포틀랜드 시멘트

Portland cement
이 기사는 시멘트의 건축 제품에 관한 것입니다.호주의 유산 목록에 있는 생산지는 Portland Syment Works Terminal을 참조하십시오.
포틀랜드 시멘트 봉지들이 팔레트에 싸여 쌓였다.
블루서클 서던 시멘트는 호주 뉴사우스웨일스 주 베리마 근처에서 일한다.

포틀랜드 시멘트는 콘크리트, 모르타르, 스투코 및 비특수 그라우트의 기본 성분으로 전세계에서 일반적으로 사용되는 가장 일반적인 시멘트입니다.그것은 19세기 초 조셉 아스핀에 의해 영국의 다른 종류의 수성 석회로부터 개발되었고, 보통 석회암으로 만들어진다.석회석과 점토 광물을 가마에서 가열하여 클링커를 형성하고 클링커를 분쇄하여 석고를 2~3% 첨가한 미세 분말입니다.여러 종류의 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있습니다.일반 포틀랜드 시멘트(OPC)라고 불리는 가장 일반적인 것은 회색이지만, 흰색 포틀랜드 시멘트도 사용할 수 있습니다.그 이름은 영국 도싯의 포틀랜드 섬에서 채석된 포틀랜드 돌과 닮았기 때문에 유래되었다.그것은 1824년에 특허를 획득한 조셉 아스핀에 의해 명명되었다.하지만, 그의 아들 윌리엄 아스핀은 1840년대 [1]그의 발전으로 인해 "현대" 포틀랜드 시멘트의 발명가로 여겨진다.

저렴한 가격과 광범위한 가용성으로 인해 포틀랜드 시멘트에 사용된 석회암, 셰일즈 및 기타 자연 발생 재료는 지난 세기에 널리 사용된 가장 저렴한 재료 중 하나입니다.포틀랜드 시멘트의 가장 일반적인 용도는 콘크리트 생산이다.콘크리트는 골재(자갈과 모래), 시멘트 및 물로 구성된 복합 재료입니다.포틀랜드 시멘트로 생산된 콘크리트는 세계에서 가장 다재다능한 건축 자재 중 하나이며, 관찰 가능한 거의 모든 면에서 세계를 변화시켰습니다.이는 지구상에서 가장 널리 사용되는 물질 중 하나이며, 현재 포틀랜드 시멘트 제조는 제조에 에너지 집약적이고 기후 변화의
2 가장 큰 원인 중 하나이지만 세계 경제에 매우 중요합니다.

역사

조셉 아스핀 기념 리즈 현판
윌리엄 아스핀은 "현대" 포틀랜드 [1]시멘트의 발명가로 여겨진다.
새로 타설한 콘크리트

포틀랜드 시멘트는 18세기 중반부터 영국에서 만들어진 천연 시멘트에서 개발되었습니다.그 이름은 영국 [2]도싯의 포틀랜드 섬에서 채석된 건축용 돌의 일종인 포틀랜드 돌과 유사하기 때문에 유래되었다.

현대의 포틀랜드 시멘트(일반 또는 일반 포틀랜드 시멘트라고도 함)의 개발은 1756년 존 스미톤이 현재 스미톤의 타워로 알려진 [3]등대의 계획된 건설과 관련하여 트랙스와 포졸라나를 포함한 다양한 암석과 첨가물의 조합을 실험하면서 시작되었습니다.18세기 후반, 로마 시멘트는 1796년 제임스 [4]파커에 의해 개발되고 특허를 받았다.로마 시멘트는 빠르게 대중화되었지만 1850년대에 [3]포틀랜드 시멘트로 대체되었다.1811년 제임스 프로스트는 그가 [4]브리티시 시멘트라고 부르는 시멘트를 생산했다.제임스 프로스트는 1826년에 [5]인공시멘트를 만드는 공장을 세운 것으로 알려졌다.1811년 서드워크의 에드거 돕스는 7년 후 프랑스 기술자 루이 비카트에 의해 발명된 그런 종류의 시멘트에 대한 특허를 취득했다.Vicat의 시멘트는 인공 수성 석회이며, 포틀랜드 시멘트의 "주요 선구자"[3]로 여겨진다.

포틀랜드 시멘트라는 이름은 1823년에 출판된 디렉토리에 기록되어 있으며, 윌리엄 록우드 그리고 아마도 [6]다른 사람들과 관련이 있을 것이다.1824년 그의 시멘트 특허에서, 조셉 아스핀은 그의 발명품을 포틀랜드 [2]돌과 유사하기 때문에 "포트랜드 시멘트"라고 불렀다.그러나 아스핀의 시멘트는 현대의 포틀랜드 시멘트와는 전혀 달랐지만, 현대의 포틀랜드 시멘트의 개발의 첫걸음이었고, "프로포트랜드 시멘트"[3]로 불려왔다.

