시멘트의 경우 일정 시간이 지나면 딱딱하게 굳어지는데, 어떤 원리에 의해서 굳어져서 강도가 높아지는건가요?

Question

안녕하세요

건물을 지을 때 없어서는 안될 소재 중 하나로 시멘트가 있는데요

이 시멘트의 경우 일정 시간이 지나면 딱딱하게 굳어지는데,

어떤 원리에 의해서 굳어져서 강도가 높아지는건가요?

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

시멘트가 딱딱하게 굳어지는 원리는 화학적인 반응에 기반하고 있어요. 시멘트는 석회암과 규산칼슘이라는 물질로 이루어져 있는데 이 두 물질이 물과 반응하면서 화학적으로 굳어지는데 이를 수화화 반응이라고 합니다.

수화화 반응은 물과 시멘트 사이에서 일어나는 화학 반응으로 물과 시멘트가 반응하면서 새로운 물질이 생성됩니다. 이 과정에서 생성된 물질이 시멘트를 딱딱하게 굳혀주는 역할을 합니다. 이렇게 굳어진 시멘트는 강도가 높아지게 되는데 이는 수화화 반응이 진행될수록 시멘트 내부의 결정 구조가 강화되기 때문입니다.

시멘트가 굳어지는 속도는 온도와 습도에 따라 달라질 수 있어요. 따뜻한 온도에서는 수화화 반응이 더 빠르게 진행되어 시멘트가 더 빨리 굳어지지만 추운 온도에서는 반응이 느리게 진행되어 굳어지는 시간이 더 오래 걸릴 수 있어요.

따라서 건축물을 짓기 전에는 온도와 습도를 고려하여 시멘트를 사용하는 시기를 결정하게 되고 충분한 시간을 주어 시멘트가 완전히 굳어지도록 해야 안전하고 강한 건물을 짓을 수 있어요.

이렇게 시멘트가 딱딱하게 굳어지는 원리는 화학적인 반응에 기반하고 있으며 온도와 습도 등 다양한 요인에 따라 강도가 달라질 수 있어요. 따라서 건축물을 짓을 때는 이러한 요인들을 고려하여 안전하고 튼튼한 건물을 짓을 수 있도록 노력해야 해요.

도움이 되셨다면 아래 추천과 좋아요 부탁드립니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

시멘트가 굳어지는 원리는 수화 반응입니다. 시멘트의 주성분은 석회석, 규석, 점토, 산화철 등이 혼합된 것입니다. 이 성분들은 물과 반응하여 하이드레이트라는 화합물을 형성합니다. 하이드레이트는 3차원 네트워크 구조를 형성하여 시멘트를 단단하게 만듭니다

Answer 3

안녕하세요. 이동호 과학전문가입니다.

시멘트가 딱딱해지는 원리는 화학적 반응인 수화(硬化) 현상에 기반합니다.

시멘트는 물과 혼합되면, 포틀랜드 시멘트에 포함된 주 성분 중 하나인 석회암 또는 규산칼슘 등이 물과 반응하여 칼슘 실리케이트 수화물(Calcium Silicate Hydrate, C-S-H)과 칼슘 수화물(Calcium Hydroxide, Ca(OH)2)로 변화됩니다.

이 수화 반응은 시간이 지남에 따라 계속 진행되며, 이때 생성되는 칼슘 실리케이트 수화물과 칼슘 수화물이 시멘트의 입자들을 서로 연결시켜 단단하고 강한 구조를 형성합니다.

이 과정은 일종의 결정화 과정이기도 하며, 시멘트가 딱딱하고 강한 형태로 고체화됨에 따라 건축물 또는 구조물의 건설 및 공사에 필요한 강도를 제공합니다.

Answer 4

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

탄산칼슘은 이산화탄소가 섞인 물과 만나면 액체가 되었다가 수분과 이산화탄소가 증발되면서 다시 굳어집니다. 종유석, 석순 등은 석회석이 빗물과 같이 약산성을 띈 물에 녹았다가 굳어 형성된다. 시멘트는 바로 이러한 원리, 곧 탄산칼슘이 녹고 뭉치고 다시 굳는 원리를 이용하여 만들어졌습니다.

시멘트가 물과 만나 화학적으로 반응해서 단단한 결합재로 변하는 과정은 천천히 일어납니다. 시멘트 입자가 물과 만나야 반응하기 때문에 수화반응은 시멘트 입자 표면에서 시작됩니다. 뻥튀기 하듯이 폭발적으로 일어난다면 순간적으로 굳겠지만 수화반응은 그렇게 일어나지는 않습니다.