World.net/maindoc/news/2004/4/23/news20594.asp

시멘트는 건축용 시멘트질 재료로, 화학성분에 따라 실리콘산염 시멘트, 알루미늄산염 시멘트, 황산염시멘트의 세 가지 범주로 나눌 수 있다. 규산염 시멘트는 흔히 쓰이는 시멘트로, 규산염 시멘트라고도 한다. 알루미늄산염 시멘트와 황산염시멘트는 특수한 용도의 시멘트이다. 이 기사에서는 포틀랜드 시멘트의 발명에 대해 설명합니다.

어떤 사람들은 시멘트를 건축의 음식이라고 부르는 것을 좋아하고, 시멘트는 인류 문명에서 중요한 위치를 차지한다. 현재 세계 시멘트 생산량은 이미 20 억 톤에 달하며 현대사회에 없어서는 안 될 대종 제품이다.

시멘트의 발명은 인류가 생산 실천에서 중장기 축적한 결과이다. 그것은 고대 건축 겔화 재료를 기초로 발전하여 오랜 역사 과정을 거쳤다.

고대 서방 국가의 건축 시멘트질 재료

시멘트가 발명된 지 수천 년 전, 점토는 먼저 서구에서 시멘트질 재료로 사용되었다. 고대 이집트인들은 나일강의 흙으로 연소되지 않은 흙덩이를 지었다. 강도를 높이고 수축을 줄이기 위해 모래와 풀도 진흙에 섞여 있다. 이런 흙으로 지은 건물은 물이 잘 스며들지 않아 빗물과 강물의 침식을 견디지 못하지만, 건조한 지역에서는 여러 해 동안 보존할 수 있다.

기원전 3000 년경부터 기원전 2000 년경까지 고대 이집트인들은 석고를 건축 접착제로 사용하기 시작했고, 석고는 고대 이집트 피라미드의 건설에 사용되었다. 기원전 30 년에 이집트가 로마 제국에 통합되기 전에 고대 이집트인들은 석고를 구워 건물을 지었다.

고대 그리스인들은 이집트인들과 다르다. 건물에 사용된 시멘트재료는 석회석을 구워 만든 석회이다. 기원전 146 년에 로마제국은 그리스를 합병하여 그리스인들이 석회를 생산하고 사용하는 전통을 물려받았다. 로마인들이 석회를 사용하는 방법은 석회수를 용해시켜 모래와 섞어 모르타르를 만든 다음 이 모르타르로 건물을 짓는 것이다. 석회 모르타르로 만든 고대 로마 건축물 중 일부는 매우 견고하여, 심지어 지금까지도 보존되어 있다.

고대 로마인들은 석회의 사용 기술을 개선하여 석회에 모래를 섞었을 뿐만 아니라 갈은 화산재도 섞었고, 화산재가 없는 지역에서는 화산재와 같은 효과를 내는 바닥 벽돌도 섞었다. 이 모르타르는' 석회사' 2 액형 모르타르에 비해 강도와 내수성이 크게 높아져 일반 건물과 수중 건물이 더욱 내구성이 있다. "석회-화산재-모래" 3 조 모르타르를 "로마 모르타르" 라고 부르는 사람들이 있다.

로마인들이 모르타르를 만드는 지식은 널리 퍼졌다. 고대 프랑스와 영국에서는 이 세 가지 그룹의 모르타르가 각종 건물을 짓는 데 널리 사용되었다.

유럽 건축사에서' 로마 모르타르' 의 응용은 오랫동안 계속되었다. 그러나 9 세기에는 10 과 1 1 세기에 이 박격포 기술이 거의 실전되었다. 이 긴 시간 동안 모르타르용 석회는 모두 소성불량한 석회석 덩어리였으며, 깨진 벽돌도 갈아지지 않아 품질이 좋지 않았다. 12, 13, 14 세기에는 석회소성의 질이 점차 향상되고, 깨진 벽돌과 화산재가 가늘어지고,' 로마 절구' 의 질이 다시 원래의 수준으로 돌아갔다.

중국 고대 건축 시멘트질 재료의 발전은 그 독특한 오랜 역사 과정을 가지고 있다.

