시멘트의 유통기한? - 시멘트의 풍화(Weathering)

시멘트는 섞지 않는 물질이기 때문에 오랫동안 보관해도 문제가 없을 거라고 생각하기 쉽습니다. 그런데 시멘트는 시간이 지나면 품질이 떨어집니다. 신선 식품처럼 가급적 빨리 사용하는 것이 바람직합니다. 시간이 지나면서 시멘트 품질이 저하되는 현상을 풍화(Aeration)라고 합니다.

 

시멘트 창고는 밀폐된 구조로 해야 한다.

 

시멘트의 풍화

일반적으로 시멘트는 방수포장이 되어 있지만 포대에 들어있는 시멘트를 오랫동안 보관하면, 시간이 지나 포대 안쪽 1～2㎝ 정도 부서지지 않는 층이 생성됩니다. 시멘트는 매우 미세한 입자이기 때문에 공기중에 습기와 만나면 쉽게 반응이 일어납니다. 이 풍화현상은 시멘트 입자가 공기 중의 습기와 만나 불완전한 수화를 일으키고 탄산화되는 현상입니다.

 

 

즉 풍화현상은 C₃S나 CaO가 공기중의 수분(H₂O)을 흡수하여 수화작용을 한 결과 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 생성되고, 다시 공기중의 탄산가스(CO₂) 와 작용하여 탄산칼슘(CaCO₃)이 생성되는 과정입니다.

 

※ 시멘트의 화학성분은 보통 약자로 나타냅니다. CaO → C, SiO₂ → S, Al₂O₃ → A, Fe₂O₃ → F로 나타내는데 C₃A라고 하면 3CaO·Al₂O₃를 의미합니다.

 

CaO + H₂O = Ca(OH)₂
2C₃S + 6H₂O = C₃S₂• 3H₂O+3Ca(OH)₂ (= 수화반응)
위의 반응에 의해 생긴 Ca(OH)₂와 공기중의 탄산가스에 의해 탄산칼슘이 생성됩니다.
Ca(OH)₂+CO₂ =  CaCO₃+H₂O (탄산화)

이 물이 내부에서 가수분해되어 풍화 진행됩니다.

 

결국 시멘트 입자의 표면이 탄산칼슘(CaCO₃)피막으로 둘러싸이게 되고 이 피막이 시멘트의 수화작용을 막기 때문에 품질이 떨어지게 됩니다. 따라서 시멘트는 생산된 지 3개월 이상이 경과했다면 풍화된 정도를 시험하는 것이 좋습니다.

 

▶ 시멘트의 품질 시험 - 비중, 강열 감량

 

풍화된 시멘트는 강열 감량이 증가하고 비중이 감소하게 됩니다. 강열 감량이 4% 정도라면 시멘트 강도가 60% 정도 저하되었다고 판단할 수 있습니다. 따라서 보통 포틀랜드 시멘트이 경우 강열 감양은 5%이하가 되도록 규정하고 있습니다. 

 

또한 풍화된 시멘트는 분말도가 감소합니다. 분말도가 감소한다는 말은 입자 크기가 커진다는 얘기입니다. 그래서 응결도 지연되고 강도도 떨어지게 됩니다.

 

실험 결과(＊)를 보면 개방된 용기에 저장하거나, 시멘트 포대 그대로 저장할 경우 일주일이 지나면 굳기 시작하면서 급격하게 강도가 낮아진다고 합니다. 

 

＊정현욱, 김진관, 이병호(2008), 시멘트 저장방법이 압축강도와 비중에 미치는 영향, 대한건축학회지회연합회 학술발표대회논문

 

각 시멘트의 저장기간 84일까지의 28일 강도 하락 폭을 비교해 보니 개방된 용기에 저장한 시멘트는 52.9%, 포대 개구부를 말아서 저장한 시멘트는 26.5%까지 떨어졌다고 합니다.

 

공기와의 접촉을 차단한 시멘트는 압축강도 감소폭이 1Mpa이내로 작았기 대문에 공기와의 접촉을 차단하는 것이 매우 중요하다는 것을 알 수 있습니다.

 

다음 사진은 바닥에 인조석을 붙이는 작업을 하기 위해 시멘트와 모래를 건비빔해 두었는데, 비오는 날 방치해 둔 모습입니다. 아무래도 시멘트 풍화를 생각한다면 필요한 양 만큼만 그때그때 비벼서 사용해야 나중에 인조석이 떨어지지 않을 것 같습니다.

 

 

시멘트에 대해 정리한 내용들입니다.

■ 시멘트/콘크리트 관련 표준 용어 모음

■ 시멘트의 제조와 화학성분

■ 포틀랜드 시멘트의 종류와 특성

■ 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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