JP2001270746A - スラグ硬化体の製造方法 - Google Patents
スラグ硬化体の製造方法Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、製鋼スラグを原料に一部に使用して
も、製造した硬化体の強度不足やひび割れの発生が生じ
ないスラグ硬化体の製造方法を提供することを目的とし
ている。 【解決手段】粉粒状の製鋼スラグとＳｉＯ2含有物質と
を水で混練してスラグ硬化体を製造する方法において、
前記製鋼スラグに溶銑予備処理スラグ、前記ＳｉＯ2含
有物質に高炉スラグ微粉末を使用すると共に、水を除く
全配合物のうち、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理
スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微
粉末の含有率を５〜４０ｍａｓｓ％とする。
も、製造した硬化体の強度不足やひび割れの発生が生じ
ないスラグ硬化体の製造方法を提供することを目的とし
ている。 【解決手段】粉粒状の製鋼スラグとＳｉＯ2含有物質と
を水で混練してスラグ硬化体を製造する方法において、
前記製鋼スラグに溶銑予備処理スラグ、前記ＳｉＯ2含
有物質に高炉スラグ微粉末を使用すると共に、水を除く
全配合物のうち、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理
スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微
粉末の含有率を５〜４０ｍａｓｓ％とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スラグ硬化体の製
造方法に係わり、詳しくは、製鋼スラグ、とりわけ路盤
材等への有効利用が従来困難であった粉粒状の溶銑予備
処理スラグを利用し、製造後の硬化体の強度を高くした
り、ひび割れを低減する技術に関する。
造方法に係わり、詳しくは、製鋼スラグ、とりわけ路盤
材等への有効利用が従来困難であった粉粒状の溶銑予備
処理スラグを利用し、製造後の硬化体の強度を高くした
り、ひび割れを低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】製鋼工程で発生するスラグは、塩基度が
高く、且つ遊離ＣａＯを多量に含有するため、水分を吸
って膨張し易く、高炉スラグのような土木・建設資材と
しての用途には向かず、従来よりその処理に難儀してい
る。そこで、かかる状況を打破するため、製鋼スラグを
積極的に活用する幾つかの技術開発も試みられている。
高く、且つ遊離ＣａＯを多量に含有するため、水分を吸
って膨張し易く、高炉スラグのような土木・建設資材と
しての用途には向かず、従来よりその処理に難儀してい
る。そこで、かかる状況を打破するため、製鋼スラグを
積極的に活用する幾つかの技術開発も試みられている。
【０００３】例えば、特開平１０−１５２３６４号公報
は、製鋼スラグを含有する骨材と潜在水硬性を有するシ
リカ含有物質とポゾラン反応性を有するシリカ含有物質
のうち１種または２種を５０％以上含有し、水和反応に
よって硬化する結合材とを混合して製造した水和硬化体
を開示している。また、特開平２−２３３５３９号公報
は、結合材、細骨材、粗骨材の全てを粉砕および破砕し
た鉄鋼スラグとすると共に、前記結合材に高炉スラグと
製鋼スラグとを混合した鉄鋼スラグを用いて製造したス
ラグブロックを開示している。
は、製鋼スラグを含有する骨材と潜在水硬性を有するシ
リカ含有物質とポゾラン反応性を有するシリカ含有物質
のうち１種または２種を５０％以上含有し、水和反応に
よって硬化する結合材とを混合して製造した水和硬化体
を開示している。また、特開平２−２３３５３９号公報
は、結合材、細骨材、粗骨材の全てを粉砕および破砕し
た鉄鋼スラグとすると共に、前記結合材に高炉スラグと
製鋼スラグとを混合した鉄鋼スラグを用いて製造したス
ラグブロックを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が上記した従来技術を用いて、製鋼スラグを原料とす
るスラグ硬化体（以下、単に「硬化体」という）を試作
したところ、下記のような問題点が明らかとなった。
者が上記した従来技術を用いて、製鋼スラグを原料とす
るスラグ硬化体（以下、単に「硬化体」という）を試作
したところ、下記のような問題点が明らかとなった。
【０００５】まず、特開平１０−１５２３６４号公報記
載の方法によれば、製鋼スラグとして転炉スラグを用い
ると、２０℃の水中で養生した際に硬化体が崩壊し、満
足できるものにならない場合があった。そこで、この原
因を詳細に調査した結果、近年は、転炉の内張り耐火物
を保護するためにスラグ中に添加されるドロマイトやマ
グネシアクリンカ等に起因して転炉スラグ中のＭｇＯ濃
度が高くなっているが、このようなＭｇＯ濃度が高い転
炉スラグを用いた場合に、該転炉スラグに含まれるｆｒ
ｅｅ−ＭｇＯが水中養生で水和膨張し、製造されるべき
硬化体が崩壊することが判明した。
載の方法によれば、製鋼スラグとして転炉スラグを用い
ると、２０℃の水中で養生した際に硬化体が崩壊し、満
足できるものにならない場合があった。そこで、この原
因を詳細に調査した結果、近年は、転炉の内張り耐火物
を保護するためにスラグ中に添加されるドロマイトやマ
グネシアクリンカ等に起因して転炉スラグ中のＭｇＯ濃
度が高くなっているが、このようなＭｇＯ濃度が高い転
炉スラグを用いた場合に、該転炉スラグに含まれるｆｒ
ｅｅ−ＭｇＯが水中養生で水和膨張し、製造されるべき
硬化体が崩壊することが判明した。
【０００６】この知見に基づき、本発明者は、製鋼スラ
グとしてｆｒｅｅ−ＭｇＯを含有しない溶銑予備処理ス
ラグを使用することを想到し、上記特開平１０−１５２
