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포틀랜드 시멘트 수화물의 성분에 따른 열역학적 특성변화

전문가 제언: ○ 시멘트는 지구상에서 입수하기 쉽고, 강도와 함께 내구성도 높다. 시멘트의 주성분은 칼슘과 규소의 산화물이므로, 시멘트의 수화물은 탄산가스를 비롯해 산성물질과 쉽게 반응한다.

○ 시멘트 수화물의 주성분인 하이드로가넷 외에 황산염이 결합한 AFm과 탄산염이 결합한 AFt(에트린가이트)가 별도로 존재한다. 이 가운데서 에트린가이트는 하이드로가넷이 대기 중의 탄산가스를 흡수해서 견실한 입체구조를 형성한다. 탄산염은 수산화물의 50%까지 치환시킬 수 있다고 한다.

○ 이러한 에트린가이트의 구조 내부에 크롬, 납 등 중금속을 고정시켜 폐기물을 안정화시키는 역할을 하지만, 산업화에 따른 산성비에 의해서는 안정된 탄산칼슘이 분해되어 탄산가스를 발생시킨다.

○ 이와 같은 분해 작용과 함께 지하 구조물에서 용출되는 소석회의 영향을 감안하여 산성과 알칼리 조건에서도 콘크리트제품이 침해받지 않도록 하기 위해 철 또는 알루미늄화합물과 같은 양성물질을 첨가해서 산, 알칼리를 완충시키는 방법이 일본에서 개발되었다.

○ 시멘트의 원료인 석회석은 지역에 따라 조성이 다르고, 수화과정에서 탄산가스와 지속적으로 반응하기 때문에 내구연한을 일률적으로 정의할 수 없지만, 이러한 차이를 규명하기 위해 열역학을 도입할 필요가 있다.

○ 현재 이러한 연구는 시멘트의 조성, 순도 및 대기조건의 변동 때문에 일관된 데이터를 확보하지 못하고 있지만, 구조물로서 시멘트가 차지하는 중요성 때문에 연구가 지속될 것으로 예상된다. 그러나 본문에서도 지적하였던 바와 같이 시멘트 수화물의 반응속도를 연구대상에 포함시켜야 구조에 대한 해석이 정리될 것으로 본다.

저자: Matschei, T; Lothenbach, B; Glasser, FP; AF Matschei, Thomas; Lothenbach, Barbara; Glasser, Fredrik P.
자료유형: 학술정보