Replacement aggregate source like as electric arc furnace slag will be important more and more in the domestic construction field. Recently KS F 4715 was revised in order to utilize electric arc furnace slag as concrete aggregate. However, stability for an actual structure has not been confirmed sufficiently. Therefore, more careful attention should be paid on the quality management of slag aggregate. To evaluate the volume stability of electric arc furnace slag, a method of immersion expansion for evaluating road aggregate has been used. These conventional method needs long time, so there are many demands from industry for fast testing method. This paper is intended to evaluate whether the acceleration test method in the hydro thermal condition is proper or not, and find the correlations between the volume expansion and oxide compounds of slag aggregate. The test results indicates that the acceleration test method has sufficient possibility as a way of evaluating the safety of electric arc furnace slag, and that there is no correlations between the volume expansion of mortar bar with slag aggregate and the oxide compositions of slag aggregate, but the main cause of the pop-out phenomenon is the MgO content of slag aggregate.

For utilization of Electric Arc Furnace Slag’s high added value, KS F 4571 was revised, so the institutional environment to use concrete aggregate was prepared. But, it has hardly been reported how much the slag occurring in actual steel-making plants meets KS requirements. Therefore, this study was intended to analyze various engineering features of electric arc furnace slag, which occur in diverse kinds of electric arc furnace process to manufacture reinforcing rebar, hot roll, and shape steel, in accordance with KS and relevant standards. The test results from this study showed that electric arc furnace slag occurring in Korea didn’t meet the standards relating to many physical properties, such as water absorption, grading, unit volume weight, and material passing standard sieve 0.08 mm which are required for concrete aggregate and are prescribed in KS F 4571, and therefore that something is needed to be improved. Regarding chemical properties, heavy metal solubility based on official wastes test method, CaO and FeO were met, but content of MgO related to expansion and basicity exceeded or came close to standards. Therefore, it was found that some measures should be taken to address the issue.

이 연구에서는 철강 공정에서 발생되는 전기로 산화슬래그 골재를 사용한 철근콘크리트 보의 전단 성능을 평가하였다. 이를 위하여 총 6개의 단순지지형 실험체를 제작하여 전단실험을 수행하였다. 주요 실험변수는 골재의 종류와 전단철근의 유무로 하였다. 실험체는 전단경간비가 2.5, 폭 200mm, 유효깊이가 300mm인 직사각형 단면으로 4점가력을 받도록 계획하였다. 기존 강도식을 사용하여 실험체의 전단강도를 예측하였으며, 전단해석모델을 사용한 유한요소해석을 수행하여 전기로 산화슬래그 골재를 사용한 실험체의 전단거동을 예측하였다. 실험결과로부터, 전기로 산화슬래그 골재를 사용한 실험체의 전단 성능은 천연골재를 사용한 실험체와 서로 유사한 것을 확인할 수 있었다.

본 연구는 수산화나트륨(NaOH)으로 활성화된 슬래그 모르타르에 석고를 혼합하여 플로우, 응결시간 및 압축강도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 실험에는 석고를 슬래그 중량에 대해 0~50%까지 혼합하고, 활성화제의 농도는 3M와 6M, 양생온도는 20±2℃와 35±2℃의 경우에 대해 실시하였다. 플로우와 응결시간시험결과는 석고의 혼합률이 증가할수록 증가하였다. 그러나 압축강도는 일정 혼합률까지 석고의 첨가량이 증가하면 증가하지만 그 이후로는 감소하였다.

The objective of this study is to investigted the mechanical properties used cement mix-materials, blast furnace slag. Experimental variables of this study are replacement ratio of blast furnace slag.

