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석고나 석회도 [[광물]]을 접착시키는 작용을 가졌지만, 석고로 만든 미술품이 잘 깨어지는 것으로도 알 수 있듯이 도로나 [[교량]]을 만들기에는 너무 약한 결점이 있다. 강도가 높은 시멘트를 만드는 일이 시멘트를 공업적으로 이용하는 데 있어 가장 큰 문제점이 되며, 이를 위해 고대부터 석회에 화산재를 섞거나, 점토를 섞는 등의 여러 가지 연구가 행하여졌다. [[1824]]년 [[영국]]의 애스프딘(J. Aspdin, 1779∼1855)은 혼합한 원료를 구움으로써{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=238}} 시멘트를 만드는 데 성공하였다. 지금은 시멘트라 하면 이 애스프딘이 만든 시멘트를 가리킬 정도로 일반화되었다. 이 시멘트는 영국의 포틀랜드섬에서 산출되는 천연석과 색깔이나 형태가 비슷한 데서 포틀랜드 시멘트라 불리게 되었는데,{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=238}} 정확하게는 이것도 시멘트 재료의 하나에 지나지 않는다. | 석고나 석회도 [[광물]]을 접착시키는 작용을 가졌지만, 석고로 만든 미술품이 잘 깨어지는 것으로도 알 수 있듯이 도로나 [[교량]]을 만들기에는 너무 약한 결점이 있다. 강도가 높은 시멘트를 만드는 일이 시멘트를 공업적으로 이용하는 데 있어 가장 큰 문제점이 되며, 이를 위해 고대부터 석회에 화산재를 섞거나, 점토를 섞는 등의 여러 가지 연구가 행하여졌다. [[1824]]년 [[영국]]의 애스프딘(J. Aspdin, 1779∼1855)은 혼합한 원료를 구움으로써{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=238}} 시멘트를 만드는 데 성공하였다. 지금은 시멘트라 하면 이 애스프딘이 만든 시멘트를 가리킬 정도로 일반화되었다. 이 시멘트는 영국의 포틀랜드섬에서 산출되는 천연석과 색깔이나 형태가 비슷한 데서 포틀랜드 시멘트라 불리게 되었는데,{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=238}} 정확하게는 이것도 시멘트 재료의 하나에 지나지 않는다. | ||
=== 포틀랜드 시멘트 제조법 === | ==== 포틀랜드 시멘트 제조법 ==== | ||
포틀랜드 시멘트의 원료는 [[석회석]]·[[점토]]가 거의 대부분이고,{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=238}} 약간의 [[산화철]]이 첨가되었다. 제조공정 가운데서 중요한 부분은 로터리 킬른(rotary kiln：回轉窯)이며, 원료가 이 곳에서 약 1,450 °C까지 가열되어 경단 모양의 [[클링커]]가 되어 나오며,{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=238}} 이 [[클링커]]를 분쇄한 것이 시멘트이다. 그러나 이것만으로는 물에 개었을 때 너무 빨리 굳으므로 토목공사를 하는 데는 불편하다. 이 결점을 보완하여 고화하는 시간을 연장시키기 위해, [[클링커]]를 분쇄할 때 석고를 혼합한다. 이 석고는 여러형태의 [[황산 칼슘]]으로 대체될 수 있다. | 포틀랜드 시멘트의 원료는 [[석회석]]·[[점토]]가 거의 대부분이고,{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=238}} 약간의 [[산화철]]이 첨가되었다. 제조공정 가운데서 중요한 부분은 로터리 킬른(rotary kiln：回轉窯)이며, 원료가 이 곳에서 약 1,450 °C까지 가열되어 경단 모양의 [[클링커]]가 되어 나오며,{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=238}} 이 [[클링커]]를 분쇄한 것이 시멘트이다. 그러나 이것만으로는 물에 개었을 때 너무 빨리 굳으므로 토목공사를 하는 데는 불편하다. 이 결점을 보완하여 고화하는 시간을 연장시키기 위해, [[클링커]]를 분쇄할 때 석고를 혼합한다. 이 석고는 여러형태의 [[황산 칼슘]]으로 대체될 수 있다. | ||
