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전기로 산화슬래그 골재의 체적안정성 평가에 관한 실험적 연구
Experimental Study on Evaluation on Volume Stability of the Electric Arc Furnace Oxidizing Slag Aggregate 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.21 no.2, 2017년, pp.78 - 86  

임희섭 (한양대학교 건축시스템공학과) ,  이한승 (한양대학교 ERICA 건축학부)

초록
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본 논문은 전기로 산화슬래그 골재의 체적안정성 평가를 위해 전기로 산화슬래그 골재의 물리적 화학적 특성을 검토하고, 전기로 산화슬래그 골재의 체적안정성 실험을 진행하였다. 체적안정성을 검토하기 위하여 물리적 화학적 방법을 고안하여 실험을 진행하였다. 물리적 방법으로는 오토클레이브의 고온 고압을 이용하여 전기로 산화슬래그 골재의 체가름 변화를 확인하는 방법과 모르타르바를 제작하여 길이변화율에 따른 체적팽창성을 확인하였다. 화학적 방법으로는 Ethylene glycol 시험법을 이용하여 전기로 산화슬래그 골재의 free CaO 함량을 정량 평가하였다. 전기로 산화슬래그 골재의 free CaO 정량 평가 결과 0.5% 이하의 함량으로 나타났으며, 화학 분석 결과 KS F 4571의 CaO 40%이하로 확인 되었다. 전기로 산화슬래그의 free CaO가 소량 함유됨에 따라 건설재료로서의 가능성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the amount of slag generated annually increases, attempts to recycle slag as high value products are underway in order to develop an efficient resource recycling industry based on slag and derive economic benefits as well. However, the application of electric arc furnace (EOS) slag as constructio...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문은 전기로 산화슬래그 골재의 체적안정성 평가를 위해 물리적·화학적 실험을 진행하였다.
  • 본 연구에서는 Ethylene glycol 시험을 이용하여 전기로 산화슬래그의 free CaO 함량을 정량 분석하기 위하여, 다음과 같이 실험을 진행하였다.
  • 본 연구에서는 전기로 산화슬래그 골재의 물리적·화학적 특성을 검토하고, 전기로 산화슬래그 골재의 체적안정성을 검토하였다.
  • 전기로 산화슬래그 골재의 체적안정성 평가를 위하여 전기로 슬래그의 문헌조사를 통하여 전기로 슬래그의 특성 및 국내 규정에 대해 기술하였다. 또한 KS 규격 내 콘크리트 골재에 대한 체적안정성 평가 방법 및 CaO 분석 방법에 대해 비교하였다.
  • 포틀랜드 시멘트에 있는 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 또는 이 두 가지 성분으로 인한 잠재적으로 지연되어있는 팽창의 지표를 알아보기 위한 시험방법이다. 25.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기로 슬래그가 건설용 자재로서 활용 가치가 높은 이유는? 전기로 슬래그는 철, 탄소, 석회석 등 재활용이 가능한 유효한 자원을 다량 함유하고 있어 건설용 자재로서 활용 가치가 매우 높다. 하지만, 전기로 슬래그는 불안정한 성분인 free CaO가 다량 검출되어 왔다는 것을 기존 연구를 통해 알 수 있다(Kim et al, 2012).
제강 슬래그의 경우 배출되는 제강의 용도에 따라 free CaO의 함량이 높게 나타나기 때문에, 이에 대한 해결책은? 고로 슬래그는 소량의 free CaO을 갖고 있어 시멘트 원료나 골재로서 재활용되지만, 제강 슬래그의 경우 배출되는 제강의 용도에 따라 free CaO의 함량이 높게 나타날 수 있다. 이러한 문제 때문에 제강 슬래그는 용융된 슬래그를 서냉시켜, free CaO의 팽창 붕괴성을 방지하기 위하여 약 3개월에서 1년간 야적에 의해 에이징(Aging)한 후 도로용 노반재 등으로 사용되고 있다. 이러한 공정은 오랜 시간, 넓은 야적장의 요구와 그에 따른 부가적인 비용을 발생시키고 있다.
슬래그를 재활용하는 분야는? 현재 철강 산업에서는 철강 생산 과정에서 필연적으로 발생되는 부산물인 슬래그를 친환경적으로 재활용하고 있다. 대표적으로 고로 슬래그는 콘크리트의 골재 및 시멘트 원료대체재로서 활용되고 있으며, 제강 슬래그를 이용하여 성토 및 도로용 골재로 활용 되고 있다(Faraone et al., 2009).
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참고문헌 (31)

  1. Chalasani, D., Cartlendge, F. K., Eaton, H. C., Tittlebau, M. E., and Walsh, M. B. (1986), The Effects of Ethylene Glycol on a Cement Based Solidification Process. Journal of Hazardous Materials, 3, 167-173. 