"하얀 회색 얼굴"

일찍이 기원전 5000-3000 년에 신석기 시대 양사오 문화 시대에는 동굴과 지하실의 바닥과 벽을' 백고' 로 발라 매끄럽고 단단하게 만들었다. "백회면" 은 천연 강석으로 만든 하얀 가루로 붙여진 이름이다. 강석은 실리카 함량이 높은 석회암 덩어리로 황토에 자주 섞여 황토의 칼슘 결핵이다. "백회고" 는 중국 고대 최초의 건축 시멘트질 재료이다.

황토 기원전 16 세기 상조 시대에 지혈 건물은 빠르게 목조 구조로 발전했다. 이때,' 백회고' 로 땅을 닦는 것 외에 흙벽은 모두 황토로 쌓은 것이다. 기원전 403 년부터 기원전 22 1 년 전국 시대까지 노란 진흙으로 풀을 섞은 벽을 쌓고 흙벽에 벽돌을 받치는 데도 사용되었다. 중국 건축사에서' 백회고' 는 일찌감치 도태됐고, 황토와 풀이 섞인 황토는 시멘트재료로 현대사회에 계속 사용되었다.

석회는 기원전 7 세기 주조에 나타났다. 주대의 석회는 거대한 조개의 껍데기로 만든 것이다. 조개 껍질의 주성분은 탄산칼슘으로 모든 탄산가스가 빠져나와 석회를 형성한다. 좌전' 에는' 성공 2 년 (기원전 635 년), 8 월 송문공이 죽고 황새와 합장했다' 는 기록이 있다. 홍재는 껍데기로 구워 만든 석회재로 주대에는 흡습과 습기 및 겔화 성능이 양호한 것으로 밝혀졌다. 후장을 제창하던 고대에는 무덤을 오래 보존하기 위해 무덤에 유해를 흡습 방습 재료로 사용했다. 무덤을 지을 때 재는 시멘트재료로 무덤을 짓는 등. 명대' 천공 개물' 이라는 책에는 황새의 생산과 사용이 주조부터 명조까지 유전하지 않고 중국 역사에 전해져 왔다는 것을 보여주는' 불타는 집 법도' 가 한 장 있다.

진한 시대에는 목조 건축물 외에 석조 구조가 중요한 위치를 차지하였다. 석조구조는 반드시 우수한 시멘트질 재료로 지어야 하는데, 이는 석회 제조업의 급속한 발전을 촉진시켜 세계 각지에서 수집한 석회석으로 석회를 굽는 데 쓰이기 때문에 석회 생산점이 생겨났다. 당시 석회를 사용하는 방법은 석회와 물을 혼합하여 석회를 만든 다음 석회로 석조석, 벽돌벽, 석조권을 만들어 벽을 칠하는 것이었다. 한대에서는 석회의 응용이 이미 매우 보편적이어서 석회로 만든 석조 구조로 다층 파빌리온 누각을 지을 수 있다.

중국의 만리장성은 기원전 7 세기부터 서기 17 세기까지 건립되었으며, 연이어 20 여 개의 왕조가 주재하고 건설에 참여했다. 진 (), 한 (), 명 () 세 왕조가 건설된 시간이 가장 길어서 5 만 킬로미터의 만리장성에 5000 여 킬로미터를 건설했다. 이 세 왕조에서는 석회 시멘트질 재료가 이미 더 높은 수준으로 발전하여 만리장성을 건설하는 데 널리 사용되었다. 따라서 만리장성의 많은 부분이 후세에 의해 석회로 만들어진 것으로 밝혀졌다.

명대의' 천공 오카이' 라는 책에서도 석회를 만드는 방법을 상세히 기재했다. 청대' 건법' 이라는 책에는 석회 발사 기술과 석회 성능의 관계가 기재되어 있다. 이 기록들은 명청 이후 중국이 풍부한 석회 생산과 사용 지식을 축적했다는 것을 보여준다.

