• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.185-190
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• 2021

시멘트는 현대 건설 산업에서 주된 재료로써 활용되지만 생산 시 발생하는 이산화탄소로 인해 지구온난화의 주된 원인으로 지목되고 있다. 이에 따라 시멘트 대체재로서 산업부산물을 활용하는 연구가 진행 중이며, 이 중 제철소에서 생산되는 고로슬래그가 대표적이다. 하지만 고로슬래그는 시멘트 대체재로써 사용 시 초기 강도 저하의 문제점을 지니고 있는데, 이는 고로슬래그 생산과정에서 만들어지는 입자 표면의 유리질 피막이 원인이다. 일반적인 수화반응에서 피막은 시멘트의 수화반응에서 생성되는 수산화칼슘이 경화체 내부 알칼리 환경을 조성하게 되고 이를 통해 파괴되는 것으로 알려져있다. 따라서 본 연구에서는 고로슬래그의 사용성능 개선 및 초기 강도 저하의 문제점을 해결하기 위하여, 기존에 고로슬래그 입자 표면의 막을 제거하기 위해 사용되어지는 알칼리 자극제 대신 전기분해를 통해 생성한 알칼리 수를 배합수로 활용하기 위한 연구를 진행하였다. 실험 결과, 고로슬래그와 알칼리 수를 활용한 시멘트 경화체에서 일반적인 배합수에 비해 높은 강도 발현 및 수화물 생성을 보였으며, 공극분석 결과 내부 공극률 및 공극분포에서 더욱 밀실한 구조를 지니고 있는 것으로 확인되었다.

• Computers and Concrete
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• 제23권6호
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• pp.421-431
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• 2019

The alarming rate of depletion of natural stone based coarse aggregates is a cause of great concern. The coarse aggregates occupy nearly 60-70% by volume of concrete being produced. Research efforts are on to look for alternatives to stone based coarse aggregates from sustainability point of view. Response surface methodology (RSM) is adopted to study and address the effect of ferrochrome slag (FCS) replacement to coarse aggregate replacement in the ordinary Portland cement (OPC) based concretes. RSM involves three different factors (ground granulated blast furnace slag (GGBS) as binder, flyash (FA) as binder, and FCS as coarse aggregate), with three different levels (GGBS (0, 15, and 30%), FA (0, 15, and 30%) and FCS (0, 50, and 100%)). Experiments were carried out to measure the responses like, workability, density, and compressive strength of FCS based concretes. In order to optimize FCS replacement in the OPC based concretes, three different traditional optimization techniques were used (grey relational analysis (GRA), technique for order of preference by similarity (TOPSIS), and desirability function approach (DFA)). Traditional optimization techniques were accompanied with principal component analysis (PCA) to calculate the weightage of responses measured to arrive at the final ranking of replacement levels of GGBS, FA, and FCS in OPC based concretes. Hybrid combination of PCA-TOPSIS technique is found to be significant when compared to other techniques used. 30% GGBS and 50% FCS replacement in OPC based concrete was arrived at, to be optimal.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.137-145
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• 2012

이 연구는 수산화나트륨과 탄산나트륨이 혼합된 알칼리 활성화제에 의한 고로슬래그 모르타르의 강도발현 특성을 파악하기 위한 연구이다. 주요 변수는 활성화제의 첨가량, 물-바인더비(W/B) 그리고 골재-바인더비(S/A)이다. 활성화제의 첨가량에 따른 강도 특성을 수산화나트륨 3%, 4% 및 탄산나트륨 4%~8%까지 조절하여 측정하였다. 물-바인더비는 0.45~0.60까지 그리고 골재-바이더비는 2.05~2.85의 범위 내에서 변화하며 측정하였다. 원재료의 주요 성분 및 수산화나트륨, 탄산나트륨에 포함된 산화나트륨($Na_2O$) 양에 따라 조합된 알칼리 품질계수($Q_A$)를 산정하고, 이를 적용하여 알칼리 활성 모르타르의 28일 압축강도 예측식을 제안하였다. 각 변수에 따른 시험값과 제안된 예측식을 통한 결과값은 오차범위 5% 이내의 범위에서 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.93-100
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• 2009