=== 포틀랜드 시멘트의 종류 === | ==== 포틀랜드 시멘트의 종류 ==== | ||
포틀랜드 시멘트의 주성분 가운데서 [[규산삼칼슘]]은 [[규산이칼슘]]보다 경화반응이 빠르다. 그 때문에 빠른 시간 안에 고화시킬 필요가 있는 공사에는 규산삼칼슘이 많이 함유된 시멘트를, 천천히 굳히는 것이 좋을 때는 규산이칼슘이 많이 들어 있는 시멘트를 사용하는 것이 유리하다. 시멘트는 이처럼 약간의 성분차에 의해서도 그 성질이 크게 달라지므로, 사용 목적에 따라 시멘트의 성분과 굽는 방법을 바꾸어 여러 종류의 시멘트로 만들어 낸다. | 포틀랜드 시멘트의 주성분 가운데서 [[규산삼칼슘]]은 [[규산이칼슘]]보다 경화반응이 빠르다. 그 때문에 빠른 시간 안에 고화시킬 필요가 있는 공사에는 규산삼칼슘이 많이 함유된 시멘트를, 천천히 굳히는 것이 좋을 때는 규산이칼슘이 많이 들어 있는 시멘트를 사용하는 것이 유리하다. 시멘트는 이처럼 약간의 성분차에 의해서도 그 성질이 크게 달라지므로, 사용 목적에 따라 시멘트의 성분과 굽는 방법을 바꾸어 여러 종류의 시멘트로 만들어 낸다. | ||
==== 조강 포틀랜드 시멘트 ==== | ===== 조강 포틀랜드 시멘트 ===== | ||
3CaO·SiO<sub>2</sub>를 많이 넣은 것으로, 급한 공사에 알맞다. 그러나 너무 큰덩어리로 만들면 그 반응이 급격하기 때문에, 발열(發熱)이 크고 금이 가는 원인이 되는 수가 있다. | 3CaO·SiO<sub>2</sub>를 많이 넣은 것으로, 급한 공사에 알맞다. 그러나 너무 큰덩어리로 만들면 그 반응이 급격하기 때문에, 발열(發熱)이 크고 금이 가는 원인이 되는 수가 있다. | ||
==== 저열 포틀랜드 시멘트 ==== | ===== 저열 포틀랜드 시멘트 ===== | ||
강도는 약간 떨어지지만 앞의 것에 비해 경화속도가 늦고 발열이 적으므로, 댐(dam)과 같은 큰 블록을 만들어도 금이 갈 염려가 없다. | 강도는 약간 떨어지지만 앞의 것에 비해 경화속도가 늦고 발열이 적으므로, 댐(dam)과 같은 큰 블록을 만들어도 금이 갈 염려가 없다. | ||
==== 중용 포틀랜드 시멘트 ==== | ===== 중용 포틀랜드 시멘트 ===== | ||
조강과 저열 시멘트의 중간 성질의 것으로, 가장 많이 쓰이는 종류이다. | 조강과 저열 시멘트의 중간 성질의 것으로, 가장 많이 쓰이는 종류이다. | ||
==== 혼합 시멘트 ==== | ===== 혼합 시멘트 ===== | ||
[[포틀랜드 시멘트]]의 [[클링커]]를 분쇄할 때 다른 성분을 섞어 그 성질을 조정하는 경우가 있다. 이것이 혼합 시멘트이며, 제철용 고로(高爐)에서 나오는 슬래그(slag：鑛滓)를 섞으면 바닷물의 침식에 대해 강한 시멘트가 된다. 이 시멘트는 강도는 약간 떨어지나 가격이 싸다. 또 석회와 같이 가벼운 물질을 섞으면 가벼운 무게의 제품을 만들 수 있다. 포졸란, 플라이애쉬 등도 있다. | [[포틀랜드 시멘트]]의 [[클링커]]를 분쇄할 때 다른 성분을 섞어 그 성질을 조정하는 경우가 있다. 이것이 혼합 시멘트이며, 제철용 고로(高爐)에서 나오는 슬래그(slag：鑛滓)를 섞으면 바닷물의 침식에 대해 강한 시멘트가 된다. 이 시멘트는 강도는 약간 떨어지나 가격이 싸다. 또 석회와 같이 가벼운 물질을 섞으면 가벼운 무게의 제품을 만들 수 있다. 포졸란, 플라이애쉬 등도 있다. | ||
== 포틀랜드 시멘트 이외의 시멘트 == | == 포틀랜드 시멘트 이외의 시멘트 == | ||
2022년 8월 9일 (화) 15:43 판
정의
시멘트(cement, 세멘트)는 가장 일반적인 의미로 결합재이며, 물과 반응하여 굳고 단단해지는 물질이자, 다른 재료들과 함께 굳힐 수 있다. 단어 "시멘트"는 콘크리트를 닮은 벽돌공사를 묘사하기 위해 "opus caementicium"이라는 용어를 사용한 로마인들까지 거슬러 올라가며 결합재로서 태운 석회와 조각난 암석으로부터 만들어졌다. 한국어로 '양회'는 시멘트를 가리키는 순화어이다.