３６４号公報記載の製鋼スラグの骨材に当該溶銑予備処
理スラグを採用して、同様な条件でスラグ硬化体を試作
した。ところが、得られた硬化体の圧縮強度は、２０Ｎ
／ｍｍ2に満たず、セメント・コンクリートの代替とし
ての使用に耐えるものではなかった。ここで、溶銑予備
処理とは、溶銑の転炉製鋼において、転炉へ供給する前
の溶銑に、予め各種の精錬剤を添加して脱珪、脱燐、脱
硫等の処理をすることを言い、そこで生じたスラグを溶
銑予備処理スラグと称し、製鋼スラグの範畴に含めてい
る。
グとしてｆｒｅｅ−ＭｇＯを含有しない溶銑予備処理ス
ラグを使用することを想到し、上記特開平１０−１５２
３６４号公報記載の製鋼スラグの骨材に当該溶銑予備処
理スラグを採用して、同様な条件でスラグ硬化体を試作
した。ところが、得られた硬化体の圧縮強度は、２０Ｎ
／ｍｍ2に満たず、セメント・コンクリートの代替とし
ての使用に耐えるものではなかった。ここで、溶銑予備
処理とは、溶銑の転炉製鋼において、転炉へ供給する前
の溶銑に、予め各種の精錬剤を添加して脱珪、脱燐、脱
硫等の処理をすることを言い、そこで生じたスラグを溶
銑予備処理スラグと称し、製鋼スラグの範畴に含めてい
る。
【０００７】一方、前記特開平２−２３３５９３号公報
記載の方法で転炉スラグを原料としたスラグ硬化体を製
造するには、スラグを微粉砕する必要がある。しかしな
がら、転炉スラグ中には、上記したようにｆｒｅｅ−Ｍ
ｇＯ相が含まれているため、スラグ自体が固くて微粉に
なり難く、反応性の高い微粉にまで粉砕するには、粉砕
コストが莫大になるという問題があった。そこで、前記
同様にｆｒｅｅ−ＭｇＯを含有しない溶銑予備処理スラ
グを用いることを想到し、前記特開平２−２３３５９３
号公報記載された原料配合に従ってスラグ硬化体の製造
を試みた。しかしながら、この場合も、硬化体の強度が
不足したり、多数のひび割れが発生し、特に強度と外観
の美麗さが要求されるようなブロック状の建設用スラグ
硬化体には到底使用に堪えないことが判明した。
記載の方法で転炉スラグを原料としたスラグ硬化体を製
造するには、スラグを微粉砕する必要がある。しかしな
がら、転炉スラグ中には、上記したようにｆｒｅｅ−Ｍ
ｇＯ相が含まれているため、スラグ自体が固くて微粉に
なり難く、反応性の高い微粉にまで粉砕するには、粉砕
コストが莫大になるという問題があった。そこで、前記
同様にｆｒｅｅ−ＭｇＯを含有しない溶銑予備処理スラ
グを用いることを想到し、前記特開平２−２３３５９３
号公報記載された原料配合に従ってスラグ硬化体の製造
を試みた。しかしながら、この場合も、硬化体の強度が
不足したり、多数のひび割れが発生し、特に強度と外観
の美麗さが要求されるようなブロック状の建設用スラグ
硬化体には到底使用に堪えないことが判明した。
【０００８】本発明は、かかる事情に鑑み、製鋼スラグ
を原料の一部に使用しても、製造した硬化体の強度不足
やひび割れの発生が生じないスラグ硬化体の製造方法を
提案することを目的としている。
を原料の一部に使用しても、製造した硬化体の強度不足
やひび割れの発生が生じないスラグ硬化体の製造方法を
提案することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、粉粒状の製鋼スラグとＳｉＯ2含有物質と
を水で混練してスラグ硬化体を製造する方法において、
前記製鋼スラグに溶銑予備処理スラグ、前記ＳｉＯ2含
有物質に高炉スラグ微粉末を使用すると共に、水を除く
全配合物のうち、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理
スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微
粉末の含有率を５〜４０ｍａｓｓ％とすることを特徴と
するスラグ硬化体の製造方法である。
の本発明は、粉粒状の製鋼スラグとＳｉＯ2含有物質と
を水で混練してスラグ硬化体を製造する方法において、
前記製鋼スラグに溶銑予備処理スラグ、前記ＳｉＯ2含
有物質に高炉スラグ微粉末を使用すると共に、水を除く
全配合物のうち、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理
スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微
粉末の含有率を５〜４０ｍａｓｓ％とすることを特徴と
するスラグ硬化体の製造方法である。
【００１０】また、本発明は、粉粒状の製鋼スラグとＳ
ｉＯ2含有物質とを水で混練してスラグ硬化体を製造す
る方法において、前記製鋼スラグに溶銑予備処理スラ
グ、前記ＳｉＯ2含有物質に高炉スラグ微粉末及びフラ
イアッシュを使用すると共に、水を除く全配合物のう
ち、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有
率を１５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微粉末の含有率
を３〜３６ｍａｓｓ％、フライアッシュの含有率を１．
５〜３０ｍａｓｓ％とし、且つ高炉スラグ微粉末及びフ
ライアッシュの合計含有量に対するフライアッシュ含有
量の比が質量比で０．１〜０．７５とすることを特徴と
するスラグ硬化体の製造方法である。
ｉＯ2含有物質とを水で混練してスラグ硬化体を製造す
る方法において、前記製鋼スラグに溶銑予備処理スラ
グ、前記ＳｉＯ2含有物質に高炉スラグ微粉末及びフラ
イアッシュを使用すると共に、水を除く全配合物のう
ち、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有
率を１５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微粉末の含有率
を３〜３６ｍａｓｓ％、フライアッシュの含有率を１．
