혼화재료

목차

1.개요

2. 혼화재료의 종류와 특성

본문내용

는 것은 곤란하다. pre-foam방식으로 특별히 만든 ABS기포를 slurry에 혼합해도 같은 경향이 있다.
칼본산계는 비누로 대표되는 형으로 그 수용액을 기포시키면 매우 안정된 점성이 높고 조밀한 기포를 생성하는데, slurry 중에서는 불안정하다.
slurry 중에서는 시멘트의 수화(水和)에 의해 생긴 Ca²+ 이온이 아니온계면활성제의 친수기에 작용하여, 그 친수성을 저하시킨다. 칼본산계의 비누는 Ca염이 되면 친수기가 완전히 봉쇄되어 스캄(비누찌꺼기)으로 부상하게 되는 것은 자주 경험하는 바이다. ABS도 위와 같은 것을 말할 수 있다. 시멘트기포제는 Ca²+ 이온이 존재해도 계면활성능력의 저하가 적은 것이 요구된다. 이 때문에 기포제로서 알려져 있는 아니온계는 다음에 표시하는 종류의 것이 많다.
폴리옥시에틸렌알킬에텔살훼트는 slurry 중에서 Ca염이 생성되도 황산기에 인접하고 있는 -(CH₂-CH₂-O) n - 이 친수성을 나타내기 때문이라고 생각된다.
한편 d-올레핀슬폰산염의 경우는 제조상 2종류 혼합품의 모양이지만 -OH₂-CH = CH-와 같은 관능기(官能其)의 효과로 폴리옥시에틸렌 알킬살훼트와 같이 계면활성이 저하되지 않는 것이라고 추정된다. 그러면, Ca²+ 이온이 존재해도 거의 영향은 받지 않는 비이온계에서는 계면활성은 그다지 변화되지 않으므로, 양호한 기포제를 기대할 수 있을 것 같은데, 실제로는 실용화되어 있지 않아 대표적인 비이온형 폴리에틸렌글리콜계는 도9.5에서 알 수 있듯이 분자 중에 차지하는 친수기의 역할이 매우 크다.
圖 9 5 폴리옥시에틸렌 알킬 에텔의 構造式
수음(水層) 쪽으로 배향(配向)하는 부분이 커지면, slurry 중에서의 기포성은 나빠지는 경향이 있다. 폴리옥시에틸렌알킬에텔살훼트의 경우에도 부가하는 -(CH₂- CH₂-O)-의 數(n)가 커지면 기포성은 저하된다. 도9.6에서도 친수기의 크기가 기포성에 관련되 있는 것이 명백하다.
圖 9 6 slurry 중에 있어서 폴리옥시에틸렌 알킬 에텔살 훼트의-( CH₂CH₂O)-付加 몰 數와 空氣導入率의 關係
한편, 알킬기도 기포성에 크게 영향을 끼친다. 탄소수가 큰 알킬기는 친유성이 강하고 전체적으로 친유측으로 기울어 물에 용해되지 않게 된다. 반대로 탄소수가 작으면 친수성이 강해져서 계면활성이 저하되게 된다.
일반적으로는 탄소수 12가 양호한 기포성을 부여한다고 말해지고 있는데 slurry 중의 기포성에 관해서는 도9.7에서 볼 수 있듯이 탄소10에서 기포성의 peak를 볼 수 있다.
시멘트기포제로는 적당한 크기의 친유기 말단에 친수기가 가능한 한 적게 모여 존재하는 것, 그리고 친수기가 Ca²+이온의 공격을 받아도 그것을 보충하는 작은 친수기가 근방에 존재하는 것이 필요조건인 것 같다. 시멘트 기포제라는 특수한 용도에 적합한 조건을 발견해내는 것이 중요하다.
圖 9 7 slurry 中에 있어서 폴리옥시에틸렌 알킬에텔살 훼트의 알킬 基의 炭蕭수와 空氣導入率의 關係
