과학기술사 시멘트의 종류와 특성
분야
hwp건축의 중요한 자재가 되는 시멘트의 종류와 특성에 대해 살펴봄으로써 건축을 전공으로 선택한 나의 공부에 도움이 되도록 한다.
2. 시멘트의 정의
시멘트의 정의를 간단하게 요약해서 설명해보면 토목건축 재료로써 사용되는 접합재라고 할 수 있다. 넓은 뜻으로는 물질과 물질을 접착하는 물질을 말하고 있으나, 일반적으로는 토목·건축용의 무기질의 결합경화제를 의미한다. 그 중에서도 오늘날 흔히 시멘트로 불리는 것은 포틀랜드 시멘트다. 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회·실리카·알루미나·산화철 등이다. 이 시멘트는 이것들을 함유한 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하여, 그 일부가 용융·소성된 클링커(clinker)에 적당량의 석고를 가하여 분말로 만든 것이다. 시멘트는 주요 건설자재로서 콘크리트 또는 시멘트를 주원료로 한 2차 제품용으로 사용한다. 슬레이트·기와·기포 콘크리트·전주·관 등 생활주변에서 시멘트 제품은 흔히 볼 수 있다.
시멘트는 크게 2가지 종류로 나눌 수 있다. 물과 혼합하여 비비면 화학 반응이 일어나 경화되어 강도가 높아져 수경성시멘트가 되고, 공기 중의 CO₂와 화학 반응을 일으켜 경화하는 마그네시아시멘트 등의 기경성시멘트가 있다. 여기서 철근 콘트리트, 모르터 등에는 수경성시멘트가 적합하고 미장재료와 마감에는 기경성시멘트가 사용되고 있다.
3. 시멘트의 특징
(1)시멘트의 역사
인류는 수천 년 전부터 시멘트를 사용하여 왔다. 피라미드에 사용된 시멘트는 석회와 석고를 혼합한 것이고, 로마시대에는 석회와 화산재를 혼합한 것이다. 이들 시멘트들은 기경성시멘트로서 18세기경까지 사용되었다. 1756∼1759년 영국의 에디스톤 등대를 건설할 때 기사 J.스미턴이 점토질을 가지는 석회석을 구워서 얻은 시멘트가 수경성을 가진다는 것을 발견하였다. 수경성시멘트는 여기서 비롯되며, 시멘트 연구의 기초를 이루었다. 그 후 1796년 영국의 J.파커는 같은 방법으로 로만 시멘트를 만들었다. 또 1818년에는 프랑스 J.비카가 석회석과 점토를 혼합 소성하여 천연 시멘트를 만들었다.
1824년에는 영국의 벽돌공 J.애스프딘이 오늘날의 것과 거의 같은 시멘트를 발명하여 특허를 얻었다. 그는 석회석과 점토를 혼합한 원료를 구워서 시멘트를 만들었다. 그런데 겉모양·빛깔 등이 포틀랜드섬의 천연석과 비슷하다고 하여 포틀랜드 시멘트라 명명하였다. 그 후 포틀랜드시멘트에 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.
(2)수경성(水硬性)
시멘트는 물이 적더라도, 존재하는 동안은 장기간에 걸쳐 경화한다. 이것은 수화 반응에 의한 것이다. 시멘트와 물을 비벼 섞으면, 초기에는 유동성이 있지만, 바로 응결이 시작되어 점차 표면에서부터 경화한다. 그 조건은