  2. Faraone, N., Tonello, G., and Maschio, S. (2009), Steelmaking Slag as Aggregate for Mortars: Effects of Particle Dimension on Compression Strength, Chemophere, 77, 1152-1156. 

  3. Fernandez Pereira, C., Luna Galiano, Y., Rodriguez Pinero, M. A., and Bale Parapar, J. (2007), Long and Short-term Performance of a Stabilized/solidified Electric Arc Furnace Dust, Journal of Hazardous Materials, 148, 701-707. 

  4. Javellana, M. P., and Jawed, I. (1982), Extraction of Free Lime in Portland Cement and Clinker by Ethylene Glycol. Cement and Concrete Research, 12, 399-403. 

  5. Kim, J. M., Park, H. I. (2012), Evaluation on Volume Stability of the Electric Arc Furnace Oxidizing Slag Aggregate by Hydro Thermal Condition, Journal of Material Cycles and Waste Management, 29, 551-560. 

  6. KS E 3019, Methods for Determination of Calcium Oxide in Iron Ores. 

  7. KS F 2424, Standard Test Method for Length Change of Mortar and Concrete. 

  8. KS F 2501, Method of Sampling Aggregate. 

  9. KS F 2502, Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates. 

  10. KS F 2503, Testing Method for Density and Absorption of Coarse Aggregate. 

  11. KS F 2504, Testing Method for Density and Absorption of Fine Aggregate. 

  12. KS F 2543, Copper Slag Aggregate for Concrete. 

  13. KS F 2544, Blast Furnace Slag Aggregate for Concrete. 

  14. KS F 2546, Standard Test Method of for Potential Alkali Reactivity of Cement-aggregate Combinations(Mortar-bar Method). 

  15. KS F 2553, Method for Samples of Aggregated to Testing Size. 

  16. KS F 2580, Test Method of the Inmersion Expansion in $80^{\circ}C$ Water of the Iron and Steel Slag. 

  17. KS F 2583, Lead Slag Aggregate for Concrete. 

  18. KS F 2585, Standard Test Method for Alkali-silica Reaction of Concrete. 

  19. KS F 2586, Standard Test Method for Autogenous Shrinkage and Expansion of Cement Paste, Mortar and Concrete. 

  20. KS F 2790, Ferronickel Slag Fine Aggregate for Concrete. 

  21. KS F 2825, Methods of Rapid Test for Identification of the Alkali Reactivity of Aggregates-Methods of Test for Production Control of Concrete. 

  22. KS F 4571, Electric Arc Furnace Oxidizing Slag Aggregate for Concrete. 

  23. KS L 2308, Method for Chemical Analysis of Soda-lime-magnesia-silica Glasses. 

  24. KS L 5107, Testing Method for Autoclave Expansion of Portland Cement. 

  25. KS L 5120, Method of Chemical Analysis of Portland Cement. 

  26. Kuo, W. T., and Shu, C. Y. (2014), Application of High-temperature Rapid Catalytic Technology to Forecast the Volumetric Stability Behavior of Containing Steel Slag Mixtures, Construction and Building Materials, 50, 463-470. 

  27. Lim H. S., and Lee H. S. (2013), An Experimental Study on the Free-CaO Quantitative Analysis in Electric Arc Furnace Slag Using Ethylene Glycol, Korea institute for structural maintenance and inspection, 17(2), 388-389. 

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  30. Sturm, T., Milacic, R., Murko, S., Vahcic, M., Mladenovic, A., Suput, J. S., and Scancar, J. (2009), The Use of EAF Dust in Cement Composites: Assessment of environmental impact, Journal of Hazardous Materials, 166, 277-283. 

  31. Wamg, G. (2010), Determination of the Expansion Force of Coarse Steel Slag Aggregate, Construction and Building Materials, 24, 1961-1966. 

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