JP2001019529A - セメント硬化体 - Google Patents

セメント硬化体

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JP2001019529A
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Akihiro Horii
昭宏 堀井
Masanori Ito
正憲 伊藤
Junichi Ohashi
潤一 大橋
Satoru Nishioka
哲 西岡
Masahiro Yurugi
正弘 万木
Kazuhiko Okada
和彦 岡田
Etsuro Asakura
悦郎 朝倉
Hidekazu Kawabata
秀和 川端
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ENGAN KANKYO KAIHATSU SHIGEN RIYOU CENTER KK
Mitsubishi Corp
Kajima Corp
Mitsubishi Materials Corp
Tokyu Construction Co Ltd
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ENGAN KANKYO KAIHATSU SHIGEN RIYOU CENTER KK
Mitsubishi Corp
Kajima Corp
Mitsubishi Materials Corp
Tokyu Construction Co Ltd
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製鋼スラグをコンクリート用骨材として用い
た場合の亀裂発生の問題を解決し、製鋼スラグのコンク
リート用骨材としての有効利用を可能とする。 【解決手段】 セメント系材料と、骨材と水とを混合し
て硬化してなるセメント硬化体において、該骨材はその
少なくとも一部が製鋼スラグよりなり、セメント系材料
がポルトランドセメント50重量%を超え70重量%以
下と、ポゾラン反応性を有する物質、或いはポゾラン反
応性を有する物質と20重量%以下の潜在水硬性を有す
る物質30重量%以上50重量%未満とを含むセメント
硬化体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、銑鉄より鋼を製造
する場合の副産物である製鋼スラグをコンクリート用骨
材として有効利用したセメント硬化体に関する。
【0002】
【従来の技術】製鋼スラグは、嵩比重が高く、高硬度で
あることから、コンクリート用の骨材としての利用が期
待されている。しかし、製鋼スラグにはフリーな形態の
酸化カルシウムが存在し、この酸化カルシウムが水と反
応すると膨張する性質を有していることから、製鋼スラ
グをコンクリート用の骨材として使用すると、コンクリ
ートが硬化後に膨張してコンクリートに亀裂を生じるこ
とがある。
【0003】このため、従来においては、製鋼スラグ
は、コンクリートの骨材として使用されることなく、主
に埋立用若しくは路盤材料として使用されており、その
場合であっても、長期間の自然放置による自然エージン
グ処理若しくは蒸気や熱水によってフリーな形態の酸化
カルシウムの水和反応を促進させる熱エージング処理を
施した後に使用されている。
【0004】また別に、製鋼炉から排出される溶融スラ
グを高速気流中で吹き飛ばしながら急冷してフリーな形
態の酸化カルシウムを固定化する風砕処理があり、この
ような処理を施したものはコンクリートの骨材として使
用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、製鋼スラグに
膨張しない程度の十分なエージングを施すには処理コス
トの面から経済的に引き合わず、また、風砕処理品はコ
ストが高い上に、粒度が細かいために細骨材としてしか
使用できないという不具合がある。
【0006】本発明は、上記従来の問題点を解決し、エ
ージングをしていない、又はエージングが不十分な製鋼
スラグでもコンクリートの骨材に有効利用することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のセメント硬化体
は、セメント系材料と骨材と水とを混合して硬化させて
なるセメント硬化体において、該骨材はその少なくとも
一部が製鋼スラグよりなり、該セメント系材料がポルト
ランドセメントとポゾラン反応性を有する物質とを含
み、ポルトランドセメントの含有量が50重量%を超え
70重量%以下で、ポゾラン反応性を有する物質の含有
量が30重量%以上50重量%未満であることを特徴と
する。
【0008】なお、本発明に係るセメント系材料は、更
に潜在水硬性を有する物質を20重量%以下含んでいて
もよく、この場合、潜在水硬性を有する物質とポゾラン
反応性を有する物質との合計が30重量%以上50重量
%未満となるようにする。
【0009】本発明に従って、セメント系材料としてポ
ゾラン反応性を有する物質を併用することにより、或い
は、このポゾラン反応性を有する物質と共に潜在水硬性
を有する物質を併用することにより、製鋼スラグを骨材
として配合することが可能となる。
【0010】即ち、本発明では、セメント系材料中のポ
ゾラン反応性を有する物質が製鋼スラグ中のフリーな形
