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탄산화반응에 의한 시멘트 재료의 내구성 향상 기술

전문가 제언: ○ 세계의 어떤 도시에나 콘크리트로 된 건물이 가득 차 있다. 많은 물을 가두는 댐, 강이나 계곡 위를 달리는 다리 등 많은 시설물도 시멘트·콘크리트로 이루어졌다. 시멘트질 결합재료로서 가장 오래된 것은 소석고로서 BC 5,000년경에 건설된 이집트 피라미드에는 소석고와 모래를 섞은 회반죽을 석재의 줄눈에 사용하였으며, 이때 사용된 것이 기경성 시멘트이다. 석회석을 서성하여 제조한 소석회가 시멘트로 쓰이기 시작한 것은 그리스 시대부터다.

○ 시멘트를 물로 반죽하면 돌처럼 굳어지는데, 이것은 시멘트 성분이 물과 반응하여서 새로운 조직으로 되기 때문이다. 포틀랜드 시멘트는 주성분으로서 규산3칼슘(3CaO·SiO2)과 규산2칼슘(2CaO·SiO2)이 들어 있는데, 물을 가하면 규산칼슘 수화물과 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 생긴다. 수산화칼슘이 다시 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 경화성의 탄산칼슘으로 되는 것도 시멘트의 경도를 증가시키는 한 원인이 된다.

○ 일반적으로 콘크리트는 CO2를 흡수하여 CO2와 수화물이 반응하면 ？가 낮아지므로 철근 콘크리트 구조물에서 철근을 부식하는 것으로 알고 있다. 그러나 시멘트 재료의 주요 생성물인 수산화칼슘을 용해도가 낮은 탄산칼슘으로 바꿔서 화학적으로 안정하게 한다. 또 CaCO3 등이 빈틈을 채워서 강도나 물질 차폐성을 개선할 가능성이 있다. 따라서 이 논문에서는 시멘트 광물을 CO2와 강제적으로 반응시켜서 시멘트의 특성을 향상하였다.

○ 우리나라에서는 1919년 시멘트회사가 처음 생긴 후부터 경제개발과 공업의 발전에 음으로 양으로 큰 역할을 하였다. 그러나 원유 가격이 비싼데다가 3d 업종이라 시멘트 생산을 멀리하게 되었다. 또 탄산가스를 많이 방출하는 업종으로 밀리고 있다. 이런 점들을 생각하여 탄산가스를 흡수하는 업체라는 사실을 알려서 명예를 조금이라도 회복하기 바란다.

저자: 渡邊賢三(Kenzo WATANABE)
자료유형: 학술정보