콘크리트의 수화열 발생시간(수화열 발생 Mechanism, 수화반응식, 혼화재(Flyash) 첨가 시 수화열)

□ 수화열

 ○ 용어 시멘트가 응결, 경화하는 과정에서 발생하는 발열량으로 시멘트가 물과 완전히 반응하면 125 cal/g의 열이 발생하는데, 이를 수화열이라 함

 

 ○ 흑연과 다이아몬드

다이아몬드와 흑연, 동소체

다들 아시다시피 흑연과 다이아몬드는 같은 탄소로 이루어졌지만 생성과정에서 받는 압력과 열에 따라 구조가 달라지는 동소체입니다. 고온에서 고압을 받은 탄소가 다이아몬드로 만들어지는 것입니다.

생성단계에서 온도에 따라 강도가 달라지는 것, 우리의 콘크리트고 마찬가지입니다.

오늘은 콘크리트의 수화열의 발생시간에 대해 정리해보겠습니다.

 

1. 수화열

 

 가. 발생 Mechanism

수화반응

  - 수화반응은 시멘트 입자에 물이 스며들며 발생하게 됨

  - 물이 닿는 외부부터 내부로 진행됨

 

 나. 수화반응식

수화반응식

  - 수화반응에서 약 125 cal/g의 열이 발생하는데, 이를 수화열이라고 함

  - 시멘트의 CaO(석회)와 H2O(물)이 반응하여 Ca(OH)2(수산화칼슘)을 만들어내는 반응

 

2. 수화열 발생 시간

 

 가. 수화반응 단계별 특징

수화반응 단계별 특징

  1) 유도기 - 1단계, 2단계, 가수 후 ~ 2시간

   - 1단계(물을 부은 후 30분 내): Cement에 물을 부어 비비면 짧은 시간 내에 반응

   - 2단계(1단계 이후 약 2시간 내): 물을 부은 후 30분~2시간 동안 계속됨(유도기, 휴식기, 잠복기)

 

  2) 가속기 - 3단계, 2시간 ~ 10시간 내

   - 3단계(2시간~10시간 내): Cement의 구성 화합물이 급속히 반응

 

  3) 감속기 - 10시간 이후, 수화반응 이후 식어가는 단계

   - 4단계: 수화생성물의 양이 늘어나 입자간극이 메워지며 반응속도가 점차 느려짐

   - 5단계: 4단계보다 조금 더 느려짐

 

 나. 혼화재(Flyash) 사용에 따른 수화열 저감

혼화재(Flayash) 사용에 따른 수화열 저감

  1) Flyash(30%)를 섞는 것만으로 수화열이 절반 가량 줄어들게 됨

  2) 수화열의 정점은 가수 후 약 10시간 대로 보임

 

∴일반적인 경우, 수화열의 발생 정점시간은 약 10시간 이후로 추정됨

□ 마무리

 ○ 꺼진 불도 다시 보자

 

 수화열은 수화반응의 단계별 특성 그래프와 혼화재 사용에 따른 수화열 저감 그래프로 추정컨대, 가수 후 약 10시간 대가 정점인 것으로 보입니다.

 

 일반적인 콘크리트에서, 동일한 재료를 사용한 콘크리트의 경우는 높은 수화열을 가질수록 강도가 뛰어납니다만, Flyash와 같은 좋은 품질의 혼화재를 섞으면 그런 리스크를 없애고도 충분히 좋은 품질의 콘크리트를 생산할 수 있습니다.

 

 Flyash나 고로슬래그 같은 경우, 과거에는 산업부산물로 단순히 폐기물 처리를 받았습니다. 하지만 지금은 재사용을 통한 친환경적인 요소와 오히려 제품의 품질을 높이는 주요한 자재가 되어 가격이 많이 상승했습니다.

 

 우리 주변에는 이처럼, 우리가 무지했기에 몰랐던 물건들이 다시 주목받는 경우가 종종 있습니다.

 

 앞서 글 초반에 나왔던 다이아몬드와 흑연의 경우도 마찬가지입니다. 같은 탄소로 만들어진 동소체이지만 다이아몬드와 흑연의 값어치는 정말 하늘과 땅이었습니다. 귀금속의 정점인, 부의 상징인 다이아몬드의 가치는 여전합니다. 과거에 단순히 연필심의 재료로 쓰이고 산업에서도 천대받던 흑연이, 리튬과 함께 배터리 자재로 관심받으며 몸값이 상승하고 있습니다.

 

 재미있는 현상 같습니다. 유행은 돌고 돈다는 말이, 여기에는 조금 적합하지 않은 것 같습니다만 어쨌든 돌고 돕니다. 새로운, 재발견을 통해서 말이죠.

 

헬요일은 잘 보내셨나요? 날씨가 다시 추워지고 있습니다.

추운 한 주지만 따뜻하게 보내시길 바랍니다.

고맙습니다.