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혼화재와 혼화제는 콘크리트의 물성을 개선하기 위해 콘크리트 제조 시 시멘트, 물, 골재 이외에 첨가하는 재료를 뜻합니다. 혼화재는 사용량이 많아 재료의 부피가 콘크리트 배합 계산에 영향을 주는 첨가물로, 시멘트 중량 대비 5% 이상 포함하며 대표적으로 플라이애쉬, 고로슬래그 등이 있습니다. 혼화제는 사용량이 주로 1% 미만으로 콘크리트 배합 계산에 포함하지 않으며 AE제(공기연행제), 감수제, 지연제, 촉진제 등이 여기에 해당합니다.

콘크리트의 성질을 개선하거나 단점을 보완하기 위해 쓰이는 재료를 ‘혼화재료(admixture)’라고 부릅니다. 주재료인 시멘트, 물, 골재 외의 모든 재료를 뜻하는데요. 혼화재료는 시멘트, 골재, 물 등 주재료의 부족한 내구성, 강도, 시공성을 보완하고, 콘크리트의 품질 및 경제성을 확보하기 위해 사용합니다.

혼화재료는 크게 혼화재와 혼화제로 나뉘는데요. 둘은 이름이 매우 유사하지만 기능은 많이 다릅니다. 혼화재(混化材)는 시멘트량 대비 5% 이상 다량 첨가해 시멘트를 일부 대체하거나 비슷한 역할을 하는 ‘재료’입니다. 첨가량이 많기 때문에 콘크리트 용적 계산에 반드시 포함해야 하는 재료입니다. 혼화제(混和劑)는  시멘트량 대비 1% 미만 사용되는 ‘약품’을 말하며, 별도로 배합계산에 포함되진 않습니다. .

혼화재를 자세히 살펴보면, 보통 시멘트와 같은 분말의 형태로 고대 로마 시대부터 천연 포졸란을 시작으로, 제2차 세계대전에서는 풍화된 화강암을, 1950년 전후에는 규산백토를 혼화재로 사용하기도 했습니다. 오늘날 혼화재에서 손꼽는 것은 고로슬래그인데요. 1986년 독일에서 혼화재로 사용하기 시작한 고로슬래그는 제철소 용광로에서 선철을 제조하는 과정에서 발생한 생성물로, 수화열 감소, 균일 저감, 장기적 강도 증진의 효과가 있어 많이 사용하고 있습니다. 또 다른 혼화재로는 플라이애시가 있습니다. 미국에서는 댐용 콘크리트 수화열 저감을 위해 1937년경부터 사용했으며, 일본에서는 1953년 본격적으로 사용하기 시작했습니다. 플라이애시는 석탄을 사용하는 화력발전소에서 생성되는 미세한 분말로, 시멘트와 입자 크기가 비슷할 뿐만 아니라 혼합 시 화학 작용에도 잘 견디며 내구성을 높여줍니다.

반면 소량만 넣어도 콘크리트의 기능성을 높이는 혼화제 중 콘크리트 발전에 제일 크게 기여한 것이 있는데요. 바로 AE제(Air entraining agent)입니다. 1930년대 말 미국에서 발명된 AE제는 콘크리트의 동결융해작용에 대한 저항을 증가시키는 재료로, 공기연행제라고도 불립니다. 동결융해는 콘크리트가 고온과 저온에 반복하며 노출되었을 때 콘크리트 내 수분이 수축과 팽창을 반복하며 콘크리트에 균열이 생기게 되는 현상으로, 건물의 내구성에 큰 문제가 되는데요. AE제는 아직 굳지 않는 콘크리트에 미세한 기포를 발생시켜 기포가 수축과 팽창 시 쿠션 역할을 하며 콘크리트의 균열을 최소화합니다. 기포는 볼 베어링 효과를 일으키며 콘크리트의 유동성을 높여 타설 시 고르게 퍼지는 효과도 줍니다. 일본에서는 1950년경부터 사용했으며, 국내에서는 1990년대 후반 고성능 AE감수제가 공급되며 대규모 토목공사에 제한적으로 사용하다 2000년대 국산화로 널리 보급되기 시작했습니다. 이외에도 물을 적게 넣고도 유동성을 좋게 해 강도를 획기적으로 높이는 감수제도 있습니다.