하고 있습니다.
- 중국의 삼협 프로젝트에서는 이를 2.5kg/m³로 제한하고 있습니다.
- 미국은 3.3kg/m³로 제한하고 있습니다.
콘크리트의 5가지 필수 성분 중 하나인 감수제의 알칼리 함량, 특히 Na2SO4는 콘크리트의 총 알칼리 함량에 직접적인 영향을 미칩니다. 농축 황산 설폰화 및 수산화나트륨 중화를 포함하는 생산 공정으로 인해 일부 나프탈렌 기반 감수제는 Na2SO4 함량이 30%까지 높으며, 대부분 10% 내외이고 염화물 이온 함량은 일반적으로 0.3% 이상을 초과합니다. 반면 폴리카복실레이트 기반 감수제는 설폰화 없이 수용액 중합을 통해 합성되므로 pH 조정을 위해 최소한의 수산화나트륨만 필요하므로 알칼리 및 염화물 이온 함량이 무시할 수 있을 정도로 적습니다. 따라서 모르타르와 콘크리트의 내구성이 크게 향상되며 폴리카복실레이트 기반 감수제는 친환경 고성능 콘크리트 생산에 필수적인 요소입니다.
