JP2008280224A

JP2008280224A - 製鋼スラグ固化体の製造方法、及び製鋼スラグ固化体

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Publication number: JP2008280224A
Application number: JP2007127933A
Authority: JP
Inventors: Kenji Katagiri; 健詞片桐; Tetsuji Ibaraki; 哲治茨城; Yuji Toda; 祐治遠田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2027-05-14
Also published as: JP4850777B2

Abstract

【目的】大量のセメントや固化助材を必要とせず、良質で安価な製鋼スラグの固化体を製造することができる方法を提供すること。
【解決手段】酸化カルシウム、二酸化珪素、三酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、五酸化燐の質量合計が７０％以上の製鋼スラグと固化助材またはセメントを混合した後に加水して固化する。この時、酸化カルシウムと酸化マグネシウムの質量合計を二酸化珪素の質量で除した数値を塩基度（１）と定義し、塩基度（１）が２．６以上、３．２以下を満足する製鋼スラグを用いるとより好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は道路および舗装工事で使用される路盤材、地盤改良工事で使用されるサンドコンパクション材および置換材、港湾工事で使用される裏埋め、裏込め材の土木工事用材料に関し、特に、製鋼スラグ固化体の製造方法、及び製鋼スラグ固化体に関する。

鉄鋼スラグには、高炉から副生する高炉スラグと、転炉や電気炉から副生する製鋼スラグがある。高炉スラグは、その製造方法によってさらに水砕スラグと徐冷スラグに分けられる。水砕スラグは、溶融状態のスラグを高圧の水で瞬時に冷却、凝固させたもので粒径１０ｍｍ以下の砂状でガラス質のスラグである。この水砕スラグは、主に高炉スラグ微粉末または高炉セメント用原料、軽量盛土材、コンクリート用細骨材として利用されている。また、徐冷スラグは、溶融状態のスラグをピットやヤードに放流し、約２４時間かけて常温で凝固させ、その後破砕しておよそ４０ｍｍ以下に粒状化した結晶質のスラグである。この徐冷スラグは主に路盤材、コンクリート用粗骨材、セメントクリンカー原料として利用されている。

一方、製鋼スラグには、転炉から副生する転炉スラグと、電気炉から副生する電気炉スラグがある。これら製鋼スラグはいずれもピットやヤードに放流し常温で凝固させ、その後破砕しておよそ４０ｍｍ以下に粒状化したものである。製鋼スラグは、主に路盤材、埋立材、サンドコンパクション材、肥料原料として利用されている。製鋼スラグは、塩基度が高く（一般には２．０〜３．５）、遊離石灰を含んでいる。この遊離石灰は水分を吸収すると膨張するため、製鋼スラグは膨張崩壊し微粉分が多いといった性質が有る。さらに製鋼スラグは、溶出水のｐＨが高いことからも利用範囲が限定されている。また、道路用路盤材やサンドコンパクション材等の要求品質の中で水浸膨張率や粒度分布の規定が厳格な場合には、製鋼スラグの中でも適用できる品種が限定されている。

従来から取り組まれてきた製鋼スラグの固化体製造技術開発は大別して二種類有り、具体的には以下の通りである。

例えば、特許文献１に開示されている固化体製造技術は、製鋼スラグ、水砕スラグ、高炉スラグ微粉末、石炭灰、水を混合してコンクリートミキサーで混練した後、型枠に打設してブロックを製造する方法である。これは、製鋼スラグを骨材として利用するコンクリートブロックの製造方法であり、この方法で製造した固化体は消波ブロック等の無筋コンクリートとして利用される。

また、特許文献２に開示されている固化体製造技術は、製鋼スラグ、高炉スラグ微粉末、石炭灰、石膏、水を混合し、ペレタイザー等の造粒機を使用して造粒物を製造する方法である。この方法で製造した造粒物（固化体）は、セメントコンクリートやアスファルトコンクリートの骨材として利用される。

