시멘트가 최고 성분에 시멘트를 붙여넣기–바인딩에서 에이전트 포틀랜드 시멘트 콘크리트(PCC). 그것은 물 과 결합 될 때 단단한 덩어리로 경화되는 유압 시멘트입니다. 집계 행렬에 산재 해 PCC 를 형성합니다. 재료로서,포틀랜드 시멘트는 175 년 이상 잘 사용되어 왔으며 경험적 관점에서 볼 때 그 행동은 잘 이해되어 왔습니다. 그러나 화학적으로 포틀랜드 시멘트는 메커니즘과 상호 작용이 아직 완전히 정의되지 않은 복잡한 물질입니다. ASTM C125 와 포틀랜드 시멘트 협회(PCA)다음을 제공한 정확한 정의

• 유압 시멘트를 만들어진 무기 물질 또는 혼합물의 무기재료정과 강도를 개발하고 있으로 화학 반응으로 물에 의해 형성의 수분이고 그렇게 할 수있는 아래 물.
• 포틀랜드 시멘트:유압 칼슘 규산염으로 1 차적으로 구성된 유압 시멘트.

Background

의 사용하지만 시멘트(유압 및 비압식)다시 간다 많은 수천 년 동안(고대 이집트 시대에는 적어도), 첫 번째는”포틀랜드 시멘트”에 대해왔은 19 세기까지 거슬러 올라간다. 1824 년 리즈 메이슨(Leeds mason)인 조셉 아스핀(Joseph Aspdin)은”포틀랜드(Portland)”시멘트(Mindess and Young,1981)를 만든 유압 시멘트에 대한 특허를 취득했습니다. 그는 시멘트 그것 때문에 생성한 구체적인을 닮은 색깔의 천연 석회석 채석 섬에서 포틀랜드의 반도에서 영어 채널(그림 1 참조 2). 그 이후,이름을”포틀랜드 시멘트”가 붙어로 된 모든기 때문에 그것은 지금으로 인식 거래 이름의 유형의 재료가 아닌 특정 참조를 포틀랜드,영국입니다.

오늘,포틀랜드 시멘트는 가장 널리 사용되는 건축재료에 세계로 대 1.56 억 톤(1.72 억톤)생산 됩니다. 글로벌 생산의 포틀랜드 시멘트 콘크리트 주위를 가리키 3.8 만 입방 미터(5 억개 입방 야드)연간(시멘트협회의 캐나다,2002). 미국에서 엄밀한 포장 도로는 가장 큰 단일의 사용을 포틀랜드 시멘트와 포틀랜드 시멘트 콘크리트(ACPA,2002).

제조

있지만 여러 가지 변화를 상업적으로 제조된 포틀랜드 시멘트,그들은 각 공유 많은 동일한 기본적인 원료 및 화학적 요소를 사용합니다. 포틀랜드 시멘트의 주요 화학 성분은 칼슘,실리카,알루미나 및 철입니다. 칼슘에서 파생되는 석회암 이회 또는 분필하는 동안,실리카 알루미나와 철에서 오래 점토 및 철광석 소스입니다. 다른 원료에는 셰일,껍질 및 밀 스케일(Ash Grove Cement Company,2000)과 같은 산업 부산물이 포함될 수 있습니다.

기본 제조 프로세스 가열에서 이러한 재료가 마을 약 1400 1600°C(2600–3000°F)–온도 범위에서 두 개의 물질 상호 작용 화학적으로 형성하는 칼슘 규 산 염(Mindess 고,젊은 1981). “클링커”라고 불리는이 가열 된 물질은 일반적으로 약 12 개의 작은 회색-검은 색 펠렛 형태입니다.직경이 5mm(0.5 인치)입니다. 클링커는 다음 냉각되는 분쇄 미세 분말로는 거의 완전히 통과 0.075mm(No.200)sieve 고 요새의 작은 금액으로 석고보드. 결과는 포틀랜드 시멘트입니다. 포틀랜드 시멘트 협회(PCA)는 웹 사이트에서이 과정에 대한 훌륭한 대화 형 그림을 가지고 있습니다.

화학적 속성을

포틀랜드 시멘트 특징으로 할 수 있습니다 그들의 화학적 조성하지만 그들은 거의를 위한 포장용됩니다. 그러나 포틀랜드 시멘트의 화학적 성질은 물리적 특성과 치료 방법을 결정합니다. 따라서,기본적인 이해를 포틀랜드 시멘트의 화학을 이해시키는데 도움을 줄 수 있다 어떻게 그리고 왜 그것으로 동작하는 않습니다. 이 섹션에서는 일반적인 포틀랜드 시멘트의 기본 화학 성분과 그것이 어떻게 수화되는지에 대해 간략하게 설명합니다.