５〜３０ｍａｓｓ％とし、且つ高炉スラグ微粉末及びフ
ライアッシュの合計含有量に対するフライアッシュ含有
量の比が質量比で０．１〜０．７５とすることを特徴と
するスラグ硬化体の製造方法である。
【００１１】さらに、上記した２つの本発明では、前記
高炉スラグ微粉末、前記フライアッシュ、及び粒径１．
１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの合計含有量に対す
る溶銑予備処理スラグの含有量の比が質量比で０．２超
とすることが好ましい。加えて、上記原料物質に、アル
カリ金属及び／又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化
物、硫酸塩、塩化物から選ばれた１種又は２種以上を、
高炉スラグ微粉末及びフライアッシュの合計含有量に対
して０．２〜２０ｍａｓｓ％添加したり、あるいは、ナ
フタレンスルホン酸及び／又はポリカルボン酸を、高炉
スラグ微粉末、フライアッシュ及び粒径が０．１ｍｍ以
下の溶銑予備処理スラグの合計含有量に対して０．１〜
２．０ｍａｓｓ％添加するのが一層好ましい。
高炉スラグ微粉末、前記フライアッシュ、及び粒径１．
１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの合計含有量に対す
る溶銑予備処理スラグの含有量の比が質量比で０．２超
とすることが好ましい。加えて、上記原料物質に、アル
カリ金属及び／又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化
物、硫酸塩、塩化物から選ばれた１種又は２種以上を、
高炉スラグ微粉末及びフライアッシュの合計含有量に対
して０．２〜２０ｍａｓｓ％添加したり、あるいは、ナ
フタレンスルホン酸及び／又はポリカルボン酸を、高炉
スラグ微粉末、フライアッシュ及び粒径が０．１ｍｍ以
下の溶銑予備処理スラグの合計含有量に対して０．１〜
２．０ｍａｓｓ％添加するのが一層好ましい。
【００１２】本発明では、製鋼スラグにｆｒｅｅ−Ｍｇ
Ｏ相がほとんど存在しないものを使用し、且つその使用
量を適切な範囲に制限するようにしたので、ｆｒｅｅ−
ＭｇＯは、水中養生において水和膨脹を起こさないよう
になる。その結果、製造されたスラグ硬化体は、強度が
高いばかりでなく、ひび割れも存在しなくなる。
Ｏ相がほとんど存在しないものを使用し、且つその使用
量を適切な範囲に制限するようにしたので、ｆｒｅｅ−
ＭｇＯは、水中養生において水和膨脹を起こさないよう
になる。その結果、製造されたスラグ硬化体は、強度が
高いばかりでなく、ひび割れも存在しなくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。
しく説明する。
【００１４】まず、本発明では、製鋼スラグとして、下
記理由により溶銑予備処理スラグを使用することにし
た。すなわち、 （１）溶銑予備処理では、精錬剤にＭｇＯを添加しない
ので、発生したスラグは、元来ＭｇＯ濃度が低く、且つ
ＣａＯ／ＳｉＯ2が低い。また、若干含まれるＭｇＯも
ほとんどＣａ2ＭｇＳｉ2Ｏ7として存在し、ｆｒｅｅ−
ＭｇＯ相がほとんど存在しない。従って、従来転炉スラ
グを原料として使用した場合に生じていたｆｒｅｅ−Ｍ
ｇＯの水和膨張による硬化体の割れ、粉化、変形、強度
低下等の問題を一掃できる可能性がある。 （２）溶銑予備処理スラグは、上記のようにＣａＯ／Ｓ
ｉＯ2が低く、且つＰ2Ｏ 5濃度が高いので、ｆｒｅｅ−
ＣａＯ濃度が低い。そのため、ｆｒｅｅ−ＣａＯによる
水和膨張性も低く、製鋼スラグ中のｆｒｅｅ−ＣａＯの
水和膨張に起因する硬化体の割れ、粉化、変形、強度低
下等の問題も一掃できる可能性がある。 （３）微粉が多く、反応性が高いので、それ自体が他の
配合物質である高炉スラグ微粉末やフライアッシュの代
替になり得る。 （４）上記したように、ｆｒｅｅ−ＭｇＯ相がほとんど
存在しないので、スラグ自体が柔らかく、転炉スラグに
比較してはるかに粉砕し易い。 （５）微粉の溶銑予備処理スラグの働きで、溶銑予備処
理スラグと前記した高炉スラグ微粉末あるいはフライア
ッシュとが反応し易くなり、より高強度化が図れる。
記理由により溶銑予備処理スラグを使用することにし
た。すなわち、 （１）溶銑予備処理では、精錬剤にＭｇＯを添加しない
ので、発生したスラグは、元来ＭｇＯ濃度が低く、且つ
ＣａＯ／ＳｉＯ2が低い。また、若干含まれるＭｇＯも
ほとんどＣａ2ＭｇＳｉ2Ｏ7として存在し、ｆｒｅｅ−
ＭｇＯ相がほとんど存在しない。従って、従来転炉スラ
グを原料として使用した場合に生じていたｆｒｅｅ−Ｍ
ｇＯの水和膨張による硬化体の割れ、粉化、変形、強度
低下等の問題を一掃できる可能性がある。 （２）溶銑予備処理スラグは、上記のようにＣａＯ／Ｓ
ｉＯ2が低く、且つＰ2Ｏ 5濃度が高いので、ｆｒｅｅ−
ＣａＯ濃度が低い。そのため、ｆｒｅｅ−ＣａＯによる
水和膨張性も低く、製鋼スラグ中のｆｒｅｅ−ＣａＯの
水和膨張に起因する硬化体の割れ、粉化、変形、強度低
下等の問題も一掃できる可能性がある。 （３）微粉が多く、反応性が高いので、それ自体が他の
配合物質である高炉スラグ微粉末やフライアッシュの代
替になり得る。 （４）上記したように、ｆｒｅｅ−ＭｇＯ相がほとんど
存在しないので、スラグ自体が柔らかく、転炉スラグに
比較してはるかに粉砕し易い。 （５）微粉の溶銑予備処理スラグの働きで、溶銑予備処
理スラグと前記した高炉スラグ微粉末あるいはフライア
ッシュとが反応し易くなり、より高強度化が図れる。
【００１５】しかしながら、試作によれば、単に溶銑予
備処理スラグを採用しただけでは、硬化体の強度やひび
割れに対する効果がまだ不十分であった。そこで、溶銑
予備処理スラグを使用するにあたって、そのうちの粒径
１．１８ｍｍ以下の部分が、水を除く全配合物のうち
で、その含有率が１５〜５５ｍａｓｓ％となるように配
