우리가 일상생활에서 몸이 아프거나 혹은 건강 유지를 위하여는 다양한 방법이 있기는 하지만, 약을 먹는 경우가 많다. 물론 약의 경우는 병의 치료목적인 것도 있지만, 비타민 등의 건강 보조제도 있는데, 목적에 맞게 다양하게 활용되고 있다. 어찌 보면 현대인들에게 있어서 약이란 필수적으로 상시 이용하는 요소로까지도 인식되고 있다.

인간이 다양한 약을 먹는 것처럼 콘크리트에도 목적에 따라 다양한 약을 이용하는데, 이번 원고에서는 콘크리트에 사용하는 약의 발전과정과 종류 및 특징에 대하여 소개해 보도록 한다.
 
역사적으로 콘크리트의 제조에 이용했던 약인 혼화제는 로마 시대부터이다. 로마 시대에는 콘크리트 제조에 짐승의 피나 소젖, 돼지기름 등을 이용했다는 기록이 있다. 그러나 현대적인 개념의 최초 혼화제로는 콘크리트에 공기를 넣어주는 AE제를 들 수 있다.

즉, 1930년대 미국 북부지방에서 포장도로에 콘크리트의 동결융해 피해를 조사하는 과정에서 건전부와 동해 부분을 코어채취 하였는데, 동해피해가 없는 시험체의 무게가 피해 부분보다 가벼웠다. 즉, 일반적으로는 밀실 하게 제작되어 무거운 시험체가 양호한 것으로 알려졌으나 그 반대로 가벼운 시험체가 동해에 강한 것이었다. 그 당시에는 치밀한 콘크리트가 좋다고 알려져 왔었는데, 정설을 뒤집는 혁명적인 사건이었다. 따라서 가벼운 시험체를 역추적해본 결과 시멘트 분쇄과정에서 볼 코팅(Ball coating)을 막기 위해 분쇄조제(分碎助劑)로 수지(樹脂)가 이용되었음에 이것에 기인한 것으로 밝혀졌다.

초창기에는 시멘트에 AE제를 포함하는 방법으로 내동해성에 대응하였다. 그러나, 일반적으로 시멘트가 많이 들어가는 고강도 콘크리트에는 동해에 강한데 지나치게 AE제가 많이 들어가게 되어 공기량 증가로 강도가 저하하는 문제점이 있는 반면, 시멘트가 적게 들어가는 저강도 콘크리트는 동해에 약한데에도 AE제가 적게 들어가기 때문에 동해가 발생하는 상황이 발생하였다. 그러므로 최근에는 시멘트에서 AE제를 별도로 떼어내어 콘크리트 제조 시에 혼합수에 희석하여 사용하는 약 형태로 넣어주는 방법으로 변하게 되었다. AE제에 의한 공기는 동해 방지 목적이었지만 구 형상의 미세 공기가 볼 베어링 작용을 하여 유동성을 향상시키기 때문에 감수제의 역할도 수행한다.

그 이후 콘크리트용 혼화제(약)는 AE제에서 더욱 발전하여 목재 가공공장의 부산물인 리그닌 성분을 이용하는 리그닌계 감수제가 출현하게 되었고, 1960년대 독일에서는 멜라민계, 일본에서는 나프탈레인계 감수제가 개발되었으며, 여기에 AE제와 감수제를 복합한 AE 감수제까지도 출현하게 되었다. 그러나, 이러한 감수제는 단체인(Single chain) 구조로서 콘크리트 제조 시에는 유동성이 잘 발휘되기는 하지만, 이 체인의 정전기적 반발 작용{시멘트 표면에 달라붙은, 일례로 음전기(- 전기)가 있다고 하면 인근 시멘트의 음전기와 서로 밀어내는 작용으로 말미암아 시멘트 입자가 떠돌아 움직이게 되는 반발 작용(브라운 운동)}이 수화생성물로 막히게 되면 유동성이 저하되어 콘크리트 타설시에는 애써 만든 유동성이 저하되는 문제점이 있었다.
 

그림 1 Polycarboxylate계의 화학구조 및 분산기구

   

이러한 문제점을 개선한 혼화제가 그림 1과 같은 폴리칼본산 계(Polycarboxylates; PC 계) 고성능 감수제이다. PC 계 고성능 감수제는 기본이 되는 주쇄 (Main chain)에 측쇄 (Side chain)를 붙인 형태로 주쇄와 측쇄의 길고 짧음 및 측쇄의 밀도를 임의로 조절하여 제조함으로써 유동성 정도와 유동성 유지시간을 임의로 조정할 수 있는 현재로서는 최상의 감수성능을 갖는 약으로 개발하기에 이르렀다.
 
유동성과 관련한 이 전 설명의 약 이외에도 콘크리트에 이용하는 각종 약으로서는 표 1과 같이 다양한 것이 존재하고 있다. 따라서 이제까지도 그래왔지만, 앞으로의 세계에서는 콘크리트의 무한도전에 콘크리트의 약인 혼화제가 더욱 많은 역할을 담당하기를 기대해 본다.