포틀랜드 시멘트: 두 판 사이의 차이
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지구에 있는 원소 구성으로 본 시멘트의 주성분(O<sub>2</sub>, Si, Al, Fe, Ca)은 약 91 %에 상당하고 미량성분(Na, K, Mg, H, S)까지 포함하면 약 99 % 까지 늘어난다. 따라서 포틀랜드 시멘트는 지구에서 가장 풍부한 원소를 활용하여 제조되는 결합재이다.<ref name=co/> 한편 미량성분이라고 해서 중요치 않은 것이 아니다. 예컨대 미량 성분 중 하나인 [[산화나트륨]], [[산화칼슘]]은 [[알칼리염]]으로써 [[알칼리 골재 반응]]을 일으키는 원인이 되므로 주의깊게 살펴보아야 한다.{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=240}} |
지구에 있는 원소 구성으로 본 시멘트의 주성분(O<sub>2</sub>, Si, Al, Fe, Ca)은 약 91 %에 상당하고 미량성분(Na, K, Mg, H, S)까지 포함하면 약 99 % 까지 늘어난다. 따라서 포틀랜드 시멘트는 지구에서 가장 풍부한 원소를 활용하여 제조되는 결합재이다.<ref name=co/> 한편 미량성분이라고 해서 중요치 않은 것이 아니다. 예컨대 미량 성분 중 하나인 [[산화나트륨]], [[산화칼슘]]은 [[알칼리염]]으로써 [[알칼리 골재 반응]]을 일으키는 원인이 되므로 주의깊게 살펴보아야 한다.{{Sfn|Michael S. Mamlouk |John P. Zaniewski|2016|p=240}} |
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'''포틀랜드 시멘트의 주요 성분''' |
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! 화합물 !! 화학식 !! 시멘트 산업에서 사용하는 약자 !! 일반적인 중량 범위(%) |
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| 규산 3석회 || 3CaO·SiO<sub>2</sub> || C<sub>3</sub>S || 45-60 |
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| 규산 2석회 || 2CaO·SiO<sub>2</sub> || C<sub>2</sub>S || 15-30 |
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| 알루민산 3석회 || 3CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> || C<sub>3</sub>A || 6-12 |
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| 철알루민산 4석회 || 4CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> || C<sub>4</sub>AF || 6-8 |
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:C : [[산화칼륨]] |
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:S : [[이산화규소]] |
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== 한국산업표준 == |
== 한국산업표준 == |
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2018년 11월 9일 (금) 17:07 판
포틀랜드 시멘트(영어: Portland cement), OPC(영어: Ordinary Portland Cement)는 주성분인 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료[1]를 적당한 비율로 충분히 혼합하고, 그 일부가 용융하여 소결된 클링커에 석고를 첨가해 분말로 한 것이다.[2][3] 오늘날 쓰이고 있는 보통 시멘트 형태이며, 전 세계적으로 콘크리트, 모르타르, 스투코와 그라우트 등의 기본 재료로 널리 쓰인다.
역사
1824년 영국의 벽돌공 조지프 아습딘(Joseph Aspdin, 1779 ~ 1855)이 “인조석 제조법의 개량”으로 특허를 얻어 포틀랜드 시멘트란 이름을 붙인 것에서 유래하였다. 당시 건축용 석재로 쓰이던 영국 남단부의 포틀랜드 섬의 석회석인 포틀랜드 석재(Portland stone)의 색이 회백색으로 비슷해서 포틀랜드 시멘트란 이름을 붙였다.[4][5]