국내 천연자원은 1980년대 이후 지속적인 국토개발 사업으로 사용량이 한계에 이르고 있다. 특히, 건축 및 토목분야에 가장 많이 사용되고 있는 건설재료 중의 하나는 골재로 시멘트 및 아스팔트와 함께 사용되어 구조물의 골격을 이루는 중요한 자원이다. 현재의 건설경기는 장기화된 경기침체로 감소의 경향을 나타내고 있지만, 과거에 무분별하게 사용되었던 실적으로 천연 골재의 수급이 어려운 실정이다. 또한, 국민들의 의식 수준이 높아짐에 따라 환경보전의식이 대두되어 새로운 천연자원의 개발은 많은 제약이 따르게 된다. 이러한 제약을 탈피하고자 골재의 경우에는 기존 구조물의 철거 시 발생하는 폐기물을 재활용하여 사용하고 있지만, 기존 골재보다 품질성능이 좋지 않아서 제품으로써의 파급효과가 적은 실정이다. 하지만, 한정된 천연 자원을 보존하는 현실을 감안한다면 순환골재의 사용은 증가할 것으로 사료되며, 이와 더불어 순환골재를 대체할 수 있는 대체재료의 개발과 적용이 동반하여 증가할 것으로 판단된다. 이상의 국내 현실을 감안하여 본 연구에서는 철강산업의 부산물로 발생하는 전기로 산화슬래그를 아스팔트 콘크리트용 골재로 제품화하여 천연골재를 보존하는 친환경 연구를 추진하고자 한다. 현재, 전기로 산화슬래그는 기타 다른 철강부산물보다 품질성능이 우수하지만, 발주처의 인식부족으로 신설도로의 노반재료로 대부분 사용되고 있는 실정이다. 일부 시멘트 콘크리트용 골재로 사용된 실적도 소개되고 있지만, 슬래그에 존재하는 불안정한 Free-CaO와 MgO가 물과 반응하여 체적팽창에 따른 구조물의 파괴를 초래하여서 시멘트 콘크리트용 골재로는 기피하고 있는 실정이다. 하지만, 아스팔트 콘크리트는 아스팔트가 골재를 코팅하고 있는 형태로 수분이 전기로 슬래그에 직접적으로 닿는 것을 차단하므로, 전기로 슬래그의 체적팽창을 방지할 수 있는 구조이다. 따라서, 본 연구에서는 수분의 침투에 따른 체적팽창을 모사할 수 있는 수분 민감도 시험과 마샬 안정도, 간접인장강도를 측정하여 실내 내구성능을 분석하였다. 또한, 중차량의 통행량이 빈번한 제철 사업장의 사내도로에 포설하여 전기로 슬래그 골재의 실제적인 거동을 분석하였다. 전기로 산화 슬래그를 적용한 아스팔트 혼합물의 전반적인 물성결과는 다음과 같다. 수분의 침투에 따른 강도저하를 평가할 수 있는 수분민감도에서는 86%의 높은 강도유지발현을 하고 있었다. 마샬 안정도와 간접인장강도 역시 기준을 훨씬 상회하는 것은 물론이며, 일반 천연골재 아스팔트 혼합물보다 우수한 강도를 발휘하고 있는 것을 알 수 있었다. 현장 시험포장에서 코아를 채취하여 측정한 다짐 에너지는 일반이 96 %, 전기로 슬래그가 99.6 % 로 일반 혼합물보다 다짐 에너지가 충분히 전달된 것으로 분석되었다.

