3세대 고성능 감수제인 폴리카르복실레이트계 감수제는 콘크리트의 다양한 기술적 성능 요구 사항을 충족하기 위해 소량의 지연제(예: 글루콘산나트륨, 수크로오스), 기포연행제, 소포제 및 점도 조절제와 혼합되는 경우가 많습니다. 그러나 고온의 여름철에는 지연제를 함유한 감수제가 쉽게 분해되어 효과가 크게 저하됩니다. 이러한 문제를 어떻게 해결할 수 있을까요?
(1) 산패 현상 및 원인
폴리카르복실레이트계 고성능 감수제 단량체의 열화 초기 단계에서는 액체 표면에 옅은 색의 솜털 같은 세균막이 나타나고, 이는 점차 분리된 부유물로 변합니다. 때때로 실처럼 생긴 기포가 발생하기도 합니다. 열화가 심해지면 세균막이 액체 표면 전체를 덮고, 용액에는 녹색, 갈색 또는 검은색의 두꺼운 부유물이 생기며 악취가 나는 산성 가스가 발생합니다. 이러한 열화는 주로 곰팡이 증식에 의해 발생합니다.
폴리카르복실레이트계 고성능 감수제의 열화는 주로 복합 글루콘산나트륨에 의해 발생합니다. 산업 생산에서는 글루콘산나트륨 생산에 아스페르길루스 니거(Aspergillus niger) 발효법이 흔히 사용됩니다. 아스페르길루스 니거 발효가 완료되면 다량의 아스페르길루스 니거 잔류물이 생성되는데, 이는 글루콘산나트륨 용액 총량의 2~3%에 달하는 습중량을 차지합니다. 흑곰팡이 잔류물에는 영양분과 다양한 성분이 함유되어 있습니다. 글루콘산나트륨 생산 과정에서 생산 관리가 엄격하지 않으면 포도당과 아스페르길루스 니거 잔류물이 불가피하게 발생하며, 이는 미생물의 번식에 필요한 영양분을 제공합니다. 적절한 자연 조건(영양분, 온도, 습도, 산소, pH) 하에서 미생물은 놀라운 번식 속도를 보이며, 약 20~30분 만에 한 세대를 증식할 수 있습니다. 극히 드문 번식 조건이 발생하고 이러한 조건들이 겹치면 곰팡이 폭발 현상이 나타납니다. 변질된 감수제의 흑변 현상은 불량 글루콘산나트륨 제품에 존재하는 흑곰팡이의 발효로 인해 발생합니다.
한편, 폴리카르복실레이트계 고성능 감수제의 곰팡이 증식은 보관 환경과도 관련이 있습니다. 온도가 높을수록 큰 분자 사슬의 움직임이 활발해집니다. 화학 결합의 해리 에너지를 초과하게 되면 사슬 분해, 불규칙적인 파괴, 열분해가 발생하여 고분자의 분해 속도가 빨라집니다. 마찬가지로, 온도가 높을수록 미생물의 활동이 활발해지고 감수제의 곰팡이 증식 속도도 빨라집니다.
보관 공간의 급격한 온도 상승, 환기 부족, 습도 등 부적절한 보관 조건은 대형 단량체의 용융을 유발하고, 단량체의 국부 온도가 지나치게 높아 관련 단량체의 재배열 반응을 가속화하여 대형 단량체의 이중 결합 수를 심각하게 감소시키고 성능을 크게 저하시킬 수 있다는 연구 결과도 있습니다.