윌리엄 아스핀은 아버지 회사를 그만두고 시멘트 공장을 차렸다.1840년대에 William Aspdin은 우연히도 포틀랜드 시멘트 개발의 중간 단계인 규산칼슘을 생산했습니다.1848년, 윌리엄 아스핀은 시멘트를 더욱 개선했다.그 후 1853년 그는 독일로 이주하여 시멘트 [6]제조에 종사하였다.William Aspdin은 "메소 포트랜드 시멘트"라고 불릴 수 있는 것을 만들었습니다.[7]Isaac Charles Johnson은 "메소 포트랜드 시멘트" (개발 중간 단계)의 생산을 더욱 개선하였고, 포틀랜드 [8]시멘트의 진짜 아버지라고 주장했다.

1859년, 메트로폴리탄 공사 위원회의 존 그랜트는 런던 하수구 프로젝트에 사용되는 시멘트에 대한 요구사항을 정했다.이것은 포틀랜드 시멘트의 사양이 되었습니다.포틀랜드 시멘트 제조의 다음 발전은 1885년(영국)과 1886년(미국) Frederick Ransome에 의해 특허를 받은 회전식 가마의 도입으로, 보다 강하고 균질한 혼합물과 지속적인 제조 [3]공정을 가능하게 했습니다."연소를 완벽하게 제어할 수 있는" 것으로 알려진 호프만 "끝없는" 가마는 1860년에 시험되었고, 그 과정에서 더 나은 품질의 시멘트가 생산되었음을 보여주었다.이 시멘트는 Stettin의 Portland Symentfabrik Stern에서 만들어졌으며, 이 시멘트는 Hoffmann [9]가마를 최초로 사용했다.독일 시멘트 제조업자 협회는 1878년에 [10]포틀랜드 시멘트에 대한 표준을 발표했다.

포틀랜드 시멘트는 독일과 영국에서 미국으로 수입되었고, 1870년대와 1880년대에 미시간주 칼라마주 근처에서 이글 포틀랜드 시멘트에 의해 생산되었다.1875년, 최초의 포틀랜드 시멘트는 데이비드 O의 지시로 코플레이 시멘트 회사에서 생산되었습니다.펜실베니아 [11]코플레이의 세일러입니다20세기 초까지 미국산 포틀랜드 시멘트가 수입된 대부분의 포틀랜드 시멘트를 대체했다.

구성.

ASTM C150은[12] 다음과 같이 포틀랜드 시멘트를 정의합니다.

기본적으로 규산칼슘으로 이루어진 클링커를 분쇄하여 제조되는 유압시멘트(물과 반응하여 굳을 뿐만 아니라 내수제품도 형성한다)로 보통 1개 이상의 황산칼슘을 지반간 [13]첨가물로 함유한다.

유럽 표준 EN 197-1에서는 다음 정의를 사용합니다.

포틀랜드 시멘트 클링커는 규산칼슘 질량의 최소 3분의 2(3 CaO·SiO2 및 2 CaO·SiO2)로 구성되어야 하며, 나머지는 알루미늄 및 철 함유 클링커 상 및 기타 화합물로 구성되어야 한다.CaO 대2 SiO의 비율은 2.0 이상이어야 한다.산화마그네슘(MgO) 함량은 질량기준 5.0%를 초과해서는 안 된다.

(마지막 두 가지 요구사항은 1909년에 발표된 독일 표준에 이미 명시되어 있습니다.)

클링커는 시멘트의 90% 이상을 차지하며, 다양한 기준에서 허용하는 바와 같이 황산칼슘(설정4 시간을 제어하는 CaSO)과 5%의 소성분(충진제)도 포함되어 있습니다.클링커는 소결절(다이아메터, 0.2~1.0인치[5.1~25.4mm])이며, 미리 정해진 조성의 원혼합물을 고온으로 가열할 때 생성된다.다른 유압 라임으로부터 포틀랜드 시멘트를 정의하는 주요 화학 반응은 벨라이트(CaSiO24)가 산화칼슘(CaO)과 결합하여 알라이트(CaSiO35)[14]를 형성하기 때문에 이러한 고온(> 1,300°C(2,370°F)에서 발생합니다.

제조업

2017년 콩고 고마에 사는 아버지와 아들.시멘트는 피부에 심각한 해를 끼칠 수 있다.

Portland 시멘트 클링커는 시멘트 가마에서 원료 혼합물을 600°C(1,112°F) 이상의 소성 온도로 가열한 다음 융접 온도(현대 시멘트의 경우 약 1,450°C(2,640°F))로 소결시켜 클링커로 만듭니다.

시멘트 클링커에는 알라이트, 벨라이트, 알루민산트리칼슘, 알루미노페라이트 테트라칼슘 등이 있다.알루미늄, 철 및 마그네슘 산화물은 저온에서 [15]규산칼슘이 형성되도록 하는 플럭스로 존재하며 강도에 거의 기여하지 않습니다.저열(LH), 내황산염(SR) 등 특수시멘트는 알루민산트리칼슘(3CaO·AlO23)의 생성량을 제한할 필요가 있다.

