시멘트를 제조할 때 2∼3% 의 석고를 넣는 이유는?
- 분말도를 높이기 위하여
- 강도를 높이기 위하여
- 방습용으로
- 응결시간을 조절하기 위하여
정답과 해설 보기
정답 ④ · 시멘트 클링커만으로는 응결이 너무 빨라 시공이 어렵습니다. 따라서 시멘트 제조 시 응결 조절제인 석고(CaSO4)를 약 2~3% 혼합합니다.
시멘트 제조 시 석고를 첨가하는 주된 목적은 시멘트의 급결을 방지하고 응결 시간을 적절히 조절하기 위함입니다.
개념 한 쪽
건설재료시험기능사 밀도시험 — 시멘트 분말도·석고·중용열 시멘트 특성
시멘트의 분말도는 입자 크기와 비표면적을 나타내며 수화속도와 조기강도, 수화열 및 건조수축 등 콘크리트 성질에 직접적인 영향을 준다. 시멘트 제조 시 소량의 석고를 첨가하여 급결을 방지하고 응결 시간을 조절한다. 수화열을 적게 하도록 성분을 조절한 중용열 포틀랜드 시멘트는 대형 구조물에 적합하다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「밀도시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 분말도와 조기강도 판별 | 1 | 분말도 증가가 조기강도에 미치는 영향 구분 |
| 석고 첨가 목적 확인 | 1 | 시멘트 제조 시 석고의 주된 역할을 가리기 |
| 시멘트 종류 특성 판단 | 1 | 수화열·건조수축·용도에서 중용열 시멘트 선택 |
뜻
시멘트의 분말도는 가루의 곱고 거친 정도를 가리키며, 분말도가 높다는 것은 입자가 매우 미세하여 비표면적이 커졌다는 뜻이다. 비표면적이 크면 물과 접촉하는 면적이 증가하므로 수화작용이 촉진되어 반응 속도가 빨라진다.
수화속도 증가로 조기강도가 커지는 현상이 나타난다. 미세한 입자는 빠르게 반응하여 초기에 강도가 빠르게 발현되므로 "분말도↑ = 조기강도↑"의 관계가 성립한다. 동시에 수화열이 증가하고 건조수축이 커질 수 있어 균열 발생 위험이 높아지고 결과적으로 장기적인 내구성에 부정적 영향을 줄 수 있다.
시멘트 제조 시 약 2~3%의 석고를 첨가하는 목적은 시멘트의 급격한 응결(플래시 셋)을 방지하고 적절한 작업 시간을 확보하기 위함이다. 석고는 알루민산3칼슘(C3A)의 반응을 지연시키는 역할을 하여 응결 시간을 연장한다. 석고의 주된 목적은 응결 조절이며 강도 향상이나 수축 제어가 주목적은 아니다.
중용열 포틀랜드 시멘트는 수화열을 낮추기 위해 C3S 및 C3A 등의 조성을 조절하여 만든 시멘트이다. 수화열이 적고 건조수축이 적으며 장기강도가 높아 댐, 지하 구조물, 도로 포장 등 단면이 큰 콘크리트 구조물에 적합하다.
분말도·석고·시멘트 종류별 특성은 서로 연결되어 출제되는 경향이 있으므로, 분말도는 비표면적·수화속도·수화열·수축·조기강도 관계로, 석고는 응결 지연제로서의 역할로, 중용열 시멘트는 수화열 억제와 장기강도 중심의 용도로 각각 기억한다.
예제
시험에서 분말도와 관련된 선지 중 "분말도가 높을수록 조기강도가 작다"라는 선택지는 분말도와 수화속도의 인과 관계에 어긋나므로 틀린 설명으로 판정한다. 석고 관련 문제는 '응결 조절'을 묻는 경우가 많으므로 석고의 역할을 응결 지연으로 연결하면 정답을 찾기 쉽다. 수화열이 적고 건조수축이 작아 대형 구조물에 적합한 시멘트라는 문구가 있으면 중용열 포틀랜드 시멘트를 선택해야 한다.
대표 기출 3문항
수화열을 적게 하기 위하여 규산삼석회와 알루민산삼석회의 양을 제한해서 만든 것으로 건조수축이 적으므로 단면이 큰 콘크리트용으로 알맞는 시멘트는?
- 조강 포틀랜드 시멘트
- 슬랙 시멘트
- 백색 포틀랜드 시멘트
- 중용열 포틀랜드 시멘트
정답과 해설 보기
정답 ④ · 중용열 포틀랜드 시멘트는 C3S(규산삼석회)와 C3A(알루민산삼석회)의 함량을 줄여 수화열을 낮춘 시멘트입니다. 수화열이 적고 건조 수축이 작기 때문에 대구적 콘크리트(댐, 방파제 등)나 수화열로 인한 균열이 우려되는 구조물에 적합합니다.
수화열을 낮추기 위해 C3S와 C3A 함량을 제한한 시멘트는 중용열 포틀랜드 시멘트이다.
시멘트 분말도에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
- 분말도는 시멘트 입자의 고운 정도를 나타낸다.
- 분말도가 높은 시멘트는 수화작용이 느리고 조기강도가 크다.
- 분말도가 높으면 풍화되기 쉽고 수화작용에 의한 발열이 크다.
- 분말도 시험법에는 블레인(Blaine)법과 표준체에 의한 방법 등이 있다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 시멘트의 분말도가 높다는 것은 입자가 더 고르다는 것을 의미하며, 이 경우 시멘트 입자의 표면적이 넓어져 물과의 반응 면적이 증가합니다. 따라서 수화 반응 속도가 빨라지고 조기 강도 발현이 크며 수화열도 크게 발생합니다.
시멘트 분말도가 높으면 입자가 고워 표면적이 넓어지므로 수화 반응이 빨라지고 조기 강도가 커진다.
자주 묻는 물음
- 분말도가 높으면 콘크리트에 어떤 영향이 있나?
- 분말도가 높으면 입자 표면적이 증가하여 수화속도가 빨라지고 조기강도가 커진다. 동시에 수화열과 건조수축이 증가하여 균열이 발생하기 쉬워 장기 내구성에는 불리할 수 있다.
- 시멘트에 석고를 첨가하는 이유는 무엇인가?
- 시멘트 제조 시 약 2~3%의 석고를 첨가하여 알루민산3칼슘의 급격한 반응을 지연시키고 급결을 방지하여 적절한 응결 시간을 확보한다.
- 중용열 포틀랜드 시멘트는 어떤 용도에 적합한가?
- 중용열 포틀랜드 시멘트는 수화열이 적고 건조수축이 적으며 장기강도가 높아 댐, 지하 구조물, 도로 포장 등 단면이 큰 콘크리트 구조물에 적합하다.
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