This study is a basic study to CGS, which originates from the IGCC, as fine aggregate for concrete. The study measured density, water absorption ratio, solid volume percentage for grain shape, fineness modulus, grading curve of physical properties of fine aggregate. As a result, the density and solid volume percentage for grain sheet were found to be satisfactory in the aggregate for content (KS F 2527).Water evaluation ratio, fitness modulus, and grinding curve did not meet KS standards. Therefore, it is deemed necessary to adjust the grain size through sieving in case of fineness modulus and grinding curve.

본 논문은 전기로 산화슬래그 골재를 사용하여 콘크리트를 제작하여 물리적 성능을 평가하였다. 실험은 전기로 산화슬래그 골재를 치환하여(잔골재-굵은골재) 0%-0%, 0%-100%, 50%-100%, 100%-100%으로 각 4수준으로 일반강도영역 W/C 45%와 고강도영역인 W/C 30% 의 2수준으로 제작하여 진행하였다. 굳지 않은 콘크리트에서는 공기량, 플로우 및 슬럼프, 단위용적질량 실험을 진행하였으며, 경화 콘크리트 에서는 압축강도 및 휨강도, 단위용적질량 실험을 통하여 물리적 특성을 검토하였다. 본 연구의 실험결과 전기로 산화슬래그의 혼입량이 증가 함에 따라 콘크리트의 강도 증진 효과가 나타났으며, 이는 전기로 산화슬래그 골재 내에 β-C2S로 인하여 골재 내외부에서 강도 증진 효과를 발 휘한 것으로 사료된다.

As the amount of slag generated annually increases, attempts to recycle slag as high value products are underway in order to develop an efficient resource recycling industry based on slag and derive economic benefits as well. However, the application of electric arc furnace (EOS) slag as construction material is practically limited because of the unstable substances included in it, such as free CaO.(EOS contains a small amount of free CaO, but several limitations still exist. Slag is stored for more than 3 months depending on the quantity of slag, which leads to additional economic loss. In this study, the amount of free CaO present in EOS is quantitatively evaluated to examine its qualities as a potential construction material and verify its application as concrete material. The quantitative analysis of free CaO present in EOS is performed using ethylene glycol. The free CaO contents of EOS samples were found to be below 0.5%. This satisfies the criteria specified in KS F 4571, which states that the CaO content should be below 40% and CaO/SiO2 ratio should be below 2.0. In addition, it was confirmed that free CaO content difference appears to be dependent on the aging period and storage position.

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.

Converter slag contains free-CaO and free-MgO that has a problem causing a breakdown in the water and reaction. To solve this problem, it was treated the aging process that is inserting a converter slag aggregate in water before placing concrete. As a result, aging process was very effective in the compressive strength of the concrete.

This study was evaluated of the fluidity of the mortar according to the size chance in order to examine whether ferro-nickel slag that produced by-product of making stainless steel applies to the fine aggregate.

본 연구에서는 표준실험체 (BSS), 순환굵은골재와 고로슬래그 미분말의 치환과 하이브리드섬유를 보강한 실험체 (BSPRR1, BSPRR2시리즈), 순환굵은골재와 고로슬래그 미분말의 치환과 PVA섬유를 보강한 실험체 (BSPG시리즈)로 총 13개의 실험체를 실물크기의 1/2로 축소 제작하여 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 얻어진 결과를 비교⋅분석하여 하중-변위, 파괴형태, 최대내력 등을 규명함으로써 구조성능의 개선정도를 평가하였다. 실험결과 순환굵은골재와 고로슬래그 미분말을 치환한 콘크리트에 하이브리드섬유를 보강한 실험체 (BSPRR1, BSPRR2시리즈)의 경우 표준실험체 (BSS)에 비하여 압축강도는 최대 13%, 최대내력은 4~21%, 연성능력은 각각 4~28% 증가하는 결과를 나타내었다. 그리고 또한, 충분한 연성적인 거동과 안정적인 휨인장 파괴를 나타내었다.

