JP2022143905A - Manufacturing method of slag roadbed material and its slag roadbed material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スラグ路盤材の製造方法およびスラグ路盤材に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a slag roadbed material and a slag roadbed material.
鉄鋼スラグは、製鉄所にて発生する産業副産物である。鉄鋼スラグは、路盤材に用いられることがあり、ＪＩＳ Ａ ５０１５「道路用鉄鋼スラグ」において高炉スラグと製鋼スラグとに分けられている。 Iron and steel slag is an industrial by-product generated in steel mills. Iron and steel slag is sometimes used as a roadbed material, and is classified into blast furnace slag and steelmaking slag in JIS A 5015 "Iron and steel slag for roads".
鉄鋼スラグのうち高炉スラグを用いた路盤材は、エトリンガイトと呼ばれる水和物を生成して固結することが知られている。エトリンガイトは、セメントの水和物のひとつで、アルミネート相（アルミン酸三カルシウム）、石こうおよび水が反応することにより生成し、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏで表される。また、製鋼スラグを用いた路盤材でもエトリンガイトの生成により固結することは知られている。 It is known that a roadbed material using blast furnace slag among iron and steel slags forms a hydrate called ettringite and solidifies. Ettringite is one of the hydrates of cement and is produced by the reaction of an aluminate phase (tricalcium aluminate), gypsum and water, and is represented by 3CaO.Al 2 O 3.3CaSO 4.32H 2 O. . Also, it is known that even a roadbed material using steelmaking slag is solidified by formation of ettringite.
鉄鋼スラグを用いた路盤材が施工後に固結すると、必要により再掘削を行なう際に多大な労力を要することとなる。このため、固結しない製鋼スラグの組成や固結を抑制できる製鋼スラグ路盤材の配合が求められている。 If the roadbed material using iron and steel slag hardens after construction, it will require a lot of labor when re-excavating if necessary. Therefore, there is a demand for a composition of steelmaking slag that does not solidify and a composition of a steelmaking slag roadbed material that can suppress solidification.
特許文献１～２では、高炉スラグに無機酸または有機酸を固結防止剤として使用することで固結を抑制している。
また、特許文献３では、カルボキシル基および／またはその塩を２つ有する単量体と、カルボキシル基および／またはその塩を１つ有する単量体とを共重合して得られる高分子化合物を固結防止剤として使用することで、鉄鋼スラグの固結を抑制している。
In Patent Documents 1 and 2, caking is suppressed by using an inorganic acid or an organic acid as an anti-caking agent in blast furnace slag.
Further, in Patent Document 3, a polymer compound obtained by copolymerizing a monomer having two carboxyl groups and/or salts thereof and a monomer having one carboxyl group and/or a salt thereof is solidified. By using it as an anti-caking agent, caking of iron and steel slag is suppressed.
さらに、特許文献４～５では、施工後の路盤膨張の抑制を目的とするものではあるものの、水浸膨張試験、圧縮強度、利用有姿による溶出試験により、エトリンガイトの生成量の小さい製鋼スラグを選定している。 Furthermore, in Patent Documents 4 and 5, although it is aimed at suppressing the roadbed expansion after construction, steelmaking slag with a small amount of ettringite generated was found by water immersion expansion test, compressive strength, and elution test based on the state of use. have selected.
特許文献１～３に開示された技術は、固結防止剤を添加する必要があり、処理の手間および材料コストがかかることが課題であった。 The techniques disclosed in Patent Literatures 1 to 3 require the addition of an anti-caking agent, which poses the problem of laborious processing and high material costs.
特許文献４～５に開示された技術では、アルミネート相の含有量が多く、エトリンガイトを多く生成する製鋼スラグの使用を避けることで、路盤材の固結を一定程度抑制することが可能となっている。しかし、最近、アルミネート相の含有量が少なくエトリンガイトをほとんど生成しない製鋼スラグでも、固結するものがあることが判明した。このため、特許文献４～５に開示された技術のみでは、スラグの固結を十分に抑制することはできないことが課題であった。 In the techniques disclosed in Patent Documents 4 and 5, by avoiding the use of steelmaking slag that contains a large amount of aluminate phase and generates a large amount of ettringite, it is possible to suppress caking of the roadbed material to a certain extent. ing. Recently, however, it has been found that some steelmaking slag, which has a low content of aluminate phase and hardly forms ettringite, is caking. Therefore, the problem is that the caking of the slag cannot be sufficiently suppressed only with the techniques disclosed in Patent Documents 4 and 5.
本発明は前記課題を解決し、アルミネート相の含有量が少ないスラグ路盤材について、固結防止剤の添加を行なうことなく固結の抑制が可能になるスラグ路盤材の製造方法、および固結が抑制されたスラグ路盤材を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and for a slag roadbed material with a low content of aluminate phase, a method for producing a slag roadbed material that can suppress caking without adding an anti-caking agent, and caking An object of the present invention is to provide a slag roadbed material in which is suppressed.
本発明は、前記課題を解決するものであり、その手段は、以下の通りである。
［１］スラグ路盤材の製造方法であって、ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグ、ならびに該カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグおよびコンクリート用骨材から選択される少なくとも一方を混合して原料の混合物を得る原料配合工程を有し、前記原料配合工程において混合される前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率を、前記原料の全質量に対して５０％以下とすることを特徴とするスラグ路盤材の製造方法。
［２］スラグ路盤材の製造方法であって、ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグを準備し、該カルシウムアルミノフェライト含有スラグを少なくとも含む原料を調製する原料調製工程と、前記原料調製工程を経た原料を、蒸気圧１．０ＭＰａ以下で蒸気エージング処理する蒸気エージング工程とを有することを特徴とするスラグ路盤材の製造方法。
［３］前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグが、ＣａＯ成分を３０～４０質量％、ＳｉＯ２成分を８～２０質量％、Ａｌ２Ｏ３成分を１０～３０質量％、Ｆｅ２Ｏ３成分を０～１０質量％の割合で含有する、前記［１］または［２］に記載のスラグ路盤材の製造方法。
［４］前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグが製鋼スラグである、前記［１］～［３］のいずれかに記載のスラグ路盤材の製造方法。
［５］前記原料中の製鋼スラグの含有率が５０質量％以上である、前記［１］～［４］のいずれかに記載の製鋼スラグ路盤材の製造方法。
［６］スラグ路盤材であって、ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグ、ならびに該カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグおよびコンクリート用骨材から選択される少なくとも一方を含み、前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率が５０質量％以下であることを特徴とするスラグ路盤材。
［７］スラグ路盤材であって、ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグを含み、前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグがカトアイト（３ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・６Ｈ２Ｏ）を含むことを特徴とするスラグ路盤材。
［８］前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグが、ＣａＯ成分を３０～４０質量％、ＳｉＯ２成分を８～２０質量％、Ａｌ２Ｏ３成分を１０～３０質量％、Ｆｅ２Ｏ３成分を０～１０質量％の割合で含有する、前記［６］または［７］に記載の製鋼スラグ路盤材。
［９］前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグが製鋼スラグである、前記［６］～［８］のいずれかに記載のスラグ路盤材。
［１０］製鋼スラグの含有率が５０質量％以上である、前記［６］～［９］のいずれかに記載のスラグ路盤材。
The present invention is intended to solve the above problems, and the means thereof are as follows.