클링커 제조의 주요 원료는 보통 석회암(CaCO3)과 알루미노 규산염의 공급원으로 점토를 함유한 두 번째 재료를 혼합한 것입니다.보통 점토나 SiO가2 함유된 불순한 석회암이 사용된다.이러한 리미스톤의 CaCO3 함량은 80%까지 낮아질 수 있습니다.2차 원료(석회석 이외의 원료 혼합물)는 석회암의 순도에 따라 달라집니다.사용되는 재료로는 점토, 셰일, 모래, 철광석, 보크사이트, 플라이애쉬, 슬래그 등이 있습니다.석탄에 의해 시멘트 가마가 연소되면 석탄의 재는 2차 원료로 작용한다.

시멘트 연삭

시간당 270톤의 시멘트를 생산하는 10MW 시멘트 공장.
주요 기사:시멘트 공장

완제품에서 원하는 세팅 품질을 달성하기 위해 클링커에 황산칼슘(보통 석고 또는 무수산염)을 일정량(2~8% 그러나 통상 5%) 첨가하여 미세 분쇄하여 완제품 시멘트 분말을 형성한다.이것은 시멘트 공장에서 이루어집니다.연마 공정은 일반적으로 질량 기준 15%, 직경 5μm 이하의 입자로 구성되는 광범위한 입경 범위의 분말을 얻기 위해 제어됩니다.일반적으로 사용되는 섬도의 척도는 시멘트 단위 질량의 총 입자 표면적인 '특정 표면적'입니다.물을 첨가할 때 시멘트의 초기 반응 속도(최대 24시간)는 특정 표면적에 정비례합니다.일반적인 값은 범용 시멘트의 경우 320–380m2/kg−1, '급속 경화' 시멘트의 경우 450–650m2/kg이다−1.시멘트는 벨트 또는 분말 펌프를 통해 저장고로 운반됩니다.시멘트 공장에는 보통 현지 수요 주기에 따라 1주에서 20주 정도 생산하기에 충분한 사일로 공간이 있습니다.시멘트는 봉투에 담겨 최종 사용자에게 전달되거나 압력 차량에서 고객의 사일로로 방출되는 벌크 파우더 형태로 전달됩니다.선진국에서는 시멘트의 80% 이상이 대량으로 배송됩니다.

포틀랜드 클링커와 석고의 대표적인 구성 요소
시멘트 화학자 표기법(CCN) 표시
클링커 CCN 덩어리
규산삼칼슘(CaO)·3SiO2 C3S 25–50%
규산디칼슘(CaO)·2SiO2 C2S 20–45%
알루민산트리칼슘(CaO)3 · AlO23 C3A 5–12%
테트라칼슘알루미늄오페라이트(CaO)·4AlO23·FeO23 C4AF 6–12%
석고 CaSO4 · 22 HO CShH2 2–10%
포틀랜드 시멘트의 대표적인 구성 요소
시멘트 화학자 표기법 표시
시멘트 CCN 덩어리
산화칼슘, CaO C 61–67%
이산화규소, SiO2 S 19–23%
산화알루미늄, AlO23 A 2.5–6%
산화철, FeO23 F 0–6%
황(VI)산화물, SO3 S̅ 1.5–4.5%

설정 및 강화

시멘트는 복잡한 일련의 화학 반응을 통해 물과 혼합될 때 아직 일부만 [citation needed]이해된다.서로 다른 성분이 천천히 결정되며, 결정의 연동은 시멘트에 그 강도를 부여합니다.이산화탄소는 천천히 흡수되어 포틀랜드라이트(Ca(OH))2를 불용성 탄산칼슘으로 변환한다.초기 설정 후 따뜻한 물에 담그면 설정 속도가 빨라집니다.플래시(또는 빠른) 설정을 방지하기 위한 억제제로 석고를 추가합니다.

사용하다

런던 그로브노르[16] 단지의 포틀랜드 시멘트 패널 장식 사용

포틀랜드 시멘트의 가장 일반적인 용도는 콘크리트 [17]생산이다.콘크리트는 골재(자갈과 모래), 시멘트 및 물로 구성된 복합 재료입니다.건축재로서 콘크리트는 원하는 거의 모든 형상으로 주조할 수 있으며, 경화되면 구조(하중 지지) 요소가 될 수 있다.콘크리트는 패널, 대들보 및 가로 가구와 같은 구조 요소의 건설에 사용될 수 있으며, 도로 및 댐과 같은 상부 구조의 경우 상황에 맞게 주조될 수 있습니다.이러한 재료는 현장에서 혼합된 콘크리트로 공급될 수도 있고 영구 혼합 현장에서 만들어진 '레미콘'으로 제공될 수도 있다.또한 포틀랜드 시멘트는 모르타르(모래와 물만 포함), 석고와 스크리드, 그리고 그라우트(기초, 노반 등을 통합하기 위해 틈새에 압착된 시멘트/물 혼합물)에도 사용됩니다.

물이 포틀랜드 시멘트와 섞이면 제품은 몇 시간 안에 굳어지며 몇 주 동안 굳어집니다.이러한 공정은 사용되는 혼합물과 제품의 경화 조건에 따라 크게 달라질 수 있지만, 일반적인 콘크리트는 약 6시간 내에 굳어지며 24시간 내에 8MPa의 압축 강도를 발생시킵니다.강도는 3일 15MPa, 1주일 23MPa, 4주 35MPa, 3개월 41MPa로 높아진다.원칙적으로 수분을 계속 공급할[dubious – discuss] 수 있는 한 강도는 천천히 상승하지만, 콘크리트는 보통 몇 주 후에 마르게 되어 강도의 성장이 멈춘다.

