소개
염화칼슘 (CaCl₂)는 특히 추운 날씨 건설에서 가장 널리 사용되는 콘크리트 첨가제 중 하나입니다. 경화를 가속화하고 동결을 방지하며 초기 근력 발달을 촉진합니다. 하지만 부적절한 사용은 부식과 내구성 문제 등 구조적 위험을 초래할 수 있습니다.
이 종합 가이드는 다음을 탐구합니다:
- 그 화학적 기전 염화칼슘의 가속화된 영향 뒤에
- 최적 용량 다양한 온도와 혼합 설계에 적용
- 주요 위험 (부식, 알칼리-규소 반응) 및 완화 전략
- 업계 표준 (ASTM, JGJ/T) 안전한 적용을 위해
1. 염화칼슘의 작동 원리: 가속의 과학
1.1 수화 반응 및 온도 영향
콘크리트 양성은 시멘트 입자(C₃S, C₂S)의 수화에 의존합니다. 염화칼슘은 촉매, 이 과정을 다음과 같이 빠르게 진행합니다:
- 증가 이온 농도 혼합물은 규산염의 더 빠른 용해를 촉진합니다.
- 생성 열 발열 반응은 추운 날씨에 매우 중요합니다.
A 시간-온도 곡선 (그림 1)은 2% CaCl₂ 시 콘크리트의 강도가 50%에 도달함을 보여줍니다 20–30% 더 빨라졌습니다 처리되지 않은 혼합물보다도 마찬가지입니다.
그림 1: CaCl₂ 유무 중 근력 발달
(가상 데이터: 2% CaCl₂는 5°C에서 설정 시간을 40% 단축시킵니다.)
1.2 미세구조에 미치는 영향
CaCl₂는 초기 강도를 가속화하지만, 과도한 사용(시멘트 무게 기준 2% 이상)은 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다:
- 증가 다공성 급격한 물 소비 때문입니다.
- 원인 수축 균열 건조가 완전히 수분을 공급하기 전에 이루어진다면,
2. 공학 조제: 용량, 적합성 및 모범 사례
2.1 추운 날씨에 권장 복용량 (-10°C에서 5°C)
최적의 CaCl₂ 투여량은 주변 온도에 따라 달라집니다:
| 온도 범위 | CaCl₂ (시멘트 중량의 %) | 예상 근력 증가 |
|---|---|---|
| 5°C에서 10°C | 1–1.5% | 24시간 동안 30–40% |
| -5°C에서 5°C | 1.5–2% | 48시간 동안 50–60% |
| -5°C 이하 | 2% + 부동액 제류 (예: 아질산염) | 동결을 방지하지만 단열이 필요합니다. |
메모: 2% 이상의 용량은 추천하지 않습니다 부식 위험 때문입니다.
2.2 가속제와의 시너지 (비염소 vs. 염화 기반)
염화칼슘은 종종 다음과 같이 사용됩니다:
- 트리에탄올아민 (TEA): 부식 위험을 높이지 않으면서 초기 강도를 높입니다.
- 아질산칼슘: 녹을 막으면서 동결 방지 기능을 제공합니다.
다음과 섞지 마세요:
- 황산염 기반 가속기 (예: 티오시아네이트 나트륨) → 지연 에트링자이트 형성 (DEF).
3. 중대한 위험 및 완화 전략
3.1 철근강의 부식
염화물은 철근의 보호 산화물 층을 탈수동화하여 다음과 같은 결과를 낳습니다. 전기화학적 부식.
예방 방법:
- 에폭시 코팅 철근 또는 스테인리스 스틸 보강.
- 음극 보호 (희생양극 또는 임프레스드 전류).
- 부식 방지제 (예: 시멘트 무게 기준 10–15% 아질산칼슘).
3.2 왜 프리스트레스트 콘크리트는 CaCl₂를 금지하는지
프리스트레스트 콘크리트는 매우 취약하다 염화물 유발 응력 부식 균열(SCC)까지 포함됩니다. ASTM A416 CaCl₂ 억제:
- 포스트텐션 빔
- 프리텐션 철도 침목차
3.3 알칼리-실리카 반응(ASR) 위험
CaCl₂는 반응성 응집체에서 ASR을 악화시킬 수 있습니다. 완화 조치에는 다음이 포함됩니다:
- 사용 저알칼리 시멘트 (<0.6% Na₂O 환산물).
- 추가 포졸란스 (플라이 재, 슬래그) 투과성을 줄이기 위해서요.
4. 산업 표준 준수
4.1 ASTM D98 vs. JGJ/T 104: 주요 차이점
| 매개 변수 | ASTM D98 (미국) | JGJ/T 104 (China) |
|---|---|---|
| 최대 염화 함량 | 철근 콘크리트의 경우 1% | 습한 환경에서는 0.1% |
| 시험 방법 | 포텐시오메트릭 적정 | 부피 분석 |
| 사전 스트레스 금지 | 절대 금지 | 사례별 평가 |
실용적인 팁: 해양 환경의 경우, EN 206 (EU) 염화물 함량을 다음과 같이 제한합니다 0.4% 철근 콘크리트에 대해 말이죠.
결론
염화칼슘은 여전히 비용 효율적인 가속기 추운 날씨에 필요한 콘크리트의 경우, 그 위험은 엄격한 준수를 요구합니다:
✔ 복용량 제한 (무게 기준 1–2%)
✔ 부식 방지 (억제제, 코팅)
✔ 재료 호환성 (황산염, 프리스트레스드 적용은 피합니다)
중요한 프로젝트의 경우, 비염화물 대체 (예: 칼슘 포마트).