[1] A method for producing a slag roadbed material, containing CaO component, SiO 2 component, Al 2 O 3 component, and Fe 2 O 3 component, and SiO 2 component concentration (% by mass) of CaO component concentration (% by mass) ) is a ratio (CaO) / (SiO 2 ) of more than 2.0 and 4.0 or less, and the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) At least selected from calcium aluminoferrite-containing slag having a ratio of (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) of 0.3 to 10.0, and slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag and aggregate for concrete A raw material blending step for obtaining a mixture of raw materials by mixing one of them, wherein the content of the calcium aluminoferrite-containing slag mixed in the raw material blending step is 50% or less with respect to the total mass of the raw materials. A method for producing a slag roadbed material characterized by:
[2] A method for producing a slag roadbed material, containing CaO component, SiO 2 component, Al 2 O 3 component, and Fe 2 O 3 component, and SiO 2 component concentration (% by mass) of CaO component concentration (% by mass) ) is a ratio (CaO) / (SiO 2 ) of more than 2.0 and 4.0 or less, and the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) a raw material preparation step of preparing a calcium aluminoferrite-containing slag having a certain (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) ratio of 0.3 to 10.0, and preparing a raw material containing at least the calcium aluminoferrite-containing slag; and a steam aging step of steam aging the raw material that has undergone the raw material preparation step at a steam pressure of 1.0 MPa or less.
[3] The calcium aluminoferrite-containing slag contains 30 to 40% by mass of CaO component, 8 to 20% by mass of SiO2 component, 10 to 30 % by mass of Al2O3 component, and 0 to 0 % by mass of Fe2O3 component. The method for producing a slag roadbed material according to the above [1] or [2], containing at a rate of 10% by mass.
[4] The method for producing a slag roadbed material according to any one of [1] to [3], wherein the calcium aluminoferrite-containing slag is steelmaking slag.
[5] The method for producing a steelmaking slag roadbed material according to any one of [1] to [4], wherein the content of steelmaking slag in the raw material is 50% by mass or more.
[6] Slag roadbed material containing CaO component, SiO 2 component, Al 2 O 3 component, and Fe 2 O 3 component, ratio of CaO component concentration (% by mass) to SiO 2 component concentration (% by mass) (CaO) / (SiO 2 ) is more than 2.0 and 4.0 or less, and is the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) is 0.3 to 10.0, and at least one selected from calcium aluminoferrite-containing slag, slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag, and aggregate for concrete. A slag roadbed material, wherein the content of the calcium aluminoferrite-containing slag is 50% by mass or less.
[7] Slag roadbed material containing CaO component, SiO 2 component, Al 2 O 3 component, and Fe 2 O 3 component, ratio of CaO component concentration (% by mass) to SiO 2 component concentration (% by mass) (CaO) / (SiO 2 ) is more than 2.0 and 4.0 or less, and is the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) is from 0.3 to 10.0, wherein the calcium aluminoferrite-containing slag is catoite (3CaO.2Al 2 O 3.SiO 2.6H 2 O) A slag roadbed material characterized by comprising:
[8] The calcium aluminoferrite-containing slag contains 30 to 40% by mass of CaO component, 8 to 20% by mass of SiO2 component, 10 to 30 % by mass of Al2O3 component, and 0 to 0 % by mass of Fe2O3 component. The steelmaking slag roadbed material according to the above [6] or [7], containing at a rate of 10% by mass.
[9] The slag roadbed material according to any one of [6] to [8], wherein the calcium aluminoferrite-containing slag is steelmaking slag.
[10] The slag roadbed material according to any one of [6] to [9], wherein the steelmaking slag content is 50% by mass or more.
本発明によれば、アルミネート相の含有量が少ないにもかかわらず固結が生じていたスラグ路盤材について、固結防止剤の添加を行なうことなく固結の抑制が可能になる。 According to the present invention, it is possible to suppress the caking of a slag roadbed material, which is caking even though the aluminate phase content is small, without adding an anti-caking agent.
本発明者は、鉄鋼スラグ路盤材の固結特性について研究を行なった。特に、鉄鋼スラグ路盤材のうち、アルミネート相の含有量が少ない製鋼スラグ路盤材でも固結が生じる場合があることに着目し、鋭意研究を行なった。そして研究で得られた知見を一般化することによりスラグ路盤材の固結抑制条件を見出し、本発明を完成させた。以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。なお、本明細書において、数値範囲を記述する際に、上限値および下限値を「～」で繋ぐ表記がなされる場合には、特に断らない限り、該上限値および下限値も含む意味である。 The present inventor conducted research on the consolidation properties of steel slag roadbed materials. In particular, we paid our attention to the fact that even steelmaking slag roadbed materials with a low content of aluminate phase, among steelmaking slag roadbed materials, may sometimes cause caking, and we conducted earnest research. Then, by generalizing the findings obtained in the research, the conditions for suppressing caking of the slag roadbed material were found, and the present invention was completed. Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. In this specification, when describing a numerical range, if the notation connecting the upper limit and the lower limit with "~" is made, it means that the upper limit and the lower limit are included unless otherwise specified. .
本発明者は、含有する鉱物相が異なる製鋼スラグを各種準備し、それらの配合組成を変化させた試料について、実験室規模で施工後環境を模擬する処理を施した。処理後の試料について圧縮試験を行ない、圧縮強度から固結の有無を判定した。また、処理後の試料について各種分析を行ない、固結の原因となる鉱物相の特定等を行なった。その結果、固結が問題となった製鋼スラグでは、これに含有されるカルシウムアルミノフェライトが、施工後にカトアイト（Ｃａ３Ａｌ２（ＳｉＯ４）３-ｘ（ＯＨ）４ｘ（ｘ＝１．５～３））やＣ－Ｓ－（Ａ）－Ｈ（非晶質水和物）といったアルミネート系の相を生成することによって、固結が生じることを突き止めた。このことから、スラグの固結の抑制には、カルシウムアルミノフェライトの含有量が多いスラグの使用量を抑制すること、またはカルシウムアルミノフェライトから前述したアルミネート系の相が生成する反応を制御して、該反応が路盤材施工後に起こらないようにすることが有効といえる。カルシウムアルミノフェライトに関しては、以下の事項が報告されている。
（１）セメントに含まれる鉱物相であり、Ｃａ２（Ａｌ２ｘＦｅｘ）Ｏ５で構成される。
（２）Ｃ２ＡＦやＣ３ＡＦといったものを含み、Ｃ４ＡＦと総称される。
（３）水和反応は遅いが、強度を発現する。
（４）Ｆｅ含有量が増すと水和反応は遅くなる。
（５）水和により、カルシウムアルミノフェライトモノサルフェート水和物（ＡＦｍ）相やカトアイトが生成する。
（６）セメントで使用される指標であるＡｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３（Ａｌｕｍｉｎａ ｉｒｏｎ ｒａｔｉｏ、Ａ／Ｆ）で固溶範囲が表される（０＜（Ａ／Ｆ）＜３．６２）。
The present inventor prepared various types of steelmaking slag containing different mineral phases, and subjected samples having different compositions to simulate post-construction environments on a laboratory scale. A compression test was performed on the treated sample, and the presence or absence of caking was determined from the compressive strength. In addition, various analyzes were performed on the treated samples to identify the mineral phase that causes caking. As a result, the calcium aluminoferrite contained in the steelmaking slag, in which caking became a problem, changed to catoite (Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3-x (OH) 4x (x=1.5- 3)) and C—S—(A)—H (amorphous hydrate). Therefore, in order to suppress the caking of slag, the amount of slag with a high content of calcium aluminoferrite should be suppressed, or the reaction in which the aforementioned aluminate-based phase is generated from calcium aluminoferrite should be controlled. , it is effective to prevent the reaction from occurring after construction of the roadbed material. Regarding calcium aluminoferrite, the following matters have been reported.