특허
이 특허는 석회석을 분쇄한 후 구워서 생석회로 만들어 일정한 비율로 점토를 섞고 물을 넣어 미분쇄하여 건조한 것을 다시 소성로에 넣어, 석회석 중의 탄산가스가 완전히 없어질 때까지 800 °C 까지 소성하여 클링커로 만든 다음 미분쇄하여 시멘트를 만드는 공법이다. 이렇게 하면 과거의 석회 모르타르 또는 천연 시멘트보다 균질이면서 고강도를 발휘할 수 있어 널리 보급되었다. 그러나 아습딘의 특허 제품은 소성온도가 낮아 클링커의 품질이 좋지 못해서, 1845년 이삭 존슨(Issac Johnson)은 소성온도를 높게 유지하는 조건을 밝함으로써 근대 포틀랜드 시멘트로 개량했다.[4]
변천
초기에 생산되었던 포틀랜드 시멘트의 품질은 현대에 까지 많은 변화가 있었다. 1840년에는 재령 28일 압축강도가 5 MPa 정도였으나, 1880년대 후반에는 화학성분의 관리와 입자의 미분말화에 따라 10 ~ 20 MPa 정도로 높아졌다. 그 후 1900년대에 들어 회전로에 소성하게 됨에 따라 25 ~ 30 MPa 정도로 높아졌으며, 1950년대에는 SP(suspension preheater), NSP(new suspension preheater)를 중심으로 폐회로분쇄에 따라 압축강도가 35 ~ 65 MPa로 크게 증진되었다.[4]
성분
전형적인 포틀랜드 시멘트의 화학성분은 CaO 60 ~ 67 %, SiO2 17 ~ 25 %, AI2O3 3 ~ 8 %, Fe2O3 0.5 ~ 6 %, MgO 0.1 ~ 4.0 %, NaO+K2O 0.2 ~ 1.3 %, SO3 1 ~ 5 % 의 범위를 갖고 있으며, 에라이트(Alite), 벨라이트(Belite), 알루미네이트(Aliminate), 페라이트(Ferrite)의 클링커 광물로 이루어져 있고, 미량 성분으로 알칼리(알칼리 서페이트, NaSO4, K2SO4), 유리석회 등 몇 개의 다른 상이 있다.
지구에 있는 원소 구성으로 본 시멘트의 주성분(O2, Si, Al, Fe, Ca)은 약 91 %에 상당하고 미량성분(Na, K, Mg, H, S)까지 포함하면 약 99 % 까지 늘어난다. 따라서 포틀랜드 시멘트는 지구에서 가장 풍부한 원소를 활용하여 제조되는 결합재이다.[4] 한편 미량성분이라고 해서 중요치 않은 것이 아니다. 예컨대 미량 성분 중 하나인 산화나트륨, 산화칼슘은 알칼리염으로써 알칼리 골재 반응을 일으키는 원인이 되므로 주의깊게 살펴보아야 한다.[1]
포틀랜드 시멘트의 주요 성분
| 화합물 | 화학식 | 시멘트 산업에서 사용하는 약자 | 일반적인 중량 범위(%) |
|---|---|---|---|
| 규산 3석회 | 3CaO·SiO2 | C3S | 45-60 |
| 규산 2석회 | 2CaO·SiO2 | C2S | 15-30 |
| 알루민산 3석회 | 3CaO·Al2O3 | C3A | 6-12 |
| 철알루민산 4석회 | 4CaO·Al2O3·Fe2O3 | C4AF | 6-8 |
한국산업표준
한국산업표준 KS L 5201 포틀랜드 시멘트의 종류
| 구분 | 종류 | 비고 |
|---|---|---|
| 1 종 | 보통 포틀랜드 시멘트 | |
| 2 종 | 중용열 포틀랜드 시멘트 | |
| 3 종 | 조강 포틀랜드 시멘트 | |
| 4 종 | 저열 포틀랜드 시멘트 | |
| 5 종 | 내황산염 포틀랜드 시멘트 |
- 저알칼리형 포틀랜드 시멘트의 전 알칼리 함량 % = 0.6 이하
- R2O = Na2O + 0.658 K2O
- 여기서,
- R2O: 시멘트 중의 전 알칼리 질량 %
- Na2O: 시멘트 중의 산화나트륨 질량 %
- K2O: 시멘트 중의 산화칼륨 질량 %
- 한국산업표준에 따라 40 kg 단위로 포장한다.
각주
- ↑ 가 나 Michael S. Mamlouk & John P. Zaniewski 2016, 240쪽.
- ↑ “한국산업표준”. 국가표준인증종합정보센터. 2011년 12월 23일. 2012년 6월 8일에 확인함.
- ↑ Michael S. Mamlouk & John P. Zaniewski 2016, 239쪽.
- ↑ 가 나 다 라 《최신 콘크리트공학》. 한국콘크리트학회.
- ↑ Michael S. Mamlouk & John P. Zaniewski 2016, 238쪽.
참고 문헌
- Michael S. Mamlouk; John P. Zaniewski (2016). 《실험과 함께하는 건설재료학》. 동화기술. ISBN 9788942590896.