합성계면활성제를 base로한 기포제는 거품이 일기는 쉬우나 생성된 거품의 안정성은 좀 불충분하다. 이 때문에 수용성고분자가 거품안정제로서 병용된다. 수용성고분자는 계면활성제가 흡착된 수막내의 유체의 흘러내림을 방해하여 포막의 점성이나 탄성에 중요한 역할을 담당하는 것이라고 생각된다.
(2) 수지비누계 기포제
수지비누계는 아니온 계면활성제이다. 수지비누로 사용되고 있는 것은 rosin를 알칼리로 비누화한 rosin비누이다. Rosin의 주성분인 아비에린산의 Na, K, TEA (트리에탄올아민) 등, 염의 형태이며, 마레인산을 부가하여 친수기를 증가시킨 염의 형태인 것이다.
분자 중에 다른 극성기 (極性其)를 지니지 않아 친유성이 큰 아니온계면 활성제는 Ca²+ 이온을 매개로 하여, 시멘트화합물 중의 실리케이트나 알루미네이트에 결합하여 그 표면을 소수화(疎水化)하기 때문에 기포를 도입하기 쉬워진다.
한편 아니온계면활성제의 흡착에 따라 분자간의 인력이 커져 페이스트의 점성이 증대된다. 이 점성의 증대는 공기 도입에 따라 비표면적이 커지면, 보다 더 커진다. 이와 같이 수지비누계는 콘크리트에 소수성(疎水性)을 부여하는 반면, slurry의 유동성을 점성에 따라 저해하는 경향이 있다. 그러나 골재를 사용하는 경량기포콘크리트에서는 미세한 기포가 모래입자 사이에 들어가 입자상호의 접촉저항을 완화시켜서 모래에 유동성을 부여하기 때문에 전체의 유동성은 커진다.
圖 9 8 Rosin 비누 마레인화 Rosin비누의 構造式
(3) 가수분해 단백계 기포제
가수분해 단백계 기포제는 가솔린화재 등에 사용되는 소화거품의 이용에서 발달하여, 안정된 기포를 형성하기 때문에 현재도 많이 사용되고 있다. 천연동식물의 단백질은 많은 종류의 아니노산으로 구성되어 있다.
이것을 산 또는 알칼리로 가수분해하면, 최종 구성단위인 아미노산까지 분해되는데 여기까지 분해가 진행되면 기포성능은 저하되 버린다. 부분적으로 분해된 상태에서 분해를 정지하면, 기포성이 양호한 분해물을 얻을 수 있다. 원료단백으로서, 우마(牛馬)의 발굽이나 뿔 등의 구성단백인 케라틴 단백이 이용되는데, 이것은 첫째로 경제성이 우수한 것, 거기다 단백으로서 순분(純分)이 높음에 유래하고 있다.
이 케라틴 단백을 알칼리로 가수분해한 후, 분해물을 중화하여 2가의 철염이나 방부제를 첨가하여 기포제로 한다.
단백질과 철염의 결합양식은 Fiala와 Burk의 발견이래, 도9.9처럼 생각되어지고 있는데, 부분분해물과 철염의 사이에도 도9.10과 같은 결합이 생각된다.
이 철염과의 결함이 기포제에서는 유례가 없는 안정된 포막의 형성에 유용되고 있다.
가수분해 단백계의 기포제의 결점으로는 원료를 단백에서 구하므로 장기적 제품안정성이 부족한 것, 사용한 콘크리트에 단백분해물의 냄새가 남는 것을 들 수 있는데, 냄새는 양생이 진행됨에 따라 희박해져 거의 문제가 되고 있지 않다. 또, 외국제 기포제 중에는 초기강도 촉진을 위해 CaC1₂등이 첨가돼 있는 것도 있으므로, 사용에 주의가 필요하다.
圖 9.9 단백질과 鐵鹽의 結合 圖 9.10 部分分解 단백질과 鐵鹽의 結合

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