Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.24
no.2
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pp.181-191
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2024
In the realm of cement manufacturing, concerted efforts are underway to mitigate the emission of greenhouse gases. A significant portion, approximately 60%, of these emissions during the cement clinker sintering process is attributed to the decarbonation of limestone, which serves as a fundamental ingredient in cement production. Prompted by these environmental concerns, there is an active pursuit of alternative technologies and admixtures for cement that can substitute for limestone. Concurrently, initiatives are being explored to harness technology within the cement industry for the capture of carbon dioxide from industrial emissions, facilitating its conversion into carbonate minerals via chemical processes. Parallel to these technological advances, economic growth has precipitated a surge in construction activities, culminating in a steady escalation of construction waste, notably waste concrete. This study is anchored in the innovative production of calcium silicate cement clinkers, utilizing finely powdered waste concrete, followed by a thorough analysis of their mineral phases. Through X-ray diffraction(XRD) analysis, it was observed that increasing the substitution level of waste concrete powder and the molar ratio of SiO2 to (CaO+SiO2) leads to a decrease in Belite and γ-Belite, whereas minerals associated with carbonation, such as wollastonite and rankinite, exhibited an upsurge. Furthermore, the formation of gehlenite in cement clinkers, especially at higher substitution levels of waste concrete powder and the aforementioned molar ratio, is attributed to a synthetic reaction with Al2O3 present in the waste concrete powder. Analysis of free-CaO content revealed a decrement with increasing substitution rate of waste concrete powder and the molar ratio of SiO2/(CaO+SiO2). The outcomes of this study substantiate the viability of fabricating calcium silicate cement clinkers employing waste concrete powder.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.3
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pp.96-103
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2020
As a basic study for the application of natural zeolite as a concrete admixture, the compressive strength, activity factor, Ca(OH)2 quantitative analysis and XRD experiments were investigated. It is thought that SiO2, which is abundant in natural zeolite, affects the strength development by reacting with the hydration product of cement in all specimens in which natural zeolite was added according to powder level and substitution rate. As the substitution rate increases, the compressive strength decreases, which is considered to be due to the decrease in the amount of C3S and C2S minerals in the clinker, which affects the strength expression compared to the cement content of the reference mortar. The XRD crystal structure did not show a significant difference from the reference mortar, and it was confirmed that the Z2-10 (Blaine: 15,600㎠ / g) specimen with 10% substitution of natural zeolite was the best among the experimental levels. Substitution amount for use as concrete admixture is 10% substitution is most ideally seen.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.10
no.3
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pp.252-260
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2022
In Korea, low-quality kaolin has significantly greater reserves and superior economic efficiency than high-purity kaolin. However, the utilization is low because it does not match the demand conditions of the market, and it is difficult to find a suitable source of demand. The purpose of this study is to derive the possibility and optimal calcination temperature of domestic low-quality kaolin that can be used as a raw material for limestone plastic clay cement (LC3). Isothermal calorimetry, X-ray diffraction analysis, Thermogravimetric Analysis, and compressive strength tests were conducted to evaluate hydrate generation and mechanical properties of LC3 paste according to calcination temperatures (600 ℃, 700 ℃, 800 ℃, 900 ℃). As a result, although 50 % of the clinker was replaced, the domestic low-quality kaolin clay produced calboaluminate hydrate and C(A)SH from the 3rd day of hydration, showing almost equal or higher strength to OPC, and there was a big difference in strength depending on the firing temperature.
The Minamata Convention on Mercury entered into force on August 16, 2017. It requires Parties to the Convention to control and, where feasible, reduce mercury emissions from the listed sources. To implement the Convention, Japan amended the Air Pollution Control Law and added clauses that force operators to control their mercury emissions below emission limit values (ELVs). The ELVs have been established separately for new and existing sources, targeting the source categories listed in the Convention: coal-fired boilers, smelting and roasting processes used in the production of non-ferrous metals (lead, zinc, copper and industrial gold), waste incineration facilities and cement clinker production facilities. The factors used to establish the ELVs include the present state of mercury emissions from the targeted categories as well as the mercury content in fuels and materials, best available techniques (BATs) and best environmental practices (BEPs) to control and reduce mercury emissions and ELVs or equivalent standards to control mercury emissions in other countries. In this regard, extensive data on mercury emissions from flue gas and the mercury content of fuels and materials were collected and analyzed. The established ELVs range from $8{\mu}g/Nm^3$ for new coal-fired boilers to $400{\mu}g/Nm^3$ for existing secondary smelting processes used in the production of copper, lead and zinc. This paper illustrates the ELVs for the targeted source categories, explaining the rationales and approaches used to set the values. The amended Law is to be enforced on April 1, 2018. From future perspectives, checks of the material flow of mercury, following up on the state of compliance, review of the ELVs and of the measurement and monitoring methods have been noted as important issues.
