PURPOSES : This paper presents the experimental results of tests conducted on concrete produced with air-cooled (AS) and water-cooled (WS) ground blast-furnace slag exposed to multi-deterioration environments of carbonation and scaling. METHODS : Carbonated and uncarbonated concrete specimens were regularly monitored according to the ASTM C 672 standard to evaluate the durability of concrete exposed to both scaling and combined carbonation and scaling conditions. Additionally, mechanical properties, such as compressive strength, flexural strength, and surface electric resistivity, were analyzed. RESULTS : It was found that concrete specimens produced with AS and WS had a beneficial effect on the mechanical properties because of the latent hydraulic properties of the AS and WS mineral admixtures. Moreover, carbonated concrete showed good scaling resistance in comparison to uncarbonated concrete, particularly for concrete produced with AS and WS. CONCLUSIONS : The improved scaling resistance of carbonated concrete showed that AS is a suitable option for binders used in cement concrete pavements subjected to combined carbonation and scaling.

PURPOSES: This study investigates the mechanical performance of carbon-capturing concrete that mainly contains blast furnace slag. METHODS: The mixture variables were considered; these included Portland cement content, which was varied from 10% to 40% of the blast furnace slag by weight. The specimens were exposed to different conditions such as high N2 and O2 concentrations, laboratory conditions and high CO2 conditions. Mechanical performances, including compressive and flexural strengths and carbon-capturing depth, were evaluated. RESULTS : The slump, air content and unit weight were not affected significantly by the variation in cement content. The strength development when the specimens were exposed to high purity air was slightly greater than that when exposed to high CO2. As the cement content increased the compressive and flexural strength increased but not considerably. The carbon-capturing capacity decreased as the cement content increased. The specimens exposed in the field for 70 days had flexural strength greater than 3 MPa. CONCLUSIONS : The results indicate that cement content is not an important parameter in the development of compressive and flexural strengths. However, the carbon-capturing depth was higher for less cement content. Even after field exposure for 70 days, neither any significant damage on the surface nor any decrease in strength was observed.

본 연구는 원자력 시설 해체 시 발생되는 저준위 및 극저준위 폐토양, 점토와 산업부산물인 고로슬 래그를 이용하여 방사성 폐기물을 안전하게 담지할 수 있는 비소성 시멘트의 제조 가능성을 평가하고 광물· 형태학적 분석을 통하여 생성된 반응 물질에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 (1) 폐토양, 점토 및 고로슬 래그의 특성 분석, (2) 폐토양, 점토 및 고로슬래그를 고화재 및 성분조정제로 이용한 원전 해체 폐기물 담지를 위 한 비소성 시멘트 제조 및 최적의 배합 비율 도출, (3) 제조된 비소성 시멘트 고화체의 수화반응 생성물질에 대하여 광물·형태학적 분석 등을 수행하였다. 비소성 시멘트 고화체의 광물·형태학적 분석 결과, 폐토양과 점 토는 수화반응 생성물이 관측되지 않았으며, 고로슬래그의 경우 고화체의 강도를 발현시킬 수 있는 수화반응 생성물질인 calcium silicate hydrate (CSH), 에트링가이트(ettringite)가 생성되는 것을 확인하였다. 폐토양, 점 토를 고화재로 이용한 비소성 시멘트의 재령 28일 후 고화체는 최적의 배합 비율에서 약 3 MPa의 강도를 나 타내 처분장 인수기준 압축강도인 3.44MPa를 만족하지 못하는 것을 확인하였다. 그러나, 고로슬래그를 고화 재로 이용한 비소성 시멘트는 모든 실험 조건에서 처분장 인수기준 압축강도를 만족하며, 최적의 배합 비율 에서는 약 27 MPa로 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 비소성 시멘트 고화재로 고로 슬래그, 방사성 핵종에 대한 흡착제 역할로 폐토양 및 점토를 이용한다면 방사성 폐기물 처분을 위한 최적의 비소성 시멘트를 제조할 수 있을 것으로 판단된다.

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.

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.

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.

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.

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 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 the study, we review the resistance to freezing of alkali-activated slag-red mud cement according to the red mud content. The purpose of the paper is improved durability and application for alkali-activated slag-red mud cement.