프리캐스트 콘크리트 아치 암거는 현장 타설식 암거에 비해 구조물의 고품질화 및 반복적인 대량생산으로 원가 절감과 건식화 시공으로 인한 공정의 단순화와 공기가 단축되는 이점을 지니고 있다. 따라서 본 연구는 상재 허용하중을 확보하고, 시공성 및 내구성이 뛰어나며, 경제성을 고려한 고성능 프리캐스트 아치 암거를 개발하고 향후 고성능 프리캐스트 아치 암거를 생산하기 위한 기초적인 자료를 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 기존의 보통 포틀랜드 시멘트를 이용한 프리캐스트 아치 암거의 경제성 및 내구성, 강도특성을 개선하고자 고로슬래그를 이용하여 최적의 배합비를 산출하고, 이를 토대로 중성화, 염해, 동결융해 등의 시험을 통해 내구성을 확보하고, 휨 성능을 확인하고자 실물아치암거를 제작하여 외압강도시험을 실시하였다. 또한 구조해석을 통해 응력검토를 하였다. 내구성 검토 결과, 분말도 6,000cm2/g을 가진 고로슬래그 미분말을 50%로 혼입한 콘크리트가 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트보다 염화물이온 투과성에 대한 저항성 및 동결융해 저항성 등 기초물성 및 내구성이 개선됨을 알 수 있었다. 아치암거에 대한 휨 시험 결과, OPC에 비해 GFSC6의 경우는 크게 구조적 성능이 떨어지지는 않는 것으로 나타났으며, 균열양상 및 연성도에서는 우수함을 나타냈다. MIDAS CIVIL 2006으로 판해석 결과 시험체의 휨 거동을 잘 묘사하는 것으로 나타났으며, 처짐의 경우 시험체의 시험결과보다 크게 나타났지만, 처짐 양상은 비슷한 것을 알 수 있었고, 벽체와 상부 슬래브에 발생하는 응력은 부재가 허용하는 균열응력값 이내로 나타남에 따라 사용하중 상태에서의 응력검토는 안전한 것으로 판단된다.

본 연구는 표준실험체인 전단보강근이 없는 철근콘크리트 보(SSS)와 전단보강근이 있는 철근콘크리트 보(BSS), 성능개선실험체로는 전단보강근이 없는 철근콘크리트 보에 고로슬래그미분말을 혼입한 고인성섬유 복합모르타르를 타설한 실험체(SHF시리즈, SHFSC시리즈)로 총 11개의 실험체를 축소 제작하여 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 얻어진 결과를 비교․분석하여 하중-변위, 파괴형태, 최대내력, 전단응력 등을 규명함으로써 구조성능의 개선정도를 평가하였다. 고로슬래그미분말을 혼입한 고인성섬유 복합모르타르를 이용한 철근콘크리트 보 실험체(SHF시리즈, SHFSC시리즈)의 경우 전단보강근이 없는 표준실험체(SSS)보다 전단응력은 각각 26%, 28%, 연성능력은 각각 5.27, 5.75배 증가하는 결과를 나타내었다. 또한, 충분한 연성적인 거동과 안정적인 휨인장 파괴를 나타내었다.

고로슬래그 미분말을 순환골재 모르타르 및 콘크리트의 제조에 활용할 경우, 순환골재에서 용출된 Ca(OH)2가 고로슬래그에 대한 자극제 역할을 수행하여 수화반응을 개선할 수 있을 것으로 판단되고 고로슬래그를 통해 알칼리 저감 효과를 얻을 것으로 예상되어 본 연구를 진행하게 되었다. 그 결과 고로슬래그 미분말을 혼입․사용한 순환 잔골재 모르타르는 재령 3일에서는 고로슬래그 혼입율에 따라 강도가 감소하는 결과를 나타냈다. 이는 고로슬래그의 수화반응이 일어나지 않았기 때문으로 판단되며 또한, 순환 잔골재 혼입률에 관계없이 고로슬래그 미분말의 혼입률이 증가함에 따라 재령 3일 측정한 수화활성도도 저하되는 것으로 나타났다. 재령 7일에서는 순환 잔골재에서 용출된 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 자극제 역할을 수행하여 고로슬래그 미분말을 혼입한 배합의 압축강도 발현이 천연 잔골재를 사용한 모르타르보다 서서히 증가하는 결과를 보이기 시작하였으며 이로 인해 재령 7일 측정한 고로슬래그 미분말을 단계별로 혼입한 배합의 수화활성도가 고로슬래그를 혼입하지 않은 배합보다 높아지는 것으로 나타났다. 재령 28일에서는 고로슬래그 미분말 혼입률 30% 배합에서는 고로슬래그의 수화반응으로 인해 천연 잔골재를 사용한 배합보다 높은 압축강도를 보이기 시작하였으며 이때 측정한 수화활성도는 천연 잔골재를 사용한 배합과 특별한 차이를 보이지 않았으며, 이는 지속적으로 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 공급되지 못하였기 때문으로 판단된다.