콘크리트는 왜 횡압력에 강하지만 장력에 약한가요?

Question

콘크리트는 횡압력에 강하지만

장력에 약하기 때문에 다른 물질과 혼합하여 이용한다고 알고 있는데

그 이유를 화학적 구조 관점에서 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.

콘크리트는 탄성이 없기 때문에 장력에 약합니다

시멘트, 모래, 자갈, 물 등 혼합물이 탄성을 가질 수 있는 물체 가 없습니다

Answer 2

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

콘크리트가 횡압력에 강한 이유는 주로 그 구조 때문입니다. 콘크리트는 시멘트 물 모래 그리고 자갈 등의 재료를 혼합하여 만들어지는데 이들 재료는 강도가 높은 시멘트로 묶여서 하나의 단단한 구조를 이루게 됩니다. 이 구조는 횡압력이 가해져도 변형되지 않고 그대로 유지되기 때문에 횡압력에 강하다고 할 수 있습니다.

하지만 콘크리트는 장력에 약한 이유는 이 구조에서 나타나는 미세한 균열 때문입니다. 콘크리트는 횡압력에는 강하지만 장력이 가해지면 구조 내부에서 균열이 발생할 수 있습니다. 이 균열은 콘크리트의 강도를 약화시키고 더 큰 장력이 가해지면 균열이 확대되어 더 쉽게 파괴될 수 있습니다.

따라서 콘크리트는 장력에 약한 구조를 가지고 있지만 이를 보완하기 위해 철근과 같은 강한 재료를 콘크리트 내부에 넣어서 장력에 대한 강도를 높이는 방법을 사용합니다. 이렇게 하면 콘크리트는 횡압력에 강한 구조를 유지하면서도 장력에 대한 강도를 높일 수 있습니다.

이처럼 콘크리트의 구조는 횡압력과 장력에 따라 다르게 반응하므로 콘크리트를 다른 물질과 혼합하여 사용하는 것이 좋은 이유 중 하나입니다. 감사합니다.

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Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

콘크리트의 화학적 구조 관점에서, 그 이유는 주로 콘크리트를 구성하는 주요 성분들인 시멘트, 물, 그리고 집합체인 콘크리트 코팅재료인 총칼슘 실리케이트화합물에 기인합니다.

시멘트는 콘크리트의 주요 바인더로 작용하며, 물과 반응하여 수화반응을 일으킵니다. 이 수화반응을 통해 시멘트 안의 석회화합물이 수화되어 총칼슘 실리케이트화합물이 형성됩니다. CSH는 콘크리트의 주요 강도를 결정하는 요소 중 하나입니다.

CSH는 횡압력에 강한 성질을 가지고 있습니다. 이것은 CSH의 입체 구조가 밀집하고 견고하기 때문입니다. 그러나, CSH는 장력에는 상대적으로 약한 성질을 보입니다. 이는 CSH의 입체 구조가 상대적으로 적은 결합력을 가지고 있기 때문입니다. 따라서, 콘크리트는 횡압력에는 강하지만 장력에는 약하므로, 장력에 대한 보완을 위해 철근 등의 강철 보강재가 콘크리트와 함께 사용되는 것입니다.