스트론튬계 상전이물질은 특정한 온도에서 물질의 상태가 변함에 따라서 열을 흡수하거나 방출하게 된다. 본 연구의 목적은 스트론튬계 상전이물질의 혼입이 플라이애시 치환 모르타르 및 고로슬래그 치환 모르타르의 수화발열 및 역학적 특성에 미치는 영향을 실험적으로 평가하는 것이다. 스트론튬계 상전이물질의 혼입량은 결합재 질량의 1, 2, 3, 4, 5%로 하였다. 총 12개 수준의 모르타르 배합에 대해서 모르타르 흐름성능, 간이수화열온도상승, 압축 및 휨강도 실험을 각각 수행하였다. 실험결과 본 연구에서 사용한 스트론튬계 상전이물질은 모르타르의 수화열 저감 및 수화지연에 효과적인 것으로 판단된다. 특히 플라이애시 치환 모르타르의 최대온도 상승량은 고로슬래그 치환 모르타르의 최대온도 상승량에 비해 낮게 나타났다. 플라이애시 및 고로슬래그 치환 모르타르의 압축강도는 상전이물질 혼입량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

This study investigated the concentration of heavy metals in blast-furnace slag cement by changing the content ratio between blast-furnace slag and ordinary Portland cement for the safe recycling of blast-furnace slag in the cement industry. The analysis of the three main materials of the cement (ordinary Portland cement, blast-furnace slag, and the alternative raw materials), resulted in the ordinary Portland cement having the highest concentration of heavy metals. Also, it is concluded that the heavy metal content of blast-furnace slag cement is mainly attributed to the content of ordinary Portland cement. As the content of furnace slag during the manufacture of cement increases, the overall heavy metal content of the furnace slag cement becomes low. This was highly evaluated as a resource in the cement-production process, in respect of the effective recycling of resources and the safe management of hazardous materials.

The purpose of this study was to verify safe and environmentally-sound recycling of blast-furnace slag in the cement industry. This was accomplished by analyzing the heavy metal contents of three kinds of raw materials: blast-furnace slag, Portland cement, and the substitutes, which were mainly input into the manufacture of cement. The research revealed that, in the five samples tested, the heavy metal level in the blast-furnace slag cements (5.90 ~ 8.38 mg/kg for Cr6+) is lower than the ordinary Portland cement (11.04 ~ 14.92 mg/kg for Cr6+). This suggests that both raw materials have low heavy metal contents compared with the 20 mg/kg limit enforced by the autonomic convention in Korea. As for the substitutes, there was no decisive effect on the overall heavy metal content because of the low input ratio of 2.5%. Therefore, it is of high utility value to recycle the blast-furnace slag in the cement industry, considering slag can dilute the overall heavy metal contents in the cement products.

In this paper, the changing of durability design variables such as cover depth, surface chloride content, and replacement ratio of GGBFS are considered, and optimum substitution ratio of GGBFS are derived with intended service life. With increasing cover depth, service life increased by 2.78~3.21 times. Cover depth is the most influencing parameters of those in this study. For reasonable durability design of concrete, quantitative exterior condition and critical chloride content should be determined.

시멘트 산업에서는 폐자원의 재활용과 비용절감 및 생산 효율성을 증가시키기 위하여 고로슬래그, 석탄재, 폐수처리오니, 폐타이어, 폐합성수지 등 다양한 폐기물이 보조연료 및 대체원료로 사용되고 있다. 그러나 이로 인하여 시멘트 제품의 유해성, 주변 환경 영향 등에 대한 논란을 유발하고 있다. 이에 따라 시멘트 제품의 품질의 안전성과 환경 유해성에 대한 사회적 논란을 해소하기 위해서 시멘트 중 육가크롬을 20 mg/kg으로 관리 중이며, 육가크롬을 포함하여 6개 중금속(Cr6+, As, Cu, Cd, Pb, Hg)에 대하여 매월 모니터링 중이다. 모니터링에 분석되는 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트를 대상으로 함에 따라 다른 종류의 시멘트에 대한 중금속 함유량을 파악할 필요성이 있다. 따라서 본 연구에서는 고로슬래그를 이용한 고로슬래그 시멘트에 대한 중금속 함유특성을 파악하고자 하였다. 그 결과 고로슬래그 시멘트의 경우 대부분 고로슬래그와 보통 포틀랜드 시멘트가 50 % : 50 %로 혼합하여 생산되고 있었으며, 고로슬래그가 혼합됨에 따라 중금속 함유량이 낮아지는 것을 파악하였다. 또한, 공사현장에서 초기 강도가 낮은 단점이 있으나 자원 재활용 및 유해물질 안전관리 측면에서 볼 때 고로슬래그 시멘트의 사용은 부가가치 및 환경성이 높다고 평가된다.