特開２００４−２９２２９５号公報特開２００５−２３１９４７号公報

特許文献１に開示されている発明は、製鋼スラグを骨材および高炉スラグ微粉末のアルカリ刺激材として使用し、製鋼スラグ粒子の周囲を緻密な水和生成物が取り囲む構造となる固化体を製造する技術であって、高強度の固化体を製造することが可能である。従って、消波ブロックや道路用縁石ブロック等のコンクリート二次製品と同等となる付加価値が高い用途に適用するためには必要な技術であった。

また、特許文献２に開示されている発明は、製鋼スラグを微粉砕し、高炉スラグ微粉末、水を混合し造粒する技術で天然骨材と同等の品質を狙った骨材の製造技術であり、これも緻密な水和生成物からなる造粒物の製造技術である。

しかしながら、これらの技術は以下の理由から製品価格に対して、製造費が高くなるという問題があった。

すなわち、第一の問題点は、製品であるブロックや造粒物が、天然の砕石やコンクリートの代替物として扱われる。この結果、これらの製品が高強度の品質を求められるために、高価なセメントや高炉スラグ微粉末のような固化助材の使用が必須となることである。この固化助材とは、潜在水硬性がありアルカリ刺激によって固化する材料である。第二の問題点は、混合（混練）機、成形機、型枠が必要で設備費が高価となることである。第三の問題点は、いずれもバッチ式の製造法であるため大量生産が困難なことから製造費が高価となることである。

さらに他の問題として、製鋼スラグは固化体内部で遊離石灰が水分と反応して長期的に膨張、崩壊するという問題がある。この問題に対して従来技術は、固化体内部の製鋼スラグ粒子周囲のペースト強度を高めることにより固化体内部で膨張崩壊を抑止する方法であった。この膨張崩壊を抑止するための緻密な固化体を製造することが従来技術の問題であった。

そのため、従来技術は固化体や造粒物の強度を高めるため大量のセメントや固化助材が必要であった。しかし、セメントや固化助材を大量に使用すると、初期ひび割れや乾燥収縮によるひび割れが発生し易くなり、製品の製造品質管理が容易ではなかった。

このように、従来の製鋼スラグの固化体や造粒物の製造技術は、必ずしも簡易に良質な製品を製造できる技術ではなかった。本発明は、上記の問題に鑑み、良質で大量に安価な製鋼スラグの固化体を製造することのできる技術を提供することを目的とする。

本発明の要旨は以下の（１）乃至（７）に示す通りである。
（１）酸化カルシウム、二酸化珪素、三酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、五酸化燐の質量合計が７０％以上の製鋼スラグと固化助材またはセメントを混合した後に加水して固化することを特徴とする製鋼スラグ固化体の製造方法。
（２）酸化カルシウムと酸化マグネシウムの質量合計を二酸化珪素の質量で除した数値を塩基度（１）と定義し、塩基度（１）が２．６以上、３．２以下を満足する製鋼スラグを用いることを特徴とする前記（１）記載の製鋼スラグ固化体の製造方法。
（３）酸化カルシウム、酸化マグネシウム、三酸化アルミニウムの質量合計を二酸化珪素、五酸化燐、酸化マンガンの質量合計で除した数値を塩基度（２）と定義し、製鋼スラグと固化助材またはセメントのいずれか、またはその両方を混合した混合物の塩基度（２）を２．４以上３．０以下とした後に加水して固化することを特徴とする製鋼スラグ固化体の製造方法。
（４）製鋼スラグと固化助材またはセメントのいずれか、またはその両方を混合した混合物の粒径７４μｍ以下の質量合計が１０〜３５％であることを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の製造方法。
（５）固化助材として水砕スラグ又は高炉スラグ微粉末を用いることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の製造方法。
（６）固化助材として高炉セメントを用いることを特徴とする前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の製造方法。
（７）前記（５）記載の固化助材と前記（６）記載の高炉セメントのいずれか、または両方と前記（１）または（２）記載の製鋼スラグを自然含水状態で混練した後、混合物を平地に敷き均し、整形、散水、転圧、養生、さらに破砕、用途に応じて分級することを特徴とする製鋼スラグ固化体の製造方法。
（８）前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体に鉄鋼スラグや天然砕石を混合することを特徴とする土木工事用材料の製造方法。

