콘크리트 재료와 저장방법, 시멘트의 종류와 포틀랜드시멘트 5종, 특수시멘트 총 정리

콘크리트 재료 및 저장

콘크리트의 재료는 골재 결합재 성능개선재로 구분할 수 있다.

골재는 굵은 골재와 잔골재로 구분되며 5mm 체 통과 기준으로 구분된다.

결합재는 시멘트와 물, 아스팔트, 레진/폴리머를 말한다.

성능 개선제는 혼화재와 혼화제로 나뉘는데 시멘트 질량이 5% 이상인가 이하 인가로 구분된다.

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콘크리트 재료 저장방법

시멘트 저장방법

알루미나시멘트가 가루형태로 있는 모습

방습되는 창고등에 저장하되 지상에서 0.3m 이상되는 마루 위에 벽과 접촉하지 않고 높이는 13포 이하로 저장해야 한다. 사용은 저장 순서대로 사용하고 습기에 영향을 받거나 3개월 이상 저장한 포대는 사용 전 시험을 해야 한다.

골재 저장방법

겨울에는 동결방지할 수 있는 곳에, 여름에는 그늘에 보관하고, 재료 분리와 이물질의 혼입이 없어야 한다. 배수시설이 설치돼있어야 한다.

혼화재료 저장

방습적인 Silo(사일로)나 창고에 보관하고 분말재료는 습기를 흡수하여 굳는 일이 없어야 한다.

철근, PS강선 저장방법

덮개를 설치하여 비에 의한 부식을 방지해야 한다.

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시멘트 품질 특성

시멘트의 주 성분은 석회, 실리카, 알루미나로 이루어져 있다. 시멘트의 부성분으로는 산화철, 마크 네시아, 아황산, 알칼리 성분으로 이루어져 있다.

시멘트의 물리적 성질

수화열: 단위 시멘트량이 커지면 증가하며, 수화열이 크면 내외부 온도차로 균열이 발생하게 된다.

응결 시간은 포틀랜드 시멘트 기준 1.5시간에서 2시간 사이에 응결이 시작되고 3시간에서 4시간 사이에 종료가 된다.

시멘트 강도에 영향을 미치는 요인

1. 분말도
2. 수량
3. 풍화
4. 양생

풍화란? 시멘트가 공기에 노출되면 습기, 탄산가스를 흡수해서 수화반응을 일으키고 고화하는 현상이다. 풍화한 시멘트는 강도가 저하된다.

안정도란? 경화 도중 용적이 팽창하는 정도인데, 불안정하면 과도한 팽창으로 균열이 발생하게 된다.

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시멘트의 종류

1. 포틀랜드시멘트
2. 혼합시멘트
3. 특수시멘트

시멘트는 포틀랜드시멘트, 혼합시멘트, 특수시멘트로 나눌 수 있다.

포틀랜드 시멘트는 석회석, 점토, 철광석을 혼합 및 소성한 후 석고를 넣고 분쇄해서 만든다.

포틀랜드 종류 (포틀랜드 시멘트는 총 5종까지 존재한다.) 1, 2, 3, 4종은 수화열과 관련되어 있고, 저열과 중용열은 초기강도가 낮지만 장기강도는 조강 포틀랜드 시멘트보다 높다.

• 1종 포틀랜드 시멘트: 범용적으로 쓰이는 일반 시멘트이다.
• 2종 중용열 시멘트: 수화열이 적고 장기적 강도가 우수한 것 빼고는 3,4,5종에 비해서 딱히 특별한 점이 없다. 포장, 교량, 댐에 주로 쓰인다.
• 3종 조강 시멘트: 초기강도가 우수하여 초기에 급속하게 강도가 나와야 할 때 사용하는 시멘트이다. 수화열이 큰 편이다. (열이 많이 발생한다.)
• 4종 저열 시멘트: 수화열이 가장 적다. 내구성이 우수하다. 수화열이 적어야하는 상황에 교량, 터널, 댐에 자주 쓰인다.
• 5종 내황산염 시멘트: 해수나 황산염에 저항성이 크다. 수화열이 낮고 장기강도가 크지만 황산염에 저항성이 크다. 그래서 하수처리시설이나 해양구조물에 많이 쓰인다.

