개념 한 쪽
시멘트는 물을 만나 열을 낸다. 수화열을 좌우하는 네 인자와 매스 콘크리트의 플라이애시, 저장의 방습 원칙이 이 영역의 뼈대다.
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시멘트의 종류, 화학 조성, 물시멘트비, 분말도입니다. 분말도가 높으면 수화가 빠르고 조기강도가 크지만 수화열도 커져 균열 위험이 높아집니다.
출제기준 단원 「시멘트의 종류 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 시멘트 종류별 성질 판단형 | 1 | 각 시멘트 유형의 수화열·내화성 등 성질을 판정 |
| 골재 특성·불순물 영향 판단형 | 1 | 골재의 불순물·실적률이 콘크리트 성능에 미치는 영향 |
| 고온 타설시 재료 대책 선택형 | 1 | 서중(고온) 타설에서 적용할 재료상 대책(혼화제 등) 선택 |
시멘트의 수화열은 단일 요인이 아니라 시멘트의 종류, 화학 조성, 물시멘트비, 분말도 등 여러 인자가 복합적으로 결정한다. 분말도가 높을수록 입자가 가늘어 물과 닿는 면적이 넓어지므로 수화가 빠르고 조기강도가 크지만, 수화열도 많아 내외부 온도차가 커지면 균열이 생기기 쉽다. 「분말도가 높으면 열 발생이 적다」는 설명은 이 인과의 반대편에 있다. 풍화된 시멘트는 응결이 늦어지고, 석고는 응결을 조절하는 역할을 한다.
종류의 선택은 용도가 정한다. 보통포틀랜드시멘트에 비해 초기 수화열이 낮고 장기 강도 증진이 크며 화학 저항성이 큰 플라이애시시멘트는 매스 콘크리트용에 적합하다. 백색시멘트는 장식용, 조강시멘트는 조기 강도 발현용, 알루미나시멘트는 내화용으로 구분된다.
콘크리트의 배합과 관리 원칙도 함께 나온다. 배합설계는 소요 강도, 슬럼프 등 작업성, 내구성을 만족해야 하며 공기량은 동결융해 저항을 위해 적정하게 들어가는 것이지 최대한 많은 것이 아니다. 공기량은 진동, 온도 상승, 비빔시간이 길어질수록 감소한다. 수밀콘크리트는 물시멘트비 55% 이하로 낮추고 AE제를 넣으며 둥글고 굳은 골재를 쓰고, 다짐은 진동다짐을 원칙으로 한다. 손다짐은 공기를 남겨 수밀성을 해친다. 폴리머합침콘크리트는 미세 공극에 수지를 침투시켜 강도, 수밀성, 내약품성을 높이지만 유기물 수지 특성상 내화성은 일반 콘크리트보다 떨어진다. 같은 세트에는 ALC의 주원료(규사·시멘트·생석회·알루미늄 분말)와 골재 공극률 계산도 포함된다.
저장의 원칙은 방습이다. 시멘트는 공기 중 수분과 반응해 풍화되므로 품종별로 나누어 먼저 들어온 것부터 쓰고, 지상에서 30cm 이상 띄워 쌓으며 13포대 이하로 적재한다. 외부 공기 유통이 원활한 곳은 습기 유입 위험이 있어 적합하지 않다.
혼화재와 골재의 성질도 함께 나온다. 플라이애시는 포졸란 반응으로 알칼리골재반응을 억제하고 수밀성을 높이며 수화열을 낮춘다. 알루미나시멘트는 내화용으로 쓰지만 수화열이 매우 커서 철근콘크리트 구조체에는 적합하지 않다. 골재에 당분이 들어 있으면 응결이 지연되고 수화열과 초기 강도가 낮아진다. 실적률이 큰 골재는 입자 사이 빈틈이 적어 페이스트량을 줄일 수 있으므로 경제적이다. 고로슬래그시멘트는 비중이 작고 수화열이 낮아 매스콘크리트에 알맞고, 중용열포틀랜드시멘트는 수화열이 보통포틀랜드보다 낮은 중간 정도다. 골재 표면이 매끄러우면 시멘트페이스트와의 부착력이 떨어진다. 서중콘크리트에는 응결을 늦추는 지연제(Retarder)를 쓴다.
출제 패턴은 ① 수화열에 영향을 주는 인자 나열(종류·화학조성·물시멘트비·분말도), ② 분말도가 높을 때의 성질에서 틀린 것(열 발생이 적다), ③ 매스 콘크리트용 시멘트(플라이애시), ④ 수밀콘크리트의 틀린 방법(손다짐 원칙), ⑤ 공기량 감소 요인(진동·고온·긴 비빔시간), ⑥ 폴리머합침콘크리트의 틀린 특징(내화성이 크다), ⑦ 저장 조건에서 틀린 것(통풍이 잘 되는 곳)이다. 「수화열은 복합 인자, 방향만 맞으면 전부 풀린다」가 이 영역의 요령이다.
⑤ 혼화재 — 플라이애시가 알칼리골재반응을 촉진한다고 뒤집은 선지가 오답이다. ⑥ 알루미나 — 내화용 알루미나시멘트를 철근콘크리트에 적합하다고 한 선지가 오답이다.
각종 시멘트의 특성을 설명한 내용 중 옳지 않은 것은?
정답 ① · 각종 시멘트의 특성에 대한 설명 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 중용열포틀랜드시멘트는 이름 그대로 수화열을 중간 정도로 낮춘 시멘트로서 댐이나 매스콘크리트의 온도균열 방지 목적으로 사용되므로 발열량이 비교적 크다는 설명은 틀렸다.
중용열포틀랜드시멘트는 수화열이 중간 정도이므로 발열량이 크다는 설명은 틀렸다.
알루미나 시멘트에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 알루미나 시멘트의 특성을 묻는 문제이다. 알루미나 시멘트는 포틀랜드 시멘트와 달리 경화 시 알칼리를 거의 방출하지 않아 철근 표면의 부동태 피막 형성이 어렵고, 결과적으로 철근이 부식되기 쉬워 철근 콘크리트에는 부적합하다.
알루미나 시멘트 경화체는 알칼리를 방출하지 않아 철근 부식을 촉진하므로 철근 콘크리트에는 부적합하다.
서중(暑中)콘크리트 타설시 슬럼프 저하나 수분의 급격한 증발 등의 우려가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 재료상 대책은?
정답 ④ · 이 문제는 기온이 높은 여름철 서중 콘크리트 시공 시 발생하는 급격한 수분 증발과 슬럼프 저하를 방지하기 위한 재료적 대책을 묻고 있다. 서중 콘크리트에서는 높은 온도로 인해 응결이 빨라지고 수화열이 과도하게 발생하므로, 응결을 늦추고 워커빌리티를 확보하기 위해 AE감수제 지연형이나 감수제 지연형 등의 지연제를 사용해야 한다.
서중 콘크리트는 수화열 증가와 수분 증발을 막기 위해 지연형 AE감수제를 사용해야 한다.
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