국내에서 하천의 제방을 보호하는데 중점을 둔 공법으로는 콘크리트 호안 블록을 설치하는 공법과 콘크리트 매트공법을 들 수 있으며, 식물의 생육에 중점을 둔 공법으로는 양재천에 도입되었던 유럽의 여러 공법들을 들수 있다. 또한 최근에는 식물의 식재를 위해 구멍이 뚫린 콘크리트 블록(유공블록)을 설치하는 방법들이 시도되고 있다. 제방의 보호에 중점을 둔 공법들의 경우, 특히 콘크리트 매트공법은 제방을 튼튼하게 보호하는 방법으로는 가장 좋은 효과를 보일 수 있으나 전혀 식생이 정착할 수 없는 비 환경적인 방법이며, 콘크리트 호안블록을 시공하는 경우는 블록의 사이에 잡초가 생육하기는 하지만 일부분에 한정되며, 블록의 틈새에서만 물과 공기의 공급이 가능하므로 제방의 전체에 식물이 생육하거나 미생물, 소동물의 생육이 불가능 하므로 생태 친화적인 공법이 될 수 없다. 국내에 도입된 외국의 여러 공법들은 식생이 정착되는 데는 유리한 점이 있지만 제방의 안전성을 확보하는데는 부족한 점이 많다. 특히 홍수기에 많은 물이 일시에 흐르는 우리나라의 하천 환경특성에는 적합하지 않다고 판단된다. 식물의 식재를 위해 블록의 일부를 제거한 형태의 콘크리트 블록을 시공한 경우 흐르는 물에 의하여 구멍에 채워진 토양이 유실되어 질뿐만 아니라 식물도 함께 유실되므로 블록의 이면에 두꺼운 부직포를 설치하게 되므로, 실질적으로 제방의 토양과는 완전히 분리되어 식물이 생육하므로 쉽게 식물이 유실될 수 있다. 일반적으로 콘크리트에서 식물을 재배할 경우, 식물이 자라지 못하는 이유는 콘크리트 자체가 높은 알칼리성을 나타내며, 뿌리 공간과 발아 공간이 없고 투수성 및 보수성이 낮으며, 식물에 필요한 영양분이 없기 때문이다. 따라서 식물을 생육시키기 위해서는 식생콘크리트의 pH을 줄이고, 공극률을 확보하여 뿌리 및 발아공간을 제공해 주어야 한다. pH을 줄이고, 공극률을 확보하기 위하여 고로슬래그 시멘트를 사용하여 옥상녹화블록을 연구 및 상용화한 사례가 있다. 즉, 잔골재를 사용하지 않고 굵은골재만을 사용하여 식물의 뿌리와 물 공기가 통과할 수 있는 연속공극을 형성하고, 이 연속공극을 통하여 식물의 뿌리가 지반까지 도달하여 블록과 지반과의 일체화로 구조적 안정성을 확보하였다. 이러한 옥상녹화블록 경험을 토대로 제철에서 발생하는 서냉 고로슬래그 골재를 생태하천복원용 식생블록골재 적용성을 검토함으로써 제철회사는 서냉 고로슬래그 골재의 수요처를 확보하는 동시에 폐기물 처리 비용의 절감 효과를 기대할 수 있다. 또한, 식생블록 생산업체는 저가의 골재 활용을 통해 안정적인 골재 수급과 원가절감 효과를 기대할 수 있고, 최종 성과활용 기관은 저가의 제품을 구입하여 공사비용을 절감할 수 있음으로써, 공급처, 수요처, 활용처 모든 참여업체가 WIN-WIN 할 수 있는 네트워크를 구축하는 사업이다.

This research provides the analyzing case of abnormal expanding of concrete including steel slag aggregate as a recycled aggregate. To determine the reason of abnormal expansion, the components of concrete were searched and the aggregate was found out as a reason of this expansion. The aggregate used was a type of steel slag aggregate without any specific treatment for volumetric stability such as fast-cooling or aging. SEM observation of the aggregate and XRD analysis of the cement paste were conducted and it was found out that the surface of the aggregate is very rough and the cement paste contained a lot of calcium and magnesium. From this research, it is considered to contribute on providing the actual case of failure using steel slag aggregate for concrete.

In this study, the concrete compressive strength test conducted according to the replacement ratio of electronic arc furnace oxidizing slag. As higher substitution rate of the electronic arc furnace oxidizing slag aggregates, early concrete compressive strength development is effective and the higher the concrete compressive strength as too.