合するようにした。つまり、本発明者は、溶銑予備処理
スラグのうちで硬化反応に寄与の大きな部分がどのよう
なサイズのものであるかを詳細に調査し、その結果、粒
径１．１８ｍｍ以下のものが特に反応性が良好で、得ら
れる硬化体の強度が高くなり、しかも、ひび割れの発生
が著しく小さくなることを見い出した。そこで、本発明
では、溶銑予備処理スラグに含まれる粒径１．１８ｍｍ
以下のものの含有量を、水を除く全配合物のうちで特に
限定するようにしたのである。なお、このことは、配合
する溶銑予備処理スラグの中に、これよりもサイズの大
きい溶銑予備処理スラグが含まれることを妨げるもので
はない。粒度の大きい溶銑予備処理スラグは、粉砕の過
程で粉砕され難くかったことを意味するだけで、それ自
体がある程度の強度を有しているので増量材として、ま
た活性が高く、結合材としても寄与することになる。
備処理スラグを採用しただけでは、硬化体の強度やひび
割れに対する効果がまだ不十分であった。そこで、溶銑
予備処理スラグを使用するにあたって、そのうちの粒径
１．１８ｍｍ以下の部分が、水を除く全配合物のうち
で、その含有率が１５〜５５ｍａｓｓ％となるように配
合するようにした。つまり、本発明者は、溶銑予備処理
スラグのうちで硬化反応に寄与の大きな部分がどのよう
なサイズのものであるかを詳細に調査し、その結果、粒
径１．１８ｍｍ以下のものが特に反応性が良好で、得ら
れる硬化体の強度が高くなり、しかも、ひび割れの発生
が著しく小さくなることを見い出した。そこで、本発明
では、溶銑予備処理スラグに含まれる粒径１．１８ｍｍ
以下のものの含有量を、水を除く全配合物のうちで特に
限定するようにしたのである。なお、このことは、配合
する溶銑予備処理スラグの中に、これよりもサイズの大
きい溶銑予備処理スラグが含まれることを妨げるもので
はない。粒度の大きい溶銑予備処理スラグは、粉砕の過
程で粉砕され難くかったことを意味するだけで、それ自
体がある程度の強度を有しているので増量材として、ま
た活性が高く、結合材としても寄与することになる。
【００１６】また、本発明では、このような粒径１．１
８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの量を限定する一方
で、これと反応するＳｉＯ2含有物質をも適正量で配合
するようにした。そのようなＳｉＯ2含有物質は、潜在
水硬性あるいはポゾラン反応性を有するものが好まし
く、具体的には高炉スラグ微粉末を単味で、あるいは高
炉スラグ微粉末とフライアッシュとの混合物の使用が好
ましい。このフライアッシュは、高炉スラグ微粉末と同
様に潜在水硬性あるいはポゾラン反応性のＳｉＯ2を含
有する物質であり、石炭の燃焼によって生成する。ま
た、フライアッシュは、それ自体が極めて微粉であり、
これを高炉スラグ微粉末の代替として使用すると、溶銑
予備処理スラグとの反応性が一層向上し、硬化体のひび
割れ発生の抑制と長時間養生後の強度の向上が可能とな
る。なお、高炉スラグ微粉末を単味で使用する場合、そ
の適正含有量は、５〜４０ｍａｓｓ％とする。
８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの量を限定する一方
で、これと反応するＳｉＯ2含有物質をも適正量で配合
するようにした。そのようなＳｉＯ2含有物質は、潜在
水硬性あるいはポゾラン反応性を有するものが好まし
く、具体的には高炉スラグ微粉末を単味で、あるいは高
炉スラグ微粉末とフライアッシュとの混合物の使用が好
ましい。このフライアッシュは、高炉スラグ微粉末と同
様に潜在水硬性あるいはポゾラン反応性のＳｉＯ2を含
有する物質であり、石炭の燃焼によって生成する。ま
た、フライアッシュは、それ自体が極めて微粉であり、
これを高炉スラグ微粉末の代替として使用すると、溶銑
予備処理スラグとの反応性が一層向上し、硬化体のひび
割れ発生の抑制と長時間養生後の強度の向上が可能とな
る。なお、高炉スラグ微粉末を単味で使用する場合、そ
の適正含有量は、５〜４０ｍａｓｓ％とする。
【００１７】本発明において溶銑予備処理スラグ及び高
炉スラグ微粉末の含有量を上記のように限定した理由
は、下記の通りである。粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予
備処理スラグの含有率が１５ｍａｓｓ％未満であった
り、あるいは高炉スラグ微粉末の含有量が４０ｍａｓｓ
％超えでは、相対的にＳｉＯ2を硬化させるアルカリ金
属（又はアルカリ土類金属）イオンの供給が不足がちと
なり、得られる硬化体の強度が低下するからである。ま
た、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有
率が５５ｍａｓｓ％超え、あるいは高炉スラグ微粉末の
含有量が５ｍａｓｓ％未満では、溶銑予備処理スラグ中
の水和膨張性を有するＣａＯなどの成分を固定するＳｉ
Ｏ2が不足がちとなるため、得られる硬化体を水中養生
する過程で硬化体の膨張や粉化が発生し、著しく強度が
低下するからである。
炉スラグ微粉末の含有量を上記のように限定した理由
は、下記の通りである。粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予
備処理スラグの含有率が１５ｍａｓｓ％未満であった
り、あるいは高炉スラグ微粉末の含有量が４０ｍａｓｓ
％超えでは、相対的にＳｉＯ2を硬化させるアルカリ金
属（又はアルカリ土類金属）イオンの供給が不足がちと
なり、得られる硬化体の強度が低下するからである。ま
た、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有
率が５５ｍａｓｓ％超え、あるいは高炉スラグ微粉末の
含有量が５ｍａｓｓ％未満では、溶銑予備処理スラグ中
の水和膨張性を有するＣａＯなどの成分を固定するＳｉ