수경성(물에 의해 굳어지는 성질)의 결합재를 얻기 위해 태운 석회에 부가되었던 화산재와 가루가 된 벽돌 첨가물들이 후에 cementum, cimentum, cäment, cement로서 불렸다. 시멘트는 수경성(hydraulic cement) 혹은 비수경성(기경성, non-hydraulic cement)으로 구분하며, 수경성 시멘트를 포틀랜드 시멘트(portland cement), 혼합시멘트(blended cement) 및 특수시멘트(special cement)로 분류한다.[1]
시멘트의 가장 중요한 용도는 모르타르와 콘크리트를 만드는 것이며, 이들은 보통 주변 환경에 잘 버티는 튼튼한 건물을 짓기 위한 골재들을 결합시키는 용도로 쓰인다.
종류
포틀랜드 시멘트
틀:본문 석고나 석회도 광물을 접착시키는 작용을 가졌지만, 석고로 만든 미술품이 잘 깨어지는 것으로도 알 수 있듯이 도로나 교량을 만들기에는 너무 약한 결점이 있다. 강도가 높은 시멘트를 만드는 일이 시멘트를 공업적으로 이용하는 데 있어 가장 큰 문제점이 되며, 이를 위해 고대부터 석회에 화산재를 섞거나, 점토를 섞는 등의 여러 가지 연구가 행하여졌다. 1824년 영국의 애스프딘(J. Aspdin, 1779∼1855)은 혼합한 원료를 구움으로써틀:Sfn 시멘트를 만드는 데 성공하였다. 지금은 시멘트라 하면 이 애스프딘이 만든 시멘트를 가리킬 정도로 일반화되었다. 이 시멘트는 영국의 포틀랜드섬에서 산출되는 천연석과 색깔이나 형태가 비슷한 데서 포틀랜드 시멘트라 불리게 되었는데,틀:Sfn 정확하게는 이것도 시멘트 재료의 하나에 지나지 않는다.
포틀랜드 시멘트 제조법
포틀랜드 시멘트의 원료는 석회석·점토가 거의 대부분이고,틀:Sfn 약간의 산화철이 첨가되었다. 제조공정 가운데서 중요한 부분은 로터리 킬른(rotary kiln：回轉窯)이며, 원료가 이 곳에서 약 1,450 °C까지 가열되어 경단 모양의 클링커가 되어 나오며,틀:Sfn 이 클링커를 분쇄한 것이 시멘트이다. 그러나 이것만으로는 물에 개었을 때 너무 빨리 굳으므로 토목공사를 하는 데는 불편하다. 이 결점을 보완하여 고화하는 시간을 연장시키기 위해, 클링커를 분쇄할 때 석고를 혼합한다. 이 석고는 여러형태의 황산 칼슘으로 대체될 수 있다.
포틀랜드 시멘트의 종류
포틀랜드 시멘트의 주성분 가운데서 규산삼칼슘은 규산이칼슘보다 경화반응이 빠르다. 그 때문에 빠른 시간 안에 고화시킬 필요가 있는 공사에는 규산삼칼슘이 많이 함유된 시멘트를, 천천히 굳히는 것이 좋을 때는 규산이칼슘이 많이 들어 있는 시멘트를 사용하는 것이 유리하다. 시멘트는 이처럼 약간의 성분차에 의해서도 그 성질이 크게 달라지므로, 사용 목적에 따라 시멘트의 성분과 굽는 방법을 바꾸어 여러 종류의 시멘트로 만들어 낸다.
