시멘트의 종류

목차

1. 시멘트 역사
2. 시멘트 제조 공정
3. 시멘트 종류
4. 시멘트의 원료
5. 시멘트의 일반성질
6. 시멘트 작업시 주의사항

본문내용

시멘트의 분말도, 화합물 조성 및 온도에 따라 결정된다.
8. 풍 화
시멘트를 대기중에 보관하면 대기중의 수분이나 탄산 Gas를 흡수하여 수화반응과 탄산반응을 일으켜 강도의 저하와 응결의 이상을 나타내고 심한 경우는 경화하여 사용할 수 없게 된다.
시멘트의 광물조성
시멘트의 주성분은 CaO,SiO2, Al2O3, Fe2O3 이며 소성로(Kiln)에서 소성(燒成)에 의하여 클링커
광물이 형성된다.
클링커를 구성하고 있는 중요 화합물은 아리트(Alite), 베리트(belite), 알루미네이트(Aluminate), 페라이트(Ferrite)가 있는데, 보통 포틀랜드 시멘트의 경우 이들 4개의 화합물을 합친 중량비는 시멘트 전체의 약 90%를 차지한다.
미국의 Rankin과 Wright에 의해 최초로 연구된 CaO-Al2O3-SiO2-Fe2O3의 4성분계에 대한 연구 성과에 의하면 시멘트 성분인 CaO, Al2O3, SiO2, Fe2O3의 혼합물을 소성함으로써 평형에 이르면 C3S, C2S, C3A 및 C4AF에 가까운 조성을 나타내는 페라이트상이 생성될 것이라는 결론을 얻게되었고 광학적 방법인 X선 회절법을 사용한 연구에 의해서도 이와 같은 결론이 입증되어 시멘트는 C3S, C2S, C3A 및 C4AF의 4개의 화합물로 구성되어 있다는 것이 인정되었다. 이들 화합물은 각기 성질이 다르다.
1. Alite(C3S:3CaO?SiO2)
Alite는 물을 가하면 응결이 시작되며 수시간내에 경화한다.
Alite는 수화반응시 발열을 동반하고 그 수화열이 120㎈/g이다.
보통 포틀랜드 시멘트에서 그양은 52-62%를 차지하므로 가장 많은 성분이라 할 수 있다.
Alite와 Belite는 반응에 있어서 비슷하게 나타난다.
Alite와 Belite 등의 규산칼슘이 수화하여 생성한 규산칼슘 수화물은 보통 Calcium silicate hydrates(CSH)로 표현한다.
석고는 Alite의 압축강도 및 인장강도에도 영향을 주며 Paste의 유동성을 증대시키고 응결시간을 변화시키는 작용을 한다.
Alite는 1,2001,450℃ 사이의 Kiln 온도범위에서 C2S가 CaO와 결합된 C3S형태가 된다.
Rapid heating이 바람직하고 이 때 1520μ의 alite 크기를 보이며, Slow heating시 60μ 또는 그 이상의 alite 크기가 된다.
65%이상의 C3S는 소성하기가 극히 어렵고 Coating을 유발함.
C3S의 생성온도 : 1,2001,450℃, C3S = 4.07CaO - (7.60SiO2+6.72Al2O3+1.43Fe2O3+2.85SO3)
2. Belite(C2S:2CaO?SiO2 )
Belite는 수화반응이 비교적 늦고, 장기간에 걸쳐 수화하지만 최종적으로는 Alite의 강도와 동일한 정도에 달하게 된다.
보통 포틀랜드 시멘트에서 그 양은 1535%의 범위에서 평균 25%를 차지하며 수화열은 60㎈/g이다.
Belite size는 1,400℃의 burning zone에서 체류시간에 의해 결정된다.
Maximum 체류가 좋으며 평균 결정길이는 2540μ이다.
짧은 체류시간에서는 510μ의 크기를 보인다.
Belite color는 1,000℃ 이하에서 초기 냉각의 비율에 따라 결정된다.(즉,cooler로 들어오기 전 Kiln에서의 cooling)
Rapid cooling이 바람직하고 이 때 선명한 belite 결정이 되고,Slow cooling된 clinker는 황색에 가까운 노랑색이 된다.
C2S의 생성온도 : 800 - 900℃, C2S = 2.87SiO2 - 0.754C3S
3. Aluminate(C3A: 3CaO?Al2O3)
Aluminate는 석고가 없는 상태에서 수화가 아주 빨라 물과 급격히 반응한다.
Aluminate는 발열도 크며 발열에 의한 수화작용에 의한 수축도 크다.
석고는 이러한 급격한 수화반응을 적당히 조절하며,Aluminate와 반응하여 3CaO?Al2O3?3CaSO4?32H2O(ettringite)를 생성하고, 석고가 소비되고 나면 생성한 ettringite는 아직 반응하지 않은 Aluminate와 반응하여 3CaO?Al2O3?CaSO4?12H2O(monosulfate hydrate)로 바뀐다.
보통 포틀랜드 시멘트에서 그양은 612%를 차지하며 수화열이 200㎈/g으로 4성분중 가장 높다.
다량의 C3A를 포함한 시멘트 콘크리트는 땅속 또는 물에 접촉된 상태에서 유황에 견디는 힘이 적다.
C3A의 생성온도 : 1,095-1,205℃, C3A = 2.65Al2O3 - 1.69Fe2O3
4. Ferrite(C4AF:4CaO?Al2O3?Fe2O3)
Ferrite는 수화열이 적고 수축도 적다.
Fe2O3 부분보다 Al2O3 쪽이 반응이 빨라 Al2O3가 먼저 수화물을 만들고 이어 Fe2O3가 수화물을 만들어 양자가 결합한 형태의 고용체의 수화물로 되며 Aluminate 다음으로 수화반응이 빠르다.
보통 포틀랜드 시멘트에서 그양은 510%를 차지하며 수화열은 100㎈/g이다.
C4AF는 시멘트의 색깔을 지배한다.
C4AF 성분이 높을수록 시멘트의 색은 점점 더 검어진다.
C4AF의 생성온도 : 1,095-1,205℃, C4AF = 3.04Fe2O3
5. 기 타
위의 4성분 외에 유리석회(Free CaO)는 다량이면 균열이 발생하고 응결이 빨라지며, 유리 마그네시아(Free-MgO)는 다량이면 균열이 발생한다.
알카리 성분으로 K2O, Na2O가 있는데 다량이면 알칼리성 골재와 반응을 일으켜 균열 및 철근 부식을 초래한다.
시멘트 작업시 주의 사항
1. 시멘트는 물이나 땀, 눈물 등의 수분과 접촉하면 강한 알칼리성이 되어 피부, 눈, 호흡기 등을 자극하거나 점막에 염증을 일으키는 경우가 있습니다.
2. 눈에 들어가지 않도록 주의하시고 만일 눈에 들어간 경우 즉시 깨끗한 물로 잘 씻고
전문의의 진찰을 받아 주십시오.
3. 피부에 닿지 않도록 해주십시오.
4. 취급시 방진안경, 방진마스크, 고무장갑 등을 착용해 주십시오.
5. 유아나 어린이에게는 닿지 않도록 해주십시오.

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