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[건축재료] 시멘트

목차1.서론2.시멘트의 종류■포틀랜드시멘트(Portland cement)■혼합시멘트(Blended cement)■특수시멘트(Special cement)3.특성■응결과 경화■수화 작용■수화열■시멘트의 강도■시멘트의 안정성■분말도■비중■수축■투수성■내동해성4.제조방법■원료공정1)건식법2)습식법■소성공정■마감공정5.기타■르샤트리에 비중병(비중측정방법)■브레인방법6.결론7.참고문헌1.서론사람이 사라가는 데 가장 필수적인 요소들을 의, 식, 주, 라고 한다. 그중 어느것이 중요하다고 말할 수 없다. 하지만 다소 이기적인 생각으로 건축을 배우는 입장에서 보면 단연 주 , 바로 집이다. 인류는 오래전부터 주거방식을 끝없이 발전시켜왔다. 처음에는 동굴에서 살았고 연장과 불을 발명하면서 그나마 집다운 집의 틀을 마련하였다. 그 후 집, 즉 건축은 그 당시는 획기적인 시멘트라는 물질을 발명하므로써 지금의 건축으로 발전하여왔다. 이번 보고서에서 다룰 주제는 바로 이 시멘트이다. 집을 짓는데 이제 시멘트를 빼고는 집이라는 것이 지어지지 않을 정도로 시멘트는 보편화와 발달을 거듭하였다. 이제 이번 보고서를 통해 시멘트에 대해서 알아보기로 한다. 보편적으로 시멘트라 부르는 포틀랜드시멘트부터 시작해 그밖에 특수한 성질을 가진 시멘트들의 종류를 알아보고 각각의 시멘트들의 쓰임새와 독특한 특성들을 앎으로써 시멘트에 대해 개괄적으로 알아보고 그 시멘트들이 가지는 특성들을 시험해볼 수는 없지만 그 실험을 예를 들어 설명해 봄으로써 그 특성들이 어떻게 발현되고 어떤 영향에 약해지는지를 알아보기로 하자.2.시멘트의 종류■포틀랜드시멘트(Portland cement)(1)보통포틀랜드시멘트(1종,normal portland cement KS L 5201)보통포틀랜드 시멘트는 특수한 목적과 용도에 사용하기 위해 제조한 것이 아니고 중용열포틀랜드시멘트와 조강포틀랜드시멘트의 중간적인 성질을 가진 일반적인 시멘트이다. 콘크리트제품과 토목 및 건축구조 등 다양하게 사용되며 전 시멘트 생산량의 90%이상을 차지하화열을 적절하게 분산시키고, 온도를 낮게할 목적으로 개발되었다. 중용열포틀랜드시멘트보다 수화열이 5~10%정도 적게 발생되는 것으로 수화열을 높여주는 C3S와 C3A의 양은 줄이고 수화열을 적게 발생시키는 C2S의 양을 많게 한 시멘트이다. 대략적인 양은 C3S는 최대 35%, C3A는 최대 7%가 한계이고, C2S는 최소 4%가 요구된다.(5)내황산염포틀랜드시멘트(Sulfate resisting portland cement)토양 속의 황산염, 지하수와 공장폐수 및 해수 중의 황산염에 의한 화학적 저항성을 높이기 위해 C3A의 함유량을 줄이고 C5AF의 함유량을 증가시켜 만든 시멘트이다. 황산염은 시멘트수화물과 반응하여 시멘트 경화체 내부에 팽창성 물질을 생성하여 콘크리트의 표면부분에서부터 서서히 균열, 박리, 붕괴 등의 현상을 일으켜 결국에는 전체적으로 열화하게 된다. 따라서, 이 시멘트는 해양콘크리트 구조물이나 화학적 작용을 받는 콘크리트 구조물 등의 축조에 적합하다.(6)백색포틀랜드시멘트(White portland cement KS L 5204)보통포틀랜드시멘트와 백색포틀랜드시멘트와의 제품제조상의 차이로는 점토를 천연의 점토로 산화철을 포함하지 않는 것과 백색의 석회석을 사용한다. 특히 응결시간의 조절에 사용되는 석고는 물로 세척하여 순도가 높은 석고를 사용함으로써 무색에 가까운 색상을 나타내도록 한다.