건설재료 및 실험

LN03: 시멘트(Cement) (1)

한경대학교 안전공학과 2012학년도 01학기

옥승용

강의일정 (Class Schedule) (1)

2

Week Topic Remarks

01 강의 소개

02 총론 • 제1장

03 시멘트 (1) • 제2장

04 시멘트 (2) • 제2장

05 혼화재료 • 제3장

06 골재 및 물 (1) • 제4장

07 골재 및 물 (2) • 제4장

08 중간고사

강의일정 (Class Schedule) (2)

Week Topic Remarks

09

재료실험

• 중간고사 문제풀이

• 비중시험, 체가름시험, 슬럼프시험, 압축강도 시험

10

콘크리트 배합설계 (1) • 제5장

11

콘크리트 배합설계 (2) • 제5장

12

콘크리트 (1) • 제5장

13

콘크리트 (2) • 제5장

14

콘크리트 (3) • 제5장

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기말고사 • 실험결과보고서

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시멘트 (Cement)

 정의



무기질 결합재로서 단독으로 굳고 단단해지는 물질이자 다른 재료들과 함께 굳혀서 접합시키는 성질을 가진 재료



양회(洋灰)

시멘트 (Cement)

 시멘트의 역사

6

이집트의 피라미드:

생석회(구운 석회석)와 소석고(구운 석고)를 석재의 줄눈(접합)에 사용 그리스 시대:

소석회와 모래를 혼합한 모르타르 사용 (+화산재: 내구성 ↑)

1700 년대

1756년: 영국 John Smeaton 점토분을 함유한 석회 석을 구워 수경성 석회 개발 (시멘트의 시초) 1796년: 영국 James Parker 로만시멘트 개발

1800 년대

1818년: Louis Vicat 석회석과 점토질 석회 를 구워 천연시멘트 발명

1824년: Joseph Aspdin 현대시멘트의 시초 (포틀랜드 시멘트)

BC 3000

BC 1000

Terminology

 석재의 줄눈이란?

Terminology

 모르타르란? 시멘트+물+잔골재(모래)

cf. 시멘트풀이란? 시멘트+물

cf. 시멘트+물+잔골재+굵은골재를 섞으면? 콘크리트

 수경성이란? 물에 경화되는 성질



경화란? 딱딱하게 굳어지는 성질

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전 세계 시멘트 생산량 분포 (2005년 기준)

중국:45.46%

인도: 6.35%

미국: 4.38%

스페인: 2.19%

일본: 3.02%

러시아: 2.10%

이태리:2.01%

터키:1.84%

이란:1.40%

한국: 2.23%

인도네시아:1.62%

멕시코:1.58%

브라질:1.58%

독일:1.31%

이집트:1.27% 베트남:1.27%

사우디아라비아:1.14%

프랑스:0.92%

방글라데시:0.88%

파키스탄:0.79%

말레이시아:0.78%

그리스:0.66%

캐나다:0.62%

필리핀:0.57%

남아프리카:0.57%

폴란드:0.55%

우크라이나:0.53%

영국:0.50%

기타:10.27%

태국:1.62%

전 세계 시멘트 생산량 및 생산능력 (2010년 기준)

10

전 세계 시멘트 생산량 및 생산능력 (2010년 기준)

시멘트의 종류

 M. Spendel 분류법



기경성* 시멘트 (non-hydraulic cement): 이집트, 그리스 로마 시대



수경성* 시멘트 (hydraulic cement): 현대 (포틀랜드, 혼합, 특수) 시멘트

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*기경성: 공기 중에 시멘트가 경화**

*수경성: 수분에 의해 시멘트가 경화

**경화: 굳어지는 현상

시멘트의 종류

 일반적인 시멘트의 분류

(1) 포틀랜드 시멘트(KS L 5201)

① 보통포틀랜드 시멘트(1종) ② 중용열포틀랜드 시멘트(2종) ③ 조강포틀랜드 시멘트(3종) ④ 저열포틀랜드 시멘트(4종) ⑤ 내황산염포틀랜드 시멘트(5종)

(2) 혼합시멘트

① 고로슬래그 시멘트(KS L 5210) ② 플라이애시 시멘트(KS L 5211) ③ 포틀랜드 포졸란시멘트(KS L 5401)

시멘트의 종류

 일반적인 시멘트의 분류

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(3) 특수시멘트

① 내화물용 알루미나 시멘트(KS L 5205)

② 박리팽창질석을 사용한 단열시멘트(KS L 5216) ③ 팽창성 수경시멘트(KS L 5217)

④ 메이슨리 시멘트(KS L 5219)

⑤ 백색포틀랜드 시멘트 (KS L 5204) etc.

