시멘트의 재료적 특성에 대해서

 

 

I. 시멘트의 품질시험기준에 포함되는 품질특성

   1) 비중       (specific gravity)

   2) 화학조성 [수경률, 규산률, 철률]

   3) 분말도    (blaine)  

   4) 응결특성 (setting)  

   5) 강열감량(ignition loss)

   6) 안정성    (soundness)

 

2. 비중       (specific gravity)

   1) 시멘트의 평균비중 ; 3.15

   2) 규조토와 산화철 성분이 많을수록 비중증가

   3) 수경률이 높을 수록 비중증가

   4) 혼합시멘트의 경우 ; 혼합재 첨가량이 많을수록 비중감소

   5) 풍화발생의 경우; 비중감소로 강열감량(ignition loss) 증가

 

3. 화학조성

   1) 수경률; 시멘트를 구성하는 수경성 광물중에서 석회성분과 점토성분의 조성비를 말한다. 포틀랜드 시멘트는 석회석과 점토를 혼합하여 고온으로 소성하는 과정을 거쳐 제조되므로 석회성분과 점토성분의 화학조성비에 따라 시멘트의 비중,응결특성,수화반응속도, 수화열, 안정성, 강도 등 품지의 특성이 크게 변한다.

                                                     CaO - 0.7×SO3

                  hydraulic modulus = -------------------------

                                                   SiO2+Al2O3 + Fe2O3

   2)규산률(siilca modulus)

                                                             SiO2

                                           SM= ---------------------------

                                                      Al2O3 + Fe2O3                                            

  3) 철률(iron modulus)

                                                            Al2O3    

                                           FM = --------------------------

                                                            Fe2O3       

 

   4) 수경률의 적용

     ① 보통 포틀랜드 시멘트의 경우 ; CaO 함유량 60 ~ 65%

                                                     SiO2 함유량 20 ~ 25%

    ② 수경률이 높을수록 ; 수화반응속도 향상, 수화열 증가

    ③ 풍화발생 ; 수경률 감소, 비중감소 등으로 강열감량 증가

    ④ 수경률 범위 ; 2종 중용열(2.0) < 1종 보통(2.1) < 3종 조강(2.25)   

 

  4. 분말도(blaine)

     1) 분말도 ; 시멘트 1g에 포함된 시멘트 입자의 비표면적(cm² )

     2) 분말도가 높을수록

         ① 미립분 증가, 수화열 증가, 응결 경화촉진, 초기강도 증가

         ② 자기 수축과 건조수축 증가

         ③ 점성증가, 블리딩 감소, 수밀성 증가,

     3) 분말도 시험방법

         ① Bline 시험법 ; 브레인 공기투과장치 이용

         ② 표준체(44㎛)분석법

     4) 분말도 규정

         ① 포틀랜드 시멘트 (1종, 2종, 5종)  ; 2800 g/㎠이상

         ② 포트랜드 시멘트 (3종)                ; 3300 g/㎠이상

         ③ 플라이애쉬 ; 표준체 잔분9%이하,  2400g/㎠이상

 

5. 응결특성(setting)

     1) 응결의 정의

         ① 시멘트가 수화반응을 개시하여 경화하는 초기단계를 의미

         ② 시멘트 풀이 반죽질기를 유지하는 상태에서 수화반응에 의한 밀도증가로 유동성을 상실하면서 경화해가는 과정.

     2) 응결의 구분

         ① 초결(initial set) ; 혼합 후 2시간 이내, 온도가 급상승

         ② 종결(final  set) ; 혼합 후 10시간 이내, 최고온도에 도달

     3) 이상응결 ; 표준응결시간(2시간 ~ 10시간)을 벗어난 응결상태

         ① 온도가 높을수록 : 응결촉진 발생

         ② 온도가 낮을수록 ; 응결지연 발생

         ③ 시멘트의 풍화발생시 ; 응결지연 발생

         ④  유기물 혼입시 : 응결지연 발생

         ⑤ 금속염화물, 석고(CaSO4), 염화물 혼입시 : 응결지연 발생

         ⑥ 강열감량이 높을수록: 응결지연 발생, 조기강도 저하

      4) 응결시간 시험방법; Vicat침 시험법

         

5. 강열감량(ignition loss)  

       1) 강열감량의 정의

           ① 시멘트를 950 ±50 ℃의 온도로 가열하였을 때 중량 감소량

           ② 시멘트는 수경성 광물로 구성되어 있으므로 수분과 공기에 노출되면 서서히 강열감량이 증가됨.

           ③ 풍화와 중성화에 대해 강열감랴이 증가되므로 강열감량은 시멘트의 풍화와 중성화 정도를 판단하는 기준이 됨

           ④ 1종 보통포틀랜드 시멘트의 강열감량 ; 3%정도

 

        2) 강열감량이 적용

           ① 강열감량이 높으면 ; 시멘트의 안정성 저하, 비중감소

           ② 강열감량이 너무 높으면 ; 풍화발생한 시맨트

           ③ 고온다습한 환경 ; 강열감량 증가

           ④ 중성화 발생시 ; 강열감량 증가

           ⑤ MgO가 많을수록 : 강열감량 증가, 장기 안정성 저하

           ⑥ SO3가 너무 많으면 ; 강열감량  증가 ,시멘트의 팽창 발생

           ⑦ SO3가 너무적으면 ; 강열감량 감소, 응결촉진 발생

 

6. 안정성(soundness)

    1) 안정성의 정의

         ① 시멘트의 응결과정에서 발생하는 이상팽창의 정도

         ② 시멘트의 이상팽창은 경화시멘트 풀의 체적팽창 및 파괴유발

    2) 이상팽창의 발생원인

         ① 수화반응의 지연

         ② CaCl2, MgO,SO3 등이 많을수록 안정성 저하

     3) 안정성 시험법, 시멘트 봉 시험법

 

끝.