백색포틀랜드시멘트의 물리적 성질은 보통포틀랜드시멘트와 비교하여 조기강도는 높으나 기타의 성질은 거의 동일하다. 백색포틀랜드시멘트의 사용 용도는 장식용, 인조대리석 제조용, 포장용, 표식용 등에 이용된다.■혼합시멘트(Blended cement)(1)실리카시멘트(Silica cement KS L 5210)실리카질 혼화재를 총칭하여 포졸란이라 하는데 이 포졸란(pozzolan)을 포틀랜드시멘트클링커에 조합하여 적당량의 석고를 첨가해 만든 시멘트를 실리카시멘트라 한다. 포졸란 반응이란 실리카시멘트의 가용성 실리케이트(SiO2)가 수화시 발생하는 수산화칼슘(Ca(O러 가지 시멘트가있다.(1)팽창시멘트(Expansive cement KS L 5217)팽창시멘트는 콘크리트의 큰 결점인 수축성을 개선하기 위해 수화시 계획적으로 팽창성을 갖도록 한 시멘트이다. 보통포틀랜드시멘트는 일반적으로 공기양생을 28일 실시했을 경우 0.15%의 수축을 나타내나 팽창성시멘트는 +0.05% 정도로 팽창하고 수중양생의 경우 +0.15%의 팽창을 나타낸다. 팽창시멘트는 다음과 같은 특성을 갖는다.■팽창시멘트의 수축성은 보통시멘트보다 20~30%정도 작다.■팽창시멘트의 혼합시간이 길어지면 팽창율이 감소하므로 혼합시간에 주의해서 시공해야 한다.■워커빌리티, 응결성, 블리딩은 보통포틀랜드시멘트와 유사하다.(2)알루미나시멘트(Alumina cement KS L 5205)보통포틀랜드시멘트는 산화칼슘(CaO)와 실리케이트(SiO2)를 주성분으로 구성되는 반면 알루미나 시멘트는 산화칼슘(CaO)과 알루미나(Al2O3)를 주성분으로 한다. 제조방법으로는 보오크사이트와 석회석을 주원료로 하여 조합한 후 반사로에서 용융■냉각하여 분쇄하는 용웅법과 회전로에서 소성하여 제조하는 소성법이 있다.알루미나시멘트는 급속한 수화반응으로 수시간 내에 경화하며 수시간 내에 보통포틀랜드시멘트의 재령 28일 강도에 해당하는 강도를 갖는다. 알루미나시멘트의 특성은 다음과 같다■알루미나시멘트의 응결■경화속도는 20 이상의 온도에서 경화시간이 크게 지연된다.■고온에서 양생한 경우 수화물의 이동에 의하여 장기강도가 현저히 저하된다.■발열량이 크기 때문에 겨울철공사나 긴급을 요하는 공사에 적합하다.■알카리성이 낮아 해수 등의 화학적 침식에 대한 저항성이 크다.■24시간 이내에 400~500㎏/㎤정도의 압축강도를 얻을수 있다.■물-시멘트비가 크면 강도가 크게 저하하므로 물-시멘트비를 40% 이하로 한다.(3)초속경시멘트(Regulated set cement)제트시멘트라고도 하며 경화 및 응결시간을 임의로 바꿀 수 있는 시멘트로 이 시멘트는 강도발현이 매우 급속하기 때문에 수화반응을 시작한지 콘크리트의 제조시 클링커에 AE제를 혼합하는것과 시멘트와 물을 혼합시 AE제를 혼합하는 것이 있으며 주로 도로포장에 쓰인다.(10)그밖에 특수시멘트컬러시멘트,석면단열시멘트(KS L 5215),팽창질석을 사용한시멘트(KS L 5216)등이 있다3.시멘트의 특성■응결과 경화시멘트에 물을 가하면 시멘트중의 수경화합물과 물이 화학반응을 일으켜, 시멘트 물이 시간이 지남에 따라 유동성과 점성을 잃고 차츰 굳어진다. 이러한 상태를 시멘트의 응결(凝結,setting)이라 하며, 한국 산업규격에 응결의 시작과 응결의 끝을 각각 1시간부터 10시간 이내로 규정하고 있다. 여기서 응결의 상태는 모양을 유지할 정도이다. 또 응결이 끝난 뒤 수화작용이 계속되어 시멘트 입자사이가 조밀하게 채워져 굳어짐으로서 강도가 커지게 되는데, 이러한 상태를 경화(硬化,hardening)라 한다.