시멘트의 종류

[지실풍경]

(1) 1종 보통 포틀랜드 시멘트(Normal portland cement)
  보통 포틀랜드 시멘트는 토목, 건축의 구조물, 콘크리트 제품 등 모든 방면에 사용되고 있으며 전반적으로 볼 때 세계 총 시멘트 생산고의 90% 이상을 차지하고 있다.
  많이 쓰이는 원인은 다음과 같다.
  ① 그 원료인 석회석과 점토는 어느 곳에서든지 다량으로 산출된다.
  ② 제조공정이 비교적 간단하다.
  ③그 품질이 대단히 우수하고 가격이 저렴하다.

(2) 2종 중용열 포틀랜드 시멘트(Moderate-heat p.c)
  시멘트의 수화열을 적게 하기 위하여 화학조성 중 규산 3석회와 알루민산 3석회의 양을 적게 하고, 그 대신 장기강도를 발현하기 위하여 규산 2석회 양을 많게 한 시멘트이다. 이 시멘트는 수화열이 보통 시멘트보다 적고 단기강도는 보통 포틀랜드 시멘트보다 낮으나 장기강도는 같거나 약간 높다. 또한, 건조수축은 포틀랜드 시멘트 중에서 가장 적고 화학저항성이 크며 내산성이 우수할 뿐만 아니라 내구성도 좋다.
  수화열을 중용열로 억제한 것으로, 이 성질로 인하여 댐 등의 두꺼운 콘크리트 공사나 도로포장 및 지하 구조물의 콘크리트 또는 최근에도 원자로의 차폐용 콘크리트 등에 이르기까지 광범위하게 사용된다. 

(3) 3종 조강 포틀랜드 시멘트(High-early-strength p.c)
  조강 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트와 원료가 거의 같으나 제조할 때 원료를 정선하고 조합을 엄밀히 하여 분쇄나 혼합 및 소성, 클린커(clinker)의 냉각을 과학적으로 관리함으로서 급경성을 갖게 한 고급시멘트이다.
  보통포틀랜드 시멘트에 비해서 그 성분은 규산이 1~2% 낮고, 석회가 1~2% 높다. 그

주요 구성화합물로 볼 때는 규산 2석회가 적고 규산 3석회를 다량으로 함유하고 있다. 이 때문에 조기강도가 대단히 크다. 일반적으로 재령 7일 이후의 강도는 좋지 않다. 그리고 응결할 때는 발열이 많고 저온에서도 강도의 저하가 적다.
  이와 같은 특성이 있기 때문에 조기 고강도를 요하는 공사, 공기를 급히 서두르는 공사, 동기공사, 수중공사 등에 적합하다.

(4) 4종 저열 포틀랜드 시멘트(Low-heat p.c)
  저열 포틀랜드 시멘트는 중용열 포틀랜드 시멘트보다 수화열에 적게 나오도록 화학조성 중 규산 3석회와 알루민산 3석회의 양을 아주 적게 한 시멘트이다. 이 시멘트는 중용열 포틀랜드 시멘트보다 5~10%의 수화열이 적다. 댐 등의 두꺼운 콘크리트 공사나 지하구조물의 콘크리트 등에 사용한다.

(5) 5종 내황산염 포틀랜드 시멘트(Sulphate-resisting p.c)
  시멘트의 수화반응 특히 응결과정에서 C₃A와 석고와의 화학반응에서 불용성의 칼슘설퍼 알루미네이트가 생성된다.
  또 경화된 시멘트 중에서는 칼슘 알루미네이트 수화물은 콘크리트의 바깥에서 침투되는 황산염과 반응해서 칼슘설퍼 알루미네이트 생성물이 수화된 시멘트 골조 내에 형성되면 227%의 체적증가가 있게 되므로 콘크리트를 서서히 붕괴시킨다.
  이와 같은 반응을 황산염에 의한 침식이라 하며 특히 활성이 있는 염은 마그네슘과 나트리움의 황산염이다. 이에 대한 대책으로 C₃A의 양이 적은 시멘트의 사용이 효과적이며 이와 같은 시멘트를 내황산염 포틀랜드 시멘트라 한다.

1. 백색 포틀랜드 시멘트(White portland cement)
  보통 포틀랜드 시멘트가 회색을 나타내는 것은 산화철을 함유하고 있기 때문이며 원료인 점토중의 산화철을 제거하거나 또는 이에 대용하는 원료(백색점토)를 사용하면 백색 포틀랜드 시멘트가 제조된다. 주로 장식용으로 쓰인다.
  백색 포틀랜드 시멘트는 보 통포틀랜드 시멘트보다 비중이 좀 작아 3.05~3.10정도이고, 백색 시멘트의 강도는 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 작다.