( 1 ) It is a mineral phase contained in cement and is composed of Ca2 ( Al2xFex ) O5.
(2) including C2AF and C3AF, collectively referred to as C4AF;
(3) Although the hydration reaction is slow, it develops strength.
(4) As the Fe content increases, the hydration reaction slows down.
(5) Hydration produces calcium aluminoferrite monosulfate hydrate (AFm) phase and catoite.
(6) Al 2 O 3 /Fe 2 O 3 (Alumina iron ratio, A/F), which is an index used in cement, represents the solid solution range (0<(A/F)<3.62) .
この結果および報告事項を受けて、本発明者は、計算熱力学等により、カルシウムアルミノフェライトを鉱物相として含み得るスラグ組成を調査した。その結果、塩基度（質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下で、質量％Ａｌ２Ｏ３／質量％Ｆｅ２Ｏ３が０．３～１０．０のスラグにおいて、カルシウムアルミノフェライトが、スラグ中の鉱物相として生じ得ることを見出した。そして、このスラグの使用量を、路盤材の全質量に対して５０質量％以下に抑えることで、固結が抑制されることを、試験によって確認した。 In response to these results and reported items, the present inventor investigated the slag composition that may contain calcium aluminoferrite as a mineral phase by means of computational thermodynamics and the like. As a result, the basicity (mass% CaO/mass% SiO 2 ) is more than 2.0 and 4.0 or less, and the mass% Al 2 O 3 /mass% Fe 2 O 3 is 0.3 to 10.0. found that calcium aluminoferrite can occur as a mineral phase in the slag. It was confirmed by tests that caking was suppressed by suppressing the amount of slag used to 50% by mass or less with respect to the total mass of the roadbed material.
また、スラグ中に含まれるカルシウムアルミノフェライト（Ｃ４ＡＦ）から、カトアイトおよびＣ－Ｓ－（Ａ）－Ｈ等が生成する反応を制御する方法について、本発明者が検討した結果、カルシウムアルミノフェライトを含むスラグを蒸気エージング処理して、施工前にＣ４ＡＦを水和させてカトアイトやＣ－Ｓ－（Ａ）－Ｈを生成させれば、施工後の固結が抑制されることも見出した。 In addition, as a result of investigations by the present inventors on methods for controlling the reaction of generating katoite, C—S—(A)—H, etc. from calcium aluminoferrite (C4AF) contained in slag, It was also found that if the slag is steam aged to hydrate the C4AF before construction to form catoite and C—S—(A)—H, caking after construction is suppressed.
以上の知見に基づいて完成された、本発明の第１の実施形態に係る路盤材の製造方法（以下、単に「第１実施形態」と記載することがある）は、ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグ、ならびに該カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグおよびコンクリート用骨材から選択される少なくとも一方を混合して原料の混合物を得る原料配合工程を有し、前記原料配合工程において混合される前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率を、前記原料の全質量に対して５０％以下とするものである。 A method for manufacturing a roadbed material according to the first embodiment of the present invention completed based on the above knowledge (hereinafter sometimes simply referred to as "first embodiment") comprises CaO component, SiO 2 component , Al 2 O 3 components, and Fe 2 O 3 components, and (CaO)/(SiO 2 ), which is the ratio of the CaO component concentration (mass%) to the SiO 2 component concentration (mass%), exceeds 2.0 4.0 or less, and the ratio (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) is 0.3 to a raw material blending step of obtaining a mixture of raw materials by mixing at least one selected from calcium aluminoferrite-containing slag having a calcium aluminoferrite content of 10.0 and slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag and aggregate for concrete, The content of the calcium aluminoferrite-containing slag mixed in the blending step is 50% or less with respect to the total mass of the raw materials.
また、前記知見に基づいて完成された、本発明の第２の実施形態に係る路盤材の製造方法（以下、単に「第２実施形態」と記載することがある。）は、ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグを準備し、該カルシウムアルミノフェライト含有スラグを少なくとも含む原料を調製する原料調製工程と、前記原料調製工程を経た原料を、蒸気圧１．０ＭＰａ以下で蒸気エージング処理する蒸気エージング工程とを有する。 Further, a method for manufacturing a roadbed material according to a second embodiment of the present invention completed based on the above knowledge (hereinafter sometimes simply referred to as "second embodiment") comprises CaO components, SiO Contains two components, Al 2 O 3 component and Fe 2 O 3 component, and (CaO)/(SiO 2 ), which is the ratio of CaO component concentration (mass%) to SiO 2 component concentration (mass%), is 2.0 is 4.0 or less, and the ratio (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) is 0.0. A raw material preparation step of preparing a calcium aluminoferrite-containing slag of 3 to 10.0 and preparing a raw material containing at least the calcium aluminoferrite-containing slag; and a steam aging step for performing steam aging treatment.
