안녕하세요. 오늘은 건축물, 즉 콘크리트 구조체를 만들기 위해서 꼭 필요한 재료인 시멘트, 모래, 자갈 중에서 시멘트에 대한 전반적인 성분 및 제조과정, 종류와 생산업체에 대해서 알아보겠습니다. 감사합니다.
▶ ※ 관련사항은 언제라도 댓글 주시면 성실히 답변드리겠습니다. ◀
1. 시멘트 성분 및 제조과정
1) 시멘트 성분
CaO (산화칼슘, 석회) |
SiO2 (이산화규소, 실리카) |
Al2O3 (산화알류미늄) |
Fe2O3 (산화제이철) |
MgO (산화마그네슘) |
SO3 (삼산화황) |
60~66% | 20~26% | 4~9% | 2~4% | 1~3% | 1~2.8% |
※ 시멘트의 3대 주성분은 석회, 실리카, 알루미나
2) 시멘트 주요 화합물
구분 | 규산3석회 | 규산 2석회 | 알루민산 3석회 | 알루민산철 4석회 |
수화반응 | 빠름 | 느림 | 아주 빠름 | 비교적 빠름 |
강도 | 28일 이내 | 28일 이후 | 1일 이내 | 무관 |
수화열 | 높음 | 낮음 | 아주 높음 | 낮음 |
건조수축 | 중간 | 중간 | 크다 | 적다 |
3) 제조과정 (출처:한일시멘트)
채광 | 원료생산 | 소성 | 시멘트생산/출하 |
※ 원료배합(석회, 실리카, 알루미나, 산화철) → 고온소성(소성 1,400~1,500℃) → 분쇄(클링커 + 석고, 미분쇄) → 시멘트
2. 포틀랜드 시멘트
1) 보통 포틀랜드 시멘트 (Portland Cement, 1종)
① 주성분 : 석회(CaO), 실리카(Sio2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화제이철(Fe2O3), 산화마그네슘(MgO), 삼산화황(SO3)
② 비중 : 3.05~3.15
③ 단위용적중량 : 1,500㎏/㎥
④ 분말도 : 비표면적 2,800㎠/g
⑤ 응결시간 : 길모어시험, 초결은 1시간 이상이며, 종결은 10시간 이하
⑥ 압축강도 : 28일 압축강도 29 MPa 이상
⑦ 특징
- 원료의 구입이 쉽다.
- 제조공정이 간단하다.
- 용도가 광범위하다.
- 혼화재료를 사용하여 성질을 개선할 수 있다.
- 건축, 토목 구조물에 가장 많이 사용된다.
2) 중용열 포틀랜드 시멘트 (Moderate-Heat Portland Cement, 2종)
① 수화열을 낮추기 위해 보통 포틀랜드 시멘트보다 규산 3 석회(C3S)와 알루민산 3 석회(C3A)의 양을 적게 하여 장기강도를 내기 위해 규산 2 석회(C2S)의 양을 많게 하여 만든 시멘트이다
② 건조수축이 작아 균열방지가 되며, 장기강도를 높일 수 있는 시멘트이다
③ 차폐용 콘크리트와 매스 콘크리트 등에 사용된다
④ 보통포틀랜드 시멘트와 저열 포틀랜드 시멘트의 중간 수준의 수화열을 갖는 시멘트이다
⑤ 특징
- 수화열이 적다.
- 조기강도는 보통 포틀랜드 시멘트보다 낮으나 장기강도는 크다.
- 건조 수축이 작다.
- 내화학성, 내산성이 크다.
3) 조강 포틀랜드 시멘트 (High Early Strenght Portland Cement, 3종)
① 수화속도가 빨라 조기강동가 높은 시멘트이다
② 규산 2 석회(C2S)의 양을 적게 하여 만든 시멘트이다
③ 특징
- 조기강도가 발현된다 (재령 7일에 보통 포틀랜드 시멘트의 28일 강도가 발현된다)
- 화학적 저항이 크다.
- 조기강도 발현으로 양생기간이 짧아 경제적이다.
- 긴급공사, 한중공사, 수중공사에 적합하다.