態の酸化カルシウムと優先的に反応してセメント水和物
をつくり、製鋼スラグが膨張することを防止する。ま
た、潜在水硬性を有する物質もこれと同様の作用効果を
発揮し、製鋼スラグ中のフリーな形態の酸化カルシウム
と水との反応による膨張に起因する亀裂発生を防止す
る。
【0011】本発明において、ポゾラン反応性を有する
物質としてはフライアッシュ及び/又はシリカヒューム
を用いることができ、また、潜在水硬性を有する物質と
しては高炉水滓粉末を用いることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0013】本発明に使用されるポルトランドセメント
とは、JISR5210に規定されるポルトランドセメ
ントであり、普通ポルトランドセメント、早強ポルトラ
ンドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポ
ルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、
低熱ポルトランドセメントが挙げられる。
【0014】また、本発明において、ポゾラン反応性を
有する物質とは、可溶性のシリカを主体として構成され
る物質であり、フライアッシュ、シリカヒューム、白土
等が挙げられる。これらの物質はセメント組成物中の酸
化カルシウムと反応して強固な水和物を形成する。
【0015】本発明において、潜在水硬性を有する物質
とは、セメント組成物中のカルシウムイオンの作用によ
り水硬性を発揮する物質であり、高炉水滓粉末がその代
表的な例である。
【0016】本発明においては、ポルトランドセメン
ト、ポゾラン反応性を有する物質及び潜在水硬性を有す
る物質を次のような割合で混合したものをセメント系材
料とする。
【0017】ポルトランドセメント:50重量%を超え
70重量%以下、好ましくは50〜60重量% ポゾラン反応性を有する物質:30重量%以上50重量
%未満、好ましくは40〜50重量%(ただし、潜在水
硬性を有する物質を含む場合は、潜在水硬性を有する物
質との合計で30重量%以上50重量%未満、好ましく
は40〜50重量%) 潜在水硬性を有する物質:0〜20重量%、好ましくは
10〜20重量% セメント系材料中のポゾラン反応性を有する物質又はポ
ゾラン反応性を有する物質と潜在水硬性を有する物質と
の合計の含有量が30重量%未満であると、製鋼スラグ
中のフリーな形態の酸化カルシウムの作用を抑制するこ
とができず、セメント硬化体に亀裂が生じる可能性があ
る。また、この含有量が50重量%以上であるとセメン
ト硬化体の強度が低くなる。従って、ポゾラン反応性を
有する物質或いはポゾラン反応性を有する物質と潜在水
硬性を有する物質との合計の含有量は30重量%以上5
0重量%未満とする。
【0018】本発明において潜在水硬性を有する物質
は、ポゾラン反応性を有する物質とともにセメント系材
料中に20重量%以下の量使用することができる。この
場合において、セメント系材料中におけるポゾラン反応
性を有する物質と潜在水硬性を有する物質の量の合計量
がセメント系材料全体に対して50重量%以上である
と、上述の如く、セメント硬化体の強度低下の問題があ
るため、ポゾラン反応性を有する物質と潜在水硬性を有
する物質の合計量が50重量%未満となるように、潜在
水硬性を有する物質のセメント系材料中の含有量を20
重量%以下の範囲で配合する。潜在水硬性を有する物質
の使用量が20重量%を超えると、強度低下、亀裂発生
の問題のおそれがあることから、潜在水硬性を有する物
質の割合は20重量%以下とする。
【0019】この潜在水硬性を有する物質としては、高
炉水滓粉末が好適に用いられるが、この高炉水滓の粒径
が大きく、ブレーン値が2500cm2/g未満である
と、骨材として用いる製鋼スラグ中のフリーな形態の酸
化カルシウムの作用を十分に抑制することができない上
に、セメント硬化体の強度も低下する。このため、高炉
水滓はブレーン値2500cm2/g以上に粉砕して用
いるのが好ましい。
【0020】なお、本発明に係るセメント系材料は、ポ
ルトランドセメントとポゾラン反応性を有する物質と、
場合により更に潜在水硬性を有する物質で構成されるも
のであり、従って、これらが予め混合された混合セメン
トを本発明のセメント系材料として使用することもでき
る。即ち、本発明の範囲内でポルトランドセメントとポ
ゾラン反応性を有する物質、或いは更に潜在水硬性を有
する物質を含む混合セメントであれば、これをそのまま
本発明のセメント系材料として使用でき、また、予めポ
ゾラン反応性を有する物質等が混合された混合セメント
に更にポルトランドセメントやポゾラン反応性を有する
物質、潜在水硬性を有する物質を添加混合して成分調整
したものをセメント系材料として用いることもできる。
【0021】一方、本発明のセメント硬化体に用いられ
る製鋼スラグの形態は、特に問われない。この製鋼スラ
グは、エージング処理されていなくてもよいが、コンク
リートやモルタルの長期安定性を考慮すると、エージン
グ処理されているものが好ましい。また、本発明では骨
材の全部を製鋼スラグとすることもできるが、その一部
を製鋼スラグとすることも可能である。従って、製鋼ス
ラグを砕石や砂利などの他の粗骨材又は川石や海石など
