스크랩 황토와 시멘트의 성능 비교

[황토]

<황토-시멘트의 성능 및 특성비교>   

 
건조할 때는 방출하고 습기가 많을 때는 흡수

*습기조절력
습기조절력 없음
95%

*원적외선 방출량
68%
0.223Kcal

*열 효 율
0.116Kcal
 
물리적 결합으로 유해물질 미방출

*유해물질 발생

화학적 결합으로 유해물질 방출
39.6

*열화상측정
34.2
120

*압축강도
150
7

*부착강도
7
0.20X10-4

*수축율
8x10-4
있다.(O)

 
*해독 냄새제거효과
없다.(X)

* 시멘트 [ cement ]
                            출처 : 두산세계대백과 EnCyber
   
 넓은 뜻으로는 물질과 물질을 접착하는 물질을 말하고 있으나 일반적으로는 토목 건축용의 무기질(無機質)의 결합경화제(結合硬化劑)를 의미하며, 그 중에서도 오늘날 흔히 시멘트로 불리는 것은 포틀랜드 시멘트이다. 포틀랜드 시멘트는 주성분으로 석회 실리카 알루미나 산화철을 함유하는 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하여 그 일부가 용융하여, 소성(燒成)된 클링커(clinker)에 적당량의 석고를 가하여 분말로 한 것이다. 시멘트는 주요 건설자재로서 콘크리트 또는 시멘트를 주원료로 한 2차 제품용으로 사용한다. 슬레이트 기와 기포(氣泡) 콘크리트 전주(電柱) 관(管) 등 생활주변에서 시멘트 제품은 흔히 볼 수 있다. 
 
 
【역사】 인류는 수천 년 전부터 시멘트를 사용하여 왔다. 피라미드에 사용된 시멘트는 석회와 석고를 혼합한 것이고, 로마시대에는 석회와 화산재를 혼합한 것이다. 이들 시멘트들은 기경성(氣硬性) 시멘트로서 18세기경까지 사용되었다. 수경성(水硬性) 시멘트가 나온 것은 1756~1759년 영국의 에디스톤 등대를 건설할 때 기사(技士) J.스미턴이 점토질(粘土質)을 가지는 석회석을 구워서 얻은 시멘트가 수경성을 가진다는 것을 발견한 데서 비롯되며, 시멘트 연구의 기초를 이루었다. 그 후 1796년 영국의 J.파커는 같은 방법으로 로만 시멘트를 만들었으며, 1818년에는 프랑스 J.비카가 석회석과 점토를 혼합 소성하여 천연 시멘트를 만들었다. 24년에는 영국의 벽돌공 J.애스프딘이 오늘날의 것과 거의 같은 시멘트를 발명하여 특허를 얻었다. 그는 석회석과 점토를 혼합한 원료를 구워서 시멘트를 만들었는데, 겉모양 빛깔 등이 포틀랜드섬의 천연석과 비슷하다고 하여 포틀랜드 시멘트라 명명하였다. 그 후 포틀랜드 시멘트에 대한 많은 연구가 이루어져 우수한 성질이 인정되고 세계 여러 나라로 급속히 보급되어 오늘날 시멘트의 주종을 이루었다. 한편 다양한 특성의 시멘트와 특수용도에 쓰이는 시멘트도 개발되고 있다. 
 
 
【포틀랜드 시멘트】 포틀랜드 시멘트는 주로 석회질 원료와 점토질 원료를 적당한 비율로 혼합하여(성분을 조절하기 위하여 규산질 원료와 산화철 원료를 첨가하기도 한다) 미분쇄하고 그 일부가 용융할 때까지(약 1,450℃) 소성하여 얻어지는 클링커에 응결조절제(凝結調節劑)로서 약간의 석고를 가하여 미분쇄하여 만든다. 제조방법에는 건식법(乾式法) 습식법(濕式法) 반건식법이 있는데, 건식법은 원료를 건조상태에서 분쇄 혼합 소성하는 방법이며, 습식법은 원료에 35∼40%의 물을 가하여 분쇄 혼합 소성하는 방법이다. 습식법은 원료조합물에 함유된 많은 수분을 증발시키기 위하여 많은 열량이 필요하므로 습식법에 의한 시멘트의 제조는 줄어들고 있다. 소성가마로는 선가마와 회전가마가 있는데, 회전가마가 많이 쓰인다. 회전가마는 보통 지름이 3∼5m, 길이가 50∼200m인 원통형 가마인데 3∼5의 경사를 이루고 천천히(1분에 1∼2회 정도) 회전한다. 원료는 위쪽에서 연속적으로 들어가고 아래쪽에서는 연료(기름 또는 미분탄)를 연소시킨다. 원료는 가마의 회전에 따라 아래쪽으로 이동하면서 점차로 소성되어 아래쪽에서 클링커가 연속적으로 흘러나와 냉각기에서 급랭된다. 또 서스펜션 예열기를 설치하여 고온의 배기가스를 원료의 예열과 하소( 燒)에 이용하여 열효율과 소성효율을 높이기도 한다. 이렇게 얻어진 클링커에 약 3 %의 석고를 첨가하여 미분쇄(비표면적 2,800∼4,200㎠/g)하여 시멘트를 만든다. 시멘트 공장은 이 회전가마를 중심으로 원료관리에서 시멘트의 포장에이르기까지 제조관리와 품질관리를 자동화하여 합리적인 생산을 하고 있다. ［그림］은 시멘트 제조공정도이다.
 