第１実施形態および第２実施形態は、共に、ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグを原料として用いる。このカルシウムアルミノフェライト含有スラグは、特段の処理を行なわずに路盤材に使用すると、施工後に固結を生じるため、その対策を講じることが必要なものである。このようなスラグとしては、溶銑脱燐スラグ（予備処理スラグ）、脱炭スラグ（転炉スラグ）および鋳造スラグ（造塊スラグ）等の製鋼スラグ、ならびに廃棄物や下水汚泥の焼却灰等を高温で溶融し冷却・凝固したスラグが例示できる。また、前記スラグは高炉スラグ等の製鋼スラグ以外の鉄鋼スラグであってもよい。これらのうち、製鋼スラグを使用すると、製鋼スラグの路盤材利用が促進されるため好ましい。また、製鋼スラグのうち鋳造スラグは、上記組成を満たすスラグである場合が多いため、第１実施形態および第２実施形態に係る路盤材の製造方法が特に有効なものである。 Both the first embodiment and the second embodiment contain a CaO component, a SiO 2 component, an Al 2 O 3 component, and a Fe 2 O 3 component, and the SiO 2 component concentration (mass%) of the CaO component concentration (mass%) ) is a ratio (CaO) / (SiO 2 ) of more than 2.0 and 4.0 or less, and the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) Calcium aluminoferrite-containing slag with a (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) ratio of 0.3 to 10.0 is used as a raw material. If this calcium aluminoferrite-containing slag is used as a roadbed material without special treatment, it will harden after construction, so it is necessary to take countermeasures. Such slag includes steelmaking slag such as hot metal dephosphorization slag (pretreatment slag), decarburization slag (converter slag) and casting slag (ingot-making slag), as well as incinerated ash of waste and sewage sludge. Slag melted, cooled, and solidified can be exemplified. Moreover, the slag may be iron and steel slag other than steelmaking slag such as blast furnace slag. Among these, the use of steelmaking slag is preferable because the use of steelmaking slag as a roadbed material is promoted. In addition, since casting slag among steelmaking slag is often slag satisfying the above composition, the method of manufacturing a roadbed material according to the first and second embodiments is particularly effective.
前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグは、ＣａＯ成分を３０～４０質量％、ＳｉＯ２成分を８～２０質量％、Ａｌ２Ｏ３成分を１０～３０質量％、Ｆｅ２Ｏ３成分を０～１０質量％の割合で含有するものであることが好ましい。該カルシウムアルミノフェライト含有スラグは、カルシウムアルミノフェライトの含有量が比較的少なくなる。このため、第１実施形態においては、原料調製工程で混合される前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグが多少水和活性の高いものであっても、施工後の路盤材の固結が抑制される。また、第２実施形態においては、蒸気エージングの条件が後述する好適な範囲を多少外れたものであっても、施工後の路盤材の固結が抑制される。 The calcium aluminoferrite-containing slag contains 30 to 40% by mass of CaO component, 8 to 20% by mass of SiO 2 component, 10 to 30% by mass of Al 2 O 3 component, and 0 to 10% by mass of Fe 2 O 3 component. is preferably contained in a ratio of The calcium aluminoferrite-containing slag has a relatively low content of calcium aluminoferrite. Therefore, in the first embodiment, even if the slag other than the calcium-aluminoferrite-containing slag mixed in the raw material preparation step has a somewhat high hydration activity, caking of the roadbed material after construction is suppressed. be. Further, in the second embodiment, even if the steam aging conditions are slightly out of the preferable range described later, caking of the roadbed material after construction is suppressed.
第１実施形態では、原料配合工程において、カルシウムアルミノフェライト含有スラグを、これ以外のスラグおよびコンクリート用骨材から選択される少なくとも一方と混合し、前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率が５０質量％以下の原料の混合物を得る。原料中のカルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率を５０質量％以下とすることで、最終的に得られる路盤材が、施工後のカルシウムアルミノフェライトの水和反応により生じるカトアイトやＣ－Ｓ－（Ａ）－Ｈといったアルミネート系の相の生成量が少ないものとなり、施工後の路盤材の固結が抑制される。アルミネート系の相の生成量を抑制する点からは、前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率は４５質量％以下とすることが好ましく、４０質量％以下とすることがより好ましい。他方、前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率は、低いほど施工後の固結が抑制されるため、その下限値は限定されず、ゼロであってもよい。ただし、カルシウムアルミノフェライト含有スラグの利用率を高める点からは、その含有率は５質量％以上とすることが好ましく、１０質量％以上とすることがより好ましい。 In the first embodiment, in the raw material blending step, the calcium-aluminoferrite-containing slag is mixed with at least one selected from other slag and concrete aggregate, and the content of the calcium-aluminoferrite-containing slag is 50% by mass. A mixture of the following raw materials is obtained. By setting the content of calcium aluminoferrite-containing slag in the raw material to 50% by mass or less, the finally obtained roadbed material contains catoite and CS-(A )-H, the amount of aluminate-based phases produced is small, and caking of the roadbed material after construction is suppressed. From the viewpoint of suppressing the amount of aluminate-based phases produced, the content of the calcium aluminoferrite-containing slag is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less. On the other hand, since the lower the content of the calcium-aluminoferrite-containing slag, the more the caking after construction is suppressed, the lower limit is not limited, and may be zero. However, from the viewpoint of increasing the utilization rate of the calcium aluminoferrite-containing slag, the content is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more.
カルシウムアルミノフェライト含有スラグを、これ以外のスラグおよびコンクリート用骨材から選択される少なくとも一方と混合する方法は、特に限定されず、公知の混合手段を採用することができる。混合方法の例としては、バックホーによる混合が挙げられる。 The method of mixing the calcium aluminoferrite-containing slag with at least one selected from other slags and concrete aggregates is not particularly limited, and known mixing means can be employed. Examples of mixing methods include mixing with a backhoe.
第２実施形態では、原料調製工程において、カルシウムアルミノフェライト含有スラグを準備し、これに必要に応じて他の成分を混合して原料を調製する。他の成分を混合する場合の混合方法は特に限定されず、第１実施形態で例示した混合手段を採用することができる。 In the second embodiment, in the raw material preparation step, a calcium aluminoferrite-containing slag is prepared and mixed with other components as necessary to prepare a raw material. The mixing method for mixing other components is not particularly limited, and the mixing means exemplified in the first embodiment can be employed.
第２実施形態では、蒸気エージング工程において、調製した原料に対し、蒸気圧１．０ＭＰａ以下で蒸気エージング処理を施す。このことにより、カルシウムアルミノフェライトが水和反応により消費され、路盤材施工後の固結が抑制される。このとき、蒸気エージング処理時の蒸気圧を１．０ＭＰａ以下とすることで、カルシウムアルミノフェライト含有スラグ粒子に亀裂が生じて新たな表面が生成することによる、水和反応の再活性化を抑制できる。蒸気エージング処理時の蒸気圧の下限値は特に限定されないが、水和反応を促進して短時間で処理を終える点からは、０．２ＭＰａ以上とすることが好ましい。また、蒸気エージングの時間も特に限定されないが、カルシウムアルミノフェライトを十分に反応させる点からは１２時間以上が好ましい。他方、処理を短時間で終えて生産性を向上する点からは、５日以下が好ましい。 In the second embodiment, in the steam aging step, the prepared raw material is subjected to steam aging treatment at a steam pressure of 1.0 MPa or less. As a result, the calcium aluminoferrite is consumed by the hydration reaction, and caking after construction of the roadbed material is suppressed. At this time, by setting the steam pressure at the steam aging treatment to 1.0 MPa or less, it is possible to suppress the reactivation of the hydration reaction due to the formation of new surfaces due to cracks in the calcium aluminoferrite-containing slag particles. . Although the lower limit of the steam pressure during the steam aging treatment is not particularly limited, it is preferably 0.2 MPa or more from the viewpoint of accelerating the hydration reaction and finishing the treatment in a short time. Also, the steam aging time is not particularly limited, but 12 hours or more is preferable from the viewpoint of sufficiently reacting the calcium aluminoferrite. On the other hand, 5 days or less is preferable from the viewpoint of finishing the treatment in a short time and improving productivity.