（９）酸化カルシウム、二酸化珪素、三酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、五酸化燐の質量合計が７０％以上の製鋼スラグに、固化助材または固化助材とセメントを混合した混合物の水和固化体であることを特徴とする製鋼スラグ固化体。
（１０）酸化カルシウムと酸化マグネシウムの質量合計を二酸化珪素の質量で除した数値を塩基度（１）と定義したとき、前記製鋼スラグの塩基度（１）が２．６以上、３．２以下を満足することを特徴とする前記（９）記載の製鋼スラグ固化体。
（１１）製鋼スラグに、固化助材または固化助材とセメントを混合した混合物の水和固化体であって、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、三酸化アルミニウムの質量合計を二酸化珪素、五酸化燐、酸化マンガンの質量合計で除した数値を塩基度（２）と定義したとき、前記混合物の塩基度（２）が２．４以上、３．０以下を満足することを特徴とする製鋼スラグ固化体。
（１２）前記混合物の粒径７４μｍ以下の質量合計が１０〜３５％であることを特徴とする前記（９）乃至（１１）のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体。
（１３）前記固化助材が水砕スラグ又は高炉スラグ微粉末であることを特徴とする前記（９）乃至（１２）のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体。
（１４）前記セメントが高炉セメントであることを特徴とする前記（９）乃至（１３）のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体。
（１５）前記（９）乃至（１４）のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の破砕物に鉄鋼スラグや天然砕石を混合してなることを特徴とする土木工事用材料。

本発明によれば、大量のセメントや固化助材を必要とせず、良質で安価な製鋼スラグの固化体を製造することができ、産業上極めて大きな効果を奏するものである。

本発明は、製鋼スラグ固化体の製造方法、及び前記製造方法によって製造される製鋼スラグ固化体に関し、簡潔に表すと次の通りである。（１）自然含水状態の製鋼スラグと固化助材及び必要に応じてセメントを混合機で混合する。（２）その混合物をヤードまで搬送し、敷き均し、整形、散水後、転圧し養生する。（３）養生後、粗破砕し、適宜クラッシャー、スクリーンで再破砕と分級をする。（４）必要に応じ、他の材料と混合する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る製鋼スラグの固化体を製造するための設備構成について、図１を一例に挙げて説明する。材料を貯蔵する設備は、製鋼スラグを入れる製鋼スラグビン１、固化助材を入れる固化助材ビン２、セメントを入れるセメントビン３から構成される。これらのビンの下部には定量切り出しが可能なフィーダー（不図示）が装備されている。前述したビンの下に混合機に各材料を搬送、投入する混合機前面コンベアー４が設置され、その先に混合機５、その後面に混合機後面コンベアー６が設置されている。後面コンベアー６から払い出された製鋼スラグと固化助材やセメントとの混合物（以下、混合物と称す）はダンプトラック７に積載され、混合物固化用ピット８に搬送される。混合物を固化するために必要なピット８の周辺設備としては、ピット内の混合物を敷き均し、整形する重機９、整形後散水する散水装置１０、散水後、転圧する重機１１、養生後、固化した混合物を破砕、掘削する掘削機１２が配置されている。