Ｏ2が不足がちとなるため、得られる硬化体を水中養生
する過程で硬化体の膨張や粉化が発生し、著しく強度が
低下するからである。
【００１８】さらに、本発明では、ＳｉＯ2含有物質と
して高炉スラグ微粉末とフライアッシュとの混合物を使
用する本発明の場合には、それら物質の適正含有量は、
粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率１
５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微粉末の含有率３〜３
６ｍａｓｓ％、フライアッシュの含有率１．５〜３０ｍ
ａｓｓ％とする。そして、特に、高炉スラグ微粉末及び
フライアッシュの合計含有量に対するフライアッシュ含
有量の比を質量比で０．１〜０．７５とすることが必要
である。このように限定する理由は、以下の通りであ
る。
して高炉スラグ微粉末とフライアッシュとの混合物を使
用する本発明の場合には、それら物質の適正含有量は、
粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率１
５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微粉末の含有率３〜３
６ｍａｓｓ％、フライアッシュの含有率１．５〜３０ｍ
ａｓｓ％とする。そして、特に、高炉スラグ微粉末及び
フライアッシュの合計含有量に対するフライアッシュ含
有量の比を質量比で０．１〜０．７５とすることが必要
である。このように限定する理由は、以下の通りであ
る。
【００１９】まず、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処
理スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓｓ％とした理由
は、既に述べた理由と同じであるので省略する。高炉ス
ラグ微粉末を３〜３６ｍａｓｓ％としたのは、３ｍａｓ
ｓ％未満では、高強度の硬化体が得られず、３６ｍａｓ
ｓ％超えでは、強度増加が望めず、不経済だからであ
る。フライアッシュは、その含有量が１．５ｍａｓｓ％
以上で、且つ高炉スラグ微粉末及びフライアッシュの合
計含有量に対するフライアッシュ含有量の比が質量比で
０．１以上の場合に、その効果が顕著である。ただし、
フライアッシュは、常温での硬化性が高炉スラグ微粉末
よりも劣る傾向があり、フライアッシュの含有率が３０
ｍａｓｓ％超えたり、あるいは高炉スラグ微粉末及びフ
ライアッシュの合計含有量に対するフライアッシュ含有
量の比が質量比で０．７５を超えると、スラグ硬化体の
全体としての硬化を遅らせることになるので、好ましく
ない。したがって、フライアッシュの含有率は、１．５
〜３０ｍａｓｓ％で、且つ高炉スラグ微粉末及びフライ
アッシュの合計含有量に対するフライアッシュ含有量の
比が質量比で０．１〜０．７５とする。
理スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓｓ％とした理由
は、既に述べた理由と同じであるので省略する。高炉ス
ラグ微粉末を３〜３６ｍａｓｓ％としたのは、３ｍａｓ
ｓ％未満では、高強度の硬化体が得られず、３６ｍａｓ
ｓ％超えでは、強度増加が望めず、不経済だからであ
る。フライアッシュは、その含有量が１．５ｍａｓｓ％
以上で、且つ高炉スラグ微粉末及びフライアッシュの合
計含有量に対するフライアッシュ含有量の比が質量比で
０．１以上の場合に、その効果が顕著である。ただし、
フライアッシュは、常温での硬化性が高炉スラグ微粉末
よりも劣る傾向があり、フライアッシュの含有率が３０
ｍａｓｓ％超えたり、あるいは高炉スラグ微粉末及びフ
ライアッシュの合計含有量に対するフライアッシュ含有
量の比が質量比で０．７５を超えると、スラグ硬化体の
全体としての硬化を遅らせることになるので、好ましく
ない。したがって、フライアッシュの含有率は、１．５
〜３０ｍａｓｓ％で、且つ高炉スラグ微粉末及びフライ
アッシュの合計含有量に対するフライアッシュ含有量の
比が質量比で０．１〜０．７５とする。
【００２０】加えて、本発明では、高炉スラグ微粉末、
フライアッシュ、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理
スラグの合計含有量に対する溶銑予備処理スラグの含有
量の比が質量比で０．２超とするのが一層好ましい。こ
のようにすると、溶銑予備処理スラグから供給されるア
ルカリ金属（あるいはアルカリ土類金属）イオンの量
と、ＳｉＯ2含有物質中の反応性ＳｉＯ2の量的バランス
が一層適正となり、硬化体のひび割れ防止効果が高まる
からである。
フライアッシュ、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理
スラグの合計含有量に対する溶銑予備処理スラグの含有
量の比が質量比で０．２超とするのが一層好ましい。こ
のようにすると、溶銑予備処理スラグから供給されるア
ルカリ金属（あるいはアルカリ土類金属）イオンの量
と、ＳｉＯ2含有物質中の反応性ＳｉＯ2の量的バランス
が一層適正となり、硬化体のひび割れ防止効果が高まる
からである。
【００２１】本発明は、上記したような配合によって、
製造した硬化体の強度の向上とひび割れ発生を著しく低
減するものであるが、さらに加えて、アルカリ金属及び
／又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩、
塩化物から選ばれた１種または２種以上を、高炉スラグ
微粉末及びフライアッシュの合計含有量に対して０．２
〜２０ｍａｓｓ％添加したり、あるいは、ナフタレンス
ルホン酸及び／又はポリカルボン酸を、高炉スラグ微粉
末、フライアッシュ及び粒径が０．１ｍｍ以下の溶銑予
備処理スラグの合計含有量に対して０．１〜２．０ｍａ