염기성 조성

표 1 및 그림 3 은 포틀랜드 시멘트의 주요 화학 화합물 성분을 나타낸다.

표 1. Main Constituents in a Typical Portland Cement (Mindess and Young, 1981)

수분

경우 포틀랜드 시멘트 혼합 물의 화합물의 성분을 겪는 일련의 화학적 반응을 일으키는 그것을 강화(또는 set). 이러한 화학 반응은 모두 표 1 에 나열된 기본 화학 화합물에 물 첨가를 포함합니다. 이 물과의 화학 반응을”수화”라고합니다. 이러한 각 반응은 다른 시간과 속도로 발생합니다. 함께,이러한 반응의 결과는 포틀랜드 시멘트가 경화되고 강도를 얻는 방법을 결정합니다.

• Tricalcium 규산염(C3S). 빠르게 수화되고 경화되며 초기 세트와 초기 강도를 크게 담당합니다. C3s 의 비율이 더 높은 포틀랜드 시멘트는 더 높은 초기 강도를 나타낼 것이다.
• Dicalcium 규산염(C2S). 수분을 공급하고 천천히 경화 시키며 1 주일 이상 강도 증가를 크게 담당합니다.
• Tricalcium aluminate(C3A). 가장 빨리 수분을 공급하고 경화합니다. 많은 양의 열을 거의 즉시 해방시키고 초기 강도에 다소 기여합니다. 석고가 포틀랜드 시멘트에 첨가되어 C3A 수화를 지연시킵니다. 석고가 없으면 c3a 수화 작용으로 물 추가 후 포틀랜드 시멘트가 거의 즉시 설정됩니다.
• Tetracalcium aluminoferrite(C4AF). 빠르게 수분을 공급하지만 강도에 거의 기여하지 않습니다. 그것의 사용은 포틀랜드 시멘트 제조에서 더 낮은 킬른 온도를 허용합니다. 대부분의 포틀랜드 시멘트 색상 효과는 C4AF 때문입니다.

림 4 쇼 요금의 열,진화는 대략적인 아이디어 수화의 시간과할 때 일반적인 포틀랜드 시멘트로 처음에 설정합니다.

그림 2. 전형적인 포틀랜드 시멘트의 수화 중 열 진화 속도.두 규산염 hydrations 의 결과는 칼슘 규산염 수화물의 형성이다(종종 때문에 가변 화학량 론적이다 c-S-H 를 작성). C-S-H 는 수화 된 페이스트(물+시멘트)의 부피를 약 1/2-2/3 로 구성하므로 그 행동을 지배합니다(Mindess and Young,1981).

유형의 포틀랜드 시멘트

알의 기본 특성을 포틀랜드 시멘트의 구성성분의 화학 화합물,그것이 가능한 수정의 특성을 조절하여 많은 양의 각각합니다. 미국에서,포틀랜드 시멘트의 표준 규격 인 AASHTO m85 및 ASTM C150 은 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 8 가지 기본 유형을 인식합니다(표 2). 여기에 언급되지 않은 많은 다른 유형의 혼합 및 독점 시멘트도 있습니다.

표 2. ASTM 유형의 포틀랜드 시멘트

물리적 속성

포틀랜드 시멘트는 일반적으로 특징으로하고 물리적 특성에 품질 제어를 위한 목적입니다. 그들의 물리적 특성은 포틀랜드 시멘트를 분류하고 비교하는 데 사용될 수 있습니다. 물리적 특성 특성화의 과제는 핵심 매개 변수를 만족스럽게 특성화 할 수있는 물리적 테스트를 개발하는 것입니다. Pca(1988)에서 크게 가져온이 섹션에서는 테스트되는보다 일반적인 미국 포틀랜드 시멘트 물리적 특성을 나열합니다. 주어진 사양 값은 포틀랜드 시멘트의 표준 사양 인 ASTM C150 에서 가져옵니다.

이러한 특성,일반적으로 적용하는”깔끔하”시멘트 페이스트–는,그들은 단지 포함한 포틀랜드 시멘트와 물. 깔끔한 시멘트 페이스트는 일반적으로 취급 및 테스트하기가 어렵 기 때문에 결과에 더 많은 가변성을 도입합니다. 시멘트는 또한”모르타르”(시멘트+물+모래)에서 사용될 때 다르게 수행 될 수 있습니다. 시간 이상,박격포는 테스트를 발견되었을 제공하는 더 나은 표시를 시멘트의 품질이며,따라서,테스트에 깔끔한 시멘트의 페이스트는 일반적으로만 사용에 대한 연구의 목적(Mindess 고,젊은 1981). 그러나 모르타르 테스트에서 모래를 신중하게 지정하지 않으면 결과가 양도되지 않을 수 있습니다.

• 즈
• 성
• 설정 시간
• 힘
• 비중
• 열의 수분
• 손실에 점화