A grouting method is the way to effectively prevent pollutants from spreading into the ground during the digging process of groundwater. This study, based on the comparative study of grouting methods being generally accepted, suggests various construction methods which are suitable for geological structure as follows: In Jeju Island, it is very likely that rocks may fall in shuttered zones such as cracks, joints, scoria layers, and clinker layers. For this reason, it is recommended that materials be injected from the bottom toward the top, not from the top to the bottom. In the case where the amount of injected materials become too large in the areas of cracks or joints because of high level of permeability coefficient, grouting materials which smeared into surrounding areas may cause unwanted cut in the aquifer of the bottom level. To avoid this, the amount of water should be reduced from the typical water-cement ratio of 1:2, and grouting materials with larger grading should be used. If the deep excavation of ground is made in Jeju Island, it is likely to have lots of voids because of geological characteristics. Based on the results of this research, it is found that to construct interior casing, the centralizer should be attached to the casing to prevent the casing from being in contact with the counter fort. The grouting in Jeju Island should be thicker than usual. To avoid over-use of grouting materials, to prevent grouting in more than necessary zone, and to facilitate grouting of void areas, the flexible selection of materials is required. And, to exactly figure out the interior of dug well, an examination through CCTV should necessarily be performed when grouting work is in progress.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.9
no.4
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pp.443-450
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2021
The effects of blast furnace slag(BFS) and desulfurized gypsum(FDG) on the compressive strength of CFBA, and self-hydration of CFBA were studied. CFBA has self-hydrating and hardening properties, and it can be seen that the compressive strength of CFBA can be improved by using appropriate amounts of BFS and FDG. In addition, the self-hardening properties of CFBA are similar to the hydration reaction of 4CaO·Al2O3·Fe2O3 (C4AF), a cement clinker mineral, and when free-CaO, CaSO4 and CaCO3 coexist, Compressive strength of CFBA is expressed by the formation of calcium carbo compounds and hydrates of ettringite, calcium silicate, and calcium aluminate.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.9
no.3
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pp.236-245
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2021
It is very important for structure designer to understand the service life variation since a wide range of service life is evaluated with changing exposure conditions and design parameters. Recently, for zero-carbon, waste plastic has been used for fuel for clinker production and this yields increase in chloride content in cement. This study is for evaluation of changing service life in the concrete with increasing initial chloride content due to usage of plastic-SRF(Solid Refuse Fuel) considering various exposure conditions and design parameters. For this, 4 levels of initial chloride content were assumed, and the service life was assessed using LIFE 365 program considering various environmental conditions including 3 levels of surface chloride content. As for analysis parameters, critical/initial chloride content, blast furnace slag powder replacement ratio, W/B(Water to Binder) ratio, cover depth, and unit mass for binder are adopted. Service life decreases with increasing initial chloride content and a significant reduction of service life is not evaluated permitting up to 1,000ppm of initial chloride content. With increasing slag replacement ratio, a longer service life can be secured since blast furnace slag powder has the effect of reducing the diffusion of external chloride ions and fixing the free chloride. It is thought that increasing initial chloride content up to European standard is helpful for enhancing sustainability and reducing carbon emission. Though the reduction in service life due to an increase in the initial chloride content is not significant in slag-concrete with low surface chloride content, careful consideration for mixing design should be paid for the exposure environment with high surface chloride content.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.9
no.3
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pp.383-388
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2021
In this study, constant head water permeability test was adopted to evaluate self-healing performance of mortars containing inorganic healing materials which consist of blast furnace slag, sodium sulfate and anhydrite. Clinker powder and sand replaced for a part of cement and fine aggregates. On constant head water permeability test for self-healing mortars, unit water flow rate of mortar specimens were measured according to crack width and healing period. As a result of evaluating the healing performance of self-healing mortar, it was confirmed that with the initial crack width of 0.3mm, the healing rate at healing period of 28 days increased by more than 30%p compared to plain mortar, greatly improving the healing performance. Furthermore, the coefficient(α) which was estimated from the relationship between crack width and unit water flow rate was used for calculating equivalent crack width. By analyzing the correlation of healing rate and equivalent crack width, the time and initial crack width attaining healing target crack width were predicted.
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