次に、材料貯蔵、混合、搬送方法について説明する。
本発明に係る製鋼スラグ固化体を製造するための所定の化学成分と粒度を有する製鋼スラグ、固化助材、セメントをそれぞれの貯蔵ビン１〜３に投入して貯蔵しておく。ここで、製鋼スラグ、及び固化助材として使用する水砕スラグは、自然含水状態のままでよい。次に、予め設定した混合率となるようにそれぞれの貯蔵ビン１〜３から材料を混合機前面のベルトコンベアー４上に定量を切り出し、ベルトコンベアー４から混合機５に各材料を投入し連続的に混合する。この混合機は、ドラム回転型、パドル型、スクリュー型等の混合機を適用することができるが、ドラム回転型の混合機が混合性と混合効率の面から最も適している。混合機で混合された混合物は、混合機後面のベルトコンベアー６に払い出す。その後、この混合物をダンプトラック７などで敷き均しするヤード８まで搬送する。

ここで、固化助材として水砕スラグや高炉スラグ微粉末を使用する場合は、従来技術においては必須であったセメントを配合しなくとも、製鋼スラグと固化助材のみの配合で製造可能であり、一般的に高価であるセメントを使用しない分において、経済的、製造工期的に優れている。特に、固化助材として１ｍｍ以下の微粒な水砕スラグ（以下、微粒水砕スラグと称す）が経済的、製造工期的に最も優れている。固化助材として一般の水砕スラグを使用する場合は、必要に応じてセメントを最大１０％の配合率となるように混合することが望ましい。

各材料の配合は、質量割合で、製鋼スラグ６０〜８０％、固化助材（水砕スラグまたは微粒水砕スラグ或いは高炉スラグ微粉末）１０〜４０％、水５〜２０％、セメント０〜１０％とする。これらの配合割合の範囲は、製鋼スラグの種類と粒度、固化助材の粒度、水分、セメント量を変化させて実際に固化体を製造し、製造時の作業性比較と固化体の物性試験の結果から決定した。この範囲であれば、前述した混合物の必要な粒度を満足し、路盤材、サンドコンパクション材等の土木用材としての粒子強度や粒度を確保することができる。そして、従来と比較して固化助材，セメントの配合量が低減され、安価に製鋼スラグ固化体を製造することができる。

次に、敷き均し、散水、整形、転圧について説明する。
前述した混合物は、厚さ（高さ）２００〜６００ｍｍなるようにショベルカーやグレーダーで敷き均しと表面の整形を行う。この時点では、表面の整形だけにとどめ、転圧はしない。それは、散水後の混合物への水の浸透性を確保するためである。ここで整形後の混合物の厚さ（高さ）を２００〜６００ｍｍとした理由は、その厚さ（高さ）が２００ｍｍ以下では、均一な厚さ（高さ）にするための整形作業の効率が著しく低下することと、６００ｍｍ以上となると混合物下方部が十分転圧できなくなり固化体の品質が低下するためである。また、この敷き均しをする場所は、深さ６００ｍｍ以上周辺地盤より掘り込んだピット形式あるいは、敷き均した混合物周辺を高さ６００ｍｍ以上の堰堤で囲んだ構造とする。その理由は混合物に散水した水が敷き均した混合物の表面から流出するのを防止するためである。整形完了後、混合物全体に所定の量の水を散水する。この散水装置はスプリンクラーが望ましいが、水量管理が可能な放水銃を備えた散水車でも良い。散水後、表面の水が完全に混合物内部に浸透してから、設地圧１００ＫＮ／ｍ^２以上のブルドーザーやタイヤローラーで転圧し養生する。

最後に、養生、破砕について説明する。
混合物への散水、転圧後、１週間から１ヶ月養生し、掘削機で掘削、粗破砕する。配合や製造計画により多少異なるが、前述した配合であれば通常散水後、２週間養生し、用途に応じた最大粒径で破砕し、ストックヤードに保管する。なお必要に応じて分級してもよい。一例として、道路の路盤材であれば４０ｍｍ〜０ｍｍや２５ｍｍ〜０ｍｍの粒度分布とし、岩ずり代替であれば３００ｍｍ〜０ｍｍの粒度分布とする。すなわち、本発明の製鋼スラグは、用途に応じた粒度分布で製品（例えば土木工事用材料など）の製造が可能である。当該固化体は、単味でも土木工事用材料として利用可能であるが、用途に応じて他の鉄鋼スラグや天然砕石に混合することにより、土木工事用材料としての品質向上を図ることが可能である。