の他の細骨材と併用したり、また、粗骨材のみを製鋼ス
ラグとしたり、細骨材のみを製鋼スラグとしたりするこ
とも可能である。
【0022】本発明において、セメント系材料に対する
製鋼スラグを含む骨材の割合は特に限定されるものでは
ない。
【0023】また、本発明において、セメント系材料に
対する水の割合は、一般のコンクリートやモルタルと同
様に決定される。
【0024】通常の場合、本発明のセメント硬化体は、
前記セメント系材料、製鋼スラグを含む骨材、及び水を
例えば次のような割合で配合し、更に必要に応じてコン
クリートやモルタルに一般的に使用されている減水剤、
AE剤等を添加して常法に従って製造される。
【0025】 水/セメント系材料比:30〜70重量% 単位水量:140〜210kg/m3 単位セメント系材料量:250〜380kg/m3 単位骨材量:1500〜2100kg/m3
【0026】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0027】実施例1〜21、比較例1〜10 普通ポルトランドセメントと、ポゾラン反応性を有する
物質としてのフライアッシュ又はシリカヒュームと、潜
在水硬性を有する物質としての高炉水滓粉末(ブレーン
値4300cm2/g)とを表2,3に示す割合で混合
したセメント系材料を用い、下記表1の配合A又はBで
セメント系材料、製鋼スラグ及び水を混練してコンクリ
ートを調製し、これを型枠に流し込んで脱型後、20
℃,水中養生の条件で硬化養生させて試料(材令28
日)を得た。
【0028】なお、細骨材としては平均粒径2.0mm
の4日間蒸気エージング処理された製鋼スラグを用い、
粗骨材としては平均粒径8.0mmの高炉スラグを用い
た。
【0029】
【表1】
【0030】この材料につきJIS A 1108によ
り圧縮強度を測定し、結果を表2,3に示した。
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、製
鋼スラグをコンクリート用骨材として有効利用した、セ
メント硬化体が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005979 三菱商事株式会社 東京都千代田区丸の内2丁目6番3号 (71)出願人 000006264 三菱マテリアル株式会社 東京都千代田区大手町1丁目5番1号 (72)発明者 堀井 昭宏 東京都港区海岸三丁目26番1号パーク芝浦 7階 株式会社沿岸環境開発資源利用セン ター内 (72)発明者 伊藤 正憲 神奈川県相模原市田名字曽根下3062−1 東急建設株式会社内 (72)発明者 大橋 潤一 神奈川県相模原市田名字曽根下3062−1 東急建設株式会社内 (72)発明者 西岡 哲 東京都渋谷区渋谷一丁目16番14号 東急建 設株式会社内 (72)発明者 万木 正弘 東京都調布市飛田給2−19−1 鹿島建設 株式会社内 (72)発明者 岡田 和彦 愛知県名古屋市中区新栄町二丁目14番地 鹿島建設株式会社内 (72)発明者 朝倉 悦郎 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社セメント研究所内 (72)発明者 川端 秀和 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社セメント研究所内 Fターム(参考) 4G012 PA27 PA28 PA29

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント系材料と骨材と水とを混合して
    硬化させてなるセメント硬化体において、 該骨材はその少なくとも一部が製鋼スラグよりなり、 該セメント系材料がポルトランドセメントとポゾラン反
    応性を有する物質とを含み、ポルトランドセメントの含
    有量が50重量%を超え70重量%以下で、ポゾラン反
    応性を有する物質の含有量が30重量%以上50重量%
    未満であることを特徴とするセメント硬化体。
  2. 【請求項2】 セメント系材料と、骨材と水とを混合し
    て硬化させてなるセメント硬化体において、 該骨材はその少なくとも一部が製鋼スラグよりなり、 該セメント系材料がポルトランドセメントとポゾラン反
    応性を有する物質と潜在水硬性を有する物質とを含み、 該セメント系材料のポルトランドセメントの含有量が5
    0重量%を超え70重量%以下であり、潜在水硬性を有
    する物質の含有量が20重量%以下であり、ポゾラン反
    応性を有する物質と潜在水硬性を有する物質との合計の
    含有量が30重量%以上50重量%未満であることを特
    徴とするセメント硬化体。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、ポゾラン反応
    性を有する物質がフライアッシュ及び/又はシリカヒュ
    ームであることを特徴とするセメント硬化体。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3において、潜在水硬性を
    有する物質が高炉水滓粉末であることを特徴とするセメ
    ント硬化体。
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