종류들

일반

ASTM C150

ASTM C150에 [12][18]따라 처음 세 가지 변형된 포틀랜드 시멘트가 5가지 유형으로 존재합니다.

타입 I 포틀랜드 시멘트는 일반 시멘트 또는 범용 시멘트로 알려져 있습니다.다른 유형이 지정되지 않는 한 일반적으로 가정됩니다.특히 토양이나 지하수와 접촉하지 않는 프리캐스트 및 프리캐스트 프레스 콘크리트를 만들 때 일반적으로 일반 건설에 사용된다.이 유형의 일반적인 복합 구성은 다음과 같습니다.

55%(CS3), 19%(CS23), 10%(CAF), 7%(CAF),4 2.8%(MgO), 2.9%(SO3), 1.0%(시멘트 화학자 표기 사용)의 유리 CaO(시멘트 화학자 표기법 사용).

구성에3 대한 제한은 (CA)가 15%를 초과하지 않아야 한다는 것입니다.

타입 II는 황산염에 대한 내성이 중간 정도이며 수화 중에 열을 덜 방출합니다.이런 종류의 시멘트는 1타입과 거의 같은 가격이다.일반적인 화합물 구성은 다음과 같습니다.

51%(CS3), 24%(CS2), 6%(CAF3), 11%(CAF),4 2.9%(MgO), 2.5%(SO3), 0.8%(점화 손실), 1.0%(자유 CaO).

조성물의 한계는 (CA3)가 8%를 넘지 않도록 하여 황산염에 대한 취약성을 감소시키는 것이다.이 유형은 황산염 공격에 노출되는 일반 건설용이며, 특히 토양의 유황 함량이 높기 때문에 콘크리트가 토양 및 지하수와 접촉할 때 사용됩니다.타입I와 가격이 비슷하기 때문에 타입II는 범용 시멘트로 많이 사용되며 북미에서 판매되는 대부분의 포틀랜드 시멘트는 이 사양을 충족한다.

주의: 타입 I 및 타입 II의 사양에 대한 시멘트 미팅이 세계 시장에서 일반적으로 제공되게 되었습니다.

타입 III는 비교적 초기 강도가 높다.일반적인 화합물 구성은 다음과 같습니다.

57%(CS3), 19%(CS2), 10%(CAF3),4 7%(CAF), 3.0%(MgO), 3.1%(SO3), 0.9%(점화 손실), 1.3%(자유 CaO).

이 시멘트는 타입 I과 비슷하지만 더 잘 빻는다.일부 제조업체는 CS 및 CA 함량이 높은 개별33 클링커를 만들고 있지만, 이는 점점 더 드물어지고 있으며, 일반적으로 범용 클링커가 사용되며 일반적으로 50~80% 더 높은 특정 표면적을 연마합니다.석고 수치도 약간 증가할 수 있습니다.따라서 이 유형의 시멘트를 사용하는 콘크리트는 유형 I 및 II의 7일 압축 강도와 동일한 3일 압축 강도를 갖습니다.7일간의 압축 강도는 타입 I과 타입 II의 28일간의 압축 강도와 거의 동일합니다.유일한 단점은 유형 III의 6개월 강도가 유형 I과 II의 강도와 같거나 약간 낮다는 것이다.따라서 장기적인 힘이 희생됩니다.보통 하루 강도가 높아 금형의 회전이 빠른 프리캐스트 콘크리트 제조에 사용됩니다.또한 비상 시공 및 수리, 기계 기반 및 게이트 설치 시공에도 사용할 수 있습니다.

타입 IV 포틀랜드 시멘트는 일반적으로 낮은 수화열로 알려져 있습니다.일반적인 화합물 구성은 다음과 같습니다.

28%(CS3), 49%(CS2), 4%(CAF3), 12%(CAF),4 1.8%(MgO), 1.9%(SO3), 0.9%(점화 손실), 0.8%(자유 CaO).

(CS2)와 (CAF)4의 비율은 비교적 높고 (CS3)와 (CAF3)는 비교적 낮습니다.이 타입의 제한은 (CA3)의 최대 퍼센티지가 7, (CS3)의 최대 퍼센티지가 35라는 것입니다.이것은 수화 반응에 의해 발생하는 열을 느린 속도로 발생시킵니다.그러나 그 결과 콘크리트의 강도는 서서히 발전한다.1~2년 후 완전 경화 후 강도가 다른 유형보다 높아집니다.이 시멘트는 댐과 같이 표면 대 체적비가 낮은 매우 큰 콘크리트 구조물에 사용됩니다.이런 종류의 시멘트는 일반적으로 제조사에서는 재고가 없지만, 일부에서는 대량 특별 주문을 고려하고 있습니다.이러한 유형의 시멘트는 오랫동안 만들어지지 않았습니다. 왜냐하면 포틀랜드 포졸란 시멘트와 분쇄된 고로 슬래그 첨가제가 더 저렴하고 안정적인 대안을 제공하기 때문입니다.