次に、本発明の製鋼スラグ固化体を製造するための条件について説明する。
（製鋼スラグの条件）
本発明の製鋼スラグ固化体に適用される製鋼スラグは、酸化カルシウム（CaO）、二酸化珪素（SiO₂）、三酸化アルミニウム（Al₂O₃）、酸化マグネシウム（MgO）、五酸化燐（P₂O₅）、一酸化マンガン（MnO）、その他の不可避的な不純物を含み、そのうち酸化カルシウム、二酸化珪素、三酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及び五酸化燐の質量合計が７０％以上の製鋼スラグである。前記の組成を満足するものであれば、転炉から副生する転炉スラグのいずれをも適用することができる。本発明では、前述したように、製鋼スラグに対して固化助材またはセメントを混合し、加水して固化させることによって製鋼スラグ固化体を製造するが、酸化カルシウム、二酸化珪素、三酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及び五酸化燐の質量合計が７０％以上の製鋼スラグを用いることにより、固化助材やセメントの使用量を少なくして良質な固化体を製造することができる。

（製鋼スラグの塩基度）
さらに、本発明の製鋼スラグ固化体に適用する製鋼スラグは、下記の塩基度（１）式の条件を満たすものとする。

2.6 ≦ （CaO+MgO）／SiO₂ ≦ 3.2 ・・・塩基度（1）

製鋼スラグは、本発明による固化体の水和固化のためのアルカリ刺激材として機能する必要がある。したがってその機能を評価するため塩基度（１）式を定義した。その理由は以下の通りである。本発明の実験によれば、製鋼スラグに含有するCaOとMgOはアルカリに寄与し、水和固化に正の影響を与える。一方、SiO₂は酸性で水和固化に負の影響を与えるため、その両者の含有量の比で評価することが望ましいと考えた。これを踏まえた本発明の実験の結果、この評価式が当該固化体に使用する製鋼スラグを評価できると確認できたためである。

塩基度（１）を上記の範囲に限定した理由は以下の通りである。すなわち、塩基度（１）式にて定義した塩基度が２．６より低い場合は、固化助材である水砕スラグ、高炉スラグ微粉末の潜在水硬性による固化を促進するためのアルカリ刺激能が弱く、固化体の水和反応に長期間要し、固化するのに１ヶ月以上、最悪の場合には固化しないこともある。つまり本発明における試験結果から、工業的に有効である１〜４週間で一定強度を発現するためには塩基度（１）式では２．６以上必要であることを確認した。一方、塩基度（１）式にて定義した塩基度が３．２より高い場合は、製鋼スラグの水浸膨張により固化体が膨張崩壊してしまう。この製鋼スラグが膨張する原因は、既述したように、製鋼スラグの粒子内外に残存する遊離石灰が水と反応して膨張する現象に起因する。実際に、塩基度（１）式が３．２より大きい場合ではこのような膨張崩壊が発生することを本発明の試験で確認している。具体的には、塩基度（１）式が３．２以下であれば、水浸膨張率が道路用鉄鋼スラグ路盤材の基準値である１．５％以下を満たしたのに対し、塩基度（１）式が３．３〜３．５％では水浸膨張率が１．５〜２．０％で、塩基度（１）式が３．６以上では水浸膨張率が２．０％以上であった。

（混合物の塩基度）
製鋼スラグは単味でも加水することにより水和物が生成され固結するが、固化体破砕後の粒状物が土木工事用材料として使用可能な品質を確保するために、固化助材である水砕スラグや高炉スラグ微粉末を混合する。さらに必要に応じてセメントを混合しても良い。セメントを使用する主な目的は、固化体の強度増加、養生工期短縮にある。使用するセメントの種類としては、特に限定されることはなく、ポルトランドセメントなど一般的に公知なセメントを使用することができる。但し、セメントのみでは緻密な水和固形物のみが形成されてしまうので、より確実に本発明の効果を得るためには、高炉スラグ微粉末を含む高炉セメントを使用するのが好ましい。なお、本発明の固化体の混合物（製鋼スラグと固化助材及び固化材の総和）は、下記の化学成分（塩基性／酸性物比）の条件を満たす混合量とする。