In this study, from the material properties of the aggregates into the actual applications were evaluated for utilizingthe air-cooled blast furnace slag as the coarse aggregates (SG) in PHC piles. The physical and chemical characters ofthe SG were satisfied the standards presented in KS F 2544 for concrete blast furnace slag aggregates. And it was satisfiedthe environmental-factor-evaluation, including the soluble, heavy metal elution and total mercury content, and etc. In casethe non-washed type SG is used, the S/A ratio adjustment according to micro-powder of the aggregate surface and chemicaladmixture adjustment are needed in order to satisfy the aimed material properties. As the replacement ratio of SGincreased, the manifestation rate of compressive strength of the PHC piles was decreased. Particularly, in case non-washingtype SG, the manifestation rate more decreased. Therefore, the elimination of the pop-out materials and cleaning processare necessary for the production process for using the SG as coarse aggregates of PHC Piles

최근 골재 수급불균형 문제 및 천연자원 고갈에 관한 사회적 관심이 집중되는 가운데, 종래 철강공정에서 부산물로 발생하는 슬래그 중 전기로 산화슬래그는 그 물리적 특성이 일반 골재와 유사한 특성이 있어 콘크리트용 골재로서 활용가능성이 높게 평가되나 슬래그 중 함유되어 있는 free-CaO에 의한 표면결함을 야기하는 문제를 내재하고 있다. 본 연구는 이러한 전기로 산화슬래그 골재의 화학적 안정성 확보 방안을 도출하고 이를 통해 안정화된 슬래그 골재를 용도별 콘크리트용 잔골재로 활용하여 콘크리트의 역학적 성능 및 내구성능을 실험적으로 평가함으로서 최종적으로 전기로 산화슬래그 잔골재의 활용방안을 제시하는 데 그 목적이 있다. 본 연구결과, 전기로 산화슬래그의 골재입경 조정, 소정 기간 동안의 자연 에이징 처리에 의해 팝아웃 등의 표면결함을 대폭 저감할 수 있는 것으로 나타났으며, 콘크리트 용도별 대체율에 따른 역학적 성능 및 내구성능은 일반 골재와 비교하여 동등 또는 동등 이상의 성능을 발현하는 것으로 평가되었다. 향후 전기로 산화슬래그 잔골재 활용시에는 콘크리트의 미관저해 현상이 나타나지 않도록 충분한 사전 에이징 또는, 가공처리 등 안정성 확보를 위한 품질관리가 선행되어야 할 것이다. 또한, 철강부산물의 친환경적인 자원순환 시스템을 확립하기 위해서는 전기로 산화슬래그 골재에 대한 품질관리방안 확립과 더불어 다양한 용도개발이 이루어져야 하며 각종 공학적 특성 및 내구성에 관한 지속적인 연구개발이 이루어져야 할 것이다.

본 연구는 산업부산물을 아스팔트 혼합물 포장에 활용하고 천연골재를 대체하기 위한 연구로써 전기로 산화 슬래그를 이용한 아스팔트 혼합물의 물리적 성능과 내구성능을 분석하였으며, 현장 적용성을 분석하기 위하여 시험시공을 실시하였다. 아스팔트 혼합물의 내구성능을 평가하기 위해 아스팔트 혼합물의 최적 배합을 도출하여 평가하였다. 마샬안정도 등 실내시험결과 전기로 산화 슬래그 혼합물이 일반 혼합물보다 높은 강도를 나타내었다. 수분 민감도 실험에서도 일반 혼합물과 동등한 저항성을 나타냈다.시험시공을 통한 현장 적용성은 기존 천연골재 아스팔트 혼합물과 동일하였으며, 미끄럼저항성능이 더 우수한 것으로 확인되었다.

This study investigates the fundamental properties of the water-binder (W/B) ratio and fine aggregate-binder (F/B) ratio in the alkali-activated slag cement (AASC) mortar. The W/B ratios are 0.35, 0.40, 0.45, and 0.50, respectively. And then the F/B ratios varied between 1.00 and 3.00 at a constant increment of 0.25. The alkali activator was an 2M and 4M NaOH. The measured mechanical properties were compared, flow, compressive strength, absorption, ultra sonic velocity, and dry shrinkage. The flow, compressive strength, absorption, ultra sonic velocity and dry shrinkage decreased with increases W/B ratio. The compressive strength decreases with increase F/B ratio at same W/B ratio. Also, at certain value of F/B ratio significant increase in strength is observed. And S2 (river sand 2) had lower physical properties than S1 (river sand 1) due to the fineness modulus. The results of experiments indicated that the mechanical properties of AASC depended on the W/B ratio and F/B ratio. The optimum range for W/B ratios and F/B ratios of AASC is suggested that the F/B ratios by 1.75~2.50 at each W/B ratios. Moreover, the W/(B+F) ratios between 0.13 and 0.14 had a beneficial effect on the design of AASC mortar.

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.

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.