第２実施形態では、蒸気エージング工程を経た原料に対し、必要に応じてさらに他の成分を混合しても良い。この場合の混合方法も特に限定されず、第１実施形態で例示した混合手段を採用することができる。 In the second embodiment, if necessary, other components may be mixed with the raw material that has undergone the steam aging process. The mixing method in this case is also not particularly limited, and the mixing means exemplified in the first embodiment can be employed.
第１実施形態および第２実施形態では、カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外の製鋼スラグを混合することにより原料中の製鋼スラグの含有率を５０質量％以上として、最終的に得られる路盤材をいわゆる製鋼スラグ路盤材とすることが好ましい。これにより、施工後の固結を抑制しつつ、製鋼スラグの路盤材利用をさらに促進できる。 In the first and second embodiments, by mixing steelmaking slag other than calcium-aluminoferrite-containing slag, the content of steelmaking slag in the raw material is set to 50% by mass or more, and the finally obtained roadbed material is a so-called steelmaking material. It is preferable to use a slag roadbed material. As a result, it is possible to further promote the use of steelmaking slag as a roadbed material while suppressing caking after construction.
第１実施形態によれば、上述したカルシウムアルミノフェライト含有スラグ、ならびに該カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグおよびコンクリート用骨材から選択される少なくとも一方を含み、前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率が５０質量％以下であるスラグ路盤材が得られる。この路盤材は、固結防止剤の添加を行なうことなく固結が抑制されたものとなる。 According to the first embodiment, at least one selected from the above-described calcium-aluminoferrite-containing slag, slag other than the calcium-alumino-ferrite-containing slag, and aggregate for concrete is included, and the content of the calcium-alumino-ferrite-containing slag is A slag roadbed material with a content of 50% by mass or less is obtained. This roadbed material is one in which caking is suppressed without adding an anti-caking agent.
スラグ路盤材がカルシウムアルミノフェライト含有スラグを含むこと、およびその含有率は、以下の手順で確認・算出する。まず、路盤材から、粒径が５～２０ｍｍ程度の粒子を任意に２０個選び出し、各粒子の質量を測定する。なお、路盤材粒子同士が固結しており、個々の粒子を手またはスコップ等の人力を利用する道具や電動ピックハンマーを用いて取り出すことができない場合には、特段の処理がなされていないカルシウムアルミノフェライト含有スラグを多量に含むものと判断し、本発明の範囲外とする。次に、各粒子を粉砕して粉末状試料を得る。粉砕方法は、比較的少量の試料を、不純物を混入することなく０．１～５μｍ程度に粉砕できるものであればよく、乳鉢・乳棒を用いた粉砕や、ディスクミルおよびチューブミル等を用いた粉砕が例示される。次に、得られた各粉末状試料を成形して蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）測定用試料を作製する。測定用試料は、得られた粉末状試料が十分な量であれば、これを加圧成形したペレットとすることができる。他方、粉末状試料が少量の場合は、これを含むガラスビードを測定用試料とすることができる。次に、作製した各測定用試料について蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析を行ない、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３の質量割合をそれぞれ測定・算出する。次に、得られた各成分の質量割合を基に、（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）および（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）の値をそれぞれ算出し、これらが所期の範囲内となった測定用試料を得た粒子を、カルシウムアルミノフェライト含有スラグと判定する。最後に、測定対象とした２０個の粒子の合計質量に対する、カルシウムアルミノフェライト含有スラグと判定した粒子の質量割合を算出し、これをカルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率とする。 The fact that the slag roadbed material contains calcium-aluminoferrite-containing slag and its content are confirmed and calculated by the following procedure. First, 20 particles having a particle size of about 5 to 20 mm are arbitrarily selected from the roadbed material, and the mass of each particle is measured. In addition, if the roadbed material particles are agglomerated together and it is not possible to remove individual particles by hand or by using a manual tool such as a shovel or an electric pick hammer, calcium that has not been specially treated It is judged to contain a large amount of aluminoferrite-containing slag, and is out of the scope of the present invention. Next, each particle is pulverized to obtain a powdery sample. The pulverization method may be any method as long as it can pulverize a relatively small amount of sample to about 0.1 to 5 μm without mixing impurities, and pulverization using a mortar or pestle, a disk mill, a tube mill, or the like is used. Grinding is exemplified. Next, each obtained powdery sample is molded to prepare a sample for fluorescence X-ray (XRF) measurement. The sample for measurement can be pellets obtained by pressing and molding the obtained powdery sample in sufficient quantity. On the other hand, if the amount of the powdery sample is small, glass beads containing it can be used as the sample for measurement. Next, X-ray fluorescence (XRF) analysis is performed on each measurement sample prepared, and the mass ratios of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 are measured and calculated. Next, based on the obtained mass ratio of each component, the values of (CaO)/(SiO 2 ) and (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) are calculated, and these are within the desired range. The particles from which the inside measurement sample was obtained are determined to be calcium aluminoferrite-containing slag. Finally, the mass ratio of the particles determined to be calcium aluminoferrite-containing slag to the total mass of the 20 particles to be measured is calculated, and this is defined as the content of calcium aluminoferrite-containing slag.
また、第２実施形態によれば、上述したカルシウムアルミノフェライト含有スラグを含み、前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグがカトアイト（３ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・６Ｈ２Ｏ）を含むスラグ路盤材が得られる。この路盤材は、固結防止剤の添加を行なうことなく固結が抑制されたものとなる。 Further, according to the second embodiment, a slag roadbed material containing the calcium-aluminoferrite-containing slag described above, wherein the calcium-aluminoferrite - containing slag contains catoite ( 3CaO.2Al.sub.2O.sub.3.SiO.sub.2.6H.sub.2O ) is obtained. be done. This roadbed material is one in which caking is suppressed without adding an anti-caking agent.
スラグ路盤材がカルシウムアルミノフェライト含有スラグを含むこと、および該スラグがカトアイトを含むことは、以下の手順で確認する。まず、前述した第１実施形態と同一の方法で、路盤材がカルシウムアルミノフェライト含有スラグを含むことを確認する。次に、カルシウムアルミノフェライト含有スラグと判定された粒子から得られた粉末状試料について、Ｘ線回折測定を行ない、２θ＝１７～１８°の範囲内における、回折線強度の最小値（Ｉｍｉｎ）に対する最大値（Ｉｍａｘ）の比である（Ｉｍａｘ）／（Ｉｍｉｎ）が２以上となったことをもって、該カルシウムアルミノフェライト含有スラグを、カトアイトを含むものと判定する。 Whether the slag roadbed material contains calcium aluminoferrite-containing slag and whether the slag contains catoite is confirmed by the following procedure. First, by the same method as in the first embodiment described above, it is confirmed that the roadbed material contains slag containing calcium aluminoferrite. Next, the powdery sample obtained from the particles determined to be calcium aluminoferrite-containing slag was subjected to X-ray diffraction measurement, and the minimum diffraction line intensity (I min ) within the range of 2θ = 17 to 18° When (I max )/(I min ), which is the ratio of the maximum value (I max ) to the maximum value (I max ), is 2 or more, the calcium aluminoferrite-containing slag is judged to contain catoite.