시멘트의 응결 시간은 수량, 온도, 분말도, 풍화도, 화학성분 등에 따라 달라진다. 일반적으로 수량이 많고 시멘트가 풍화되었을 때에는 응결이 늦어지고, 온도가 높고 분말도가 높으면 응결이 빨라진다. 또, 석고나 혼화재를 섞으면 응결 시간이 달라진다. 시멘트의 응결과 경화에 영향을 미치는 인자는 습도, 분말도, 풍화의 정도, 화학성분, 등이며 다음과 같은 현상이 나타난다.■혼합수량이 많으면 늦어진다.■공기 중의 습도가 낮으면 빨라진다.■풍화되면 응결이 늦어진다.■온도가 높을수록 빨라진다.■분말도가 크면 빨라진다.■제조과정에 석고의 첨가량이 많을수록 지연된다.■C3A가 많을수록 빨라진다.■물-시멘트 비가 클수록 지연된다.■수화작용(Hydration)시멘트의 구성화합물은 물과 접촉하면 각각 특유한 화학반응을 일으켜 다른 화합물이 되는데 이와 같은 작용을 수화 작용이라 한다. 수화 작용은 상기에서 거론한 경화를 거쳐 콘크리트가 되도록 하는 작용을 말한다.시멘트풀이 응결되어 고체화된 것에 수분을 충분히 보충하여 더욱 강도가 증대되는 성질을 수경성이라 한다.수화작용은 알루민산 삼석회(C3A)가 가장 빠르고 규산삼석MgO), 삼산화황(SO3) 등이 일정양 이상 많아서, 이것들이 굳어가는 도중에 부피가 커지기 때문이다. 최근 시멘트의 제조기술의 발전에 따라 이와 같은 현상은 거의 드물다.■시멘트의 분말도(Fineness)시멘트의 분말도는 시멘트 입자의 가는 정도를 나타내는 것으로서, 분말도가 큰 시멘트일수록 물과의 접촉 표면적이 크며 수화가 빨리 진행되어 초기강도는 크나 수화열이 많으므로 콘크리트에 균열이 발생하기 쉽다. 또한 분말도가 크면 블리딩(bleeding)현상이 적어지고 워커빌리티가 큰 콘크리트를 얻을 수 있다. 그러나 분말도가 작으면 수축성이 커지기 쉬우며 풍화하기 쉬운 단점도 있다. 분말도는 비표면적으로 나타내며 비표면적(㎠/g)이란 1g의 시멘트가 가지고 있는 전체 입자의 총 표면적(㎠)을 말한다.보통포틀랜드시멘트의 분말도의 규격은 브레인법에 의하면 비표면적이 2,8000㎠/g으로 규정되어 있다.■시멘트의 비중시멘트의 비중은 클링커의 소성이 불충분한 경우, 혼합물이 섞여 있을 경우, 풍화한 경우 및 저장시간이 길어짐에 따라 비중이 작아진다. 한국산업규격협회에 시멘트의 비중은 3.05이상으로 규정하고 있으나 일반적으로 초조강포틀랜드시멘트는 3.10, 조강포틀랜드시멘트는 3.13, 보통포틀랜드시멘트는 3.15, 중용열포틀랜드시멘트는 3.20 정도의 비중을 가지며, 시멘트의 성분중 실리카(SiO2), 산화철(Fe2O3)성분이 많으면 비중이 크고, 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al2O3)성분이 많으면 비중이 작아진다. 따라서 비중은 시멘트의 성질을 판정하는데 큰 영향을 미치므로 콘크리트의 배합 및 단위용적과 중량계산 등에 고려해야 한다. 다음과 같은 조건에서는 시멘트의 비중이 작아진다.■저장기간이 길어질 경우■혼합물이 섞여 있을 경우■클링커에 소성이 불충분한 경우■시멘트 성분이 대기중의 수분과 탄산가스를 흡수하여 풍화된 경우시멘트의 단위 용적 중량은 채우는 방법에 따라 달라지나 일반적으로 1,5000㎏/㎥의 값을 가지며 시멘트의 비중의 측정에는 르샤틀리에(Le 된다.

공학/기술| 2002.10.22| 14페이지| 1,000원| 조회(841)

건축재료, 시멘트, Cement

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