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시멘트는 어떤 과정을 거쳐 굳습니까? 한번 굳으면 녹일 수 없는 건가요?

고대로부터 자연상태의 시멘트가 각종 토목과 건축공사에 사용 됐습니다. 현재 우리가 사용하는 근대적 의미의 시멘트는 1824 년 영국 리드시의 벽돌공인 조셉 아스프딘에 의해 제조방법이 개발되면서 사용이 본격화됐습니다. 우선 석회석을 구워서 생석 회를 만든 후 물을 가해 분말의 소석회로 만듭니다. 그 다음 점 토를 혼합해 다시 석회로에서 8백℃까지 구운 후 가루로 분쇄 해 제조하는 것입니다. 이렇게 만들어진 시멘트 안에는 다양한 무기화합물(CaO, CaSO4, SiO2, Al2O3 등)이 들어 있습니다. 주로 칼슘(Ca)계열 의 성분들은 석회석으로부터 온 것이고, 그 외의 것들은 점토에 서 온 것입니다. 이들은 물과 화학적으로 배위결합해 수화물을 만드는데, 이 반응들은 모두 발열반응으로 자발적으로 일어납니 다. 이런 수화물들의 혼합물은 점성을 가지며 겔상(gel phase) 이 됩니다. 겔상은 일단 침전하고, 또한 겔상이 만드는 겉의 막을 통해 물 이 내부로 들어와서 막 안쪽에 다시 수화물 층을 만듭니다. 내 부의 시멘트에서 용해된 성분은 막을 통해 외부로 확산해 막의 바깥쪽에 수화물 층을 만들어 자라납니다. 이렇게 자라난 겔이 시멘트입자 사이의 공극을 점차로 메우고 결정화하면서 서로 연 결돼 반데르발스 힘이 생겨나 강도를 발현합니다. 시멘트를 물로 다시 녹이는 것은 불가능합니다. 그러나 공기중 의 이산화탄소(CO2)나 수분(H2O)에 의해 풍화되기도 합니다. 이 것은 시멘트속의 CaO가 이들과 반응해 Ca(OH)2가 되고, 다시 CO2와 반응해 CaCO3와 물이 되는 반응 때문입니다. 하지만 시멘 트는 여러 성분의 혼합물이기 때문에 CaO 성분의 풍화로 전체 가 녹지는 않습니다. 과학동아 2003년 9월호
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