第１および第２実施形態により得られるスラグ路盤材が、固結の抑制されたものであることは、圧縮強度が２．０ＭＰａ以下であることにより確認される。 It is confirmed that the slag roadbed material obtained by the first and second embodiments has a compression strength of 2.0 MPa or less that caking is suppressed.
スラグ路盤材の圧縮強度は、以下の手順で測定する。まず、スラグ路盤材に水道水を散布して含水状態とした後、ＪＩＳ Ａ １１３２に準じて内径１００ｍｍ深さ２００ｍｍの鋼製型枠に充填する。なお、スラグ路盤材が既に含水状態にある場合には、水道水の散布は省略してもよい。次に、スラグ路盤材を型枠中、室温で９１日間養生した後脱型し、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じて測定した圧縮強度を、スラグ路盤材の圧縮強度とする。 Compressive strength of slag roadbed material is measured by the following procedure. First, after sprinkling tap water on the slag roadbed material to make it a water-containing state, it is filled in a steel form with an inner diameter of 100 mm and a depth of 200 mm according to JIS A 1132. In addition, when the slag roadbed material is already in a water-containing state, the spraying of tap water may be omitted. Next, the slag roadbed material is cured in a formwork at room temperature for 91 days, then demolded, and the compressive strength measured according to JIS A 1108 is defined as the compressive strength of the slag roadbed material.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は該実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the examples.
［実施例１］
カルシウムアルミノフェライト含有スラグとして、表１に示す組成の鋳造スラグを準備し、これをカルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグである予備処理スラグと混合して、カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率が５０質量％の路盤材を得た。得られた路盤材について、前述の方法で圧縮強度を測定し、これが２．０ＭＰａ以下となった場合に固結が生じなかったと判定した。その結果、圧縮強度は１．９ＭＰａとなり、固結は生じなかった（「無」）と判定された。
[Example 1]
As the calcium aluminoferrite-containing slag, cast slag having the composition shown in Table 1 was prepared, and this was mixed with pretreated slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag so that the content of the calcium aluminoferrite-containing slag was 50 mass. % roadbed material was obtained. The compressive strength of the obtained roadbed material was measured by the method described above, and it was determined that caking did not occur when the compressive strength was 2.0 MPa or less. As a result, the compressive strength was 1.9 MPa, and it was determined that caking did not occur ("None").
［実施例２～７］
鋳造スラグの組成および路盤材における含有率を表１に示すものとした以外は実施例１と同様の方法で実施例２～７に係る路盤材をそれぞれ製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表１に示すように、いずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Examples 2 to 7]
Roadbed materials according to Examples 2 to 7 were produced in the same manner as in Example 1, except that the composition of the casting slag and the content in the roadbed material were as shown in Table 1. The compressive strength of each roadbed material obtained was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 1, no caking occurred in any of the roadbed materials. rice field.
［実施例８～１５］
鋳造スラグの組成および路盤材における含有率を表１に示すものとすると共に、鋳造スラグと混合するカルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグを脱炭スラグに変更した以外は実施例１と同様の方法で、実施例８～１５に係る路盤材をそれぞれ製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表１に示すように、いずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Examples 8 to 15]
In the same manner as in Example 1, except that the composition of the cast slag and the content in the roadbed material are shown in Table 1, and the slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag mixed with the cast slag is changed to decarburized slag. , and roadbed materials according to Examples 8 to 15 were produced. The compressive strength of each roadbed material obtained was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 1, no caking occurred in any of the roadbed materials. rice field.
［実施例１６～２１］
鋳造スラグの組成および路盤材における含有率を表１に示すものとすると共に、鋳造スラグに対して、カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグである予備処理スラグおよびコンクリート用骨材を質量比９：１で混合した以外は実施例１と同様の方法で、実施例１６～２１に係る路盤材をそれぞれ製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表１に示すように、いずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Examples 16 to 21]
The composition of the casting slag and the content in the roadbed material are shown in Table 1, and the casting slag, the pretreatment slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag, and the aggregate for concrete are added at a mass ratio of 9:1. Roadbed materials according to Examples 16 to 21 were produced in the same manner as in Example 1, except that they were mixed in. The compressive strength of each roadbed material obtained was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 1, no caking occurred in any of the roadbed materials. rice field.
［実施例２２～２７］
鋳造スラグの組成および路盤材における含有率を表１に示すものとすると共に、鋳造スラグに対して、カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグである脱炭スラグおよびコンクリート用骨材を質量比９：１で混合した以外は実施例１と同様の方法で、実施例２２～２７に係る路盤材をそれぞれ製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表１に示すように、いずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Examples 22 to 27]
The composition of the casting slag and the content in the roadbed material are shown in Table 1, and the decarburization slag, which is a slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag, and the aggregate for concrete are added to the casting slag at a mass ratio of 9:1. Roadbed materials according to Examples 22 to 27 were produced in the same manner as in Example 1, except that they were mixed in. The compressive strength of each roadbed material obtained was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 1, no caking occurred in any of the roadbed materials. rice field.
［比較例１～１９］
鋳造スラグの組成および路盤材における含有率を表２に示すものとした以外は実施例１と同様の方法で比較例１～５に係る路盤材をそれぞれ製造した。また、鋳造スラグの組成および路盤材における含有率を表２に示すものとした以外は実施例８と同様の方法で比較例６～１０に係る路盤材をそれぞれ製造した。また、鋳造スラグの組成および路盤材における含有率を表２に示すものとした以外は実施例１６と同様の方法で比較例１１～１５に係る路盤材をそれぞれ製造した。さらに、鋳造スラグの組成および路盤材における含有率を表２に示すものとした以外は実施例２２と同様の方法で比較例１６～１９に係る路盤材をそれぞれ製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表２に示すように、いずれの路盤材においても固結が生じた（「有」）と判定された。
[Comparative Examples 1 to 19]
Roadbed materials according to Comparative Examples 1 to 5 were produced in the same manner as in Example 1, except that the composition of the casting slag and the content in the roadbed material were as shown in Table 2. Further, roadbed materials according to Comparative Examples 6 to 10 were produced in the same manner as in Example 8, except that the composition of the casting slag and the content in the roadbed material were as shown in Table 2. Further, roadbed materials according to Comparative Examples 11 to 15 were produced in the same manner as in Example 16, except that the composition of the casting slag and the content in the roadbed material were as shown in Table 2. Furthermore, roadbed materials according to Comparative Examples 16 to 19 were produced in the same manner as in Example 22, except that the composition of the casting slag and the content in the roadbed material were as shown in Table 2. The compressive strength of each roadbed material obtained was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 2, caking occurred in all roadbed materials. (“Yes”).
