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Title Page

Contents

Chapter 1. Introduction 10

1.1. Research background and objectives 10

1.2. Research procedure 13

1.3. Research contents and scope 14

Chapter 2. Theoretical consideration of GGBFS 17

2.1. Overview of GGBFS 17

2.1.1. Definition of GGBFS 17

2.1.2. Quality of GGBFS 18

2.2. Plan for the improvement of the compressive strength of GGBFS at the early stage 21

2.2.1. Physical method 22

2.2.2. Chemical method 27

2.3. Generation process and reaction mechanism of desulfurized slag 32

2.3.1. Generation process of desulfurized slag 32

2.3.2. Reaction mechanism of desulfurized slag 33

Chapter 3. Compressive strength development of highly activated GGBFS mortar 35

3.1. Review of the compressive strength of mortar in dependence of desulfurized slag type 35

3.1.1. Experimental plan and used materials 35

3.1.2. Compressive strength of GGBFS mortar in dependence of desulfurized slag type 36

3.2. Manufacturing of highly activated GGBFS mortar 37

3.2.1. Experimental plan 37

3.2.2. Used materials 38

3.2.3. Experimental method 40

3.3. Review of the development of the compressive strength characteristics of highly activated GGBFS mortar 43

3.3.1. Measurement results of the compressive strength in dependence of the fineness, replacement ratio, and curing conditions of desulfurized slag 44

3.3.2. Measurement results of the compressive strength in dependence of the high-temperature curing period 48

3.3.3. Measurement results of the compressive strength in dependence of W/B and curing conditions 50

Chapter 4. Conclusion 53

References 55

ABSTRACT 57

List of Tables

Table 1.1. Quality standards of blast furnace slag cement (KS L 5210) 11

Table 2.1. Characteristics of GGBFS for concrete admixtures 18

Table 2.2. Quality regulations of GGBFS 18

Table 2.3. Chemical compositions of GGBFS 19

Table 3.1. Experimental plan and mortar mixing ratios 35

Table 3.2. Physical and chemical characteristics of the desulfurized slag 35

Table 3.3. Experimental plan 37

Table 3.4. Mortar composition 38

Table 3.5. Physical properties of the used materials 39

Table 3.6. Chemical properties of the used materials 39

Table 3.7. Compressive strength of mortar for the individual experiment 43

List of Figures

Figure 1.1. Compressive strength of mortar on the basis of OPC with the usually... 12

Figure 1.2. Schematic of the research procedure to review the temporal... 14

Figure 1.3. Process of research 16

Figure 2.1. Physical and chemical methods to improve the compressive strength... 22

Figure 2.2. Compressive strength of GGBFS mortar in dependence of curing... 23

Figure 2.3. Compressive strength of GGBFS-admixed mortar in dependence of... 24

Figure 2.4. Compressive strength of GGBFS-binding materials in dependence of... 25

Figure 2.5. Compressive strength of mortar in dependence of the cement type,... 26

Figure 2.6. Compressive strength in dependence of the curing conditions... 29

Figure 2.7. Compressive strength for various curing conditions for various gypsum... 31

Figure 2.8. Generation process of desulfurized slag 32

Figure 3.1. Compressive strength of GGBFS mortar in dependence of desulfurized... 36

Figure 3.2. Curing conditions of each series of experiments 41

Figure 3.3. Temperature rises during the high-temperature curing 41

Figure 3.4. Temperature rises during the high-temperature curing at first day 42

Figure 3.5. Compressive strength of mortar in dependence of the fineness and... 45

Figure 3.6. Compressive strength development compared to [BFS]95+CS5... 46

Figure 3.7. Compressive strength characteristics of [BFS70S30]95+CS5 specimens...(이미지참조) 47

Figure 3.8. Compressive strength of [BFS70S30]95+CS5 specimens using S-type...(이미지참조) 49

Figure 3.9. Compressive strength development at the 1st, 3rd, 7th and 28th day...(이미지참조) 50

Figure 3.10. Compressive strength for various W/B of [BFS70S30]95+CS5...(이미지참조) 51

Figure 3.11. Correlation of W/B with the compressive strength 52

List of Pictures

Picture 1.1. Materials for making ready-mixed concrete 10

Picture 3.1. Mortar Mixer 40

Picture 3.2. Vibrating table 40

Picture 3.3. Jig for mortar 40

초록보기

 최근 건설산업에 있어서 탄산가스 저감을 위한 많은 노력이 수행되고 있으며, 이에 대한 일환으로 고로슬래그 미분말 등의 산업부산물을 다량 활용하고자 하는 기술개발을 위한 연구가 이루어지고 있다.

고로슬래그 미분말의 경우, 단순히 물과의 접촉만으로는 수화반응이 일어나지 않고, 자극제의 존재가 반드시 필요하며 이것에 의해 반응이 촉진된다. 반응이 시작되면, 장기간에 걸쳐 지속적으로 반응이 이루어지기 때문에 장기강도는 우수하나 초기강도가 낮기 때문에 많은 양을 대체하는데 한계가 있다. 이와 같은 수화반응 메커니즘으로 인해 고로슬래그는 시멘트 대체용도로 많이 사용되고 있다. 하지만 고로슬래그 미분말의 치환율이 증가하게 되면, 포틀랜드시멘트 내부에서 용출되는 알칼리 성분이 줄어들게 되어 수화반응이 더디게 진행되어 초기재령에서의 압축강도가 저하하게 되는 원인이 된다.

이에 본 연구에서는 일반적으로 활용되고 있는 고로슬래그 미분말에 비해 활성도가 우수한 고로슬래그 미분말의 제조 가능성을 검토하고자 철강공정에서 발생하는 탈황슬래그를 활용함으로써 고활성 고로슬래그 미분말을 시험 제조 후, 고활성 고로슬래그 미분말 모르타르 압축강도 발현 특성을 검토하였다. 또한, 고활성 고로슬래그 미분말 단독으로도 경화가 가능한 특징을 고려해서 2차 콘크리트 제품용 결합재로서 활용 가능성을 검토하고자 배합조건에 따른 콘크리트 제조 및 압축강도 발현특성을 검토하였다.

본 연구의 내용 및 범위는 다음과 같다

제 1장에서는 본 연구의 서론으로서, 고활성 고로슬래그 미분말 모르타르의 압축강도 발현 특성 검토를 위한 연구의 배경 및 목적에 대해 서술하고, 연구의 절차에 대해 설명하였다. 또한, 연구의 내용 및 범위에 대해 간략하게 제시하였다.

제 2장에서는 본 연구를 수행하기 전 고로슬래그 미분말에 대한 이론적 고찰로서, 고로슬래그 미분말의 정의와 품질에 대한 내용을 기술하였으며, 고로슬래그 미분말의 압축강도 향상 방안에 대해 기존연구를 검토하였다. 또한, 본 연구에서 고로슬래그 미분말을 활용한 모르타르의 압축강도를 향상시키기 위해 자극제로 사용한 탈황슬래그의 발생과정 및 반응 메카니즘에 대해 서술하였다.

제 3장에서는 본 연구를 수행하기 위한 실험에 관한 장으로써, 탈황슬래그 종류에 따른 모르타르의 압축강도를 검토한 후, 이를 바탕으로 고활성 고로슬래그 미분말 모르타르를 제조하기 위한 실험계획 및 방법을 서술하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 각 조건별 고활성 고로슬래그 미분말 모르타르의 압축강도 발현 특성에 대해 검토·분석하였다.

제 4장에서는 본 연구의 결론으로서, 고활성 고로슬래그 미분말 모르타르의 압축강도 발현 특성 검토에 대한 실험결과 및 고찰을 종합적으로 서술하였다.

본 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다.

1) 고활성 고로슬래그 미분말을 제조하기 위해 자극제로 활용한 탈황슬래그 S-type은 화학조성이 보통포틀랜드 시멘트와 유사하고 SiO₂와 CaO의 함유량이 높기 때문에 고로슬래그 미분말과의 수화반응이 촉진된 것으로 판단된다.

2) 탈황슬래그 S-type의 치환율 및 분말도가 증가함에 따라 고온양생 조건에서 재령초기 압축강도가 향상되었다. 그러나 재령 28일에는 상대적으로 압축강도 발현율이 낮아지는 경향을 보였다. 본 연구범위에서는 탈황슬래그 S-type의 분말도 4,000 ㎠/g을 사용한 [BFS70S30]95+CS5 시험체가 고온양생 조건에서 재령초기에 가장 큰 압축강도 발현율을 나타내었다.

3) 탈황슬래그 S-type을 자극제로 활용한 고활성 고로슬래그 미분말 모르타르 결합재의 경우 고온양생 기간이 길어지더라도 압축강도 발현율은 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서 1일 고온양생 만으로도 압축강도 발현율이 크게 상승하기 때문에 재령초기의 양생온도 조건이 고활성 고로슬래그 미분말 결합재의 압축강도 발현에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다.

4) 양생 및 배합 조건을 고려할 경우 고활성 고로슬래그 미분말 결합재가 단독으로도 경화가 가능하기 때문에 콘크리트 2차 제품용 결합재로서 활용 가능할 것으로 사료된다.

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