ｓｓ％添加しても良い。
製造した硬化体の強度の向上とひび割れ発生を著しく低
減するものであるが、さらに加えて、アルカリ金属及び
／又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩、
塩化物から選ばれた１種または２種以上を、高炉スラグ
微粉末及びフライアッシュの合計含有量に対して０．２
〜２０ｍａｓｓ％添加したり、あるいは、ナフタレンス
ルホン酸及び／又はポリカルボン酸を、高炉スラグ微粉
末、フライアッシュ及び粒径が０．１ｍｍ以下の溶銑予
備処理スラグの合計含有量に対して０．１〜２．０ｍａ
ｓｓ％添加しても良い。
【００２２】アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属
の酸化物、水酸化物、硫酸塩、塩化物から選ばれた１種
または２種以上を０．２ｍａｓｓ％以上添加することに
よって、スラグ硬化体の硬化を促進することが可能とな
り、養生に要する時間を短縮できるからである。しか
し、２０ｍａｓｓ％を超えて添加しても、その効果が飽
和するので、上限は、２０ｍａｓｓ％とする。
の酸化物、水酸化物、硫酸塩、塩化物から選ばれた１種
または２種以上を０．２ｍａｓｓ％以上添加することに
よって、スラグ硬化体の硬化を促進することが可能とな
り、養生に要する時間を短縮できるからである。しか
し、２０ｍａｓｓ％を超えて添加しても、その効果が飽
和するので、上限は、２０ｍａｓｓ％とする。
【００２３】また、ナフタレンスルホン酸及び／又はポ
リカルボン酸を添加すると、原料を水と共に混練する際
の混錬性が向上する。そのため、混練に必要な水の量を
低減することができ、その結果、より高強度の硬化体が
得られるようになる。そのに、添加量を高炉スラグ微粉
末及びフライアッシュの合計含有量に対して０．１ｍａ
ｓｓ％未満では効果に乏しく、２．０ｍａｓｓ％を超え
て添加しても、効果が飽和するので、０．１〜２．０ｍ
ａｓｓ％に限定する。
リカルボン酸を添加すると、原料を水と共に混練する際
の混錬性が向上する。そのため、混練に必要な水の量を
低減することができ、その結果、より高強度の硬化体が
得られるようになる。そのに、添加量を高炉スラグ微粉
末及びフライアッシュの合計含有量に対して０．１ｍａ
ｓｓ％未満では効果に乏しく、２．０ｍａｓｓ％を超え
て添加しても、効果が飽和するので、０．１〜２．０ｍ
ａｓｓ％に限定する。
【００２４】
【実施例】以下に、表１に組成を示す溶銑予備処理スラ
グと転炉スラグを用いての実施例及び比較例を説明す
る。
グと転炉スラグを用いての実施例及び比較例を説明す
る。
【００２５】
【表１】
【００２６】（実施例１）配合原料として粉砕した溶銑
予備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉
スラグ微粉末及びＣａ（ＯＨ）2を水で混練して型枠に
流し込み、１〜２日後に脱型し、これを２０℃の水中で
養生して硬化体とした。配合した各原料の含有量、比
率、混練水の添加量を表２に示す。得られた硬化体の２
８日養生後の強度、表面乾燥比重、表面ひび割れ本数、
及び９１日養生後の強度を一括して表３に示す。なお、
表３において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとあるのは、それぞれ各
原料の配合比を示す値であり、以下の実施例でも同様で
ある。
予備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉
スラグ微粉末及びＣａ（ＯＨ）2を水で混練して型枠に
流し込み、１〜２日後に脱型し、これを２０℃の水中で
養生して硬化体とした。配合した各原料の含有量、比
率、混練水の添加量を表２に示す。得られた硬化体の２
８日養生後の強度、表面乾燥比重、表面ひび割れ本数、
及び９１日養生後の強度を一括して表３に示す。なお、
表３において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとあるのは、それぞれ各
原料の配合比を示す値であり、以下の実施例でも同様で
ある。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】（実施例２）配合原料として粉砕した溶銑
予備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉
スラグ微粉末、フライアッシュ（ＪＩＳ規格 2種）及
びＣａ（ＯＨ）2を水で混練して型枠に流し込み、１〜
２日後に脱型し、これを２０℃の水中で養生して硬化体
とした。配合した各原料の含有量、比率、混練水の添加
量を表４及び表５に示す。得られた硬化体の２８日養生
後の強度、表面乾燥比重、表面ひび割れ本数及び９１日
養生後の強度を一括して表６及び表７に示す。
予備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉
スラグ微粉末、フライアッシュ（ＪＩＳ規格 2種）及
びＣａ（ＯＨ）2を水で混練して型枠に流し込み、１〜
２日後に脱型し、これを２０℃の水中で養生して硬化体
とした。配合した各原料の含有量、比率、混練水の添加
量を表４及び表５に示す。得られた硬化体の２８日養生
後の強度、表面乾燥比重、表面ひび割れ本数及び９１日
養生後の強度を一括して表６及び表７に示す。
【００３０】
【表４】
【００３１】
【表５】
【００３２】
【表６】
【００３３】
【表７】
【００３４】（実施例３）配合原料として粉砕した溶銑
予備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉
スラグ微粉末、さらに一部についてはこれにフライアッ
シュ（ＪＩＳ規格2種）、Ｃａ（ＯＨ）2その他の添加剤
を加え、それらを水で混練して型枠に流し込み、１〜２