2.6 ≦ （CaO+MgO+Al₂O₃）／(SiO₂+P₂O₅+MnO) ≦ 3.0 ・・・塩基度（2）

塩基度（２）式を定義した理由は、散水、養生、破砕後得られる固化体の強度が土木用材料として満足する品質を確保できるかを判断するためである。塩基度（２）式の分子はアルカリ成分であり、特に水和物を生成するためのアルカリ性のイオンを溶出しやすい。これらの成分が多いほど水和物の生成が促進され固化体の強度が増加する。一方、塩基度（２）式の分母は酸性成分で水和物生成には効果が無い。そのため両者の含有量の比で本発明の固化体製造のための混合物を評価することが望ましいと考えた。これを踏まえた本発明の実験の結果、この評価式が当該固化体の混合物を評価できると確認できた。

混合物の化学成分がこの下限以上であれば、本発明の固化体を破砕して得られる粒状物は路盤材、サンドコンパクション材、裏埋め、裏込め材としての強度を確保できる。この強度とは、粒状材の性能指標である修正ＣＢＲで表され、クラッシャラン相当の３０％以上を規準とした。

塩基度（２）式で定義した塩基度が２．６より低くなる混合物配合では、水和物が生成するためのアルカリイオンの溶出量が少なく、固化体強度の発現が緩慢となり、散水養生後、１〜４週間で良質な固化体を得ることができない。また、塩基度（２）式で定義した塩基度が３．０より高くなる場合には、固化助材の量が少なく、同じく固化体の強度発現が緩慢となり、修正ＣＢＲが目標の３０％以上を満たさない。ただし、セメントを３％以上使用する場合は塩基度（２）が３．０より高くなる場合であっても本発明の固化体製造は可能であるが、コスト的に不利となる。

上記の範囲では製鋼スラグ１ｔ当たり固化助材は２８０ｋｇ〜６６０ｋｇ程度が必要であるが、固化体強度、製造時の効率からは粒径１ｍｍ以下の微粒水砕スラグ３００ｋｇ程度を使用するのが望ましい。また、上記の化学成分の範囲を満足する混合物であれば、加水後の混合物内の水のｐＨは１１以上となり固化助材である水砕スラグの水硬性を発揮させるｐＨとなる。従って、セメントのような固化材は使用しなくても、本発明によれば、良質な固化体を大量に安価で製造することが可能である。但し、混合物に加水した後の養生期間をより短縮し早期に固化体を製造するために、固化材にセメントを使用して固化体の早期強度発現を図ってもよい。この場合であっても、上記の化学成分の範囲を満足させるようにセメントを配合すれば、セメントの使用量は従来に比較して少なくてすみ、コスト面の不利を小さくすることができる。

（混合物の粒度）
製鋼スラグに固化助材やセメントを混合した混合物の粒度は、７４μｍ以下が１０％〜３５％とする。７４μｍ以下が１０％以下となると、固化体の強度発現が緩慢となり散水後の養生期間が長期化する。また、３５％以上となると透水性が不良となって散水時の水が十分浸透せずに不均一な品質の固化体となるとともに固化助材の量が不足し、固化体の強度が発現し難くなる。混合物の粒度は、材料を混合した後に分級することによって調整してもよく、予め７４μｍ以下が１０％〜３５％となるように材料を分級し、それを混合するようにすることもできる。

本発明の製鋼スラグ固化体の製造に使用した製鋼スラグを表１に示す。前述した塩基度（１）が高い順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとなっており、Ａは塩基度（１）の範囲の上限以上、Ｂは上限近傍、Ｃは中間、Ｄは下限近傍、Ｅは下限以下であった。