타입 V는 내황산염성이 중요한 경우에 사용합니다.일반적인 화합물 구성은 다음과 같습니다.

38%(CS3), 43%(CS2), 4%(CAF3), 9%(CAF),4 1.9%(MgO), 1.8%(SO3), 0.9%(점화손실), 0.8%(자유 CaO).

이 시멘트는 황산염 저항성이 높은 매우 낮은(CA3) 성분을 가지고 있습니다.허용되는3 (CA)의 최대 함량은 V형 포틀랜드 시멘트의 경우 5%입니다.또 다른 제한사항은 (CAF)4 + 2(CA3) 구성이 20%를 초과할 수 없다는 것입니다.알칼리 토양과 지하수 황산염에 노출되어 (CA3)와 반응하여 팽창에 지장을 주는 콘크리트에 사용된다.미국 서부와 캐나다에서는 일반적으로 사용되지만, 많은 곳에서는 사용할 수 없습니다.유형 IV와 마찬가지로, 유형 V 포틀랜드 시멘트는 주로 분쇄된 고로 슬래그 또는 슬래그와 플라이 애쉬를 포함한 3차 혼합 시멘트를 첨가한 일반 시멘트로 대체되었습니다.

타입 Ia, IIa 및 IIIa는 타입 I, II 및 III와 같은 구성을 가진다.유일한 차이점은 Ia, IIa 및 IIIa에서는 공기 주입제가 혼합물에 분쇄된다는 것입니다.에어 엔터테인먼트는 ASTM 설명서에 나와 있는 최소 및 최대 옵션 사양을 충족해야 합니다.이러한 유형은 미국 동부와 캐나다에서만 사용할 수 있으며, 제한적으로만 사용할 수 있습니다.저온에서 동결에 대한 내성을 향상시키는 공기-엔터테인먼트에 대한 열악한[clarification needed] 접근 방식입니다.

타입 II(MH) 및 타입 II(MH)a는 타입 II 및 IIa와 유사한 구성을 가지지만 약한 열을 가진다.

EN 197 노름

유럽 표준 EN 197-1에서는 포틀랜드 시멘트를 주성분으로 하는 5가지 일반 시멘트를 정의하고 있습니다.이러한 클래스는 ASTM 클래스와 다릅니다.

학급 묘사 구성 요소
CEM I 포틀랜드 시멘트 포틀랜드 시멘트와 최대 5%의 경미한 추가 성분으로 구성됩니다.
CEM II 포틀랜드 복합 시멘트 포틀랜드 시멘트 및 기타 * 단일 구성 요소의 최대 35%
CEM III 고로 시멘트 포틀랜드 시멘트 및 고로 슬래그 비율
CEM IV 포졸란 시멘트 포틀랜드 시멘트 및 최대 55%의 포졸란 성분
CEM V 복합 시멘트 포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 또는 플라이 애쉬 및 포졸라나

*포틀랜드 복합시멘트에 허용되는 성분은 인공포졸란(블라스트로 슬래그(사실상 잠복유압결합제), 실리카 흄, 플라이애쉬) 또는 천연포졸란(화산재 유리, 소성 점토, 셰일 등 규소 또는 규소 알루미늄계 재료)입니다.

CSA A3000-08

캐나다 표준은 6가지 주요 시멘트 클래스를 기술하고 있으며, 그 중 4개는 분쇄된 석회석을 포함한 혼합물로 제공될 수 있다(클래스 이름에 접미사 L이 있다).

학급 묘사
GU, GUL (일명 GU.K.A.)타입 10(GU) 시멘트 일반용 시멘트
씨 중간 내황산염 시멘트
MH, MHL 중열 시멘트
HE, HEL 고초강력 시멘트
좌측, 좌측 저열 시멘트
HS 높은 내황산염성. 일반적으로 다른 유형보다 강도가 덜 빠르게 발달합니다.

화이트 포틀랜드 시멘트

흰색 포틀랜드 시멘트 또는 흰색 일반 포틀랜드 시멘트(WOPC)는 높은 백색도를 제외하고는 모든 면에서 일반 회색 포틀랜드 시멘트와 유사합니다.이 색을 얻으려면 고순도 원료(낮은23 FeO 함량)가 필요하며, 특히 일반 클링커에서 플럭스로 작용하는 산화철이 없을 때 클링커를 소결하는 데 필요한 높은 킬른 온도가 필요합니다.FeO는23 클링커의 융점(일반적으로 1450°C)을 낮추는 데 기여하므로 화이트 시멘트는 더 높은 소결 온도(약 1600°C)를 필요로 합니다.그렇기 때문에 그레이 제품보다 다소 비쌉니다.주요 요구사항은 철 함량이 낮아야 하며, 백색 시멘트의 경우 FeO로 표현되는23 0.5 중량% 미만, 오프 화이트 시멘트의 경우 0.9 중량% 미만이어야 한다.또한 산화철을 산화철(FeO)로 만드는 데 도움이 됩니다. 산화철은 가마 내 조건을 약간 줄임으로써 얻을 수 있습니다. 즉, 가마 출구에서 여분의 산소가 전혀 없는 상태로 작동합니다.이것은 클링커와 시멘트를 녹색으로 물들인다.미량 함량의 CrO23(녹색), MnO(분홍색), TiO2(흰색) 등과 같은 다른 금속 산화물도 색조를 나타낼 수 있으므로 특정 프로젝트에서는 단일 배치의 시멘트를 사용하는 것이 가장 좋습니다.