"삼토"

기원 5 세기 중국 남북조 시대에는 석회, 점토, 가는 모래로 구성된' 삼콘크리트' 라는 건축 재료가 등장했다. 명대에 이르러 석회, 도분, 자갈로 구성된' 삼토' 가 나타났다. 청대에는 석회, 점토, 가는 모래로 구성된' 삼합토' 와 석회, 광산 찌꺼기, 모래가 있다. 청대' 궁석교 실록' 이라는 책에서는' 삼토' 의 비율을 설명했다.' 회토는 석회와 황토의 혼합물, 혹은 삼토' 라고 한다. 회토는 46%, 석회는 40%, 황토는 60% 를 섞는다. 현대인의 관점에서 볼 때,' 삼토' 는 석회와 황토나 기타 화산재 재료를 결합제로, 가는 모래, 자갈, 찌꺼기를 충전재로 하는 콘크리트이다. "콘크리트" 는 고대 로마의 3 조 모르타르, 즉 "로마 모르타르" 와 많은 유사점이 있다.

"콘크리트" 는 출시 이후 바닥, 지붕, 건물 기초 및 바닥 쿠션으로 일반적으로 사용되었습니다. 삼토' 는 압축 후 강도가 높을 뿐만 아니라 방수 성능도 좋다. 청나라 때도 댐을 다지는 데 쓰였다.

흥미로운 역사적 우연의 일치는 중국이라는 먼 동방고국이 유럽 대륙에서' 로마 모르타르' 와 같은' 삼콘크리트' 를 채택할 때도 사용되고 있다는 것이다.

우리나라 고대 건축물 시멘트질 재료 발전의 두드러진 특징 중 하나는 석회찹쌀, 석회동유, 석회혈재, 석회백초, 석회찹쌀명반 등 유기물이 섞인 시멘트질 재료를 사용하는 것이다. 또' 삼토' 를 사용할 때 찹쌀, 피재 등 유기물이 섞여 있다.

민간 전설에 따르면 진나라가 만리장성을 건설할 때 찹쌀즙은 벽돌을 만드는 데 사용되었다. 고고학적 발견에 따르면 남북조 시대 허난성 등현 초상화의 벽돌담에는 전분이 함유된 시멘트질 재료가 깔려 있었다. 하남 등봉현 소림사, 북송선화 2 년, 명홍지 12 년, 가징 40 년 등 여러 시대의 탑은 모두 전분이 섞인 석회를 시멘트재료로 만들었다. 송회' 는 남송 간선도로가11706 년에 건설되었다고 기록한다. "성벽은 벽돌재 5 층으로, 성면은 찹쌀죽 재로 깔려 있어 웅장하고 내구성이 있다." 남경 도시는 명나라에 건설되어 세계에서 가장 큰 석조 성벽이다. 그것의 기초는 흙을 다지는 것이고, 밖은 거대한 벽돌이다. 시멘트질 재료는 석회를 사용하고, 중요한 부위는 석회와 찹쌀즙으로 그라우팅한다. 성벽 윗부분에 오동유와 흙이 섞여 매우 견고하다. 오동유나 찹쌀즙을 섞어서 명반과 석회를 섞어서 만든 접착제는 접착성이 매우 뛰어나 가짜 산을 복구하는 데 자주 쓰이며, 지금까지도 고대 건축물의 복구에 사용되고 있다.

콘크리트와 유기물을 혼합하여 건물의 시공 방법으로 사료에서 흔히 볼 수 있다. 명대의' 천궁 오카이' 라는 책에서는 "무덤과 물탱크로 사용할 때 유골 일부를 모래에 넣고, 다른 부분은 황토에 넣어 찹쌀, 호두 주스와 골고루 섞는다" 고 기술했다. 감옥을 쌓은 후, 영원히 파손되지 않으므로 삼중토라고 부른다. " 중국 건축사에서 청나라 강희년 동안 베이징 노구교 남북 양안은 찹쌀즙으로 몇 리를 건설해 베이징 남교가 수해를 면할 수 있게 했다. 석교 건설사에 따르면 찹쌀과 소피를 섞어' 삼토' 를 섞은 석교는 굳어진 후 화강암처럼 견고하다. 찹쌀즙에' 삼토' 를 섞은 건물은 매우 단단하고 질기다. 곡괭이로 대패질하면 불꽃이 생기는데, 어떤 것은 화약이 있어야 터질 수도 있다.

