PURPOSES: This paper presents the noise reduction effect of asphalt concrete pavement using steel slag aggregate. METHODS: Steel slag aggregates induce various mechanical effects because of their high stiffness and specific gravity. It is also known that the noise reduction effect is due to its high specific gravity and porous nature. In this study, the noise reduction in a steel slag asphalt concrete pavement section was measured and analyzed. RESULTS : On average, an asphalt concrete pavement with steel slag reduces road traffic noise by about 2 dB(A). In addition, the analysis of sound pressure levels by frequency showed lower sound pressure levels in steel slag asphalt concrete pavement than general HMA in all frequency ranges (from low to high frequencies). An analysis of the benefits with regard to noise, by assuming a road-traffic noise reduction of 2 dB(A) with asphalt concrete pavement using steel slag, shows that the noise abatement cost approach can save 1.6 million won a year over soundproof wall costs. In addition, the noise damage cost approach results in cost savings (with regard to noise) of between 19 and 60 million won per year depending on the population density. CONCLUSIONS: The use of steel slag aggregate as an asphalt concrete mixture material not only improves the mechanical performance but also has a noise reduction effect. It is expected that the steel slag asphalt concrete pavement can reduce the environmental burden by utilizing resources and provide a safer and more comfortable pavement condition to the road users.

Road construction and maintenance of deteriorated pavement has been continued since industrialization. Demand for aggregate with a good quality has been increasing from limited resources, but it is difficult to supply aggregates smoothly due to environmental protection regulations (Jo et al., 2015). Accordingly, efforts are being made in the road construction industry to utilize industrial products for the purpose of efficient use of resources and environmental preservation. Steel slag which contains a non-reactive CaO is used primarily as a material for embankment and soil covering depending on the expansion and environmental issues. On the other hand, steel slag shows a variety of performance improvements as including increased elasticity factors, increased indirect tensile strength, and improved plastic deformation resistance when handling the expansion issue with sufficient aging processing (Ali et al., 1991, Asi et al., 2007). In this study, the behavior characteristics of the slag asphalt concrete mixture were analyzed according to temperature to encourage the use of steel slag aggregate. Specimens with steel slag showed a higher initial strain than those with natural aggregates. But strain of specimens were nearly similar over the repeated temperature changes. The experimental results for specimens with these characteristics were less likely to cause the performance problems from temperature because the measured strains were relatively small than strain caused from other loads. In conclusion, it is necessary to design and construction process reflecting the behavior characteristics according to temperature to encourage the use of steel slag aggregate.

This study evaluated the effect of steel slag and steel wool fibers (SWF) on self-healing performance of asphalt mixture. The microstructure and distribution of SWF in mixture were examined by a computerized tomography scan and image analysis program. Thermal conductivity was investigated using the thermal constant analyser. The heating rate and healing performance were measured by induction heating system. The results showed the uneven distribution and the agglomeration in the mixtures when the content of fibers exceed a certain dosage. It was found that the mix with steel slag had higher heating rate than the mix with normal aggregate; however, its healing performance was slightly lower because of the breaking of weak steel slag. Finally, the mechanical test results indicated that SWF can enhance the resistance and prolong the fatigue life of asphalt mixtures.

This paper evaluates the affection of steel slag in the asphalt mixtures for the self-healing purpose through microwave heating technique. Four different contents of steel wool fibers (SWF) were developed in hot mix asphalt and two types of aggregate were used: steel slag aggregate and normal aggregate. By using the infrared camera, the thermal distribution, as well as the optimum healing time of test samples, were recorded. All mixtures were evaluated their healing performance throughout 8 cycles. The substitution of about 30% normal coarse aggregate by steel slag is prominent due to its effect not only produces better healing performance but also enhances the whole mixture improve load-displacement trend with higher ductile behavior. The application of steel slag in HMA is a promising method which contributes toward the sustainable roadway development.

PURPOSES: This paper presents a mix design method for using steel slag as an aggregate for asphalt mixtures. METHODS: Steel slag has a different density and absorption rate than natural aggregates. The asphalt content was calculated according to the steel slag characteristics, and the formula for aggregate-gradation correction was presented. RESULTS: The asphalt mix was designed using the proposed equations. Using the proposed mix design method, it was possible to design the asphalt mixture according to the target-usage amount of the recycled aggregate. CONCLUSIONS: The suggested method can be used for asphalt mix design using aggregates with different densities and absorption rates. It is expected to contribute to quality improvement by ensuring accurate calculation of mixing ratios for steel slag asphalt mixtures.

PURPOSES:This study aimed to analyze the experimental and numerical behavior of warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP and to conduct economic analysis of pavement construction.METHODS :For developing high performance asphalt pavement, we performed three evaluations: fundamental analysis, experimental testing, and 3D finite element analysis. In particular, 3D finite element analysis was conducted on several pavement structures by adopting the results of experimental tests.RESULTS :Through the various evaluations, it was established that steel slag was effective for use as asphalt mixture aggregate. Moreover, asphalt mixture constituting steel slag and RAP demonstrated higher performance behavior compared with conventionally used asphalt mixture. Furthermore, based on the 3D FE modeling, we established that the developed asphalt pavement constituting steel slag and RAP can be utilized for thin layer pavement with comparable performance behavior.CONCLUSIONS:Warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP is more competitive and economic compared to hot-mix asphalt pavement. Moreover, it can be applied for preparing thin layer asphalt pavements with reasonable performance. The developed warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP can be an alternative pavement type with competitive performance based on the reasonable economic benefit it provides.