본 연구는 대형 대단면 지하공간에 적용하기 위한 고강도 콘크리트의 개발 및 적용을 위한 연구의 일환으로 50MPa급의 고강도 콘크리트의 제조를 위해 플라이애쉬와 고로슬래그미분말의 치환에 따른 최적 배합을 선정하고, 비구속 수축 실험과 수축균열 실험을 통해 정량적으로 평가하였다. 콘크리트의 압축강도는 전배합이 7일 재령에서 30MPa을 넘었고, 28일 재령에서는 설계강도를 모두 안정적으로 획득하였다. 고강도 콘크리트에 고로슬래그를 사용할 경우 자기수축량이 커지고, 다량 치환할 경우 수축변형이 증가하고 강도발현이 지연되어 수축에 의한 균열 발생의 우려가 있다. 혼화재를 다량 치환한 고강도 콘크리트 배합은 수화반응과 건조 효과에 영향을 주는 초기 재령의 양생 조건에 대한 검토가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.95-102
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• 2015

본 연구는 수산화나트륨(NaOH)과 칼륨명반($AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$)의 농도에 따른 강도특성에 관한 연구이다. 활성화제의 농도에 따른 강도 특성연구를 위해 4%(N1 series)와 8%(N2 series) 농도의 NaOH에 대해 1~5%(K1~K5) 농도의 칼륨명반과 1%(C1)과 2%(C2) 농도의 산화칼슘(CaO)을 고려하였다. 물-결합재 비(W/B)는 0.5, 결합재/잔골재의 비는 0.5로 하였다. 실험결과 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)의 강도는 NaOH와 $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$의 농도에 영향을 받았다. XRD 분석결과 NaOH와 $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$에 의해 활성화된 슬래그의 주요 반응생성물질은 ettringite와 CSH로 나타났다. 그러나 초기재령에서 ettringite와 황산염은 미수화된 고로슬래그 미분말의 표면에 침착하거나 고로슬래그 미분말의 수화반응을 방해하였다. $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$에서 용출된 $SO_4{^{-2}}$ 이온은 고로슬래그 미분말에 포함된 CaO와 첨가된 CaO와 반응하여 석고(gypsum, $CaSO_4{\cdot}2H_2O$)를 생성하고, 다시 CaO와 $Al_2O_3$와 반응하여 ettringite를 생성한다. 따라서 $NaOH+AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$는 고로슬래그 미분말의 활성화를 통한 강도향상에 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.177-184
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• 2010

본 연구에서는 투수성 폴리머 콘크리트용 충전재로서 중질탄산칼슘, 고로슬래그미분말 및 플라이 애시를 사용하고 이들 충전재의 종류와 사용량이 투수성 폴리머 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 실험을 통해 검토하였다. 실험은 불포화 폴리에스테르 수지를 질량비로 5~7%, 충전재/수지 비를 0~2.0 그리고 나머지는 15 mm 체를 통과하는 굵은 골재로 하여 배합을 정하고 투수성 폴리머 콘크리트의 투수계수, 공극률, 압축강도 및 휨강도 시험을 실시하였다. 실험결과 수지의 사용량 및 충전재/수지 비의 증가에 따라 투수성 폴리머 콘크리트의 투수계수는 감소되고 압축 및 휨강도는 증가하는 경향을 나타냈으며 압축강도 8.0~35.0 MPa과 휨강도 2.0~9.0 MPa의 범위를 나타냈다. 가장 높은 압축강도와 휨강도를 나타낸 것은 불포화 폴리에스테르 수지 사용량 7%, 충전재/수지 비 2.0의 중질탄산칼슘 사용 배합이었다. 한편 압축강도 20 MPa 수준의 투수성 폴리머 콘크리트에서는 충전재로서 플라이 애시를 사용할 때가 가장 경제적인 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.143-151
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• 2007