중국은 역사가 유구하여 인류 문명 창조 과정에서 눈부신 성과와 중요한 공헌을 하였다. 영국의 저명한 과학사 이요셉은' 중국 과학기술사' 라는 책에서 "기원 3 세기부터 기원 13 세기까지 중국은 서방 국가들이 따라잡을 수 없는 과학 지식 수준을 유지하고 있다" 고 썼다. 중국의 발명과 발견은 특히 15 세기 이전에 동시대의 유럽을 훨씬 능가했다. 우리나라 고대 건축물 시멘트질 재료의 발전 과정은' 백회면' 과 황토에서 석회와' 삼콘크리트', 석회와 유기질이 섞인 시멘트질 재료까지이다. 이 역사 과정에서 우리는 과학사 이조셉과 비슷한 결론을 내릴 수 있다. 중국의 고대 건축물 시멘트소재는 자신의 휘황찬란한 역사를 가지고 있으며, 서구 고대 건축물과의 시멘트질 재료 개발 과정에서 석회와 유기물을 결합한 시멘트를 대량으로 사용함으로써 한 수 앞선다.

그러나 최근 몇 세기 동안 중국은 이미 뒤떨어졌다. 특히 청나라 건륭 말년, 즉 18 세기가 끝난 후 과학기술과 서구의 격차가 갈수록 커지고 있다. 우리나라 고대 건축물 시멘트질 재료의 발전은 석회와 유기물이 섞인 시멘트질 재료 단계에 도달한 후 멈추고 이를 바탕으로 한 걸음 더 나아가지 못했다. 서구 고대 건축물의 시멘트 재료는' 로마 모르타르' 를 기초로 계속 발전하여 현대 시멘트 방향으로 개선하여 결국 시멘트를 발명하였다.

현대 시멘트의 발명

현대 시멘트의 발명은 차근차근 진행되는 과정이 있는데, 단번에 이루어지는 것이 아니다.

수경석회 18 세기 중반에 영국은 항해가 발달했지만 암초, 모래사장 등 해난사고가 빈번했다. 선박 사고를 피하기 위해 등대는 항법에 사용되었다. 당시 영국은 등대를 짓는 재료로는 목재와 로마 모르타르의 두 가지가 있었다. 그러나 바닷물에 노출되면 나무는 가연성과 부패하기 쉽다. "로마 모르타르" 는 일정한 내수성이 있지만 바닷물의 침식과 침식을 견디지 못한다. 물자가 바닷물에서 내구성이 없기 때문에 등대는 종종 손상되고 배는 안전하게 항해할 수 없으며 빠르게 발전하는 해운업은 중대한 장애를 겪고 있다. 해운안전문제를 해결하기 위해 65438 년부터 2008 년까지 해수 침식에 내성이 있는 재료를 찾고 내구성이 뛰어난 등대를 건설하는 것이 영국의 50 년대 경제 발전의 최우선 순위가 되었다. 이에 대해 영국 의회는 중금을 아끼지 않고 인재를 초빙했다. 영국 토목 공학의 아버지로 존경받는 엔지니어 J. Smiton 은 등대 건설 임무를 맡도록 고용되었다.

1756 스미스턴 등대 시공 과정에서 석회-화산재-모래 3 조 모르타르 중 서로 다른 석회석이 모르타르 성능에 미치는 영향을 연구했다. 점토를 함유한 석회석이 발견되었는데, 소성과 가는 맷돌을 거친 후 물을 넣으면 서서히 경화될 수 있으며, 바닷물에는' 로마 모르타르' 보다 강도가 훨씬 높아 바닷물의 침식을 견딜 수 있다. 스미스턴은 새로 발견된 모르타르로 플리머스항에 세계적으로 유명한 에디스 스톤 등대를 지었다.

점토를 함유한 석회석으로 만든 석회를 수응고 석회라고 합니다. 스미스턴의 발견은 시멘트 발명 과정에서 지식 축적의 큰 도약으로 영국 항해업뿐만 아니라 포틀랜드 시멘트의 발명에도 중요한 역할을 했다. 그러나 스미스턴이 성공적으로 연구한 수경성 석회는 광범위하게 응용되지 않았다. 당시 석회, 화산재, 모래로 구성된' 로마 모르타르' 는 여전히 널리 사용되고 있었다.

