포틀랜드 시멘트의 종류와 특성

포틀랜드 시멘트는 포틀랜드 시멘트 클링커(Clinker)에 적당량의 석고 및 분쇄조제를 섞어 분말 형태로 제조합니다. 물론 고로 슬래그, 포조란 및 플라이 애시 같은 혼화재를 시멘트의 5% 이내로 섞어서 사용할 수 있습니다. 그리고 석회석을 시멘트의 5% 이내에서 혼합 분쇄하거나 단독 분쇄해서 혼합할 수 있습니다.  여기서는 KS L 5201에 규정된 포틀랜드 시멘트에 대해 살펴보겠습니다. 

 

▶ 시멘트/콘크리트 관련 표준 용어 모음

▶ 포틀랜드 시멘트의 제조 과정 및 화학 성분

▶ 고로 슬래그 시멘트 

 

 

포틀랜드 시멘트의 종류

포틀랜드 시멘트의 종류는 5가지가 있습니다.

 

1종 : 보통 포틀랜드 시멘트

2종 : 중용열 포틀랜드 시멘트

3종 : 조강 포틀랜드 시멘트

4종 : 저열 포틀랜드 시멘트

5종 : 내황산염 포틀랜드 시멘트 

 

3종인 조강 포틀랜드 시멘트는 1일 압축강도가 10Mpa 이상, 3일 압축강도가 20Mpa 이상이 발현되도록 조기에 강도가 발현되는 시멘트입니다(아래쪽 품질기준 표 참조). 대략 보통 포틀랜드 시멘트의 3일 강도가 1일에 발현될 정도로 빠르게 반응합니다. 이처럼 조기에 조기에 강도를 발현하려면 클링커 화합물 중에서 알라이트(C₃S)이 함유량이 많아지도록 제조합니다. 원료를 섞을 때 석회량을 증가하면 알라이트량이 증가하고, 상보적인 관계에 있는 벨라이트양(C₂S)이 감소하게 됩니다. 또한 수화반응을 촉진하기 위해 분말도를 3300 이상이 되도록 규정하고 있습니다.

 

4종인 저열시멘트는 3종 조강 포틀랜드 시멘트와는 달리 벨라이트양(C₂S)을 많게 제조해야 합니다. 따라서 석회량과 알루미나량을 줄여서 알라이트와 알루미네이트(C₃A)의 양이 줄어들게 제조합니다.   

 

5종인 내황산염 포틀랜드 시멘트는 화학적 저항성이 약한 알루미네이트(C₃A)의 양을 줄여서 만듭니다. 결과적으로 강도 발현이 늦어지고 수화열도 낮아져 저열시멘트와 비슷한 성질을 보이게 됩니다.

 

▶ 시멘트의 품질 시험 - 비중, 강열 감량

▶ 시멘트의 분말도 측정 - 블레인 공기 투과 장치

▶ 레미콘 품질 시험(받아들이기 검사)

 

화학 성분 및 품질 기준

보통 시멘트의 화학성분을 기호로 표시할 때는 약자를 사용하는데, CaO → C, SiO₂ → S, Al₂O₃ → A, Fe₂O₃ → F로 나타냅니다. 그래서 C₃A라고 하면 3CaO·Al₂O₃를 의미합니다.

 

	1종	2종	3종	4종	5종
산화마그네슘 (MgO) (%)	5.0 이하	5.0 이하	5.0 이하	5.0 이하	5.0 이하
삼산화황 (SO₃) (%)	3.5 이하	3.0 이하	4.5 이하	3.5 이하	3.0 이하
강열 감량 (%)	5.0 이하	5.0 이하	5.0 이하	5.0 이하	5.0 이하
C₃S (%)	-	50 이하	-	-	-
C₂S (%)	-	-	-	40 이하	-
C₃A (%)	-	8 이하	-	6.0 이하	4.0 이하

 

 

포틀랜드 시멘트의 물리 성능을 포함한 품질 기준은 다음과 같습니다.

			1종	2종	3종	4종	5종
분말도	비표면적(Blaine) (cm²/g)		2800 이상	2800 이상	3300 이상	2800 이상	2800 이상
안정도	오토클레이브 팽창도 (%)		0.8 이하	0.8 이하	0.8 이하	0.8 이하	0.8 이하
	르샤틀리에(Lechatelier) (mm)		10 이하	10 이하	10 이하	10 이하	10 이하
응결 시간	비카 실험	초결(분)	60 이상	60 이상	45 이상	60 이상	60 이상
		종결(시간)	10 이하	10 이하	10 이하	10 이하	10 이하
수화열 (J/g)	7일		-	290 이하	-	250 이하	-
	28일		-	340 이하	-	290 이하	-
압축 강도 MPa (N/mm²)	1일		-	-	10.0 이상	-	-
	3일		12.5 이상	7.5 이상	20.0 이상	-	10.0 이상
	7일		22.5 이상	15.0 이상	32.5 이상	7.5 이상	20.0 이상
	28일		42.5 이상	32.5 이상	47.5 이상	22.5 이상	40.0 이상
	91일		-	-	-	42.5 이상

 

시멘트에 대해 정리한 내용입니다.

■ 시멘트/콘크리트 관련 표준 용어 모음

■ 시멘트의 제조와 화학 성분

■ 시멘트의 품질 시험 - 비중, 강열 감량

 

■ 시멘트의 표준 주도(Consistency) - 반죽 질기

■ 시멘트의 응결 시간 - 비카트

■ 시멘트의 분말도 측정 - 블레인 공기 투과 장치

 

■ 시멘트의 수화반응(Hydration)

■ 시멘트의 풍화(Aeration)

 

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