기포제 (Foaming Agent)
현재 국내에서 온돌구조용으로 사용되는 경량기포콘크리트는
계면활성제를 주원료로 하는 기포제(Foaming Agent)를
고압공기나 물 등과 함께 발포기에 주입하여
기포를 미리 만들고 이를 시멘트 슬러리에 혼합하는 방법으로 제조되고 있으며
여기에 모래, 스티로폼 비드, 발포 합성수지 칩 등의
경량골재가 첨가되기도 한다.
경량기포콘크리트를 온돌구조용으로 사용할 경우
단열성능에 가장 중요한 영향을 미치는 단위체적중량의 조정이
기포 혼입량에 따라 자유롭고 경량폴콘크리트에 비해서
상대적으로 우수한 단열성능, 방음성을 얻을 수 있다.
또한 재료분리 없이 펌프 압송이 가능한 길이가 500m 정도에 달하여
현장의 장비 설치 여건이 자유롭고 self-levelling 특성이 있어
시공성이 매우 양호하며 공기를 단축할 수 있는 이점이 있다.
경량기포콘크리트의 재료
경량기포콘크리트를 구성하는 주요 재료는
시멘트, 물, 기포제, 경량골재인데
이 중에서 기포제와 경량골재는
시공업체에 따라 다양한 종류의 것들이 사용되고 있다.
현재 국내에서 주로 사용되는 기포제는
크게 식물성기포제와 동물성기포제로 나눌 수 있으며
경량골재로는 가는 모래, 스티로폼
비드, 발포 합성수지 칩 등이 주로 사용되고 있다.
그 외 첨가재로 실리카 흄, Fly ash, Bottom ash, Slag 등의 적용이 검토되고 있으나
아직 연구 수준에 머물러 본격적인 현장 실용화는 미흡한 형편이다.
① 기포제
기포제는 계면장력을 저하시켜 물리적으로 기포를 도입시키는 계면활성제의 일종으로
보통 20～50%, 최고로는 80%까지의 기포의 도입이 가능하다.
계면활성제는 그 분자의 각각에 친유기(親油基)와 소수기(消水基)의 원자단을 가진 화합물이며
계면활성제인 S社의 동물성기포제를 예로 들면
이 원자단은 아래 그림과 같이 물, 기름 혹은 공기의 계면을 향해 배열한 모양으로 되며
그 계면장력은 거의 0 dyne/㎝까지 저하된다.
이 때 교반 등의 물리적 작용을 주면 공기가 말려들게 되면서 기포가 생긴다.
기포제로 사용되는 계면활성제는 합성계면활성제계, 수지비누계, 단백질계로 크게 나눌 수 있는데
국내에서 주로 사용되고 있는 것은 합성계면활성제계와 단백질계이다.
국내에서 주로 사용되는 제품 중에서 K社의 식물성기포제는
합성계면활성제계, S社의 동물성기포제는 단백질계에 속한다.
a) 합성계면활성제
합성계면활성제는 많은 종류가 있지만 기포제로서는 주로 anion계의 것이 많다.
대표적인 것이 알킬벤젠술폰산염이며 그 외에 알킬황산에스테르염, α-올레인술폰산염 등이 사용되고 있다.
K社의 식물성기포제는 약간 갈색을 띤 점성 있는 투명한 액체의 성상이며
피부나 동파이프, 철 등에 직접 닿아도 부식의 위험이 없고
이를 이용하여 만든 경량기포콘크리트는 굳지 않은 상태에서
동물성기포제를 사용한 경우보다 유동성이 뛰어나 형성된 면의 평활성이 우수하다.
그러나 이를 이용하여 만들어진 경량기포콘크리트는 강도발현이 지연되고
경화체의 내부에 연속공극이 형성되어 단위체적중량 500㎏/㎥ 이하에서는 투수성이 나타나는 경우가 많다.
따라서 이 기포제를 사용하면 상부의 온돌미장 모르터의 경화가 느린 초봄이나 늦가을에는
블리딩수가 적어져 쇠흙손누름 작업이 빨리 끝나게 되는 이점이 있지만,
건조한 시기에는 모르터의 소성수축을 촉진하는 원인이 되기도 한다.