〈화학성분 및 구성 화합물〉 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회 CaO, 실리카 SiO2, 알루미나 Al2O3 및 산화철 Fe2O3 등이다. 포틀랜드 시멘트 클링커의 구성화합물은 규산삼석회 3CaO SiO2, 규산이석회 2CaO SiO2, 알루민산삼석회 3CaO Al2O3 및 철(鐵)화합물 4CaO Al2O3 Fe2O3이다. 3CaO SiO2를 주로 하고 약간의 Al2O3 MgO 등을 고용한 고용체를 앨라이트(alite), 2CaO SiO2 중 β형의 것을 주로 한 고용체를 벨라이트(belite)라 한다. 
 
〈수화〉 포틀랜드 시멘트를 물로 반죽하면 얼마 후 유동성을 잃고 굳어지는데 이 과정을 응결(setting)이라 하며, 그 후 강도를 가지게 되는 과정을 경화라고 한다. 시멘트의 구성화합물 중 규산삼석회는 수화(水和)가 빠르며 강도 발현도 좋아 조기강도에 기여한다. 규산이석회는 수화속도가 늦고 장기에 걸쳐 강도를 증진시킨다. 알루민산삼석회는 다른 구성화합물보다 수화속도가 빨라 물과 급격히 반응하여 굳는다. 이때 석고가 있으면 석고와의 반응으로 응결시간이 조절된다. 철화합물(4CaO Al2O3 Fe2O3)은 알루민산삼석회보다 수화속도가 늦으며, 석고 존재시는 알루민산삼석회와 비슷한 반응을 한다. 시멘트의 구성화합물은 수화시 수화열을 발생한다. 수화열은 알루민산삼석회가 가장 크며 규산삼석회가 그 다음이다. 따라서 조기강도를 요하는 조강(早强) 시멘트에는 규산삼석회의 양이 많은 것이 요구되며, 댐과 같은 대형 구조물에 쓰이는 시멘트에는 알루민산삼석회나 규산삼석회의 양이 제한된다. 
 
〈종류〉 한국산업규격 KSL 2101에는 포틀랜드 시멘트를 다음과 같이 분류하고 있다. ① 보통 포틀랜드 시멘트:가장 일반적으로 쓰이는 표준형 시멘트이다. ② 중용열(中庸熱) 포틀랜드 시멘트:보통 포틀랜드 시멘트보다 수화 열량이 작은 것으로 알루민산삼석회나 규산삼석회가 적고 규산이석회가 많다. 댐 등 대형공사에 쓰인다. ③ 조강 포틀랜드 시멘트:보통 포틀랜드 시멘트보다 규산삼석회가 많아 빨리 강도를 내며 수화열도 크다. 긴급공사에 쓰인다. 이 밖에도 저열(低熱) 포틀랜드 시멘트, 내황산염(耐黃酸鹽) 포틀랜드 시멘트를 규정한 나라도 있다. 일반적으로 포틀랜드 시멘트는 회록색인데 이것은 산화철 등에 의한 것으로 원료를 정선하여 이들 성분이 적은 것을 사용하고 특수공정으로 제조함으로써 백색의 시멘트를 만들 수 있다. 이 시멘트를 백색(white) 포틀랜드 시멘트라 하며, 주로 미장용 인조석 등에 쓰인다. 또 시멘트 클링커를 분쇄할 때 다른 물질을 혼합하여 시멘트를 만듦으로써 포틀랜드 시멘트의 성질을 조절할 수 있다.
 
*이와 같은 혼합 포틀랜드 시멘트에는 다음과 같은 것이 있다.
 