日後に脱型し、これを２０℃の水中で養生して硬化体と
した。配合した各原料の含有量、比率、混練水の添加量
を表８、表９及び表１０に示す。得られた硬化体の２８
日養生後の強度、表面乾燥比重、表面ひび割れ本数及び
９１日養生後の強度を一括して表１１、表１２及び表１
３に併せて示す。
予備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉
スラグ微粉末、さらに一部についてはこれにフライアッ
シュ（ＪＩＳ規格2種）、Ｃａ（ＯＨ）2その他の添加剤
を加え、それらを水で混練して型枠に流し込み、１〜２
日後に脱型し、これを２０℃の水中で養生して硬化体と
した。配合した各原料の含有量、比率、混練水の添加量
を表８、表９及び表１０に示す。得られた硬化体の２８
日養生後の強度、表面乾燥比重、表面ひび割れ本数及び
９１日養生後の強度を一括して表１１、表１２及び表１
３に併せて示す。
【００３５】
【表８】
【００３６】
【表９】
【００３７】
【表１０】
【００３８】
【表１１】
【００３９】
【表１２】
【００４０】
【表１３】
【００４１】（比較例）配合原料として粉砕した溶銑予
備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉ス
ラグ微粉末、さらに一部についてはこれにフライアッシ
ュ（ＪＩＳ規格２種）及びＣａ（ＯＨ）2を、本発明の
限定範囲から外れる含有率条件下に配合し、それらを水
で混練して型枠に流し込み、１〜２日後に脱型し、これ
を２０℃の水中で養生して硬化体とした。配合した各原
料の含有量、比率、混練水の添加量を表１４に示す。得
られた硬化体の２８日養生後の強度、表面乾燥比重、表
面ひび割れ本数及び９１日養生後の強度を一括して表１
５に併せて示す。
備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉ス
ラグ微粉末、さらに一部についてはこれにフライアッシ
ュ（ＪＩＳ規格２種）及びＣａ（ＯＨ）2を、本発明の
限定範囲から外れる含有率条件下に配合し、それらを水
で混練して型枠に流し込み、１〜２日後に脱型し、これ
を２０℃の水中で養生して硬化体とした。配合した各原
料の含有量、比率、混練水の添加量を表１４に示す。得
られた硬化体の２８日養生後の強度、表面乾燥比重、表
面ひび割れ本数及び９１日養生後の強度を一括して表１
５に併せて示す。
【００４２】
【表１４】
【００４３】
【表１５】
【００４４】以上の実施例及び比較例で得られた成績
は、前記した各表を参照すると、以下のように総括でき
る。つまり、溶銑予備処理スラグのうち、粒径１．１８
ｍｍ以下の含有率が本発明の条件を満たさない比較例１
では、製造したスラグ硬化体の２８日養生後の表面ひび
割れが３本／ｃｍ2であり、耐摩耗性が悪く、ハンドリ
ング時には該硬化体の割れや欠けが発生した。これに対
して、本発明例では、いずれの硬化体もひび割れが０．
５本／ｃｍ2以下であり、ひび割れが著しく小さい。ま
た、耐摩耗性やハンドリング時の割れや欠けの問題は生
じなかった。
は、前記した各表を参照すると、以下のように総括でき
る。つまり、溶銑予備処理スラグのうち、粒径１．１８
ｍｍ以下の含有率が本発明の条件を満たさない比較例１
では、製造したスラグ硬化体の２８日養生後の表面ひび
割れが３本／ｃｍ2であり、耐摩耗性が悪く、ハンドリ
ング時には該硬化体の割れや欠けが発生した。これに対
して、本発明例では、いずれの硬化体もひび割れが０．
５本／ｃｍ2以下であり、ひび割れが著しく小さい。ま
た、耐摩耗性やハンドリング時の割れや欠けの問題は生
じなかった。
【００４５】特に、高炉スラグ微粉末、フライアッシ
ュ、粒径０．４２５ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの合
計含有量に対する溶銑予備処理スラグの含有量の比（表
中Ｃで示す比率）が質量比で０．２超である本発明例Ｎ
ｏ．の１−１、１−３、１−５、１−６、１−８〜１−
２１では、硬化体のひび割れ本数が０．４本／ｃｍ2以
下とさらに少なくなり、非常に好ましい結果となってい
る。また、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、粒径
０．１ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの合計含有量に対
する溶銑予備処理スラグの含有量の比（表中Ｄで示す比
率）が質量比で０．２超である本発明例Ｎｏ．の１−９
〜１−２１では、硬化体のひび割れ本数が０．３本／ｃ
ｍ2以下とさらに少なくなっている。加えて、高炉スラ
グ微粉末に加えて、フライアッシュを適量配合した実施
例２の各例では、硬化体のひび割れ本数がより一層低減
できている。さらに加えて、各種添加剤を添加した実施
例３の各例では、硬化体のひび割れ低減に加え、強度の
向上が達成された。
ュ、粒径０．４２５ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの合
計含有量に対する溶銑予備処理スラグの含有量の比（表
中Ｃで示す比率）が質量比で０．２超である本発明例Ｎ
ｏ．の１−１、１−３、１−５、１−６、１−８〜１−
２１では、硬化体のひび割れ本数が０．４本／ｃｍ2以
下とさらに少なくなり、非常に好ましい結果となってい
る。また、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、粒径
０．１ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの合計含有量に対
する溶銑予備処理スラグの含有量の比（表中Ｄで示す比
率）が質量比で０．２超である本発明例Ｎｏ．の１−９
〜１−２１では、硬化体のひび割れ本数が０．３本／ｃ
ｍ2以下とさらに少なくなっている。加えて、高炉スラ