로마 시멘트 1796, 영국 J.Parker 는 SepaTria 라는 점토 석회석을 구단으로 갈아서 석회보다 높은 온도에서 구워 시멘트로 만들었다. 파커는 이 시멘트를' RomanCement' 라고 부르며 이 시멘트에 대한 특허를 얻었다. "로마 시멘트" 는 물과 접촉하는 공사에 사용할 수 있다. 왜냐하면 그것은 빠르게 응결되기 때문이다. 그것은 포틀랜드 시멘트로 대체될 때까지 영국에서 널리 사용되었다.

거의' 로마 시멘트' 를 생산하는 동시에 프랑스인들도 진흙재로 시멘트를 만들었는데, 브로네 지역의 화학 성분은 현대 시멘트에 가깝다. 현대 시멘트 화학 성분에 가까운 이런 천연 진흙 회암을 시멘트 회암이라고 하며, 이 석회암으로 만든 시멘트를 천연 시멘트라고 한다. 미국인도 로젠데일과 루이빌에서 흙재로 천연 시멘트를 만들었다. 19 의 80 년대와 그 이후 오랜 기간 동안 자연시멘트는 미국에서 널리 사용되고 있으며 한때 건설업계에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있다.

영국 시멘트 영국인 J 포스터 (J.Foster) 는 시멘트에 힘쓰는 연구자이다. 그는 두 개의 무게의 백악과 한 개의 무게의 점토를 섞은 다음, 물에 젖어 진흙으로 갈아서 한 통에 침전물을 가라앉히고, 침전물을 대기에서 건조시킨 다음 석회가마에 넣어 구웠다. 온도는 재료 중의 탄산가스가 완전히 휘발되는 것을 기준으로 하고, 소성산물은 연한 노란색이며, 냉각 후 시멘트로 갈아진다. 포스터는 이 시멘트를' BritishCement' 라고 부르며 10 월 22 일 영국 특허 번호 4679, 1822+65438 을 받았다.

"영국 시멘트" 는 소성 온도가 낮기 때문에 품질이 "로마 시멘트" 보다 현저히 낮기 때문에 가격이 낮고 판매량도 크지 않다. 이런 시멘트는 널리 보급되지는 않았지만, 그 제조 방법은 현대 시멘트 제조의 초기 형태이자 시멘트 지식 축적의 또 다른 도약이다. 포스터는 또한 현대 시멘트의 발명에 기여했다.

포틀랜드 시멘트18241010 월 2 1 일, 영국 리즈의 메이슨 ASP

그의 특허 증명서에 묘사된' 규산염 시멘트' 의 제조 방법은' 석회석을 미세한 가루로 찧고, 일정량의 점토를 넣고, 물과 섞고, 인공이나 기계적으로 풀을 섞는다' 는 것이다. 진흙을 접시에 넣고 가열하여 말리다. 마른 재료를 조각으로 깨뜨린 다음 석회석 속의 탄산가스가 모두 빠져나올 때까지 석회가마에 넣어 굽습니다. 구운 숙료는 냉각, 분쇄, 연마를 거쳐 시멘트로 만들어졌다. 시멘트를 사용할 때 소량의 물을 넣고 적당한 농도로 섞은 모르타르는 각종 작업장에 적합하다. "

이 시멘트는 수화 경화 후 색이 영국 포틀랜드의 건축석재 색상과 비슷해 포틀랜드 시멘트라고 불린다.

Asp 딩은 영국 웨이크필드에 최초의 포틀랜드 시멘트 공장을 설립했다. 나중에 그의 아들은 영국 그라츠하이드에 또 다른 공장을 짓고 독일 1856 에 또 다른 공장을 짓고 그곳에서 만년을 보냈다.

Asp 딩 부자는 실리콘산염 시멘트의 생산 방법에 대해 장기간 비밀을 유지하며 각종 비밀 조치를 취했다. 공장 주변에 높은 담을 쌓고, 아버지의 허락 없이는 누구도 공장에 들어갈 수 없다. 근로자들은 일자리 밖에서 걷는 것을 허용하지 않는다. 허상을 만들기 위해 황산동이나 기타 분말을 접시에 담아 가마에 넣을 때 마른 재료에 뿌리는 경우가 많다.

