시멘트, 건축에서의 반죽

 빵을 만들려면 반죽이 필요하다. 빵의 종류에 따라 물의 양, 각종 첨가제 등이 다르게 포함되고 이는 반죽의 부드러움을 결정한다. 만들고자 하는 빵에는 만들어야 하는 반죽이 뒤따르는 법이다. 건축물도 그렇다. 건축물을 지으려면 철골, 콘크리트, 벽돌 등이 필요하다. 하지만 대부분의 건축물에서 빠지지 않는 재료는 바로 시멘트이다. 건축물은 보기에도 아름다워야 하기에 시멘트는 완공된 건축물에서 직접 보기는 힘들다. 보이지는 않지만 건물의 내구성에는 빠질 수 없는 시멘트에 대하여 알아보자.

 

시멘트의 사전적 정의

  : 물 또는 용액으로 반죽하였을 때 단단히 굳어져 교착제 또는 접착제의 구실을 할 수 있는 무기질 물질.

 

 

시멘트의 종류

  : 시멘트의 종류에는 여러 가지가 있지만 일반적으로 시멘트란 토목·건축공사 등에서 쓰이는 포틀랜드 시멘트를 말한다. 포틀랜드 시멘트에도 종류가 다양한데, 보통·중용열·조강·저열·내황산 포틀랜드 시멘트 등이 속하며, 이 밖에 고산화철형 포틀랜드·백색포틀랜드 시멘트가 있다.

 

 

포틀랜드 시멘트

• 주 성분인 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하고, 그 일부가 용융하여 소결 된 클링커 덩어리에 석고를 첨가해 분말로 만든 것이다.
• 소량의 산화철(Fe2O3), 마그네시아(MgO), 소량의 산화철(Fe2O3), 마그네시아(MgO), 아황산(H2SO3), 알칼리, 탄산가스(CO2), 물 등이 존재한다.
• 아리트(alite) - 수화반응이 비교적 빠르고 시멘트의 초기 강도(3~28일)를 지배한다. 수화열이 아루미나이트 다음으로 크고 수축률은 중간 정도이다.
• 베라이트(belite) - 28일 이후의 강도를 지배하고 건조 수축이 작으며 수화열도 작다.
• 아루미나이트(aluminate) - 함유량은 가장 작다. 수화 속도가 가장 빠르고 응결 및 1일 강도에 기여한다. 수화열이 매우 크고 수축률 또한 매우 크다.
• 세리트(celite), 페라이트(ferrite) - 수화반응이 빠르지만 강도의 발생에는 기여가 미미하다. 수화열과 수축률이 작지만 내황산성은 크다.
• 산화마그네슘(MgO) - 주로 석회질 원료의 불순물로 들어가는 염기 성분이다. 시멘트 중에 다량으로 혼입 되면 팽창 균열의 원인이 되고 장기 안정성을 해칠 우려가 있다.
• 아황산(H2SO3) - 시멘트의 응결 조절을 하는 석고에서 나온다. 시멘트 경화제의 수축 보상에 도움을 준다. 하지만 다량 혼입 되는 경우 경화 중에 시멘트 바질러스를 생성하여 콘크리트 팽창 균열의 원인이 된다.
• 알칼리 - 포틀랜드 시멘트에서 0.4 ~ 1.2% 정도의 극 소량을 차지한다. 알칼리가 많으면 알칼리 골재반응이 일어날 수 있다.

 

시멘트의 분말도 

• 정의 - 시멘트에서의 분말도란 단위 중량에 대한 표면적을 의미한다. 
• 분말도가 크다는 것은 분말이 미세하다는 말이다. 이는 접촉면적이 크다는 것으로 수화반응이 촉진되어 응결 및 강도의 증진이 크다는 것을 의미한다.
• 블리딩이란 아직 굳지 않은 모르타르나 콘크리트의 윗면에 물이 나오는 성질이다. 분말도가 클수록 블리딩이 적고 밝은 색을 띠며, 비중이 가볍도 workability가 높다.
• 분말도가 과도하게 크면 풍화되기 쉽고 수화열(시멘트의 수화반응 또는 발열반응에서 발생하는 열)이 매우 커진다. 수화열이 크면 균열 발생의 원인이 될 수 있고, 누수에 의한 철근 부식이 일어날 수 있으므로 주의해야 한다.

 

시멘트의 풍화

• 정의 -  시멘트가 습기를 흡수하여 경미한 수화반응을 일으켜 생성된 수산화칼슘과 공기 중의 탄산가스가 작용하여 탄산칼슘을 생성하는 현상이다.
• 풍화에 의한 강도 저하는 재령(material age)의 초기에 크고, 수량이 많을 때 심하다. 
• 시멘트의 분말도가 높을수록 공기와의 반응 면적이 넓기 때문에 풍화가 쉽게 진행된다.

 

시멘트의 저장

• 시멘트의 저장에서는 습기를 막는 것이 중요한데 이는 풍화와 연관되기 때문이다.
• 지면에서 30cm 이상 바닥을 띄우고 방습 처리를 한다.
• 필요한 출입구, 채광장 외에 개구부는 되도록 설치하지 않도록 하여 공기의 유통을 막는다.
• 반입을 먼저 한 시멘트부터 사용할 수 있도록 쌓는다. 이때 높이쌓기는 최대 13포대로 한다.(굳어짐 방지)
• 통로를 고려하지 않으면 1m2당 50포대를 적재할 수 있고 통로 고려 시 30 ~ 35포대를 적재할 수 있다.