グ微粉末に加えて、フライアッシュを適量配合した実施
例２の各例では、硬化体のひび割れ本数がより一層低減
できている。さらに加えて、各種添加剤を添加した実施
例３の各例では、硬化体のひび割れ低減に加え、強度の
向上が達成された。
【００４６】なお、比較例４は、特開平２−２３３５３
９号公報に記載された実施例相当の配合量と粒径に従っ
て製造した硬化体であるが、６０日後にｆｒｅｅ−Ｍｇ
Ｏの水和膨張により崩壊した。また、比較例６は、特開
平１０−１５２３６４号公報記載の実施例相当の配合量
と粒径に従って製造したものであるが、３５日後にｆｒ
ｅｅ−ＣａＯの水和膨張により崩壊した。
９号公報に記載された実施例相当の配合量と粒径に従っ
て製造した硬化体であるが、６０日後にｆｒｅｅ−Ｍｇ
Ｏの水和膨張により崩壊した。また、比較例６は、特開
平１０−１５２３６４号公報記載の実施例相当の配合量
と粒径に従って製造したものであるが、３５日後にｆｒ
ｅｅ−ＣａＯの水和膨張により崩壊した。
【００４７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、製鋼
スラグを用いても、高強度で、且つ表面層にひび割れが
ほとんど無いスラグ硬化体が得られるようになる。この
スラグ硬化体は、路盤材、土木材、人工石、海洋ブロッ
ク、その他コンクリート代替品としての使用が可能であ
るので、本発明は、資源の再利用、環境の向上等に寄与
するところが大である。
スラグを用いても、高強度で、且つ表面層にひび割れが
ほとんど無いスラグ硬化体が得られるようになる。この
スラグ硬化体は、路盤材、土木材、人工石、海洋ブロッ
ク、その他コンクリート代替品としての使用が可能であ
るので、本発明は、資源の再利用、環境の向上等に寄与
するところが大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 28/08 (Ｃ０４Ｂ 28/08 //(Ｃ０４Ｂ 28/08 18:14 Ｆ 18:14 18:08 Ｚ 18:08 22:06 Ｚ 22:06 22:14 Ａ 22:14 22:12 22:12 24:22 Ａ 24:22 Ｅ 24:26） Ｅ 24:26） 103:14 103:14 103:32 103:32 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ (72)発明者 小菊 史男 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 中川 真紀子 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 熊谷 正人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4D004 AA37 AA43 BA02 CA45 CC03 CC15 DA03 DA10 4G012 PA29 PB03 PB09 PB10 PD01
Claims (5)
- 【請求項１】 粉粒状の製鋼スラグとＳｉＯ2含有物質
とを水で混練してスラグ硬化体を製造する方法におい
て、 前記製鋼スラグに溶銑予備処理スラグ、前記ＳｉＯ2含
有物質に高炉スラグ微粉末を使用すると共に、水を除く
全配合物のうち、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理
スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微
粉末の含有率を５〜４０ｍａｓｓ％とすることを特徴と
するスラグ硬化体の製造方法。 - 【請求項２】 粉粒状の製鋼スラグとＳｉＯ2含有物質
とを水で混練してスラグ硬化体を製造する方法におい
て、 前記製鋼スラグに溶銑予備処理スラグ、前記ＳｉＯ2含
有物質に高炉スラグ微粉末及びフライアッシュを使用す
ると共に、水を除く全配合物のうち、粒径１．１８ｍｍ
以下の溶銑予備処理スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓ
ｓ％、高炉スラグ微粉末の含有率を３〜３６ｍａｓｓ
％、フライアッシュの含有率を１．５〜３０ｍａｓｓ％
とし、且つ高炉スラグ微粉末及びフライアッシュの合計
含有量に対するフライアッシュ含有量の比が質量比で
０．１〜０．７５とすることを特徴とするスラグ硬化体
の製造方法。 - 【請求項３】 前記高炉スラグ微粉末、前記フライアッ
シュ、及び粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグ
の合計含有量に対する溶銑予備処理スラグの含有量の比
が質量比で０．２超であることを特徴とする請求項１又
は２記載のスラグ硬化体の製造方法。 - 【請求項４】 さらに、アルカリ金属及び／又はアルカ
リ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩、塩化物から選
ばれた１種又は２種以上を、高炉スラグ微粉末及びフラ
イアッシュの合計含有量に対して０．２〜２０ｍａｓｓ
％添加することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載のスラグ硬化体の製造方法。 - 【請求項５】 さらに、ナフタレンスルホン酸及び／又
はポリカルボン酸を、高炉スラグ微粉末、フライアッシ
ュ及び粒径が０．１ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの合
計含有量に対して０．１〜２．０ｍａｓｓ％添加するこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスラグ
硬化体の製造方法。
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