포틀랜드 시멘트 종류, 특징, 용도

 

포틀랜드 시멘트

 

강도가 높고 수경성의 포틀랜드 시멘트는 건축, 토목 공사에서 매우 중요한 재료 중 하나입니다. 다양한 시멘트 중 가장 대표적인 포틀랜드 시멘트의 종류와 각각의 특징, 용도에 대해 알아보겠습니다.

 

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포틀랜드 시멘트 Portland Cement

 

시멘트의 역사는 석회를 사용했을때로 보면 기원전 7000년 전부터, 석회 콘크리트를 기준으로 보면 1000년 전까지 거슬러 올라갑니다. 시멘트를 사용한 구조물 중 현존하는 가장 오래된 것은 기원전 2500년경의 이집트 쿠퍼왕 피라미드의 외장석재 표면 몰탈입니다.

 

포틀랜드 시멘트는 영국 리드시에서 일하던 벽돌공 조셉 아스프딘에 의해 1824년 기존 시멘트 제조법을 개량해 만든 시멘트를 말합니다. 당시 조셉 아스프딘은 경질의 석회석을 석회로에서 구워 생성회를 만들고 생석회를 가루로 만든 석회를 다시 점토와 섞어 800도에서 구워 만들어진 클링커를 미분쇄하여 가루로 만들었습니다. 이렇게 이중소성방식으로 만들어진 시멘트가 시초가 되었고 이를 포틀랜드 섬의 천연석과 비슷해 포틀랜드 시멘트로 불렀습니다.

 

포틀랜드 시멘트는 강도가 높고 높은 수경성을 가져 각종 토목, 건축 공사에 다양하게 사용되고 있습니다. 현재 건설현장에서 일반적으로 사용되는 시멘트가 포틀랜드 시멘트 입니다.

 

포틀랜드 시멘트 종류

 

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국내의 포틀랜드 시멘트는 KS L 5201을 따르며 특성 및 용도에 따라 총 5가지 종류로 구분합니다.

• 보통 포틀랜드 시멘트 (1종) : 일반적으로 사용되는 시멘트로 보편적인 성질을 가지며 주로 토목, 건축의 공사에 사용합니다.
• 중용열 포틀랜드 시멘트 (2종) : 중용열 포틀랜드 시멘트는 시멘트의 화학 조성에서 수화열을 낮추어 단기강도보다 장기강도를 증진시킨 시멘트로 수화열이 낮아 건조 수축이 적고 내화확성이 높은 특징을 가집니다. 댐이나 터널, 도로포장 등에 사용됩니다.
• 조강 포틀랜드 시멘트 (3종) : 보통 시멘트의 7일 강도를 3일 만에 발현시키는 조기에 고강도를 내는 시멘트로 조강 포틀랜드 시멘트로 만들어진 콘크리트는 수밀성 및 구조물의 내구성이 우수한 특징을 가집니다. 긴급한 공사나 한중공사, 콘크리트 2차 제품을 만들 때 사용합니다.
• 저열 포틀랜드 시멘트 (4종) : 중용열 포틀랜드 시멘트보다 수화열을 10 cal/g 낮추어 7일 수화열이 60 cal/g, 28일 수화열이 70 cal/g 이하인 시멘트로 시멘트 중 가장 수화열이 낮습니다. 주로 LNG 탱크, 댐의 구조체 등 매스가 큰 구조물에 사용하며 중용열 포틀랜드 시멘트와 특성이 비슷합니다.
• 내황산염 포틀랜드 시멘트 (5종) : 특히 황산염에 강한 저항을 할 수 있는 시멘트로 하수, 배수 시설, 해양구조물, 황산염이 많이 포함된 토양에 사용하는 구조물, 지하수에 접하는 곳에 사용되는 콘크리트, 터널 수로 라이닝 등에 사용됩니다.

<포틀랜드 시멘트 종류에 따른 특성과 용도>

포틀랜드 시멘트 종류	특성	주로 사용되는 용도
1종 보통 포틀랜드 시멘트	일반 시멘트	일반 콘크리트 공사에 다양하게 사용
2종 중용열 포틀랜드 시멘트	수화열을 저감한 시멘트	댐, 터널, 도로포장 등
3종 조강 포틀랜드 시멘트	초기강도를 증진 시킨 시멘트	보수, 긴급공사에 사용
4종 저열 포틀랜드 시멘트	수와열을 최소화한 시멘트	LNG 탱크, 댐, 매스콘크리트 등
5종 내황산엽 포틀랜드 시멘트	내화학성, 내구성 향상한 시멘트	하수, 배수, 해양공사 등

 

포틀랜드 시멘트의 KS 규격 (KS L 5201)

 

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포틀랜드 시멘트는 포틀랜드 시멘트 클링커(Clinker)에 적당량의 석고 및 분쇄조제를 가하여 분말로 한 것입니다. 다만, 고로 슬래그, 포졸란 및 플라이 애쉬 중 한 종류를 시멘트의 5% 이내 그리고 석회석을 시멘트의 5% 이내에서 혼합 분쇄 또는 단독 분쇄 후 혼합할 수 있습니다.

 

포틀랜드 시멘트 클링커는 규소, 알루미늄, 철 및 칼슘 등을 포함하는 원료를 적절한 비율로 혼합하고, 그 일부가 용융할 때까지 소성하여 얻어진 것을 말합니다.

 

<포틀랜드 시멘트의 KS 규격>

분말도(Blaine) (cm2/g)	초결 (분)	종결 (시간)	안정도 (%)	3일강도 (MPa)	7일강도 (MPa)	28일강도 (MPa)
2,800 이상	60 이상	10 이하	0.8 이하	12.5 이상	22.5 이상	42.5 이상

 

포틀랜드 시멘트의 화학 성분 및 물리 능력

 

포틀랜드 시멘트의 화학 성분은 KS L 5201의 화학성분 규정을 따라야 합니다.

포틀랜드 시멘트 화학 성분

포틀랜드 시멘트 1종, 2종, 3종, 4종, 5종의 물리 성능은 다음과 같습니다.

포틀랜드 시멘트 물리성능

이상으로 포틀랜드 시멘트의 종류, 특징, 용도에 대해 살펴보았습니다.