안전상의 문제

시멘트는 알칼리성이 높을 뿐만 아니라 발열성도 높기 때문에 시멘트 봉지에는 항상 건강 및 안전 경고가 인쇄되어 있습니다.따라서 습식시멘트는 부식성이 강해 물로 즉시 씻어내지 않으면 심각한 피부 화상을 일으키기 쉽다.마찬가지로 점막에 닿는 마른 시멘트 가루는 심각한 눈 또는 호흡 [19][20]자극을 일으킬 수 있습니다.시멘트 분진과 부비강과 폐의 수분이 반응하는 것은 또한 두통, 피로,[21] [22]폐암뿐만 아니라 화학적 화상을 일으킬 수 있습니다.

비교적 저알칼리성 시멘트(pH<11)의 생산은 현재 [23]조사 중인 분야이다.

스칸디나비아, 프랑스, 영국에서는 독성 및 주요 피부 자극성 물질로 간주되는 크롬(VI) 수치가 2ppm(ppm)을 초과할 수 없습니다.

미국 산업안전보건국(OSHA)은 작업장에서 포틀랜드 시멘트 노출에 대한 법적 제한(허용 노출 한도)을 8시간 근무에 걸쳐 50 mppcf(입방피트당 백만 입자 수)로 설정했습니다.국립산업안전보건연구소(NIOSH)는 권장 노출 한도(REL)를 8시간 근무일에 걸쳐 총 노출 10mg/m와3 5mg/m3 호흡 노출로 설정했다.5000mg/m의3 수준에서 포틀랜드 시멘트는 생명과 [24]건강에 즉시 위험합니다.

환경에 미치는 영향

포틀랜드 시멘트 제조는 공정의 모든 단계에서 환경에 영향을 미칠 수 있습니다.여기에는 먼지, 가스, 기계 작동 시 및 채석장에서 발파 시 소음과 진동, 제조 중 대량의 연료 소비, 제조 중 원료에서 CO
2 배출, 채석 시 시골에 대한 피해가 포함됩니다.시멘트 채석 및 제조 시 분진 배출을 저감하는 설비가 널리 사용되고 있으며, 배기가스를 포획하여 분리하는 설비가 보급되고 있다.환경보호에는 채석장을 자연으로 되돌리거나 재배함으로써 채석장을 폐쇄한 후 시골로 다시 통합하는 것도 포함된다.

포틀랜드 시멘트는 부식성이기 때문에 화학적 화상을 [12]입을 수 있습니다.이 분말은 자극이나 심각한 노출로 폐암을 일으킬 수 있으며 결정성 실리카와 6가 크롬을 포함한 많은 위험 성분을 포함할 수 있습니다.환경적인 우려는 시멘트를 채굴, 제조, 운송하는 데 필요한 높은 에너지 소비와 온실가스인 이산화탄소,[citation needed] 다이옥신, 아니x, SO2, 그리고 미립자.포틀랜드 시멘트 생산은 세계 이산화탄소 [25]배출량의 약 10%를 차지한다.국제에너지기구(IEA)는 2050년까지 시멘트 생산량이 12~23% 증가해 세계 [26]인구의 수요를 충족시킬 것으로 예측했다.보조 시멘트 [27]재료로 포틀랜드 시멘트를 대체하기 위한 몇 가지 연구가 진행 중입니다.

질병통제센터의 포틀랜드 시멘트 공장의 역학 노트 및 보고서에는 다음과 같이 기술되어 있습니다.

포틀랜드 시멘트 시설, 특히 황이 함유된 연료를 연소하는 공장 근로자는 SO[황산화물]에
2 노출될 경우 급성 및 만성적인 영향을 인지하고 SO의 피크
2 및 전체 교대 농도를 주기적으로 [28]측정해야 한다.

회사명에 대한 객관적인 연구 노력 오늘날 시멘트 산업에 중요한 문제를 확인할 가장 중요한 환경, 건강과 안전 성능 문제 시멘트 업체가 직면하고 있는 대기 해제, 사고,과 먼지에 근로자 노출(온실 가스 배출, 다이옥신, 질소 산화물, 아황산 가스, 그리고 particulates 포함)다는 결론을 내렸다..[29][더 나은 공급원이 필요하]

포틀랜드 시멘트 제조와 관련된 CO는
2 주로 네 가지 공급원에서 발생합니다.

