콘크리트의 중성화

[강변살자]

[겨울철 공사에서 동해를 입은 콘크리트 바닥면 모습]

시멘트 [cement]

건축·토목 공사에 사용되는 수경성(水硬性)의 고운 분말. 이라고 백과사전에 설명되어 있습니다.

점토질을 가진 석회석을 구운 결과물이 물과 접촉하면 느린 속도로 경화하고

시간이 지나면 지날 수록 더욱 단단해 지는 것을 어떤 이가 발견하였다고 합니다.

이것이 시멘트의 초석이 되었다고 합니다.

이것도 섞어 보고 저것도 섞어 보고 하여 현재 가장 많이 사용하는 포틀랜드시멘트가 탄생되었을 것입니다.

그때가 1820년대 라고 하네요.

포틀랜드 시멘트의 성분은 실리카, 알루미나, 산화철 그리고 주성분이 석회라고 합니다.

석회는 강도가 약한 단점이 있으며 탄산칼슘이 성분의 상당량을 차지하고 있답니다.

석회는 가루를 낸 뒤 물을 섞으면 유동성(流動性)이 생기며 공기에 의해 마르면 굳어 진다고 합니다.

그러나 다시 물을 만나면 흐느적 흐느적....

(제가 확인한 것은 아무 것도 없습니다만 책에....)

보완책으로 석회를 불에 구운 후 물을 접촉시키면 처음에는 흐느적.... 한번 경화된 후 물과 접촉하여도 단단...

그러므로 시멘트의 특성으로는 물과 접촉하면 천천히 굳어 가며 한번 경화된 후 다시 물을 만나도 단단이겠습니다.

(이건 제가 눈으로 확인하였으며 여러분은 그냥 지식으로 알고 있으리라 믿습니다.)

시멘트에 모래를 섞은 것은 모르타르 라고 우리는 부르며

시멘트에 모래, 자갈이나 부순돌을 섞은 것을 콘크리트라고 부르지요.

시멘트에 자갈등을 섞는 이유는,

강도증가, 시멘트로만 만들 경우 가격이 매우 비싸지고 금방 굳어 버려 작업이 매우 힘들어지기 때문이며,

철근을 넣는 이유는,

콘크리트는 위에서 아래로 누르는 힘, 즉 압축력에는 강하나

옆에서 끌어댕기는 힘, 즉 인장력에는 아주 취약하다는 물성이 있답니다.

그러나 인장력에 강한 것이 철근이겠지요.

건축현장에서 가장 가느다란 D10의 이형근을 이만기장사라도 끌어당겨서 1cm도 못 늘릴 것 입니다.

즉 인장력에는 약하나 압축력에 강한 콘크리트와

인장력에는 강하나 압축력에 약한 철근을 조합하여 인장력과 압축력에 강한 부재를 만드는 것이라고 하네요.

결론적으로 시멘트는 넓은 의미로는 골재 등 이것 저것들을 결합시켜주는 결합제라고 할 수도 있겠습니다.

이와 같은 시멘트의 성분과 특성을 이해하였는데

(경화 후 시간이 지나면 점점 강도가 증가하는 특성)

시간이 흐른 건물의 벽등에서는 왜 시멘트가 떨어져 나가고 강도가 부실부실하고 할까요?

이상합니다.

모래와 자갈을 섞은 콘크리트가 한번 경화된 후 파손되는 원리를 살펴봅니다.

이것이 타설되고 시간이 얼마 지나지 않은 정상적인 콘크리트 단면모습이라고 합시다.

시커먼 것은 골재이며 나머지는 시멘트라고 하겠습니다.

큰 것은 자잘, 작은 것은 모래라고 생각하면 시멘트는 골재들을 엮어 주는 결합제입니다.

 정상적인 콘크리트 윗부분의 시멘트가 없어져 골재 들이 노출되어 있습니다.

결합을 시켜주는 시멘트가 없어 졌으니 골재들이 흔들흔들 나중에는 빠지겠습니다.

혹시 중화작용이라고 들어 보셨습니까?

콘크리트의 본드역할을 하는 시멘트의 주성분은 석회라고 하였지요.

석회는 알칼리성으로 공기와 접촉하면 공기중의 이산화탄소로 인하여 중성화되는 성질이 있다고 합니다.

화학식으로는 #$345$5%%%%$%    복잡합니다.

쉽게 이야기하면 콘크리트 바닥에서 시멘트 먼지가 많이 일어 나는 것을 본 기억이 있나요?

시멘트 먼지가 날리는 것은 시멘트가 중성화되어 시멘성질(결합시키는 것)을 잃었기 때문이라고 합니다.

에이구~~

콘크리트 바닥 표면의 시멘트가 중성화되어 날아가니 날아간 시멘트가 결합해 주었던 골재들은 나홀로 굴러다닙니다.

특히 이러한 현상은 겨울철에 레미콘을 타설하여 경화과정(경화하기 전에)에서 레미콘 속의 물이 얼었던 바닥에서 많이 일어납니다.

[강변살자]

동해를 입어 부실한 것과 시간이 흐르면서 중성화되어 먼지가 날리고 부실한 것과는 물성이 다릅니다만,
개념적인 설명을 드리려고 비유를 하였습니다.
엄밀하게 이야기하자면 틀린 예입니다만 그런 원리구나 하는 큰 틀로 이해를 ...^^