양회
양회(洋灰)는 건축 및 토목 공사에 사용되는 중요한 건축 자재이다. 물과 반응하여 굳어지고 단단해지는 성질을 가진 수경성(水硬性, Hydraulic) 결합재(binder)의 일종이다. 주로 모래, 자갈 등과 혼합하여 콘크리트나 모르타르를 만드는 데 사용되며, 현대 건설의 핵심 재료로 꼽힌다. 일반적으로 '시멘트'(cement)라고도 불린다.
'양회'라는 단어는 중국어 '洋灰'(yánghuī)에서 유래한 것으로, 서양(洋)에서 들어온 회색(灰)빛 결합재라는 의미를 가지고 있다.
개요
양회는 물과 혼합될 때 수화(hydration) 반응을 일으켜 화학적으로 변화하고, 이 과정에서 시간이 지남에 따라 굳어지면서 강도를 발현한다. 이 단단하게 굳은 물질은 물속에서도 그 형태와 강도를 유지하는 성질(수경성)을 가지고 있어, 다양한 구조물을 구축하는 데 필수적으로 사용된다.구성 및 생산
양회의 주원료는 석회석(limestone)과 점토(clay)이다. 이 외에도 철광석, 규석 등이 부원료로 사용된다. 생산 과정은 크게 다음과 같다.- 원료 채취 및 분쇄: 석회석, 점토 등을 채취하여 적절한 비율로 혼합하고 미세하게 분쇄한다.
- 소성(Calcination): 분쇄된 원료를 킬른(kiln)이라는 회전 가마에서 1,400~1,500 °C의 매우 높은 온도로 가열한다. 이 과정에서 원료들이 화학적으로 결합하여 클링커(clinker)라는 덩어리를 형성한다.
- 분쇄 및 첨가: 생성된 클링커에 약간의 석고(gypsum)를 첨가하여 다시 미세한 분말로 갈아낸다. 석고는 양회가 물과 너무 빠르게 반응하여 굳는 것을 막는 역할을 한다.
종류
양회에는 용도와 특성에 따라 다양한 종류가 있다. 가장 흔하게 사용되는 것은 포틀랜드 양회(Portland cement)이며, 그 외에도 다음과 같은 종류들이 있다.- 포틀랜드 양회: 가장 일반적인 양회로, OPC(Ordinary Portland Cement)라고도 한다.
- 혼합 양회: 포틀랜드 양회 클링커에 고로 슬래그, 플라이애시 등의 혼합재를 첨가하여 만든 양회이다. 수화열을 낮추거나 장기 강도를 높이는 등의 특성을 갖는다.
- 백색 양회: 철분 함량을 낮춰 회색이 아닌 백색을 띠는 양회이다. 미장이나 장식용으로 사용된다.
- 조강 양회: 초기 강도 발현이 빠른 양회로, 공사 기간 단축이 필요한 경우에 사용된다.
용도
양회는 다양한 형태로 건설 현장에서 사용된다.- 콘크리트 (Concrete): 양회, 물, 모래(잔골재), 자갈(굵은골재)을 혼합하여 만든다. 건물, 교량, 댐, 도로 등 대부분의 토목 및 건축 구조물의 핵심 재료이다.
- 모르타르 (Mortar): 양회, 물, 모래(잔골재)를 혼합하여 만든다. 벽돌이나 블록을 쌓는 데 사용하는 줄눈재, 미장 재료, 타일 접착 등에 사용된다.
- 그라우트 (Grout): 양회, 물, 미세한 모래를 혼합하거나 양회와 물만 혼합하여 만든다. 균열 보수, 빈 공간 채움, 타일 줄눈 등에 사용된다.
특성
양회의 주요 특성은 다음과 같다.- 수경성: 물과 반응하여 굳고 강도를 얻는다.
- 응결 및 경화: 물과 섞은 후 일정 시간이 지나면 유동성을 잃고 굳기 시작하는 것을 응결, 응결 후 시간이 지남에 따라 단단해지는 것을 경화라고 한다.
- 강도: 경화 과정을 통해 압축 강도, 인장 강도 등의 역학적 강도를 발현한다.
- 내구성: 적절히 사용될 경우 장기간 구조물의 형태와 기능을 유지할 수 있다.
역사
인류는 고대부터 석회(lime)나 석고(gypsum)를 이용한 유사한 결합재를 사용해 왔다. 특히 고대 로마인들은 화산재를 섞어 물속에서도 굳는 수경성 모르타르를 만들어 건축에 활용하였다. 현대적인 의미의 포틀랜드 양회는 1824년 영국의 조지프 애스프딘(Joseph Aspdin)에 의해 발명되었으며, 이후 전 세계적으로 건축 재료의 혁신을 가져왔다.환경 영향
양회 생산 과정은 대규모의 에너지 소비와 원료 채취를 수반하며, 특히 석회석을 고온으로 가열하는 과정에서 다량의 이산화탄소(CO2)가 발생하여 지구 온난화의 원인 중 하나로 지적된다. 따라서 환경 부하를 줄이기 위한 친환경 양회 생산 기술 및 대체 재료 연구가 활발히 진행되고 있다.같이 보기
- 시멘트
- 콘크리트
- 모르타르
- 클링커
참고 문헌
- 각종 건축 재료학 교재 및 관련 전문 서적