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.

본 연구에서는 탄소 포집 물질인 γ-C2S를 함유하고 있는 Stainless Steel Slag AOD를 포함한 시멘트 페이스트의 역학적 및 미세구조 변화를 연구하였다. γ-C2S는 비수경성이며 그러므로 물과 반응하지 않는다. 그러나 γ-C2S는 물에 의한 탄산화 양생조건에서 반응성을 가지고 있다. 그 반응은 페이스트 안의 공극을 치밀하게 형성하기 때문에 STS-A를 사용한 시멘트 페이스트의 공극구조는 탄산화 (CO2 농도는 약 5%)후에 수은압입시험에 의해 측정될 수 있다. 또한 Fractal 특성은 시멘트 페이스트의 미세구조변화는 탄산화 영향에 대하여 연구하였다. 그 결과로부터 STS-A를 포함하는 탄산화 시멘트 페이스트는 강도가 증가하였고 공극구조는 더 치밀해졌다.

This study introduces the result of dynamic tests carried out for the field application of ferro-nikel slag powder applied PHC PILE. For the test, a high strength, ultra high strength FNS PHC PILE was used as a test body, and a PHC PILE with a diameter of 600mm and a length of 20m was applied.

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.

In this paper, the mechanical properties of fresh concrete were evaluated by using electric arc furnace oxidizing slag(EOS) aggregate. Water-Cement(W/C) ratio was selected as 0.45 and 0.30, and the mixing amount of EOS aggregate as 0%, 50%, 100%. Experimental items of fresh concrete were slump, flow, air content, unit volume weight. As a results, As the mixing amount of EOS aggregate increased, the slump and flow increased but the air content decreased.

In this paper, the mechanical properties of hardened concrete were evaluated by using electric arc furnace oxidizing slag(EOS) aggregate. Water-Cement(W/C) ratio was selected as 0.45 and 0.30, and the mixing amount of EOS aggregate as 0%, 50%, 100%. Experiments were carried out to compare the unit volume weights by concrete mixing, and the compressive strength test was carried out at 28 days of age. The unit volume weight and compressive strength of the EOS aggregate increased as the amount of the mixture increased. It also shows the difference according to the W/C ratio.

In order to solve the problem of natural aggregate exhaustion, several types of industrial waste have been studied for recycling of construction materials. In general, steel slag has been used as aggregate in concrete, however, steel slag has a problem of causing volume expansion by F-CaO. Therefore, in this study, the expansion properties are compared with aging period to solve the problem of the steel slag expansion. According to the test results, the expansion of the steel slag decreased regardless of the types of steel slag during aging period. And, the Electronic Arc Furnace Oxidizing Slag(EAF) had the better reduction in expanding than the Converter Slag(CS).

The amount of ferro-nickel slag powder produced by the Fe-Ni industry has grown in conjunction with the increase in demand for stainless steel materials. In this study, we investigated the effects of ferro-nickel slag powder on the flow, strength, and microstructure of polymer mortar. Ferro-nickel slag powder was used to replace CaCO3 at ratios of 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% by volume. The flow and the compressive and flexural strength of the polymer mortar were measured, and both scanning electron microscopy (SEM) and hot resistance testing were performed. The test results indicate that the flow of the polymer mortar with more than 25% CaCO3 replacement decreased as the ferro-nickel slag powder content increased. The compressive strength of the polymer mortar mixes with ferro-nickel slag powder was relatively higher than that of the control mix. From the results of the hot resistance test, the strength improved compared with that before the test and increased as the powder replacement ratio was increased.

Concrete made with ground granulated blast-furnace slag(GGBS) has many advantage, including improved durability, workability and economic benefits. GGBS concrete is that its strength development is considerably slower under standard 20°C curing conditions than that of portland cement concrete, although the ultimate strength is higher for same water-binder ratio. GGBS is not therefore used in application where high early age strength is required. In this study, to overcome the limitation of the initial strength decrease due to the use of slag, the slag substitution rate was changed to 30% under the low temperature curing temperature condition and the slag used concrete composition with the same or higher strength performance as OPC(Ordinary Portland Cement).

우리나라에는 1970년 이전부터 총 5,396개의 광산이 개발되었다. 하지만, 1980년대 이후 해외 광산물의 유입, 인건비가 상승하게 되면서 휴･폐광산이 증가하게 되었으며, 현재 362개의 광산만이 가행 되고 있는 실정이다. 오염방지시설이 미미한 채 방치되어 있는 휴･폐광산 부산물은 주변 토양 및 지하수를 오염시켜 광범위한 환경오염을 초래하고 있기 때문에 처리가 필요한 상황이다. 이러한 부산물을 처리하기 위해 많은 양의 토사를 사용하는 폐기물 매립지의 복토재로 사용가능 한 방법들이 연구 중에 있다. 많은 방법들 중 산업폐기물을 첨가하여 일반 토사의 사용량을 줄이는 연구가 진행되고 있다. 하지만 일반적인 산업폐기물을 이용한 복토재의 경우 높은 pH와 악취를 발생시키는 문제점이 있었다. 이에 따라 산업폐기물을 이용한 복토재의 pH와 악취를 조절할 필요가 있다고 사료된다. 이에 본 연구에서는 휴･폐광된 광산 주변의 오염토양과 MCIP 미생물과 제강슬래그를 혼합하여 중금속 용출 실험을 실시하였으며, MICP 미생물과 제강슬래그의 혼합비율을 변화하여 복토재로 적합한 조건을 알아보고자 하였다.