본 연구에서는 비소 오염 토양의 안정화소재로서 주로 사용되고 있지만 그 품질관리가 어려운 제강슬래그의 재료적 특성을 파악하기 위한 기초적인 실험을 수행하였다. 제강슬래그의 입도에 따른 화학적 성질의 변화와 비소 안정화에 중요한 성분인 Fe 성분의 입도에 따른 용출특성 그리고 제강슬래그의 주요 성분인 철(Fe)과 칼슘(Ca) 성분의 구성 비율이 비소의 흡착에 미치는 영향 등에 대해서 흡착실험을 실시하여 관찰하였다. 제강슬래그의 입도는 화학적 성질에 영향을 주지는 못하는 것으로 나타났다. 그러나 용출은 입도가 작은 분말상태에서 높게 나타났으나 pH=2 조건에서만 용출이 발생되어 실제 자연상태에서 용출이 일어나기는 어려울 것으로 판단되었다. 철과 칼슘성분의 혼합비에 따른 비소의 흡착실험에서는 철과 칼슘이 일정비율 섞여 있는 경우에서 효과가 매우 우수한 것으로 나타났으며, 철이나 칼슘 성분 모두 25%이상만 혼합되면 비슷한 효과를 나타내는 것으로 보인다. 한편 칼슘만 존재하는 경우에는 초기의 효과는 높았으나 시간이 경과하면서 재용출 현상이 나타나 적당하지 않은 것으로 나타났으며, 철 성분만 사용한 경우에는 초기 효과는 낮았으나 시간이 경과하면서 흡착효과가 지속적으로 증가하는 것으로 나타나 장기효과가 높을 것으로 기대되었다.

PURPOSES: This paper, presents the results of a laboratory study aimed to verify the suitability of a particular type of Electric Arc Furnace (EAF) steel slag to be recycled in the lithic skeleton of both dense graded and porous asphalt mixtures for flexible pavements. METHODS : Cyclic creep and stiffness modulus tests were performed to evaluate the mechanical performance of three different asphalt mixtures (dense graded, porous asphalt, and stone mastic) prepared with two types of EAF steel slag. For comparison purposes, the same three mixtures were also designed with conventional aggregates (basalt and limestone). RESULTS : All the asphalt mixtures prepared with EAF steel slag satisfied the current requirements of the European standards, which support EAF steel slag as a suitable material for flexible pavement construction. CONCLUSIONS : Based on the experimental work, the use of waste material obtained from steel production (e.g. EAF steel slag) as an alternative in the lithic skeleton of asphalt mixtures can be a satisfactory and reasonable choice that fulfills the “Zero Waste”objective that many iron and steel industries have pursued in the past decades.

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미의 고형화 처리를 위한 보통 포틀랜드 시멘트의 혼화재로서 제강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘트 95%에 제강슬래그 분말 5%를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5%, 10% 및 15%(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 이 결과들은 시멘트만을 사용한 것과 Ca 함량이 제강슬래그 보다 상대적으로 높은 굴폐각 분말을 사용하여 배합한 결과와 함께 비교하였다. 공시체는 지름 5cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합토를 채워 넣은 후, 습윤양생기에서 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 수조에 수중양생을 실시하였다. 7일, 14일 및 28일 경과된 시료를 대상으로 강도시험 및 중금속 용출시험을 실시하여 처리효과를 비교·검토하였다. 광미시료의 경우, 시멘트, 제강슬래그 그리고 굴폐각 순으로 강도 개선의 효과가 큰 것으로 나타나 제강슬래그의 효과를 확인할 수 없었고, 하천퇴적토의 경우는 혼합비 15%에서 제강슬래그를 혼합한 경우에서 우수한 효과를 나타내 혼화재로서 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 폐기물용출시험 및 0.1 N 염산추출법 결과 경화제의 혼합비가 증가할수록 중금속 및 비소의 농도가 감소하는 경향이 나타났고 특히 비소에 있어서는 제강슬래그의 효과가 가장 좋게 나타났다. 산도가 가장 높은 1N 염산추출법의 결과에서는 광미의 경우 대조구 보다 제강슬래그로 처리한 시료에서 중금속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 그러나 하천퇴적토는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95%이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속의 고정화율이 상대적으로 낮은 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 폐금속 광산 주변 비소와 중금속으로 오염된 논토양을 효과적으로 복원하기 위한 안정화 제로써 석회석과 제강슬래그의 처리효과와 그 적용성을 검토하기 위해 담수답의 환원 환경을 적용한 컬럼 실험을 실시하였다. 실험결과 담수된 논토양의 환원 환경에서는 철과 망간 성분이 환원되어 급격하게 용출되는 시점에 중금속 성분도 급격하게 용출되는 경향이 나타났으며, 대조구(무처리)의 경우 침출수에서 오염기준을 초과한 시료가 나타났다. 그러나 석회석 5%와 제강슬래그 5%로 각각 처리한 토양은 모두 오염기준 이하로 대조구보다 중금속 농도가 매우 낮게 검출되었다. 석회석과 제강슬래그 모두 담수답의 환원 환경에서 좋은 처리효과를 나타내어 효과적인 안정화제로 판단되었으며, 특히 제강슬래그는 담수답 환 경에서 지속적으로 증가하는 비소 성분에 대해서 좋은 처리효과를 나타내었다.

