[토목재료실험] 시멘트 응결시간 실험

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[토목재료실험] 시멘트 응결시간 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

[1] 적용범위 및 시험목적

[2] 시험기구 및 재료

[3] 시 험 방 법

[4] 시 험 결 과

[5] 주 의 사 항

[6] 참 고 사 항

[7] 참 고 문 헌

본문내용

한다. 수화열은 시멘트가 응결, 경화하는 과정에서 발열하며, 이 발열량은 시멘트의 종류, 화학조성, 분말도, 물- 시멘트비 등에 의하여 달라진다. 시멘트가 물과 완전히 반응하면 125 cal/g 정도의 열을 발생한다.
이 수화열은 콘크리트의 내부온도를 상승시키므로 한중콘 크리트 공사에는 유효하지만 댐과 같이 단면이 큰 콘크리트에서는 온도가 크게 상승하여 초기경화가 끝나 냉각하게 되면 내외의 온도차에 의하여 균열발생의 원인이 된다.
③ 응결과 경화 : 시멘트풀이 시간이 경과함에 따라 수화에 의하여 유동성과 점성을 상실하고 고화하는 현상을 응결이라 하며, 우리 나라의 공업규격에 응결의 시작과 응결의 끝을 각각 1시간 이후와 10시간 이내로 규정하고 있다. 응결이 끝난 시멘트의 경화체는 시간이 경과할수록 겔의 생성이 증대하여 시멘트 입자 사이가 치밀하게 채워지면서 경화가 진행된다. 이와 같은 미세한 결정이 큰 표면에너지에 의하여 서로 응집, 교착하여 치밀한 겔의 강성구조를 형성하고 다시 반응의 진행에 따라 서로 결합이 강화되어 강도가 발현되는 것으로 생각한다. 이와 같은 응결과 경화및 강도 발현의 과정에 관한 명확한 한계는 없다. 한편 시멘트를 물로 비빈 직후 급속응고를 일으키는 경우가 있다. 이러한 현상을 일반적으로 이상응결이라 하며, 이러한 시멘트를 사용한 모르터나 콘크리트의 경우에도 종종 급결이라 불리는 응결현상이 생기며 또한 수화의 초기에 시멘트풀이 약간 굳어지는 현상을 나타낸다. 이러한 현상을 위의결이라 한다. 이상응결로 인하여 조기균열발생, 이상분리, 이상레이탄스 등의 장애가 생기기 쉽다.
(2) 시멘트 응결은 분말도가 높을수록 물시멘트 비가 적을수록, 또 온도가 높을수록 빠르고 풍화된 시멘트일수록 느리다. 또 석고의 혼입량이나 혼화재의 혼입도 큰 영향이 있다.
(3) 표준 반죽질기의 시멘트풀을 만들 때 적당한 물의 양은 포틀랜드 시멘트는 25～28%, 혼합시멘트는 28～30% 정도이다.
(4) 비카장치 및 길모아 침에 의한 시멘트의 응결규격은 표 6-1, 6-2와 같다.
(5) 시멘트 응결경화는 화학반응의 일종으로 온도가 높을수록 빨리 응결하고 경화한다.표 6-3은 온도와 응결시간과의 관계 일례를 표시한 것이다.
표 6-1 시멘트의 응결(비카장치에 의한 응결규격)
규 격
종 류
비카시험응결(분)
초 결
종 결
KS L 5201
포틀랜드 시멘트
보 통
중 용 열
조 강
저 열
내황산염
45 이상
45 이상
45 이상
45 이상
45 이상
375 이하
375 이하
375 이하
375 이하
375 이하
KS L 5204
백색 포틀랜드 시멘트
45 이상
KS L 5401
포틀랜드 포조란 시멘트
45 이상
표 6-2 시멘트의 응결(길모어 침에 의한 응결규격)
규 격
종 류
길모어시험
초 결
종 결
KS L 5201
포틀랜드 시멘트
보 통
중 용 열
조 강
저 열
내황산염
60 이상
60 이상
60 이상
60 이상
60 이상
10 이하
10 이하
10 이하
10 이하
10 이하
KS L 5204
백색 포틀랜드 시멘트
60 이상
10 이하
KS L 5401
포틀랜드 포조란 시멘트
60 이상
10 이하
표 6-3 온도와 응결시간의 관계(일본 시멘트 협회)
시 멘 트
시험온도
(℃)
습 도
(%)
수 량
(%)
초결시간
(h-m)
종결시간
(h-m)
보통 포틀랜드
시멘트
5
91
25.0
8-10
10-25
10
91
25.2
5-3
7-28
15
84
25.3
2-13
3-38
20
94
25.6
1-41
2-48
25
86
25.6
1-35
2-30
30
86
25.7
1-11
2-6
조강 포틀랜드
시멘트
5
91
26.0
8-20
13-50
10
91
26.0
6-0
10-13
15
84
26.2
3-40
6-54
20
94
26.0
3-0
4-43
25
86
26.3
2-55
3-55
30
86
26.5
2-17
3-32
고로 시멘트
B 종
5
91
26.3
7-5
9-45
10
91
26.3
5-50
8-13
15
84
26.5
3-23
5-12
20
94
26.5
2-38
4-23
25
86
27.0
1-56
2-59
30
86
27.0
1-53
2-48
[7] 고 찰
시멘트에 30～70%의 물을 가하여 반죽하면 약간의 발열과 함께 페이스트가 되지만 실제로 곧 부드러움을 잃으며 경화하게 된다. 이것은 시멘트 입자를 구성하고 있는 크링커 광물이 물과 반응하여 새로운 조직을 발달시키기 때문이며, 이와 같은 단계를 응결(setting)이라고 한다.
보통시멘트의 응결은 물과 반응하자 마자 두시간 전후에서 시작하여 네시간 정도에서 끝나지만(표 6-1, 6-2, 6-3참고) 가능한 한 시작이 늦고 종결이 빠른 쪽이 사용하기가 편리한데 이유는 인부들이 작업을 하기에도 수월하고 레미콘을 운반 할 때도 장거리를 갈 수도 있고 시공 장비의 결함으로 인해서 지연되는 시간도 발생할 수 있기 때문이다.
응결반응은 굳어지더라도 그다지 강도를 갖지 않으나, 곧 경화 하면서 강도를 갖게 된다. 이와 같은 단계를 경화(hardenning)라 한다. 응결에서 경화 작용으로 넘어갈 때 위응결이 일어나는데 이 때에는 발열 없이 10～20분만에 굳었다가 다시 풀리면서 정상적으로 응결한다.
포틀랜드 시멘트의 응결 경화 모식도
시멘트를 이용해서 시공을 할 때는 응결과 경화의 과정에 대해 이해하고 시험을 통해서 초기 응결시간과 종결시간을 알아 두어 콘크리트 타설 작업을 용이하게 하고 작업에 차질이 발생하지 않도록 작업관리를 해야 할 것이다. 콘크리트의 응결과 경화에 영향을 미치는 요인들을 분석해 보면
물의 양이 적을수록 빠르다.
온도 습도가 높을수록 응결이 빠르다.
분말도가 높을수록 응결이 빠르다.
시멘트 성분 중 알루민산, 삼석회(C3A) 가 많으면 응결이 빠르다.
풍화(風化)(weathering)된 시멘트는 응결이 느리다.
혼화제를 많이 넣으면 응결이 빠르다.
[8] 참 고 문 헌
문한영 - 건설재료학, 동명사, 1998, Page 43～45, 305～308
박승범 - 최신 토목재료 실험, 문운당, 1998, Page 10～15
대진전자공예고등학교 학습 지도안
한라시멘트 홈페이지

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