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.

In this study, alkali-activated slag (AAS) concrete made with blast furnace slag (BFS) was investigated as a replacement for ordinary Portland cement (OPC) concrete for changes in the compressive strength before and after CO2 exposure and chemical reactions with CO2. Before CO2 exposure, the compressive strength of AAS concrete was found to be up to 21 MPa, which was higher than that of OPC concrete. Exposing AAS concrete to CO2 at 5,000 ppm for 28 days did not significantly change the compressive strength. In contrast, the compressive strength of OPC concrete decreased by 13% in the same conditions. In addition, AAS concrete had the highest CO2 capture capacity of greater than 50 g CO2/kg, while the CO2 capture capacity of OPC concrete was only 2.5 g CO2/kg. Rietveld analyses using XRD results showed that fractions of main calcium-silicate-hydration (C-S-H) gels on the surface of AAS concrete did not significantly drop after CO2 exposure; the C-S-H gel on the AAS concrete was continuously produced by reacting with the SiO2 produced after the reaction with CO2 and Ca(OH)2 inside the concrete, with the result that the compressive strength of AAS concrete did not change after CO2 exposure. Thus, AAS concrete can be applied to CO2-rich environments as both a stable construction material and a CO2 sequestrate agent.

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.

본 연구는 규산나트륨(Na2SiO3)으로 활성화된 고유동 대량치환슬래그 시멘트의 기초특성에 관한 연구이다. 고로슬래그 미분말 (GGBFS)은 보통포틀랜드 시멘트(OPC)의 40%에서 80%까지 질량치환하고 칼슘설포알루미네이트(CSA)는 2.5%와 5.0% 치환하였다. 규산나 트륨(Na2SiO3)은 전체 결합재(OPC+GGBFS+CSA) 질량의 2%와 4% 추가하였다. 모든 배합의 물-결합재 비(w/b)는 0.35이다. 본 연구에서는 미니슬럼프, V-funnel, 응결시간, 압축강도와 건조수축을 측정하였다. 실험결과 유동화제 양, V-funnel, 응결시간과 건조수축은 CSA와 Na2SiO3가 증가함에 따라 감소하였다. 그러나 압축강도는 CSA와 Na2SiO3가 증가함에 따라 증가하였다. 이러한 원인 중 하나는 CSA와 Na2SiO3가 GGBFS의 활성화를 촉진하였기 때문이다. 최고의 성능을 나타낸 배합은 CSA 5.0% + Na2SiO3 4%를 혼합한 시험체이다.

The study investigated the fluidity and compressive strength properties of cement paste containing Ferro-Nickel slag powder by different curing conditions to estimate the applicability of Ferro-Nickel slag powder for cement replacement materials.

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.

Amendment of multi-binders was employed for the immobilization of metal(loid)s in field-contaminated soils to reduce the leaching potential. The effect of different types of multi-binders (lime/diammonium phosphate, diammonium phosphate/ladle slag and lime/ladle slag) on the solidification/ stabilization of metal(loid)s (Pb, Zn, Cu and As) from the smelter soil and mine tailing soil were investigated. The amended soils were evaluated by measuring Toxicity Characterization Leaching Procedure (TCLP) leaching concentration of metal(loid)s. The results show that the leaching concentration of metal(loid)s decreased with the immobilization using multi-binders. In terms of TCLP extraction, the mixed binder was effective in the order of lime/ladle slag > diammonium phosphate/ladle slag > lime/diammonium phosphate. When the mixed binder amendment (0.15 g lime+0.15 g ladle slag for 1g smelter soil and 0.05 g lime+0.1 g ladle slag for 1 g mine tailing soil, respectively) was used, the leaching concentration of metal(loid)s decreased by 90%. However, As leaching concentration increased with diammonium phosphate/lime and diammonium phosphate/ladle slag amendment competitive anion exchange between arsenic ion and phosphate ion from diammonium phosphate. The Standard, Measurements and Testing programme (SM&T) analysis indicated that fraction 1 (F1, exchangeable fraction) decreased, while fraction 4 (F4, residual fraction) increased. The increased immobilization efficiency was attributed to the increase in the F4 of the SM&T extraction. From this work, it was possible to suggest that both arsenic and heavy metals can be simultaneously immobilized by the amendment of multi-binder such as lime/ladle slag.

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.

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.