최근 온실가스 감축을 위해 시멘트 클링커를 대체하여 고로슬래그 미분말을 다량 치환한 하이볼륨 슬래그 시멘트에 대한 연구 활 발히 진행되고 있다. 하지만, 수화열 및 내구성 등 다양한 장점에도 불구하고 초기 재령에서의 낮은 강도 발현 등의 문제점으로 인해 실제 현장 의 적용에 한계점을 가지고 있다. 본 연구는 이러한 점을 극복하고자 GGBFS 혼입률에 따른 페이스트의 압축강도, 수화열 등의 특성을 분석하 였다. GGBS 분말도에 따른 4종류와 치환율 35%, 50%, 65%, 80% 4수준으로 하여 총 16개의 배합에 대해 실험을 수행하였다. 실험결과 낮은 물-바인더 비에 의한 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트 배합은 초기 재령에서의 낮은 압축강도의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 판단된 다. 또한 GGBS의 분말도는 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트의 초기 재령에서의 압축강도 증진에는 효과가 있지만, 28일 이후의 장기 강도에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다.

Recently, a method of using blast furnace slag to reduce the amount of cement which generates a large amount of carbon dioxide during the manufacturing process has been studied. Blast furnace slag is a latent hydraulic property material and requires the use of alkali activator. However, alkali activator is expensive and have problems in use. Therefore, in this study, an alkali aqueous solution was used instead of an alkali activator. The alkaline aqueous solution used in this study was obtained by electrolysis of pure water and has strong alkalinity of pH12. As a result, we found that the use of alkali aqueous solution is effective in improving the reactivity of blast furnace slag.

고로슬래그 미분말은 공학적으로 우수한 건설산업 부산물이며, 최근들어 환경부하 저감 및 사용 활성화를 위해 대단위 슬래그 치 환 콘크리트가 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 목표 강도를 50 MPa로 설정하고 고로슬래그미분말 치환률을 65%로 고려한 대단위 치환 슬 래그 콘크리트를 제조하여 건조수축특성과 초지재령 특성을 평가하였다. 이를 위해 3 수준의 콘크리트를 제조하였으며, 슬럼프 플로우, 강도, 건조 및 자기수축에 대한 실험을 수행하였다. 실험결과, 보통 포틀랜트 시멘트를 100% 함유한 콘크리트(OPC 100)에 비하여 재령 7일전의 강 도는 약간 감소하였으나, 슬래그 치환 배합은 수화에 필요한 충분한 자유수를 가졌으므로 28일 재령에서는 우수한 강도 발현을 나타내었다. 또 한 재령 3일까지 큰 자기수축으로 인하여, OPC 100 배합에서는 건조수축이 크게 평가되었지만, 65% 고로슬래그 미분말을 치환한 배합에서는 초기재령의 자기수축 성능이 개선되어 우수한 건조수축거동을 나타내었다. 특히 단순 질량 치환배합(BS 65)보다 물-결합재비(0.27)와 단위수 량(163kg/m3)을 낮춘 OPTBS 65에서 더욱 우수한 건조수축 및 자기수축 거동을 나타내었다.

In general, polymer cement mortars that is made from organic polymer dispersion and cement have good workability compared with ordinary cement due to ball-bearing acting of polymer particles in cement mortar. The purpose of this study is to evaluate the workability of cement mortar according to adding of admixtures such as polymer dispersions, blast-furnace slag and fly ash. From the test results, the flow of polymer-modified mortars is increased with increasing polymer-cement ratio, and also is a little improved according to adding of fly ash compared to blast-furnace slag.

In this study, it was developed geopolymer concrete of alkali-activated using the mixed fly ash and blast furnace slag. and it was developed the interlocking block using the developed geopolymer concrete. In addition, the bending strength and water absorption rate of the interlocking block was tested by KS standard. The test results were as follows. The water adsorption ratio of the BSF4 specimen was under 10%, and the flexural strength of that was over 5MPa

In general, polymer cement mortars that is made from organic polymer dispersion and cement have good workability compared with ordinary cement due to ball-bearing acting of polymer particles in cement mortar. The purpose of this study is to evaluate the workability of cement mortar according to adding of admixtures such as polymer dispersions, blast-furnace slag and fly ash. From the test results, the flow of polymer-modified mortars is increased with increasing polymer-cement ratio, and also is a little improved according to adding of fly ash compared to blast-furnace slag.

In this study, it was developed geopolymer concrete of alkali-activated using the mixed fly ash and blast furnace slag. and it was developed the interlocking block using the developed geopolymer concrete. In addition, the bending strength and water absorption rate of the interlocking block was tested by KS standard. The test results were as follows. The water adsorption ratio of the BSF4 specimen was under 10%, and the flexural strength of that was over 5MPa.