図１の装置で製造した固化体の実施例を以下に述べる。固化体の水浸膨張比と修正ＣＢＲの試験結果は、固化体を２週間養生したものを破砕し、４０ｍｍ以下に分級した粒状物で試験を行った結果である。

（１）塩基度（１）
塩基度（１）が異なる製鋼スラグ固化体の品質試験結果を表２に示す。
実施例−２〜実施例−４の製鋼スラグは塩基度（１）が本発明で定義した上下限近傍と中間の製鋼スラグであり、いずれも水浸膨張率と修正ＣＢＲは道路用路盤材の規準を満足した。

実施例−１と実施例−５は製鋼スラグの塩基度（１）が本発明で定義した範囲外の製鋼スラグであり、実施例−１の水浸膨張率は、道路用鉄鋼スラグ路盤材の基準値である１．５％以下を上回る２．３％であった。これは、塩基度（１）が３．２を超える製鋼スラグは前述したように遊離石灰が多く含まれており、水と接することにより膨張崩壊するため固化体の水浸膨張量が大きくなったためと考えられる。実施例−５は、水浸膨張率は０．２％と低かったが、修正ＣＢＲが３０％を満足しなかった。これは、製鋼スラグの塩基度（１）が低いため、固化助材を固化するための製鋼スラグのアルカリ刺激能が弱く、固化体強度が増加しなかったためである。

（２）塩基度（２）
塩基度（２）が異なる混合物の固化体の品質試験結果が表３に示す。
実施例−７〜実施例−９の固化体は塩基度（２）が本発明で定義した上下限近傍と中間の固化体であり、いずれも水浸膨張率と修正ＣＢＲは道路用路盤材の規準を満足した。

実施例−６と実施例−１０は固化体の塩基度（２）が本発明で定義した範囲外の混合物であり、実施例−６の水浸膨張率は、基準値である１．５％以下であったが、修正ＣＢＲが３０％を満足しなかった。これは、固化体の塩基度（２）が低いため、固化助材を固化するための製鋼スラグのアルカリ刺激能が弱く、固化体強度が増加しなかったためである。実施例−１０も水浸膨張率が１．５％以下で路盤材規準を満足していたが、修正ＣＢＲが３０％以下であった。これは固化助材量が少ないため、固化体の強度が発現しなかったためである。

（３）７４μｍ以下
混合物の粒径７４μｍ以下の量が異なる固化体の実施例を表４に示す。
７４μｍ以下分の量が３９％の実施例−１１は水浸膨張率が低く規準を満足したが、固化体の修正ＣＢＲが規準を満足しなかった。これは、７４μｍ以下の微粉分が多く、水が十分浸透しなかったため固化体の強度が発現しなかったことによる。一方、７４μｍ以下分の量が５％の実施例−１５も水浸膨張率は規準を満足したが、固化体の修正ＣＢＲが規準を満足しなかった。これは、混合物の微粉分が少なく混合物内の空隙が多く水和物が十分に生成されなかったためである。表５の結果からは、混合物の粒径７４μｍ以下の量が９％〜３６％であれば、固化体の水浸膨張率と修正ＣＢＲは規準を満足した。そこで、本発明の固化体用混合物の粒径７４μｍ以下の量は１０％〜３５％とした。

（４）異なる固化助材の実施例
固化助材として微粒水砕スラグまたは高炉スラグ微粉末を使用した実施例を表５に示す。いずれの配合も製鋼スラグと固化助材の混合率が６０％と２７％、７０％と２０％で、塩基度（２）が本発明で定義した基準内に入っており、固化体の水浸膨張率と修正ＣＢＲは規準を満足した。