2. 혼합 시멘트(Blended cement)
  혼합시멘트는 포틀랜드시멘트의 클링커에 적당한 혼합재를 넣고 미분쇄하여 만든 시멘트로서 시멘트의 내구성, 장기강도의 발현·화학적 저항성·수밀성·내수성 등의 성질을 향상시키거나 또는 경량화하고 작업하기 쉽게 하는 등 특수효과를 얻기 위하여 만든 것이다. 혼합시멘트는 고로시멘트·실리카시멘트·플라이애시시멘트·착색시멘트로 구분한다.
종류
(1) 고로 슬래그 시멘트(Portland blast-furnace slag cement)
  고로 시멘트는 포틀랜드 시멘트 클링커에 급랭한 고로 슬래그를 적당량 혼합하고 다시 석고를 가하여 미분쇄한 시멘트로서 단독으로는 경화하지 않으나 포틀랜드 시멘트의 수화에 의하여 생성되는 수산화칼슘 또는 석고에 의해 잠재수경성이 자극되어 경화현상을 나타내게 된다. 고로시멘트는 성분 및 초기강도의 발현 정도에 따라 특급과 1급으로 나누어지며 슬래그의 혼합량은 25~60%로서 한국 산업규격에 규정하고 있다.
  고로시멘트는 초기강도는 약간 낮으나, 장기강도는 보통 포틀랜드 시멘트와 같은 정도, 또는 그 이상이 되기도 하나, 장기양생이 필요하다. 화학 저항성이 높아 해수, 공장폐수, 하수 등에 접하는 콘크리트에 적합하고 수화열이 적어 매스 콘크리트에 적합하며, 내열성이 크고 수밀성이 양호하다. 그러나 건조수축이 많으므로 시공에 유의하여야 하며 양생을 충분히 하여야 한다.
(2) 포틀랜드 포졸 시멘트(Portland pozzolan cement)
  포틀랜드시멘트 클링커에 포졸란을 혼합하여 적당량의 석고를 가해 만든 시멘트이다. 이 시멘트를 실리카시멘트라고도 하며, 실리카질 혼합재의 혼입량에 따라 A종(10% 이하), B종(10~20%), C종(20~30%)으로 한국 산업규격에서 구분하고 보통 B종을 사용한다. 실리카질 혼화재료는 그 자신은 수경성을 갖지 않으나 상온에서 물과 수산화칼슘이 화합하여 불용성의 염을 형성하여 경화한다. 이 작용을 포졸란 반응이라 하며, 이로 인하여 시멘트의 성질이 개선되고 수밀성이 증가하여 장기 강도가 증가된다.
  초기강도는 보통 포틀랜드 시멘트보다 약간 낮으나 장기강도는 약간 크다. 수밀성이 좋고 내구성이 있는 콘크리트를 만들 수 있으며 해수 등에 대한 화학저항성이 크다. 또한 콘크리트의 워커빌리티를 증대시키고 블리딩을 감소시킨다. 이 시멘트는 구조용 또는 미장모르타르용으로 적합하다.
(3) 플라이애시 시멘트(Portland fly-ash cement)
  포틀랜드 시멘트에 플라이애시를 혼합한 것을 플라이애시 시멘트라 한다. 이 플라이애시는 포틀랜드 시멘트가 수화할 때 생기는 수산화칼슘과 화합하여 불용성의 규산석회염이나 알루민산 석회염을 생성하며 경화한다. 플라이애시 시멘트는 콘크리트의 워커빌리티가 커지게 되고 수밀성이 좋으며 수화열과 건조수축이 적다. 또한 화학적 저항성이 크며, 초기 강도는 작고 장기강도는 큰 특성을 가지고 있다. 이 시멘트는 일반 건축 및 토목공사에 널리 사용되고, 특히 댐공사에 사용된다.
  한국 산업규격에서는 플라이애시의 양에 따라 A종(10% 이하), B종(10~20%), C종(20~30%)의 3종으로 구분하고 있으며 보통 B종이 사용된다.
(4) 착색 시멘트(Color cement)
  포틀랜드 시멘트에 여러 가지 색깔을 착색할 목적으로 만든 시멘트이다. 착색 클링커를 소성하여 분쇄하거나 백색 포틀랜드 시멘트를 착색하는 방법으로 만든다. 이 시멘트는 테라조, 타일, 블록 등의 제품 또는 건축물의 내/외벽 등에 사용된다.

3. 내화물용 알루미나 시멘트(Alumina cement)
  알루미나 시멘트는 보크사이트에 거의 같은 양의 석회석을 혼합하여 전기로 또는 회전로에서 용융·소성하여 급냉시켜 분쇄한 것이다.
  포틀랜드시멘트의 주성분이 실리카인 것에 반하여, 알루미나시멘트는 주성분이 알루미나이다. 알루미나시멘트는 초조강성이고 산, 염류, 해수 등에 대한 화학적 침식에 대한 저항성이 크다. 또한 내화성이 우수하므로 내화물용으로 사용되고, 발열량이 크기 때문에 긴급을 요하는 공사나 한중공사의 시공에 적합하다. 이 시멘트는 물시멘트비가 크면 전이에 의한 강도저하가 크므로 물시멘트비를 40% 이하로 하는 것이 바람직하고, 포틀랜드시멘트에 알루미나시멘트를 혼합하거나 알루미나시멘트에 포틀랜드시멘트를 혼합(20% 이하)하여 사용하면 순결성을 일으켜 시공불능이 되므로 주의를 요한다. 이 시멘트는 동기공사, 해안공사, 긴급공사 등에 사용된다.