［比較例２０～２６］
スラグとして、表３に示す組成の予備処理スラグ（カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグ）のみを準備し、カルシウムアルミノフェライト含有スラグを使用しなかった以外は実施例１と同様の方法で、比較例２０～２６に係る路盤材を製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表３に示すように、いずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Comparative Examples 20 to 26]
As the slag, only the pretreated slag (slag other than the calcium-aluminoferrite-containing slag) having the composition shown in Table 3 was prepared, and the calcium-aluminoferrite-containing slag was not used. Roadbed materials according to No. 20 to 26 were manufactured. The compressive strength of each of the obtained roadbed materials was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 3, no caking occurred in any of the roadbed materials. rice field.
［比較例２７～３４］
スラグを表３に示す組成の脱炭スラグ（カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグ）とした以外は比較例２０と同様の方法で、比較例２７～３４に係る路盤材を製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表３に示すように、いずれの路盤材においてもいずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Comparative Examples 27 to 34]
Roadbed materials according to Comparative Examples 27 to 34 were produced in the same manner as in Comparative Example 20 except that decarburized slag (slag other than calcium aluminoferrite-containing slag) having the composition shown in Table 3 was used as the slag. For each roadbed material obtained, the compressive strength was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. No caking occurred.
［比較例３５～４１］
スラグとして、表３に示す組成の予備処理スラグ（カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグ）のみを準備し、該スラグとコンクリート用骨材とを質量比９：１で混合して比較例３５～４１に係る路盤材を製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表３に示すように、いずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Comparative Examples 35-41]
As slag, only pretreated slag (slag other than calcium aluminoferrite-containing slag) having the composition shown in Table 3 was prepared, and the slag and concrete aggregate were mixed at a mass ratio of 9:1. A roadbed material was manufactured. The compressive strength of each of the obtained roadbed materials was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 3, no caking occurred in any of the roadbed materials. rice field.
［比較例４２～４９］
スラグを表３に示す組成の脱炭スラグ（カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグ）とした以外は比較例３５と同様の方法で、比較例４２～４９に係る路盤材を製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度をそれぞれ測定し、固結の有無を判定したところ、表３に示すように、いずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Comparative Examples 42 to 49]
Roadbed materials according to Comparative Examples 42 to 49 were produced in the same manner as in Comparative Example 35 except that decarburized slag (slag other than calcium aluminoferrite-containing slag) having the composition shown in Table 3 was used as the slag. The compressive strength of each of the obtained roadbed materials was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 3, no caking occurred in any of the roadbed materials. rice field.
［実施例２８］
カルシウムアルミノフェライト含有スラグとして、表４に示す組成の鋳造スラグを準備し、該鋳造スラグに対し、オートクレーブ（耐圧硝子工業社製、ＴＡＳ－２０型）を用いて、蒸気圧１．０ＭＰａで３日間の蒸気エージングを行なって、実施例２８に係る路盤材を製造した。得られた路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度を測定し、固結の有無を測定したところ、圧縮強度は１．４ＭＰａとなり、固結は生じなかった。
[Example 28]
As the calcium aluminoferrite-containing slag, cast slag having the composition shown in Table 4 was prepared, and the cast slag was treated with an autoclave (manufactured by Pressure Glass Industry Co., Ltd., TAS-20 type) for 3 days at a steam pressure of 1.0 MPa. A roadbed material according to Example 28 was manufactured by performing steam aging. The compressive strength of the obtained roadbed material was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined.
［実施例２９～３７］
鋳造スラグの組成および蒸気エージングの蒸気圧を表４に示すものとしたこと以外は実施例２８と同様の方法で、実施例２９～３７に係る路盤材をそれぞれ製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度を測定し、固結の有無を測定したところ、表４に示すように、いずれの路盤材においても固結は生じなかった。
[Examples 29 to 37]
Roadbed materials according to Examples 29 to 37 were produced in the same manner as in Example 28, except that the composition of the casting slag and the steam pressure of steam aging were as shown in Table 4. The compressive strength of each roadbed material obtained was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 4, no caking occurred in any of the roadbed materials. .
［比較例５０～５８］
鋳造スラグの組成および蒸気エージングの蒸気圧を表４に示すものとしたこと以外は実施例２８と同様の方法で、比較例５０～５８に係る路盤材をそれぞれ製造した。得られた各路盤材について、実施例１と同様の方法で圧縮強度を測定し、固結の有無を測定したところ、表４に示すように、いずれの路盤材においても固結が生じた。
[Comparative Examples 50 to 58]
Roadbed materials according to Comparative Examples 50 to 58 were produced in the same manner as in Example 28, except that the composition of the casting slag and the steam pressure of steam aging were as shown in Table 4. The compressive strength of each roadbed material obtained was measured in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of caking was determined. As shown in Table 4, caking occurred in all roadbed materials.
以上で説明した実施例および比較例について、使用した製鋼スラグの組成、路盤材の配合、圧縮強度および固結の有無を、まとめて表１～４に示す。表４には、製鋼スラグに施した蒸気エージングの蒸気圧も掲載している。また、実施例１～２７および比較例１～１９の結果を基に、原料中のカルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率と得られるスラグ路盤材の圧縮強度との関係をプロットしたグラフを図１に示す。図１では、「○」で示す点が実施例に、「×」で示す点が比較例にそれぞれ相当する。さらに、比較例１～３４の結果を基に、原料として用いるスラグの（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）質量比および（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）質量比と、得られるスラグ路盤材の固結の有無との関係をプロットしたグラフを図２に示す。図２では、固結が生じなかったスラグを「○」で、固結が生じたスラグを「×」でそれぞれ示している。 Tables 1 to 4 collectively show the composition of the steelmaking slag used, the composition of the roadbed material, the compressive strength, and the presence or absence of caking in the examples and comparative examples described above. Table 4 also lists the steam pressure of the steam aging applied to the steelmaking slag. Also, based on the results of Examples 1 to 27 and Comparative Examples 1 to 19, a graph plotting the relationship between the content of calcium aluminoferrite-containing slag in the raw material and the compressive strength of the resulting slag roadbed material is shown in FIG. show. In FIG. 1, the points indicated by "O" correspond to the example, and the points indicated by "X" correspond to the comparative example. Furthermore, based on the results of Comparative Examples 1 to 34, the (CaO)/(SiO 2 ) mass ratio and (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) mass ratio of the slag used as the raw material, and the slag roadbed obtained Fig. 2 shows a graph plotting the relationship between the presence or absence of caking of the material. In FIG. 2, the slag that did not caking is indicated by "O", and the slag that caking is indicated by "x".