① 고로 시멘트:고로수쇄(高爐水碎) 슬래그를 포틀랜드 시멘트 클링커에 혼합한 시멘트(KSL 5210에는 25∼60% 혼합)로서 조기강도는 약간 떨어지나 장기강도는 크며, 바닷물 등에 대한 저항, 동결(凍結) 작용에 대한 저항은 커서 해양구조물 지하공사 등에 좋다.
 
② 포졸란 시멘트(pozzolan cement):포틀랜드 시멘트 클링커에 화산재 규산백토(硅酸白土) 등의 활성 실리카질 물질을 혼합하여(KSL 5401에는 15∼40% 혼합) 분쇄한 시멘트로서 조기강도는 낮으나 장기강도는 보통 포틀랜드 시멘트와 다름 없으며, 수화열이 작고 수밀성의 콘크리트를 얻을 수 있다. 미분탄재인 플라이애시(fly ash, KSL 5405)를 혼합한 시멘트를 플라이애시 시멘트라고도 한다. 이 밖에도 포틀랜드 시멘트의 결점인 수축성을 개선하기 위하여 팽창성 시멘트도 개발되었고, 백색 시멘트에 안료를 혼합하여 만든 착색 시멘트도 있다. 
 
【알루미나 시멘트】 알루미나질 원료, 예를 들면 보크사이트와 석회질 원료를 적당한 비율로 혼합하여 용융 또는 소결하여 만든다. 이 시멘트도 수경성 시멘트로서 주요 구성 화합물은 알루미나 석회이다. 경화가 빠르고 조강성이며 화학적 내식성(耐蝕性)이 강하고 내화성도 크다. 긴급 공사용으로 사용되었으나 오늘날에는 내화용 시멘트로 상용되고 있다. 
 
【마그네시아 시멘트】 마그네사이트를 구워서 만든 이 시멘트는 경화가 빠르고 강도도 크며 특히 목재와의 접착성도 좋으나 내수성(耐水性)이 약한 것이 결점이다. 마른 바닥 벽 가구재료 등에 쓰인다. 
 
【고황산염 슬래그시멘트】 고로수쇄 슬래그를 주체로 하고 여기에 석고와 포틀랜드 시멘트 클링커를 혼합하여(예를 들면 고로수쇄 슬래그 83%, 석고 15%, 클링커 2%) 만든 시멘트이다. 화학저항성이 좋으며 수화열이 작고 장기강도가 커서 해안공사 등에 쓰이는데, 경화가 늦고 표면 경도가 떨어진다. 
 
【오일웰 시멘트】 유전에 삽입된 강관의 보강 등에 사용되는 시멘트로서 깊은 땅 속의 온도와 압력하에서 작업이 가능하고, 강도와 내구성이 있게 한 것으로 포틀랜드 시멘트를 개량하고 각종 혼합제를 첨가하여 만든다. API 규격에 따르면 우물 깊이에 따라 8등급으로 분류되고 있다. 
 
【철 시멘트】 시멘트의 알루미나분을 보통 포틀랜드 시멘트의 약 절반 정도로 하고 대신 철분을 많이 한 것으로 강도는 조금 떨어지나 화학 저항성은 크다. 
 
【메이슨리 시멘트】 벽돌이나 블록을 쌓는 데 적당한 시멘트로서 포틀랜드 시멘트 조성을 주로 하고, 모르타르의 작업성을 높이기 위하여 석회석 소석회 규산질혼합제 공기연행제 등을 첨가한 것이다. 이 외에도 각종 긴급공사, 추운 지방에서의 공사, 기계설치시 기초공사 등에 쓰이는 급경성(急硬性) 시멘트도 있다. 예컨대 미국에서 개발된 레귤레이티드 세트 시멘트(regulated set cement), 또 이 기술을 도입 개량한 일본의 제트시멘트(jet cement)는 한 시간 시멘트(one hour cement)라고 불릴 정도로 강도발현이 빠르다. 또 시멘트 제조에 드는 다량의 에너지를 절감하려는 에너지 절약형 시멘트도 연구되고 있다. 한편 1920년대에 개발된 것으로는 다음과 같은 것도 있다. 
 
【퀄 시멘트】 독일의 퀄이 만든 것으로서 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 철분은 2∼3배, 알루미나분은 1∼1.5배이고 앨라이트가 약 50%이며, 조강성이다. 
 
【페라리 시멘트】 이탈리아의 페라리가 만든 것으로 철분이 보통 포틀랜드 시멘트의 4∼5배, 알루미나분이 1.4배 정도이고 화학저항성이 크며 수화열 수축이 작다.