Asp 딘의 특허증서에 묘사된 실리콘산염 시멘트의 제조 방법은 포스터의 영국 시멘트와 본질적으로 다르지 않다. 소성 온도는 재료의 탄산가스가 완전히 휘발되는 것을 전제로 한다. 시멘트 생산 상식에 따르면 이 온도에서 만든' 실리콘 시멘트' 의 품질은' 영국 시멘트' 보다 좋을 수 없다. 그러나 포틀랜드 시멘트는 시장에서 영국 시멘트보다 경쟁력이 있다. 1838 템즈강 터널을 개조할 때 포틀랜드 시멘트의 가격은 영국 시멘트보다 훨씬 높았지만 업주들은 포틀랜드 시멘트를 선택했다. 분명히, ASP 딩은 비밀 유지를 위해' 실리콘 시멘트' 생산 기술을 모두 특허증서에 기록하지 않았으며, 시멘트 생산에 대한 그의 이해는 실제로 특허증서에 명시된 것보다 더 많았다. Asp 딩은 공장 생산에서 반드시 높은 소성 온도를 사용했을 것이다. 그렇지 않으면 경화된 시멘트는 포틀랜드의 석두 같은 색을 가지지 않을 것이며, 그 제품도 그렇게 경쟁력이 없을 것이다.

그러나 특허 증명서에 실린 내용과 관련 자료에 따르면 ASP 딘은 실리콘산염 시멘트의 정확한 연소 온도와 정확한 원료 비율을 파악하지 못해 공장에서 생산된 제품의 품질이 매우 불안정하고 심지어 시멘트 품질 문제로 건물이 무너지기도 했다.

영국에서 ASP 딩과 동시대의 또 다른 시멘트 연구 천재는' 로마 시멘트' 와' 영국 시멘트' 를 전문으로 만드는 영국 백조구 화이트의 사장인 I.C.Johnson 이다. 1845 기간 동안 존슨은 실험에서 소성한 후 일정 양의 유리체를 함유한 시멘트 숙료를 우연히 발견했으며, 연마 후 매우 좋은 수경성을 가지고 있다. 게다가, 우리는 소결 제품에 석회가 함유되어 있다면 시멘트가 굳으면 금이 간다는 것을 발견했다. 이러한 예상치 못한 발견에 따르면 존슨은 시멘트 제조의 두 가지 기본 조건을 확정했다. 하나는 가마의 온도가 충분히 높아야 소결구에 일정량의 유리가 함유되어 짙은 녹색을 띠게 할 수 있다는 것이다. 둘째, 원료의 배합비는 정확하고 고정적이어야 하며, 구운 완제품에는 과도한 석회를 함유해서는 안 되며, 시멘트가 경화된 후에는 균열할 수 없다. 이러한 조건은 실리콘산염 시멘트의 품질을 보장하고 ASP 정찬이 해결할 수 없는 품질 불안정 문제를 해결했다. 이때부터 현대 시멘트 생산의 기본 매개변수를 찾았다. 1909 년 존슨은 98 세 때 영국 정부에 그가 1845 년에 제조한 시멘트가 진짜 포틀랜드 시멘트라고 불만을 제기했고, ASP 딩은 품질이 안정된 시멘트를 만들지 않았기 때문에 포틀랜드 시멘트의 발명자라고 부를 수 없었다 그러나 영국 정부는 존슨의 불만에 동의하지 않고 여전히 ASP 틴이 포틀랜드 시멘트 특허권을 보유하기로 한 결정을 유지하고 있다. 영국과 독일의 동료들은 존슨의 일을 높이 평가하면서 포틀랜드 시멘트의 발명에 지울 수 없는 중요한 공헌을 했다고 생각한다.

2 1 세기 인류 역사상 첫 번째 산업혁명이 유럽에서 발생해 서방 국가의 사회경제의 빠른 발전을 촉진하고 건축시멘트질 재료의 발전을 가속화했다. 로마모르타르를 기초로 1756 년 서방 국가에서 수경성 석회가 발견되었다. 1796 은' 로마 시멘트' 와 비슷한 천연 시멘트를 발명했다. 1822' 영국 시멘트' 가 나타났다. 1824 년 영국 정부는 최초의 포틀랜드 시멘트 특허를 수여했다. 포틀랜드 시멘트 (포틀랜드 시멘트) 는 서구에서 서서히 탄생하면서 끊임없이 보완적인 여행에 착수했다. (윌리엄 셰익스피어, 포틀랜드, 시멘트, 시멘트, 시멘트, 시멘트, 시멘트, 시멘트)