実施例１～２７と比較例１～１９との対比からは、スラグ路盤材におけるカルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率を５０質量％以下とすることで、施工後の固結を抑制できるといえる。なお、比較例１～１９と比較例２０～３４との対比から、カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグ、すなわち（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下の範囲外であるか、（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０の範囲外であるスラグについては、該スラグのみで路盤材を製造しても、施工後の固結が抑制されるといえる。また、比較例３５～４９の結果から解るように、カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグは、コンクリート用骨材等の他の材料と混合して路盤材としても、施工後の固結が抑制されるといえる。 From the comparison between Examples 1 to 27 and Comparative Examples 1 to 19, it can be said that caking after construction can be suppressed by setting the content of calcium aluminoferrite-containing slag in the slag roadbed material to 50% by mass or less. From the comparison between Comparative Examples 1 to 19 and Comparative Examples 20 to 34, slag other than calcium aluminoferrite-containing slag, that is, (CaO)/(SiO 2 ) exceeds 2.0 and is outside the range of 4.0 or less. or (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) is outside the range of 0.3 to 10.0, even if the roadbed material is manufactured only with the slag, it will not harden after construction. is suppressed. In addition, as can be seen from the results of Comparative Examples 35 to 49, slag other than calcium-aluminoferrite-containing slag can be mixed with other materials such as aggregate for concrete and used as a roadbed material, and caking after construction is suppressed. It can be said that
また、実施例２８～３７からは、カルシウムアルミノフェライト含有スラグに対して１．０ＭＰａ以下の蒸気圧下でエージング処理を行なうことで、路盤材とした際に施工後の固結が抑制されるといえる。これに対し、エージング処理の蒸気圧が１．０ＭＰａを超える比較例５０～５８では路盤材の固結が生じている。これは、蒸気圧によってカルシウムアルミノフェライト含有スラグ粒子に亀裂が生じて新たな表面が生成し、水和反応が再活性化したことによるものと推察される。 In addition, from Examples 28 to 37, it can be said that by performing an aging treatment on the calcium aluminoferrite-containing slag under a steam pressure of 1.0 MPa or less, when it is used as a roadbed material, caking after construction is suppressed. . On the other hand, in Comparative Examples 50 to 58 in which the vapor pressure of the aging treatment exceeds 1.0 MPa, caking of the roadbed material occurs. It is presumed that this is because the vapor pressure caused cracks in the calcium-aluminoferrite-containing slag particles to generate new surfaces and reactivate the hydration reaction.
本発明によれば、アルミネート相の含有量が少ないにもかかわらず固結が生じていたスラグ路盤材について、固結防止剤の添加を行なうことなく固結の抑制が可能になる。このため、比較的低コストで路盤材におけるスラグの利用率を高めることができる点で、本発明は有用なものである。 According to the present invention, it is possible to suppress the caking of a slag roadbed material, which is caking even though the aluminate phase content is small, without adding an anti-caking agent. Therefore, the present invention is useful in that it is possible to increase the utilization rate of slag in the roadbed material at a relatively low cost.
Claims (10)
ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグ、ならびに該カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグおよびコンクリート用骨材から選択される少なくとも一方を混合して原料の混合物を得る原料配合工程を有し、
前記原料配合工程において混合される前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率を、前記原料の全質量に対して５０％以下とする
ことを特徴とするスラグ路盤材の製造方法。 A method for manufacturing a slag roadbed material,
CaO component, SiO 2 component, Al 2 O 3 component, and Fe 2 O 3 component, and is the ratio of CaO component concentration (mass%) to SiO 2 component concentration (mass%) (CaO)/(SiO 2 ) is more than 2.0 and 4.0 or less, and the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) is (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) is 0.3 to 10.0, and at least one selected from slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag and aggregate for concrete are mixed to obtain a mixture of raw materials. has
A method for producing a slag roadbed material, wherein the content of the calcium aluminoferrite-containing slag mixed in the raw material blending step is 50% or less of the total mass of the raw material.
ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグを準備し、該カルシウムアルミノフェライト含有スラグを少なくとも含む原料を調製する原料調製工程と、
前記原料調製工程を経た原料を、蒸気圧１．０ＭＰａ以下で蒸気エージング処理する蒸気エージング工程と
を有することを特徴とするスラグ路盤材の製造方法。 A method for manufacturing a slag roadbed material,
CaO component, SiO 2 component, Al 2 O 3 component, and Fe 2 O 3 component, and is the ratio of CaO component concentration (mass%) to SiO 2 component concentration (mass%) (CaO)/(SiO 2 ) is more than 2.0 and 4.0 or less, and the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) is (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) is 0.3 to 10.0, and a raw material preparation step of preparing a raw material containing at least the calcium aluminoferrite-containing slag;
A method for producing a slag roadbed material, comprising a steam aging step of subjecting the raw material that has undergone the raw material preparation step to a steam aging treatment at a steam pressure of 1.0 MPa or less.
ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグ、ならびに該カルシウムアルミノフェライト含有スラグ以外のスラグおよびコンクリート用骨材から選択される少なくとも一方を含み、
前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグの含有率が５０質量％以下である
ことを特徴とするスラグ路盤材。 A slag roadbed material,
CaO component, SiO 2 component, Al 2 O 3 component, and Fe 2 O 3 component, and is the ratio of CaO component concentration (mass%) to SiO 2 component concentration (mass%) (CaO)/(SiO 2 ) is more than 2.0 and 4.0 or less, and the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) is (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) is 0.3 to 10.0, and at least one selected from slag other than the calcium aluminoferrite-containing slag and aggregate for concrete,
A slag roadbed material, wherein the content of the calcium aluminoferrite-containing slag is 50% by mass or less.
ＣａＯ成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＦｅ２Ｏ３成分を含み、ＣａＯ成分濃度（質量％）のＳｉＯ２成分濃度（質量％）に対する比である（ＣａＯ）／（ＳｉＯ２）が２．０を超え４．０以下であり、Ａｌ２Ｏ３成分濃度（質量％）のＦｅ２Ｏ３成分濃度（質量％）に対する比である（Ａｌ２Ｏ３）／（Ｆｅ２Ｏ３）が０．３～１０．０であるカルシウムアルミノフェライト含有スラグを含み、
前記カルシウムアルミノフェライト含有スラグがカトアイト（３ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・６Ｈ２Ｏ）を含む
ことを特徴とするスラグ路盤材。 A slag roadbed material,
CaO component, SiO 2 component, Al 2 O 3 component, and Fe 2 O 3 component, and is the ratio of CaO component concentration (mass%) to SiO 2 component concentration (mass%) (CaO)/(SiO 2 ) is more than 2.0 and 4.0 or less, and the ratio of the Al 2 O 3 component concentration (mass%) to the Fe 2 O 3 component concentration (mass%) is (Al 2 O 3 )/(Fe 2 O 3 ) is 0.3 to 10.0, containing calcium aluminoferrite-containing slag,
A slag roadbed material, wherein the calcium aluminoferrite-containing slag contains catoite (3CaO.2Al 2 O 3.SiO 2 .6H 2 O).
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