본 연구에서는 염화물이 함유된 동결수에 의한 콘크리트의 내동해성을 검토하기 위하여 동결융해 및 표면스케일링 저항성을 평가하고자 하였으며, 이를 위한 배합으로서 물결합재비는 0.37, 0.42, 0.47의 3수준, 결합재 방식은 일반 OPC 콘크리트, 고로슬래그 미분말 50%의 2성분계 콘크리트 및 플라이애시 15%와 고로슬래그 미분말 35%의 3성분계 콘크리트로 설정하였다. 그 결과, 고로슬래그 미분말 50% 및 플라이애시 15%와 고로슬래그 미분말 35%의 혼합 시멘트계 콘크리트의 경우 일반 OPC 콘크리트에 비하여 동결융해 및 표면스케일링 저항성이 상대적으로 우수하게 나타났으며, 이를 통해 내구성 저하가 우려되는 해양 환경 하에서 비래염분 및 비말 등의 해수의 작용에 의한 콘크리트의 내구성 저하현상을 억제하기 위한 방안으로서 슬래그의 활용이 유효함을 확인할 수 있었다.

• Advances in concrete construction
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• 제5권3호
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• pp.271-288
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• 2017

This paper aims to investigate the effects of replacing cement with ground granulated blast furnace slag (GGBFS) in self compacting concrete in the fresh and hardened state. The performance of SCC in moderate climate is well investigated but few studies are available on the effect of hot environment. In this paper, the effect of initial water-curing period and curing conditions on the performance of SCC is reported. Cement was substituted by GGBFS by weight at two different levels of substitution (15% and 25%). Concrete specimens were stored either in a standard environment (T=$20^{\circ}C$, RH=100%) or in the open air in North Africa during the summer period (T=35 to $40^{\circ}C$; R.H=50 to 60%) after an initial humid curing period of 0, 3, 7 or 28 days. Compressive strength at 28 and 90 days, capillary absorption, sorptivity, water permeability, porosity and chloride ion penetration were investigated. The results show that the viscosity and yield stress are decreased with increasing dosage of GGBFS. The importance of humid curing in hot climates in particular when GGBFS is used is also proved. The substitution of cement by GGBFS improves SCC durability at long term. The best performances were observed in concrete specimens with 25% GGBFS and for 28 days water curing.

• Advances in concrete construction
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• 제9권2호
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• pp.183-193
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• 2020

The present investigation is to identify an optimum mix combination amongst 28 different types of artificial lightweight aggregates by pelletization method with aggregate properties. Artificial aggregates with different combinations were manufactured from fly ash, cement, hydrated lime, ground granulated blast furnace slag (GGBFS), silica fume, metakaolin, sodium bentonite and calcium bentonite, at a standard 17 minutes pelletization time, with 28% of water content on a weight basis. Further, the artificial aggregates were air-dried for 24 hours, followed by hardening through the cold-bonding (water curing) process for 28 days and then testing with different physical and mechanical properties. The results found the lowest impact strength value of 16.5% with a cement-hydrated lime (FCH) mix combination. Moreover, the lowest water absorption of 16.5% and highest individual pellet crushing strength of 36.7 MPa for 12 mm aggregate with a hydrated lime-GGBFS (FHG) mix combination. The results, attained from different binder materials, could be helpful for manufacturing high strength artificial aggregates.

• Computers and Concrete
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• 제22권2호
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• pp.183-196
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• 2018

The rheological behaviour of high strength self compacting concrete (HS-SCC) studied through an experimental investigation is presented in this paper. The effect of variation in supplementary cementitious materials (SCM) $vis-{\grave{a}}-vis$ four different types of processed crushed sand as fine aggregates is studied. Apart from the ordinary Portland cement (OPC), the SCMs such as fly ash (FA), ground granulated blast furnace slag (GGBS) ultrafine slag (UFS) and micro-silica (MS) are used in different percentages keeping the mix -paste volume and flow of concrete, constant. The combinations of rheology, strength and durability are equally important for selection of mixes in respect of high-rise building constructions. These combinations are referred to as the rheo-strength and rheo-durability which is scientifically linked to performance based rating. The findings show that the fineness of the sands and types of SCM affects the rheo-strength and rheo-durability performance of HS-SCC. The high amount of fines often seen in fine aggregates contributes to the higher yield stress. Further, the mixes with processed sand is found to offer better rheology as compared to that of mixes made using unwashed crushed sand, washed plaster sand, washed fine natural sand. The micro silica and ultra-fine slag conjunction with washed crushed sand can be a good solution for high rise construction in terms of rheo-strength and rheo-durability performance.