조강 포틀랜드 시멘트
3CaO·SiO2를 많이 넣은 것으로, 급한 공사에 알맞다. 그러나 너무 큰덩어리로 만들면 그 반응이 급격하기 때문에, 발열(發熱)이 크고 금이 가는 원인이 되는 수가 있다.
저열 포틀랜드 시멘트
강도는 약간 떨어지지만 앞의 것에 비해 경화속도가 늦고 발열이 적으므로, 댐(dam)과 같은 큰 블록을 만들어도 금이 갈 염려가 없다.
중용 포틀랜드 시멘트
조강과 저열 시멘트의 중간 성질의 것으로, 가장 많이 쓰이는 종류이다.
혼합 시멘트
포틀랜드 시멘트의 클링커를 분쇄할 때 다른 성분을 섞어 그 성질을 조정하는 경우가 있다. 이것이 혼합 시멘트이며, 제철용 고로(高爐)에서 나오는 슬래그(slag：鑛滓)를 섞으면 바닷물의 침식에 대해 강한 시멘트가 된다. 이 시멘트는 강도는 약간 떨어지나 가격이 싸다. 또 석회와 같이 가벼운 물질을 섞으면 가벼운 무게의 제품을 만들 수 있다. 포졸란, 플라이애쉬 등도 있다.
포틀랜드 시멘트 이외의 시멘트
특수 시멘트로 저발열형 시멘트, 초속경 시멘트, 초조강 시멘트, 콜로이드 시멘트, 시멘트계 고화제 등이 있다.[1]
알루미나 시멘트(alumina cement)
알루미나시멘트는 유럽에서 속경성 시멘트로서 개발되어 건축물에 많이 사용되었고 세계1, 2차 대전 때에는 진지구축 등 긴급공사용도로 널리 사용되었으나 장기적인 수화물의 전이현상으로 강도가 저하되는 결점이 있어 구조용으로는 사용되지 않고 알루미나 성분이 높아 고온에서도 경화체가 파괴되지 않는 특성을 이용하여 내화재료인 캐스타블 용도로 사용되며 긴급공사나 몰탈의 조강성을 위한 혼합용도로 사용된다. 알루미나 함량에 따라 40,50,70,80 등으로 분류되며 알루미나 함량이 높을수록 내화도가 높아 고급내화물의 용도로 사용된다.
마그네시아 시멘트(magnesia cement)
탄산 마그네슘을 가열하여 만든 것으로, 돌이나 모래 등을 접착시키는 시멘트작용 이외에도 톱밥을 접착시키는 등 목재에 대해서도 시멘트작용을 한다. 또 다른 시멘트와는 달리 표면에 광택을 낼 수도 있다.
슬레이트
슬레이트 시멘트에 대해 15∼20%의 중량비로 석면을 가하여 물로 반죽해서 굳힌 것을 석면 슬레이트라 부른다. 시멘트만으로 굳힌 것은 꺾임이나 잡아당기는 힘에 약하지만, 석면이 더해짐으로써 그 섬유의 힘으로 꺾임이나 인장력에 대한 강도가 높아진다. 주로 지붕이나 벽의 재료로 쓰인다.
기포 콘크리트
시멘트를 물로 반죽하여 굳힐 때, 거품을 생기게 하는 성분을 가하면 다공질(多孔質)의 가벼운 콘크리트가 만들어진다. 이것을 기포 콘크리트라 부르는데, 톱으로 자를 수도 있는 가공성(加工性)이 좋은 재료가 된다. 이 분야에서 새로운 건축재료가 많이 개발되고 있다.
블록과 기와
시멘트와 모래만을 물로 갠 것을 모르타르라 하는데, 이 모르타를 틀에 부어 굳힌 것으로 기와와 콘크리트 블록이 있다. 블록은 모르타르만으로 된 것 외에 속돌(輕石) 등을 섞어 만든 것도 있고, 단열성이 있는 것과 쌓기 편리하다는 이점이 있다.
