JP2022530193A

JP2022530193A - 湿式鋳造スラグ系コンクリート製品の製造

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Publication number: JP2022530193A
Application number: JP2021560104A
Authority: JP
Inventors: マホーティアンメールダッド
Original assignee: カービクリートインコーポレイテッド
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2040-04-09
Also published as: US20210206696A1; WO2020206540A1; CA3136509C; BR112021020557A2; US11358902B2; JP7490669B2; EP3953124A4; CN113905863A; US20210253480A1; CA3136509A1; EP3953124A1

Abstract

本発明は、湿式鋳造スラグ系コンクリート製品の製造方法に関し、特に、湿式鋳造スラグ系コンクリート製品は、鋳型内で部分的又は完全に凝結され、鋳型の外側で事前調整され、次いで、養生チャンバ内で二酸化炭素で養生される。湿式鋳造スラグ系コンクリート製品は、任意に強化される。【選択図】図１

Description

本発明は、湿式鋳造スラグ系コンクリート製品の製造方法に関し、特に、湿式鋳造スラグ系コンクリート製品は、鋳型内で部分的又は完全に凝結され、鋳型の外側で事前調整され、次いで、養生チャンバ内で二酸化炭素で養生される。湿式鋳造スラグ系コンクリート製品は、任意に強化される。

冶金スラグは、一般的に埋め立てられる多量の廃棄物である。冶金スラグは、適切な条件下で結合材料として働くことがある。製鋼スラグを含む冶金スラグの新しい用途を見つける必要がある。

本明細書では、湿式鋳造方法により、主結合材としての冶金スラグ及び二酸化炭素から作られる任意に強化したコンクリート製品の開発について説明する。

一態様によれば、湿式鋳造スラグ系コンクリート製品の製造方法が提供され、本方法は、非ゼロスランプコンクリートの組成物を提供するステップであって、組成物は、スラグ系結合材と、骨材と、水と、を含む提供ステップと、スラグ系結合材、骨材及び水を混合して、０．２を超える第１の水対結合材重量比を含む非ゼロスランプコンクリートを製造する混合ステップと、非ゼロスランプコンクリートを鋳型に移すことにより、非ゼロスランプコンクリート組成物を鋳造する鋳造ステップと、非ゼロスランプコンクリートを鋳型内で部分的に又は完全に凝結させて、第１の水対結合材重量比よりも小さい第２の水対結合材重量比を含むスラグ系中間体を製造する凝結ステップと、スラグ系中間体を脱型して脱型中間体を製造する脱型ステップと、脱型中間体を事前調整して、第１の水対結合材重量比よりも小さく、かつ第２の水対結合材重量比よりも小さい第３の水対結合材重量比を含む脱型調整済みスラグ系中間体を製造する事前調整ステップと、脱型調整済みスラグ系中間体を二酸化炭素で養生して、調整済みスラグ系中間体を活性化し、湿式鋳造スラグ系コンクリート製品を製造する養生ステップと、を含む。

別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、非ゼロスランプコンクリートの鋳造ステップは、プレス／圧縮を含まない。

別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、スラグ系結合材は、飛散灰、焼成頁岩、シリカヒューム、ゼオライト、ＧＧＢＦ（粉砕造粒高炉）スラグ、石灰石粉末、水硬性セメント及び非水硬性セメントからさらになる群から選択される少なくとも１つの他の結合材を含まないか、又はそれらと混合されるスラグである。

また別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、スラグは、製鋼スラグ、ステンレス製鋼スラグ、塩基性酸素転炉スラッジ、高炉スラッジ、亜鉛、鉄、銅産業の副産物及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、鋳造ステップの前に鋳型に強化材を配置する強化ステップをさらに含む。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、強化材は、炭素鋼、ステンレス鋼及び／又は繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）強化鉄筋である。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、スラグの累積ケイ酸カルシウム含有量は、少なくとも２０重量％である。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、事前調整ステップは、湿式鋳造スラグ系コンクリートの体積の少なくとも１％の多孔度を増加させる。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、非ゼロスランプコンクリートは、５ｍｍ～２５０ｍｍの範囲のスランプ値を有する。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、非ゼロスランプコンクリートは、生コンクリートに対する圧縮係数試験を有し、０．７～１．０の範囲の値を見出さなければならない。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、製鋼スラグは、還元製鋼スラグ、酸化製鋼スラグ、転炉製鋼スラグ、電気アーク炉スラグ（ＥＡＦスラグ）、塩基性酸素炉スラグ（ＢