Greenhouse gas reduction will be highlighted as the most pending question in the cement industry in future because the production of Portland cement not only consumes limestone, clay, coal, and electricity, but also release waste gases such as $CO_2,\;SO_3$, and NOX, which can contribute to the greenhouse effect and acid rain. To meet the increase of cement demand and simultaneously comply with the Kyoto Protocol, cement that gives less $CO_2$ discharge should be urgently developed. This study aims to manufacture non-sintering cement(NSC) by adding phosphogypsum(PG) and waste lime(WL) to granulated blast furnace slag(GBFS) as sulfate and alkali activators. This study also Investigates the hydration reaction of NSC through analysis of scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), differential thermal analysis(DTA), and pH. Results obtained from analysis of the hydrate have shown that the glassy films of GBFS are destroyed by the activation of alkali and sulfate, ions eluted from the inside of GBFS react with PG and produce ettringite, and consequently the remaining component in GBFS slowly produced C-5-H(I) gel. Here, PG is considered not only to play the role of simple activator, but also to work as a binder reacting with GBFS.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.17
no.1
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pp.47-54
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2017
Cement industry is typical carbon-emission industry. If the industrial by-products(granulated blast-furnace slag (GGBFS), fly ash, etc.) are used a large amount, it might be able to reduce cement consumption and mitigate carbon emissions. In this case, however, decrease of early strength is relatively large. Therefore, there is a limitation in increase of the amount of substitute. Considering these circumstances, it would be a good solution to reduce carbon emissions in cement industry to improve the performances of mixed cement through proper alkali-activation in Portland blended cement using GGBFS or fly ash. Therefore, this study prepared concrete in ready-mixed concrete manufacturing facilities with an addition of a binder which used 2.0% modified alkali sulfate activator after mixing Portland cement, GGBFS and fly ash in the ratio of 4:4:2 and assessed its basic properties. The results found the followings: The use of modified alkali-sulfate activator slightly reduced slump and shortened setting time. As a result, bleeding capacity decreased while early strength improved. In addition, there is no big difference in carbonation resistance. It appears that there should be continued experiments and analyses on the related long-term aged specimens.
The amount of dust generated during the dissolution of scrap in an electric arc furnace is approximately 1.5% of the scrap metal input, and it is primarily collected in a bag filter. Electric arc furnace dust primarily consists of zinc and ion. The processing of zinc starts with its conversion into pellet form by the addition of a carbon-based reducing agent(coke, anthracite) and limestone (C/S control). These pellets then undergo reduction, volatilization, and re-oxidation in rotary kiln or RHF reactor to recover crude zinc oxide (60%w/w). Next, iron is discharged from the electric arc furnace dust as a solid called Fe clinker (secondary by-product of the Fe-base). Several methods are then used to treat the Fe clinker, which vary depending on the country, including landfilling and recycling (e.g., subbase course material, aggregate for concrete, Fe-source for cement manufacturing). However, landfilling has several drawbacks, including environmental pollution due to leaching, high landfill costs, and wastage of iron resources. To improve Fe recovery in the clinker, we pulverized it into optimal -sized particles and employed specific gravity and magnetic force selection methods to isolate this metal. A carbon-based reducing agent and a binding material were added to the separated coarse powder (>10㎛) to prepare briquette clinker. A small amount (1-3%w/w) of the briquette clinker was charged with the scrap in an electric arc furnace to evaluate its feasibility as an additives (carbonaceous material, heat-generating material, and Fe source).
Recently, concrete using multicomponent blended cement has been required to increase the freeze-thaw and sulfate resistances of concrete structures exposed to a marine environment. Thus, the purpose of this study was to propose the use of concrete containing multicomponent blended cement as one of the alternatives for concrete structures exposed to a marine environment. For this purpose, batches of concrete containing ordinary portland cement (OPC), binary blended cement (OPC-G, G: ground granulated blast slag), ternary blended cement (OPC-GF, F: fly ash), and quaternary blended cement (OPC-GFM, M: mata-kaolin) were made using a water-binder ratio of 50%. Then, the durability levels, including thesulfate and freeze-thaw resistances, were estimated for concrete samples containing OPC, OPC-G, OPC-GF, and OPC-GFM. It was observed from the tests that the durability levels of the concrete samples containing OPC-G and OPC-GF were found to be much better than that of the concrete containing OPC. The optimum mixing proportions were a40% replacement ratio of ground granulated blast slag for the binary blended cement and a30% replacement ratio of ground granulated blast slag and 10% fly ash for the ternary blended cement.
Kim, Taehyoung;Lee, Jinkyun;Chung, Chul-woo;Kim, Jihyun;Lee, Minhee;Kim, Seon-ok
Economic and Environmental Geology
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v.51
no.4
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pp.359-370
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2018
The batch and column experiments were performed to overcome the limitation of the neutralization process using the $scCO_2$-water-recycled aggregate, reducing its treatment time to 3 hour. The waste cement mortar and two kinds of recycled aggregate were used for the experiment. In the extraction batch experiment, three different types of waste mortar were reacted with water and $scCO_2$ for 1 ~ 24 hour and the pH of extracted solution from the treated waste mortar was measured to determine the minimum reaction time maintaining below 9.8 of pH. The continuous column experiment was also performed to identify the pH reduction effect of the neutralization process for the massive recycled aggregate, considering the non-equilibrium reaction in the field. Thirty five gram of waste mortar was mixed with 70 mL of distilled water in a high pressurized stainless steel cell at 100 bar and $50^{\circ}C$ for 1 ~ 24 hour as the neutralization process. The dried waste mortar was mixed with water at 150 rpm for 10 min. and the pH of water was measured for 15 days. The XRD and TG/DTA analyses for the waste mortar before and after the reaction were performed to identify the mineralogical change during the neutralization process. The acryl column (16 cm in diameter, 1 m in length) was packed with 3 hour treated (or untreated) recycled aggregate and 220 liter of distilled water was flushed down into the column. The pH and $Ca^{2+}$ concentration of the effluent from the column were measured at the certain time interval. The pH of extracted water from 3 hour treated waste mortar (10 ~ 13 mm in diameter) maintained below 9.8 (the legal limit). From XRD and TG/DTA analyses, the amount of portlandite in the waste mortar decreased after the neutralization process but the calcite was created as the secondary mineral. From the column experiment, the pH of the effluent from the column packed with 3 hour treated recycled aggregate kept below 9.8 regardless of their sizes, identifying that the recycled aggregate with 3 hour $scCO_2$ treatment can be reused in real construction sites.
This study was conducted as the basic research for the replacement of Blast Furnace Slag, Red Mud, Silica Fume, etc., with cement as a solution to the problems arising from the global warming caused by the generation of $CO_2$, and conducted the experimental review to examine the feasibility of matrix having properties identical to those of cement by using the Blast Furnace slag, Red mud, Silica fume, and alkali-activator. For this, by using the the inorganic binder, such as Blast Furnace Slag, Red Mud, Silica Fume, etc., and NaOH, $Na_2SiO_3$ and others as the cement substitute material, the strength characteristic according to the mixture time variation was performed in the tentative experiment. Based on the preceding experiment, this study performed the experiment to analyze the strength properties of hardener through the curing by air-dry temperature, curing by temperature in water, coating curing, and Korean paper curing. For the water curing at $80^{\circ}C$, the compressive strength and flexural strength were found to be the most excellent at the age of the 28th day, and furthermore, it was found that the non-cement hardener could be made, which is considered to affect the production of eco-friendly concrete.
Globally, nuclear-decommissioning facilities have been increased in number, and thereby hundreds of thousands of wastes, such as concrete, soil, and metal, have been generated. For this reason, there have been numerous efforts and researches on the development of technology for volume reduction and recycling of solid radioactive wastes, and this study reviewed and examined thoroughly such previous studies. The waste concrete powder is rehydrated by other processes such as grinding and sintering, and the processes rendered aluminate (C3A), C4AF, C3S, and -C2S, which are the significant compounds controlling the hydration reaction of concrete and the compressive strength of the solidified matrix. The review of the previous studies confirmed that waste concretes could be used as recycling cement, but there remain problems with the decreasing strength of solidified matrix due to mingling with aggregates. There have been further efforts to improve the performance of recycling concrete via mixing with reactive agents using industrial by-products, such as blast furnace slag and fly ash. As a result, the compressive strength of the solidified matrix was proved to be enhanced. On the contrary, there have been few kinds of researches on manufacturing recycled concretes using soil wastes. Illite and zeolite in soil waste show the high adsorption capacity on radioactive nuclides, and they can be recycled as solidification agents. If the soil wastes are recycled as much as possible, the volume of wastes generated from the decommissioning of nuclear power plants (NPPs) is not only significantly reduced, but collateral benefits also are received because radioactive wastes are safely disposed of by solidification agents made from such soil wastes. Thus, it is required to study the production of non-sintered cement using clay minerals in soil wastes. This paper reviewed related domestic and foreign researches to consider the sustainable recycling of concrete waste from NPPs as recycling cement and utilizing clay minerals in soil waste to produce unsintered cement.
Park, Jin-Ki;Park, Jong-Hwa;Na, Sang-Il;Beak, Shin-Chul
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2012.05a
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pp.760-760
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2012
도심 지역은 인구집중, 토지 피복의 변화 및 교통량 증가 등의 인공열 배출원의 다양화 등의 요인에 의해 주변지역보다도 기온이 높은 도시 열섬(Urban Heat Island) 현상에 의해 독특한 도시기후의 특색을 보이게 된다. 일반적으로 도시 열 환경에 대한 연구는 도시 열섬의 강도나 현상을 파악하는데 집중되어 왔다. 최근 들어 도시 열섬 현상 완화 또는 개선을 위한 관심이 높아지면서 도시내에 존재하는 수면이나 녹지를 이용한 기후개선에 대한 연구가 진행되고 있다. 하천은 다양한 생물이 서식하는 공간이면서 생물의 다양성이 풍부한 생태계의 보고로 인간과 환경이 조화를 이루어 온 공간이기도 하다. 이와 같이 하천은 지역의 다양성과 특수성에 따라 가지고 있는 기능이 다양하다. 그 중 하천의 환경 기능은 많은 열용량을 축적시켜 수면의 온도상승을 적게 하여 하천의 온도는 물론 주변지역의 온도를 낮추는 역할을 하게 된다. 특히 흐르는 물은 대류와 혼합과정을 거치며 열을 운반할 수 있으므로 효율적인 축열체가 된다. 또한 하천의 물 등은 광의 투과성이 높기 때문에 표면에서는 반사되지 않고 수체 내에 열을 저장한다. 따라서 이러한 현상이 종합적으로 작용하여 도심하천은 도심지에서 높게 형성된 온도를 낮추는 냉각효과가 있다고 판단된다. 이러한 영향을 알아보기 위해 본 연구에서는 원격탐사 기법을 이용하여 도심하천이 도시 열완경 완화에 미치는 영향을 분석하였다. 분석을 위해 2009년 9월 6일 Landsat 7 ETM+ 위성영상을 이용하여 LST (Land Surface Temperature)를 추출하고, SEBAL (Surface Energy Balance Algori- thms for Land) 모델을 이용하여 지표면 열수지 성분을 추출하였다. 그 결과, 도심하천 주변의 온도가 도심지에 비해 $2{\sim}3^{\circ}C$ 정도 낮게 형성되었으며, 잠열은 주변 도심지에 비해 하천에서 높은 분포를 나타내었다. 그러나 하천 둔치나 하천 주변의 콘크리트, 아스팔트 및 나대지 등의 토지피복은 지표면 온도가 높게 형성되어 도심의 heat spot으로 작용하여 열 환경을 악화시키나 도심하천은 cool spot 작용을 하여 도심의 열을 완화하는 기능을 갖는 것으로 판단된다.
Flyash from a coal-hed power plan1 is produced approximtcly 3 million tons m 1996 and causes the serious environmentalpmblem due to the disposal in the ash pond. Flyash is an accepted additive in concrete where it adds strength, sulfate ateresistanceand reduced cost, provided acccptablc levcls of unbunrned carbon are mmtmed This papzr describes to investigate thc technicalfeasibility of a dry triboelcctrostatlcp roccss to scparate unburned carbon h m f lyash into economically valuable produck Puliclesof unburned carbon and flyash can be impded positivc and negative surface charzes. rcapeclively. with a copper tniochargcr dueto dirferences in the work function values of thc particles and the tnbacharger. and cm he separated by passing thcm throuph anexternal electic field. A laboratory s d e separation system consists of r sacw feeder for ash supply, a tniocharger, verticalcollecling copper plates, power supplies, a flow meter, and a fan. Separation tests taking into account separahian efficiency and ashrecovery showed that flyash recovery was sh-nngly dependent an thc tnbocharger geomzhy, elect"c ficld strength. flyssh s ~ c a,n dash feeding late. Optimal separation conditions were flyash size less than 125 Fm and electric field shcngrh of 200 kV1m. Ovcr 80%of the flyash with 7% lass on ignition was recovered at wrbon contznts less than 3%bon contznts less than 3%
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.1
no.1
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pp.81-88
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2005
The fly ash has been widely used in the latest to complement the performance and economical efficiency of the concrete which uses only a normal portland cement, the pulp ash gained through the incineration of paper sludge is possible to be used as the material of concrete because it contains the properties similar to the previous fly ash in ingredients and physical characteristics. Therefore, this research has tested physical characteristics by replacing 20% of fly ash used with the paper ash to solve the problem which lowers the early strength caused when the fly ash was used. As a result, it showed that the fluidity becomes lower and the compressive strength becomes increased by using paper ash. In addition, after mixing the paper ash with the fly ash, it showed that time and heating amount of the 2nd peak of the minor heat of hydration affecting the revelation of strength was equivalent to the combination for normal portland cement, and also indicated that the compressive strength for 3 days is superior to the combination of the fly ash. Therefore, if the paper ash having a regular fineness is used, it was effective in improving the early strength of concrete used the fly ash.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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