혼합시멘트는 어떠한 혼화재를 사용했는지에 따라 나뉘는데 플라이애쉬시멘트, 실리카퓸시멘트, 고로슬래그시멘트로 나뉜다.

• 플라이애쉬: 화력발전소 집진장치에서 얻을 수 있는데 효과는 볼베어링 작용으로 워커빌리티를 향상시키고 2차 반응으로 수화열을 감소시키고 장기강도를 증진시킨다. 주로 서중 콘크리트나 Mass콘크리트에 쓰인다.
• 실리카 퓸: 반도체 회사에서 얻을 수 있다. 효과는 볼베어링 작용. 2차 반응으로는 수화열저감, 장기강도 증진이 있다. 추가로 실리카 퓸의 미세한 분말로 공극을 채워주는 역할도 한다. 주로 고강도콘크리트나 Precast 콘크리트에 쓰인다.
• 고로슬래그: 제철회사에서 철광석에서 철을 뺀 돌을 말한다. 효과는 2차 반응으로 잠재수경성이 있다. 여기서 잠재수경성이란 시멘트는 수경성을 띄어서 물과 접촉하면 바로 성분들이 뿜어져 나오면서 경화하는 특성을 지녔는데, 고로슬래그는 단순히 물을 접하는 것만으로는 성분이 뿜어져 나오지 않지만 알카리 자극제와 만나면 이후 계속 성분이 오래 뿜어져 나와 장기적으로 경화하는 특성이 있다. 보통 시멘트보다 장기강도에서 우수하다. 알칼리 성분과 골재가 반응해서 팽창, 균열을 일으키는 알칼리 골재반응을 억제하고, 염분,산 등 화학물질에 의한 부식에도 저항성을 가지고 있다. 주로 서중콘크리트나 Mass콘크리트에 쓰인다.

세가지 혼화제 모두 소화열을 저하시키고 유동성을 증진시키는 특징이 있다.

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특수 시멘트

기존의 특수시멘트

• 초속경시멘트
• 알루미나시멘트
• 팽창시멘트

최근의 특수시멘트

• MDF시멘트
• DSP시멘트
• 벨라이트시멘트

알루미나시멘트: 타설 후에  4시간의 10Mpa(메가파스칼) 이상의 강도를 발휘한다. 초기 수화열도 9칼로리로 매우 크며 조강시멘트보다 크다. (조강시멘트는 3에서 5칼로리다) 긴급하게 강도를 요하는 공사나 추운시기의 공사에 적합하다.

초속경시멘트: 2시간에서 3시간 안에 큰 강도를 발휘한다. 1일 압축강도가 조강시멘트의 2배인 20Mpa 이나 된다. 그런데도 건조수축이 작고 장기간에 걸친 강도증진과 안정성이 뛰어나다. 강도를 빠르게 확보해야하는 도로보수공사나 제철소 기계, 기계기초보수공사에 쓰인다.

팽창시멘트: 콘크리트의 단점 중 하나인 수축성을 보완하기 위해 수화시 계획적으로 팽창하게 만든 시멘트다. 석회석, 석고, 보크사이드 혼합물인 칼슘클리거는 팽창성이 있는데 이를 포클랜드시멘트에 섞은 것이다. 용도는 그라우팅이나 저수탱크 등에 사용한다.

MDF시멘트(Micro Defect Free): 포틀랜드시멘트가 물과 반응하며 경화하는 과정에서 생기는 공기구멍을 유기중합체로 채워서 조직을 치밀하게 하는 시멘트이다.(밀실도증진)

DSP시멘트(Densified with Small Particle): 고강도를 얻기위해 아주작은 입자로 기공을 채워 시멘트를 치밀하게 만든 것이다.

벨라이트시멘트: 시멘트 구성물질인 벨라이트의 양을 증가시켜서 수화열을 감소시키고 그럼에도 초기강도가 낮지않도록한 시멘트이다. 보통 포틀랜드시멘트보다 수송온도가 낮기 때문에 이산화탄소 배출량도 작은편이다.