산업표준화 및 규격

 KS 규격검색



국가표준종합정보센터 : http://www.standard.go.kr/

검색방법

16

검색방법

검색방법

18

(포틀랜드) 시멘트

 포틀랜드 시멘트 (KS L 5201)



일반적으로 시멘트라 함은 포틀랜드 시멘트(Portland Cement)를 말함

시멘트

석회석

점토

규석 슬래그

석고

시멘트

석회 (CaO)

실리카 (SiO

)

알루미나 (Al

O

) 산화철

(Fe

O

)

주원료 주요 화학성분

Terminology

 석회석이란?



탄산칼슘을 주원료로 하는 퇴적암

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Terminology

 슬래그란?



일명 고로광재라고도 불림.



각종 광석으로부터 금속을 채취할 때의 잔재

•

석고

−

황산칼슘의 수화물 (CaSO

2H

)

−

분필, 의료용 깁스, 안료 등에 사용됨

•

*석회

−

생석회 (산화칼슘=CaO)

−

소석회 (수산화칼슘=Ca(OH)

): 생석회+물

(포틀랜드) 시멘트

 포틀랜드 시멘트 (KS L 5201)



일반적으로 시멘트라 함은 포틀랜드 시멘트(Portland Cement)를 말함

 시멘트의 용도



모르타르와 콘크리트를 만들기 위한 원료 22

시멘트

석회석

점토

규석 슬래그

석고

시멘트

석회 (CaO)

실리카 (SiO

)

알루미나 (Al

O

) 산화철

(Fe

O

)

주원료 주요 화학성분

•시멘트풀 (cement paste): 시멘트+물

•모르타르 (mortar): 시멘트+물+잔골재

•콘크리트 (concrete): 시멘트+물+잔골재+굵은골재+(혼화재료)

시멘트의 제조공정

포틀랜드 시멘트의 제조공정

시멘트의 제조공정

 포틀랜드 시멘트는 석회석(석회(CaO))과 점토(실리카(SiO₂

), 알루미나(Al

O

))가 대부분이며

)과 슬래그(slag; 산화철(Fe

O

))가 첨가된다.

 제조공정 가운데 중요한 부분은 로터리 킬른(rotary kiln; 회전로, 소성로)이며, 원료가 이곳에 서 가열되어 경단 모양의 클린커(clinker)가 되어 나오며, 이 클린커를 분쇄한 것이 시멘트이다.

그러나 이것만으로는 물에 개었을 때 너무 빨리 굳으므로 토목공사를 하기에는 불편하다. 이 결점을 보완하여 고화하는 시간을 연장시키기 위해 클린커를 분쇄할 때 석고를 혼합한다.

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포틀랜드 시멘트의 제조공정

시멘트의 제조공정

(1) 채광

시멘트의 제조공정

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(2) 원료조합공정

 원료조합공정에서는 채굴된 석회석을 미리 분쇄, 혼합한 다음, 점토 및 산화철 원료(슬래그) 등을 조 합, 건조, 미분쇄하여 사일로(silo)에 저장한다. 사일 로에 저장된 균일한 조성의 조합 원료는 다음 소성

(燒成)*공정을 위하여 킬른(kiln; 소성로)으로 공급

사일로(silo)

킬른(kiln)

시멘트의 제조공정

(3) 소성공정 - 가열

 원료조합공정에서 제조한 석회석, 점토, 규석 등의 원료는 먼저 예열되어 소성로(kiln)의 위 끝으로부터 공급되고, 아래 끝으로부터는 중유나 미분탄 등의 연료를 버너로 불어 넣어 연소 시킨다. 조합된 원료는 소성로가 회전함에 따라 점차 이동하여 소성로 내에서 1450℃의 온도

클링커의 소성반응

시멘트의 제조공정

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(3) 소성공정 - 냉각

 소성로 내에서 1450℃의 온도에서 소결*된 클링커(clinker)는 냉각장치로 이송되어 공기에 의 해 급냉되고 클링커 거치장(clinker store)에 저장된다

클링커의 소성반응

시멘트의 제조공정

(4) 제품공정

 소성로(kiln)에서 소성되어 냉각시킨 클링커(clinker)는 석고(gypsum) 3～5%와 함께 시멘트 분 쇄기에서 미분쇄하여 포틀랜드 시멘트가 된다.

시멘트 제조과정 및 소개-쌍용양회

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