CO원
2		 양
석회암 탈탄 상당히 일정: 시멘트 kg당 최소 약 0.47kg(1.0lb
2) CO, 최대 0.54(일반적으로 [citation needed]전 세계적으로 약 0.50).
킬른 연료 연소 발전소 효율에 따라 다릅니다. 효율적인 프리칼리너 공장 시멘트 1kg당 0.24kg(0.53lb
2) CO, 0.65에 이르는 저효율 습식 공정, 전형적인 현대적 관행(예: 영국) 평균 0.30.[citation needed]
시멘트 공장 내 차량 생산 및 유통 0.002~0.005로 거의 의미가 없습니다.따라서 일반적인 총 CO는
2 마감 시멘트 1kg당 약 0.80kg(1.8lb)의
2 CO입니다.
발전 로컬 전원에 따라 다릅니다.일반적인 전기 에너지 소비량은 톤당 90–150 kWh로, 전기를 석탄으로 생산할 경우 마감 시멘트 kg당 0.09–0.15 kg(0.20–0.33 lb) CO에
2 해당합니다.

전체적으로 원자력 또는 수력 발전 및 효율적인 제조를 통해 CO
2 발생량은 시멘트 1kg당 0.7kg(1.5lb)으로 줄일 수 있지만, 두 배 더 [clarification needed]높을 수 있습니다.미래에 대한 혁신의 추진력은 시멘트 화학의 수정, 폐기물의 사용,[citation needed] 그리고 보다 효율적인 프로세스를 채택함으로써 소스 1과 2를 줄이는 것이다.시멘트 제조는 분명히 매우 큰 규모의
2 CO 배출체이지만, 콘크리트(시멘트가 약 15%를 차지함)는 [citation needed]이와 관련하여 다른 현대식 건축 시스템에 비해 상당히 유리합니다.석회 기반 박격포와 같은 전통적인 재료와 목재 및 토질 기반 건설 방법은 [30]CO2 배출량을 현저히 낮춥니다.

폐기물 처리 또는 처리에 사용되는 시멘트 플랜트

시멘트 가마에 공급되는 중고 타이어

시멘트 가마 내부의 고온과 산화(산소가 풍부한) 대기 및 긴 체류 시간 때문에 시멘트 가마들은 다양한 유형의 폐기물 흐름에 대한 처리 옵션으로 사용됩니다. 실제로 많은 유해 유기 화합물을 효율적으로 파괴합니다.폐기물 흐름은 또한 일반적으로 프로세스에서 사용되는 화석 연료의 일부를 대체할 수 있는 가연성 물질을 포함하는 경우가 많습니다.

연료 [31]보충제로 시멘트 가마에서 사용되는 폐자재:

또한 포틀랜드 시멘트 제조는 폐기물 [32]흐름에서 나오는 산업 부산물을 사용함으로써 이익을 얻을 수 있습니다.여기에는 특히 다음이 포함됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 시멘트와 관련된 미디어가 있습니다.
  • 국가별 유압시멘트 세계생산량
  • Alpha The Guarantee Portland 시멘트 회사: 1917년 스미스소니언 연구소 도서관 무역 문헌
  • 시멘트 지속가능성 이니셔티브 2011년 12월 18일 Wayback Machine에서 아카이브
  • 시멘트에 대한 균열 대체품
  • 태국 사라부리주(州)에서 세계에서 가장 큰 시멘트 생산능력 집적의 항공사진.14°37°57°N 101°04′38§ E/14.6325°N 101.0771°E/ 14.6325; 101.0771
  • Fountain, Henry (30 March 2009). "Concrete Is Remixed With Environment in Mind". The New York Times. Retrieved 30 March 2009.
  • CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards(NIOSH의 화학적 위험에 대한 포켓 가이드)