최근 온실가스에 의한 지구온난화에 대한 국내외의 관심이 급증하여, 주요 선진국을 필두로 하여 국제적인 협약 체결을 맺어 온실가스를 감축하고자 노력하고 있다. 한국도 온실가스 저감 목표를 세우고 이를 달성하기 위해 다양한 분야에서 관련 기술을 개발하고 있다. 특히, 한국 온실가스 배출 분야에서 온실가스 감축 잠재력이 비교적 큰 것으로 알려진 콘크리트의 주재료인 시멘트에 의한 온실가스 저감 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 한국뿐만 아니라 국제적으로 공통적인 큰 관심 연구 분야이다. 시멘트의 1 ton 생산 시에는 주요 온실가스인 이산화탄소가 0.7~1.0 ton 배출되는 것으로 알려져 있으며, 이는 전체 이산화탄소 배출량의 7~8%를 차지한다. 따라서 콘크리트 제조 시에 시멘트를 대신하여 고로슬래그, 플라이애쉬 등의 산업부산물을 활용하여, 시멘트 사용량을 줄여서 이산화탄소 배출량을 저감하고자하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 산업부산물을 적용한 알칼리 활성 콘크리트의 탄소 흡수 및 물리역학적 특성을 확인하여 실제 시멘트 대체용으로 활용 가능성을 확보하고자 하였다. 콘크리트 제조 시에 첨가되는 시멘트를 고로슬래그 및 플라이애쉬로 대체함으로써, 시멘트 사용량 저감을 통해 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄이고, 활성화시킨 고로슬래그를 활용하여 직접적으로 이산화탄소를 포집하였다. 또한 양생조건에 따른 이산화탄소 흡수능 및 이산화탄소 흡수 전후의 화학적 특성을 확인하고자 20~80℃ 범위에서 양생한 시료의 이산화탄소 흡수 및 물리역학적 특성을 비교하였다. 탄소 포집용 알칼리 활성 콘크리트를 제작함에 앞서, 기초 실험을 통해 다양한 산업부산물 중에서 이산화탄소 활성화제 및 시멘트 대체용으로 동시에 활용 가능한 최적의 산업부산물로 고로슬래그를 선정하였다. 고로슬래그의 수경성 확보를 위해 수산화칼슘 및 규산나트륨을 활성화제로 사용하였다. 바인더와 활성화제, 증류수를 투입하여 혼합한 알칼리 흡수제는 질소 충진한 항온 챔버에서 24시간 동안 보관하였다. 20℃에서 양생한 시료의 이산화탄소 흡수량은 51.5 g-CO2/kg였으며, 40℃에서 양생할 때 이산화탄소 흡수량은 59.3g-CO2/kg으로 가장 높았으나, 60, 80℃에서 양생한 시료의 경우 CO2 흡수량이 20, 40℃에서 양생한 시료에 비해 낮았다. 압축강도를 측정한 결과도 이산화탄소 흡수 실험결과와 동일한 추세를 보였다. 이산화탄소 흡수 및 압축강도 실험결과들을 바탕으로, 본 연구에서 개발한 알칼리 활성 콘크리트는 이산화탄소 흡수제 기능을 갖는 건축재료로써 활용이 가능하며, 특히 40℃에서 양생 할 경우 알칼리 활성 콘크리트의 이산화탄소 흡수능이 극대화 될 것으로 판단된다.

The purpose of the present study is to investigate some effects of concrete according to addition of blast furnace slag and sulfuric alkali-activator. Blast furnace slag was used at 30~80% replacement by weight of cement, and liquid sulfur having NaOH additives was chosen as the alkaline activator. In order to evaluate characteristics of blast furnace slag concrete with sulfuric alkali activators, compressive strength test, carbonation test were performed.

본 연구에서는 경량기포 콘크리트를 이용한 육성용 토양골재의 적용성을 평가하기 위해서 고로슬래그 기반 기포콘크리트의 총 8 배합과 인공토양골재를 제조하였다. 고로슬래그 기반 기포콘크리트 배합의 주요변수는 단위결합재량으로서 100에서 800 kg/m3으로 변화하 였다. 경량기포콘크리트는 플로우, 슬러리 및 절건 밀도와 재령별 압축강도를 측정하였으며, 파쇄된 인공토양골재는 pH, 입도분포, 투수계수, 양이온치환용량(CEC), 유기물함유량(C/N비)을 측정하였다. 측정결과 경량기포콘크리트의 플로우, 슬러리 및 절건밀도와 재령별 압축강도는 단위결합재량이 증가함에 따라 증가하였다. 경량기포콘크리트의 단위결합재량이 500 kg/m3 이상인 배합의 28일 압축강도는 4 MPa 이상이었 다. 인공토양골재에 3일 이상의 15% 희석된 제1인산암모늄의 수용액침지는 pH를 저감시키는데 효과적이었다. 또한 제조된 인공토양골재는 양이온 치환용량(CEC) 측면에서 상급으로 평가되었지만 C/N비 측면에서는 조경시방서를 만족시키지 못하였다.