Phosphorus exhibits considerable segregation in steelmaking slag. In order to recover phosphorus from slag to K3PO4 via molten iron, a carbothermic reaction using microwave heating was suggested recently. The carbothermic reduction of phosphorus from slag to molten iron using microwave heating was carried out at 2073K. However, at this temperature the thermodynamic properties of both slag and molten iron cannot be determined experimentally. Therefore, the computational approach of the so-called CALPHAD method is very useful to understand the transfer of phosphorus from slag to metal and to enhance this reaction. In the present investigation, a theoretical study of the reduction behavior of phosphorus in slag was carried out at much lower temperatures using the recently developed thermodynamic database in the FactSage program. The calculated results showed reasonable accordance with the experimental data; namely, the thermodynamic database could be applied successfully to higher temperature reactions. The current study found that higher temperature and high SiO2 concentration are favorable for the recovery of phosphorus from slag.

본 연구는 포장재로서 투수콘크리트의 실질적인 현장적용을 위한 자료제시와 성능향상 방안을 도출하기 위하여 슬래그골재와 플라이애시의 혼입률에 따른 포장용 투수콘크리트의 역학적 특성을 평가하였다. 시험결과, 포장용 투수콘크리트의 공극률 및 투수계수는 슬래그골재의 혼합비율이 증가함에 따라 증가하고 플라이애시 혼입률 증가에 의하여 감소하는 경향을 나타내었으며 국내 포장용 투수콘크리트에 관한 규정(8% 및 0.01cm/sec)을 만족하였다. 압축강도 및 휨강도는 슬래그골재의 혼입률이 증가함에 따라 감소하였으나, 플라이애시의 혼입률이 증가함에 따라 크게 증가하는 경향을 나타내어 플라이애시를 5% 이상 혼입하면 슬래그골재를 50% 사용한 경우에도 국내 포장콘크리트에 관한 규정(18MPa 및 4.5MPa 이상)을 만족하였다. 또한 강섬유를 0.75vol.% 혼입한 경우 사용하지 않은 경우에 비하여 휨강도가 22.8% 증가 하였다. 미끄럼저항성은 슬래그골재의 혼입률이 증가에 따라 BPN값은 증가하였고, 플라이애시의 혼입률 증가에 의해 BPN값은 감소하는 경향을 나타내었으며, 내마모성 및 동결융해저항성은 부순골재만을 사용한 경우에 비해 슬래그골재의 혼합비율이 증가함에 따라 감소하였고, 플라이애시를 10% 혼입한 경우에는 현저히 개선되어 혼입하지 않은 경우에 비하여 내마모성 및 내동해성이 각각 약 5.6% 및 14.3% 정도 개선되는 것으로 확인되었다.

This study evaluated the fluidity and compressive strength of concrete by replacement ratio of blast furnace slag fine aggregate and ferronickel slag fine aggregate to investigate the possibility of replacing natural fine aggregate with steel slag for fine aggregate. Test results show that the use of steel slag fine aggregate improves the fluidity of concrete and compressive strength of concrete was higher than plain concrete.

현재 많은 국가들이 천연자원이 고갈되는 문제에 직면해있고, 골재 공급이 어려운 상황이다. 이러한 상황을 고려하기 위하여 대체자원 개발을 위한 다양한 연구들이 수행되어왔다. 특히, 방사성 폐기물의 차폐를 위해 사용되는 고밀도 채움재는 많은 양의 골재를 필요로 한다. 또한, 채움재의 차폐 성능 개선을 위해서는 채움재의 밀도 증가가 요구된다. 따라서 밀도가 높은 산업폐자원의 중량콘크리트 골재로의 활용성을 확대하기 위한 기초 자료의 제공을 위해 본 연구가 수행되었다. 실험결과, OPC의 경우, 고밀도 폐유리에 의해 감소된 콘크리트의 강도는 제강슬래그를 사용해도 개선되지 않으나, 광물질 혼화재를 결합재로 사용하면 성능이 개선되었다. 따라서 고밀도 폐유리와 제강슬래그를 중량 콘크리트에 적용할 경우, 광물질 혼화재와 함께 사용하고, FA보다는 BFS를 사용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 한편, 제강슬래그를 중량콘크리트의 골재로 대체할 경우, 제강슬래그의 높은 밀도로 인하여 탄성계수와 차폐성능의 개선이 가능할 것으로 판단된다.

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 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).