레퍼런스

  1. ^ a b Courland, Robert (2011). Concrete planet : the strange and fascinating story of the world's most common man-made material. Amherst, N.Y.: Prometheus Books. ISBN 978-1616144814. Retrieved 28 August 2015.
  2. ^ a b Gillberg, B. Fagerlund, G. Jönsson, Å. Tillman, A-M. (1999). Betong och miljö [Concrete and environment] (in Swedish). Stockholm: AB Svensk Byggtjenst. ISBN 978-91-7332-906-4.{{cite book}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  3. ^ a b c d e Robert G. Blezard, Hewlett의 "석회질 시멘트의 역사" 피터 C., ed.시멘트와 콘크리트의 Lea's chemistry. 4. ed.암스테르담:엘세비어 버터워스 하이네만, 2004년 1~24년인쇄.
  4. ^ a b 사이키아, 미미 다스바르가브 모한 다스, 마단 모한 다스.토목 공학 요소.뉴델히: PHI 러닝 프라이빗 유한회사.2010. 30. 인쇄.
  5. ^ Reid, Henry (1868). A practical treatise on the manufacture of portland Cement. London: E. & F.N. Spon.
  6. ^ a b Francis, A.J. (1977). The Cement Industry 1796–1914: A History.
  7. ^ Rayment, D. L. (1986). "The electron microprobe analysis of the C-S-H phases in a 136-year-old cement paste". Cement and Concrete Research. 16 (3): 341–344. doi:10.1016/0008-8846(86)90109-2.
  8. ^ 한, 토마스 F, 에모리 릴랜드 켐프입니다포토맥 강가에 있는 시멘트 공장들.Morgantown, WV: West Virginia University Press, 1994. 16. 인쇄.
  9. ^ Reid, Henry (1877). The Science and Art of the Manufacture of Portland Cement with observations on some of its constructive applications. London: E&F.N. Spon.
  10. ^ "125 Years of Research for Quality and Progress". German Cement Works' Association. Archived from the original on 16 January 2015. Retrieved 30 September 2012.{{cite web}}: CS1 maint: bot: 원래 URL 상태를 알 수 없습니다(링크).
  11. ^ 미드, 리처드 키더포틀랜드 시멘트: 성분, 원료, 제조, 테스트 및 분석.이스턴, 펜실베이니아: 1906년화학 출판사 4~14호인쇄.
  12. ^ a b c "ASTM C185-15a, Standard Test Method for Air Content of Hydraulic Cement Mortar". www.ASTM.org. West Conshohocken, PA: ASTM International. 2015. doi:10.1520/C0185-15A. Retrieved 16 May 2017.
  13. ^ "Portland Cement". dot.gov. Archived from the original on 7 June 2014.
  14. ^ Dylan Moore. "Cement Kilns: Clinker Thermochemistry". cementkilns.co.uk. Archived from the original on 6 March 2014.
  15. ^ 맥아더, 휴, 던컨 스팔딩.엔지니어링 재료 과학: 특성, 용도, 열화 및 복구.치체스터(영국):호우드 퍼브, 2004년, 217년, 인쇄물
  16. ^ "Housing Prototypes: Page Street". housingprototypes.org. Archived from the original on 16 September 2012. Retrieved 19 January 2007.
  17. ^ 미국 지질조사국, 2020, 광물 상품 요약 200p. doi:10.3133/mcs2020
  18. ^ 양질의 콘크리트 건설에 대한 건설업자의 안내서.제3판세인트루이스, 모건 오피니언: 미국 콘크리트 계약자 협회;, 2005.17.
  19. ^ "Archived copy" (PDF). Archived (PDF) from the original on 4 June 2011. Retrieved 15 February 2011.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  20. ^ Bolognia, Jean L.; Joseph L. Jorizzo; Ronald P. Rapini (2003). Dermatology, volume 1. Mosby. ISBN 978-0-323-02409-9.
  21. ^ Oleru, U. G. (1984). "Pulmonary function and symptoms of Nigerian workers exposed to cement dust". Environ. Research. 33 (2): 379–385. Bibcode:1984ER.....33..379O. doi:10.1016/0013-9351(84)90036-7. PMID 6714189.
  22. ^ Rafnsson, V; H. Gunnarsdottir; M. Kiilunen (1997). "Risk of lung cancer among masons in Iceland". Occup. Environ. Med. 54 (3): 184–188. doi:10.1136/oem.54.3.184. PMC 1128681. PMID 9155779.
  23. ^ Coumes, Céline Cau Dit; Simone Courtois; Didier Nectoux; Stéphanie Leclercq; Xavier Bourbon (December 2006). "Formulating a low-alkalinity, high-resistance and low-heat concrete for radioactive waste repositories" (PDF). Cement and Concrete Research. Elsevier Ltd. 36 (12): 2152–2163. doi:10.1016/j.cemconres.2006.10.005. S2CID 96407505.
  24. ^ "CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Portland cement". www.cdc.gov. Archived from the original on 21 November 2015. Retrieved 21 November 2015.
  25. ^ Scrivener, Karen L.; John, Vanderley M.; Gartner, Ellis M. (June 2018). "Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO 2 cement-based materials industry" (PDF). Cement and Concrete Research. 114: 2–26. doi:10.1016/j.cemconres.2018.03.015. hdl:10044/1/51016. S2CID 139685537.
  26. ^ "Technology Roadmap - Low-Carbon Transition in the Cement Industry: Foldout". IEA webstore.
  27. ^ Lothenbach, Barbara; Scrivener, Karen; Hooton, R.D. (December 2011). "Supplementary cementitious materials". Cement and Concrete Research. 41 (12): 1244–1256. doi:10.1016/j.cemconres.2010.12.001.
  28. ^ "Epidemiologic Notes and Reports Sulfur Dioxide Exposure in Portland Cement Plants". cdc.gov. Archived from the original on 25 June 2017.
  29. ^ "Toward a Sustainable Cement Industry: Environment, Health & Safety Performance Improvement" (PDF). wbcsd.ch. Archived from the original (PDF) on 28 September 2007. Retrieved 5 December 2006.
  30. ^ Kent, Douglas (22 October 2007). "Response: Lime is a much greener option than cement, says Douglas Kent". the Guardian. Retrieved 22 March 2022.
  31. ^ Chris Boyd (December 2001). "Recovery of Wastes in Cement Kilns" (PDF). World Business Council for Sustainable Development. Archived from the original (PDF) on 24 June 2008. Retrieved 25 September 2008.
  32. ^ S.H. Kosmatka; W.C. Panarese (1988). Design and Control of Concrete Mixtures. Skokie, Illinois: Portland Cement Association. p. 15. ISBN 978-0-89312-087-0. As a generalization, probably 50% of all industrial byproducts have potential as raw materials for the manufacture of portland cement.