철근 콘크리트 구조물의 철근에 대한 부식을 발생시키는 다양한 유해 열화인자 중 염화물 이온(Cl-)은 침투로 인한 확산속도가 빠 르고, 철근에 직접적으로 관여하여 부식을 야기시켜 매우 중요한 열화원인이다. 대형 콘크리트 구조물의 타설에서 불가피하게 발생하는 콜드 조인트는 전단력에 취약하여, 이는 내구적 열화에 대한 피해를 증가시키는 경향을 보인다. 본 연구에서는 콜드조인트를 가진 OPC(Ordinary Portland Cement) 콘크리트와 GGBFS(Ground Granulated Blast Furnace Slag) 염화물 촉진 실험으로 염화물 확산계수를 정량적으로 평가하였 다. GGBFS 콘크리트에서는 6.6×10-12 m2/sec의 확산계수가 측정되었는데. 이는 OPC 콘크리트에 비하여 약 30% 수준의 낮은 확산계수값을 나 타내었으며, 콜드조인트를 가진 콘크리트에서도 비슷한 경향이 관측되었다. OPC 건전부 콘크리트에 비하여 GGBFS 콘크리트의 염화물 확산 계수는 건전부에서 0.30배, 콜드조인트부에서 0.39배 정도의 우수한 염해 저항성을 나타내었다.

Based on the study of strength development characteristics of Ground granulated blast-furnace slag(GGBFS), it was found that the use of GGBFS as a admixture was advantageous in terms of long-term strength. Therefore, GGBFS can be a replacement for the Flyash which is currently used in the NPP.

This study evaluates the material performance of slump value and compressive strength of the concrete which was made by recycled sand and blast furnace slag powder(BFSP). The main variables are replacement ratio of BFSP. As a result, it was evaluated that more detailed evaluation is needed in long-term strength development and the compensation of slump value to the replacement ratio of BFSP.

Using of the ground granulated blast furnace slag as the substitutes of cement mixtures is increasing. This is used about 40% as the substitutes commercially but recently there are several tests used the maximum 80%. When used as the substitutes of cement mixtures which can improve the durability, the watertightness and the sulfate resistance but there is reduced the concrete quality due to early strength reduction and the drying shrinkage increase. Therefore it is very important to make the curing environment which helps early hydration activation vigorously. In this study, the hydrate characteristics replacing the maximum 80% of ordinary portland cement with blast furnace slag powder and using the alkali activator to increase early hydration activation were considered and analyzed by the XRD, TG-DTA, SEM, From these tests results, the use of the alkali activator had the increase of the calcium hydroxide according to ages and the reach time reduced about 1 min. and 9 min. for the first and second peak respectively. The effects on the hydrate characteristics of using the alkali activator were not significant.

혐기성 고정상 반응기는 충전된 담체의 표면적에 미생물을 부착시켜 고효율 반응을 유도하는 반응기이다. 혐기성 고정상 반응기는 기본적인 부유성장식 공정인 CSTR반응기보다 상대적으로 짧은 체류 시간(HRT)에서 고농도의 유기물을 처리하는데 유용하다. 본 연구에서는 포항의 제철 공장에서 채취한 고로 슬래그를 담체로 이용한 상향류식 혐기성 고정상 반응기를 CSTR반응기와 비교해서 짧은 HRT에서 미감수를 처리하는데 적용하였다. 또한 높은 유기물 부하율 조건에서 혐기성 고정상 반응기의 공정 효율과 담체로써 고로 슬래그의 이용가능성에 대해 연구하였다. 쌀은 아시아의 대부분 나라에서 주식으로 먹고 있고, 쌀 이용 시 세척하는 과정에서 주요 폐기물로써 미감수가 대량 배출된다. 미감수는 높은 유기물 함량과 가용성 때문에 생물학적 분해가 쉽고, 혐기 소화에 의한 바이오 가스 생성에 적합하다. 본 실험의 반응기는 희석한 미감수(6.2 g COD/L)를 기질로 하여 HRT 10일에서 0.7일까지 점차적으로 감소시켜 운전하였다(유기물 부하율 기준 0.6 - 8.6 g COD/L·d). 운전 조건의 변화와 함께 유기물 제거율, 메탄 발생량, 메탄 수득율 등의 공정 인자가 변화하였고, HRT 3.4일에서 최대의 메탄 수득율(0.33 L/g COD)을 얻었다. HRT 3.1일에 추가적으로 denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)분석법을 이용하여 미생물 군집분석을 수행하였다.