（５）水砕スラグとセメントを混合した実施例
以上は固化助材のみの実施例であったが、水砕スラグとセメントを混合した場合の実施例を表６に示す。これらの実施例は、上述の塩基度（１）は満足するが塩基度（２）を満足しない例であるが、この場合であっても固化体の水浸膨張率と修正ＣＢＲは満足した。これにより、セメントを３％以上使用した実施例では、塩基度（２）を満足しない場合でも路盤用材料の基準値を満足したので、塩基度（２）を適用しないこととした。

（６）他の材料との比較
比較例として道路用路盤材の水浸膨張率と修正ＣＢＲの一例を表７に示す。本発明の製鋼スラグ固化体は、比較例−１，２の材料と比較しても遜色が無い。

本発明に係る製鋼スラグ固化体を製造するための設備構成を示す図である。

符号の説明

１製鋼スラグビン
２固化助材ビン
３固化材ビン
４混合機前面コンベアー
５混合機
６混合機後面コンベアー
７ダンプトラック
８混合物固化用ピット
９整形用重機
１０散水装置
１１転圧用重機
１２掘削機

Claims

酸化カルシウム、二酸化珪素、三酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、五酸化燐の質量合計が７０％以上の製鋼スラグに、固化助材または固化助材とセメントを混合した後に加水して固化することを特徴とする製鋼スラグ固化体の製造方法。
酸化カルシウムと酸化マグネシウムの質量合計を二酸化珪素の質量で除した数値を塩基度（１）と定義し、塩基度（１）が２．６以上、３．２以下を満足する製鋼スラグを用いることを特徴とする請求項１記載の製鋼スラグ固化体の製造方法。
酸化カルシウム、酸化マグネシウム、三酸化アルミニウムの質量合計を二酸化珪素、五酸化燐、酸化マンガンの質量合計で除した数値を塩基度（２）と定義し、製鋼スラグに、固化助材または固化助材とセメントを混合した混合物の塩基度（２）を２．４以上、３．０以下とした後に加水して固化することを特徴とする製鋼スラグ固化体の製造方法。
前記製鋼スラグに、固化助材または固化助材とセメントを混合した混合物の粒径７４μｍ以下の質量合計が１０〜３５％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の製造方法。
固化助材として水砕スラグ又は高炉スラグ微粉末を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の製造方法。
セメントとして高炉セメントを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の製造方法。
請求項５記載の固化助材と請求項６記載の高炉セメントのいずれか、または両方と請求項１または２記載の製鋼スラグを自然含水状態で混練した後、混合物を平地に敷き均し、整形、散水、転圧、養生、さらに破砕、用途に応じて分級することを特徴とする製鋼スラグ固化体の製造方法。
請求項１乃至７のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の破砕物に鉄鋼スラグや天然砕石を混合することを特徴とする土木工事用材料の製造方法。
酸化カルシウム、二酸化珪素、三酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、五酸化燐の質量合計が７０％以上の製鋼スラグに、固化助材または固化助材とセメントを混合した混合物の水和固化体であることを特徴とする製鋼スラグ固化体。
酸化カルシウムと酸化マグネシウムの質量合計を二酸化珪素の質量で除した数値を塩基度（１）と定義したとき、前記製鋼スラグの塩基度（１）が２．６以上、３．２以下を満足することを特徴とする請求項９記載の製鋼スラグ固化体。
製鋼スラグに、固化助材または固化助材とセメントを混合した混合物の水和固化体であって、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、三酸化アルミニウムの質量合計を二酸化珪素、五酸化燐、酸化マンガンの質量合計で除した数値を塩基度（２）と定義したとき、前記混合物の塩基度（２）が２．４以上、３．０以下を満足することを特徴とする製鋼スラグ固化体。
前記混合物の粒径７４μｍ以下の質量合計が１０〜３５％であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体。
前記固化助材が水砕スラグ又は高炉スラグ微粉末であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体。
前記セメントが高炉セメントであることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体。
請求項９乃至１４のいずれかに記載の製鋼スラグ固化体の破砕物に鉄鋼スラグや天然砕石を混合してなることを特徴とする土木工事用材料。