This study examines the strength properties use of talc as a substitute for OPC-GGBFS cement. The test was carried out by replacing the plain mix(OPC : GGBFS = 50 : 50) with talc at the rate of 0~100%. The OPC contents was constant in all mixtures. The mixtures replaced GGBFS with talc. The results showed that the compressive strength and bending strength decreases with an increase in talc contents.

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.

알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트는 알칼리활성화 시멘트 연구의 일환으로서 시멘트 조성에서 알칼리자극제, 고로슬래그와 레드머드로 구성되어져 있으며, 포틀랜트 시멘트를 사용하지 않는 클링커 프리 시멘트(Clinker Free Cement)를 의미한다. 본 논문에서는 포틀 랜트 시멘트를 전혀 사용하지 않고 고분자 유기화합물인 재유화형 분말 폴리머를 혼입한 알칼리활성화 슬래그 시멘트에 레드머드의 대체율을 달리하여 강도특성, 기공특성 등을 기존 포틀랜트 시멘트와 비교 평가하였다. 그 결과 알칼리활성화 시멘트에 레드머드를 대체할 경우 C-S-H 광물상과 에트린가이트가 주요 수화생성물로 포틀랜트 시멘트와 비교하여 조직이 치밀하고 대체율 10%까지는 압축강도 및 휨강도가 증가하 였다.

고로슬래그는 선철 과정 중 고로에서 발생되는 대표적인 부산물이다. 이러한 고로슬래그는 건설재료 중심으로 다방면에 사용되고 있으며, 그 사용량은 급격하게 증가하는 추세이다. 일반적으로 시멘트 혼합재로 사용되는 슬래그는 급랭슬래그이며, 동일 조성을 갖는 서랭 슬래그라 하더라도 자유에너지가 낮아 물질 자체가 안정하여 반응성이 매우 낮기 때문이다. 급랭(수쇄) 슬래그는 준안정 상태로 존재하기 때문에 외부의 자극에 따라 쉽게 새로운 반응 생성물 또는 수화물로 변화하는 특징을 갖는다. 그러나, 슬래그 자체의 활성화가 초기에 손쉽게 이루어지지 않아, 시멘트 초기 강도저하 및 응결 지연 등을 일으키는 단점을 갖고 있다. 이러한 이유에서 시멘트 자극제로서 석고류(황산염 등)가 일반적으로 사용되고 있으며, 이는 슬래그의 5% 수준이다. 일반적으로 슬래그 자극제로서 슬래그시멘트의 초기 강도 보완을 위해 천연무수석고가 사용되고 있으며, 이는 고가의 수입산(태국, 중국)에 전량 의존하고 있다. 이에 대한 방안으로 화력 발전소의 산업부산물인 배연탈황석고를 일부 사용하고 있으나, 초기 강도 보완이라는 목적을 충분히 달성할 수 없는 실정이다. 배연탈황석고 사용으로 인한 초기 강도 개선을 위해 황산염과 알칼리 성분인 CaO 성분이 다량 함유된 열병합발전소 Fly-Ash와 유리생산공정의 부산물인 망초를 알칼리자극제로 혼합 사용하여, 수입에 의존하던 천연무수석고의 대체 사용으로 고부가가치자원화 및 천연 자원의 절약 또한 가능하다. 수쇄슬래그는 물과의 반응이 매우 느리게 진행되지만 알칼리 분위기에서는 수화활성을 나타내므로, 재활용 가능한 열병합발전소 Fly-Ash 및 폐기되는 망초를 활용함으로써 고로슬래그의 알칼리 자극제로 이용 가능하다. 따라서 본 연구에서는 슬래그 자극제 개발에 따른 슬래그 활성화 조건 도출과 수입산 천연무수석고 대체 사용 방안으로 화력발전소 배연탈황석고, 열병합발전소 Fly-ash, 유리산업의 망초를 기본 원료로 하는 석고 대체재(혼합석고) 개발을 실시하고자 한다.

This research investigated the effects of adding ground granulated blast furnace slag (GGBS) on the pullout resistance of smooth steel fibers embedded in GGBS cement grouts. 40% of cement in the grouts was replaced with GGBS to enhance the flowability and durability of grouts containing steel fibers. The pullout resistance of steel fibers embedded in grouts showed continuous enhancement as the age of grouts increased. The pullout resistance of GGBS grouts was higher than that of grouts without GGBS.