4) 저열 포틀랜드 시멘트 (Low-Heat Portland Cement, 4종)
① 수화열을 적게 하기 위해 보통 포틀랜드 시멘트보다 규산 3 석회(C3S)와 아루민산 3 석회(C3A)의 양을 적게 한 시멘트이다
② 특징
- 수화열이 적다.
- 조기강도는 보통 포틀랜드 시멘트보다 낮으나 장기강도는 비슷하다.
- 건조수축이 적다.
- 발열량이 중용열 포틀랜드 시멘트보다 적다.
5) 내황산염 포틀랜드 시멘트 (Sulfate Resistance Portland Cement, 5종)
① 화학적 침식에 대한 저항성을 크게 하기 위해 알루민산 3 석회(C3A)의 양을 적게 한 시멘트이다
② 특징
- 황산염에 대한 저항성이 크다.
- 조기강도는 보통 포틀랜드 시멘트와 비슷하거나 28일 강도는 약 70%이다.
- 건조수축이 적다.
- 황산염 및 공장폐수에 접하는 콘크리트에 적합하다.
3. 혼합 시멘트
1) 고로슬래그 시멘트 (Blast-Furnace Slag Cement)
① 보통 포틀랜드 시멘트의 클링커와 고로슬래그 + 석고를 혼합, 분쇄하여 제조한다
② 해수, 지하주 등 내수성이 좋은 시멘트이다
③ 고로슬래그는 용광로에서 선철을 제조하면서 발생되는 용융 슬래그를 물에 급랭시켜 미분말 화한 시멘트 혼화재이다
④ 특징
- 수밀성이 우수하다.
- 수화열 감소 및 건조수축이 증대된다.
- 블리딩 및 재료분리 감소 효과가 있다.
- 하천, 항만, 해안 및 댐 공사 등에 이용된다.
※ 고로슬래그는 일반적으로 건조수축이 크므로 충분히 양생 하여 사용한다.
2) 플라이애쉬 시멘트 (Fly-Ash Cement)
① 보통 포틀랜드 시멘트의 클링커와 플라이애쉬 + 석고를 혼합, 분쇄하여 제조한다
② 플라이애쉬 시멘트는 포졸란 시멘트와 성질이 비슷하나 장기강도가 더 크다
③ 미분탄을 사용하여 화력발전소의 연소배기가스 중에 포함된 미세한 석탄재를 집진기로 포집한 시멘트 혼화재이다
④ 특징
- 워커빌리티가 개선된다.
- 수밀성 및 화학적 저항성이 증대된다.
- 수화열 및 건조수축이 감소된다.
3) 포졸란 시멘트 (Pozzolan Cement)
① 보통 포틀랜드 시멘트의 클링커와 플라이애쉬 + 포졸란 + 석고를 혼합, 분쇄하여 제조한다
② 실리카 시멘트라고도 한다
③ 특징은 플라이에쉬 시멘트와 유사하다
④ 특징
- 워커빌리티가 개선된다.
- 수밀성 및 화학적 저항성이 증대된다.
- 수화열이 감소된다.
4. 특수 시멘트
1) 백색 포틀랜드 시멘트 (White Portland Cement)
① 순백색의 시멘트로 원료인 점토에서 산화철을 제거하거나 백색점토를 사용하여 만들며 성질은 포틀랜드 시멘트와 비슷하다
② 특징
- 내구성, 내마모성이 우수하다.
- 수경성이며 강도가 높다.
- 백색이므로 안료를 넣어 색깔을 낼 수 있다.
- 착색제, 미장재, 치장줄눈용 및 인조석의 원료 등으로 사용된다.
2) 알루미나 시멘트 (Alumina Cement)
① 석회석, 보크사이트를 혼합하 시멘트이다
② 특징
- 초조강성이다. 재령이 1일의 압축강도가 10~45 MPa이다.
- 화학적 저항성, 내화성이 우수하다.
- 발열량이 크며, 알칼리성에 약하여 철근 등이 부식될 우려가 있다.
- 한중콘크리트, 동절기 공사, 해안공사, 긴급공사에 적합하다.
5. 시멘트 생산업체 (한일시멘트, 쌍용 C&E, 아시아시멘트, 성신양회)
1) 한일시멘트 홈페이지
2) 쌍용 C&E 홈페이지
3) 아시아시멘트 홈페이지
4) 성신양회 홈페이지
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