개념 한 쪽
시멘트는 클링커의 주요 광물과 보조 성분으로 구성되어 강도와 수화 거동을 결정한다는 점을 이해해야 한다. 광물별 역할과 조성 지표인 수경률, 그리고 특수시멘트의 발열·경화 특성은 현장 재료 선택과 공법에 직접적인 영향을 준다는 사실을 숙지한다.
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출제기준 단원 「시멘트 제조 및 조성 광물」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 중용열 시멘트 특성 판별 | 1 | 중용열 시멘트의 수화열·조기강도 관계를 가려내기 |
| 시멘트별 경화 속도와 거푸집 회전율 판단 | 1 | 고로슬래그 시멘트의 수화속도와 거푸집 회전율 변화를 판단하기 |
| 시멘트 성분과 초기·장기 강도 구분 | 1 | C3S·C2S의 역할을 통해 초기·장기 강도 구분하기 |
포틀랜드시멘트의 클링커는 주로 알라이트(C3S), 베라이트(C2S), 셀라이트(C3A), 브라운밀러라이트(C4AF) 네 가지 광물로 구성된다는 점을 기억한다. C3S와 C2S의 합이 전체 강도의 70~80%를 차지하며, C3S는 초기 강도에, C2S는 장기 강도에 기여한다고 정리한다.
수경률은 화학성분의 산출 비로서 CaO와 SiO2·Al2O3·Fe2O3의 비율로 표현하며 CaO가 많을수록 수경률이 커져 초기강도와 수화열이 커진다는 관계를 설명한다. 석고는 응결 시간을 조절하는 보조재로서 수경률 공식에 직접 포함되지 않으며 석고량이 많다고 해서 수경률이 커지지 않는다는 점을 분명히 한다.
중용열 포틀랜드 시멘트는 수화열을 줄이기 위해 C3A와 C3S 함량을 낮추고 C2S를 높여 매스콘크리트에 적합하도록 개발되었다는 점을 정리한다. 그 결과 수화열이 적고 건조수축이 작으며 내화학성이 우수하지만 조기강도는 보통 포틀랜드 시멘트보다 낮다는 트레이드오프를 인지한다.
고로슬래그 시멘트와 벨라이트·알루미나 등 특수시멘트는 저수화열·경화 속도·발열량 등에서 차이가 있어 공사 조건에 맞게 선택해야 한다는 점을 숙지한다. 예를 들어 고로슬래그 시멘트는 수화열이 낮고 경화가 느려 거푸집 회전율이 낮아진다는 점을 기억한다.
중용열 시멘트를 매스콘크리트에 사용하는 이유는 수화열을 줄여 내부 균열을 방지하기 위함이라는 원리를 적용한다. 따라서 '중용열=열 적음=조기강도 낮음'의 연결 고리를 문제 풀이 시 우선적으로 생각한다. 또한 수경률의 정의식에서 CaO 증가가 초기강도와 수화열 증가로 이어진다는 관계를 이용해 관련 선지를 검토한다.
중용열 포틀랜드 시멘트에 관한 특성 중 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 문제는 중용열 포틀랜드 시멘트의 특성들 가운데 무엇이 옳지 않은지를 묻고 있다. 중용열 시멘트는 C3A와 C3S 함량을 낮추고 C2S 비율을 높여 수화열을 감소시키므로 건조수축이 작고 화학저항성과 내산성이 우수한 특징을 가진다.
중용열 포틀랜드 시멘트는 수화열을 낮추기 위해 C3A와 C3S 함량을 조절하여 조기강도를 보통 시멘트보다 낮춘다.
혼합시멘트 및 특수시멘트에 관한 설명 중 틀린 것은?
정답 ③ · 문제는 혼합시멘트 및 특수시멘트의 강도·발열·내구성 특성 중 틀린 진술을 찾는 문제이다. 알루미나 시멘트는 수화가 빨라 조기강도가 매우 크고 반응열이 커 여름 공사에 부적합하므로 '조기강도가 적고 발열량이 적다'는 설명은 잘못되었다.
알루미나 시멘트는 초기 강도가 매우 높고 발열량이 커 여름 공사에 적합하지 않다.
다음 중 고로슬래그 시멘트를 사용한 콘크리트의 성질에 대한 설명이 틀린 것은?
정답 ② · 문항은 고로슬래그 시멘트를 사용한 콘크리트의 성질에 대한 틀린 설명을 찾는 문제이다. 고로슬래그 시멘트는 수화열이 낮아 매스 콘크리트의 온도상승 억제에 유리하고 해양구조물에서의 부식억제 및 알칼리-실리카 반응 억제 효과가 있으며 경화 속도가 느려 거푸집 회전율은 일반 포틀랜드시멘트보다 낮아진다.
고로슬래그 시멘트는 수화열이 낮아 경화가 느리므로, 거푸집 회전율이 높아진다는 ②번 설명은 틀렸다.
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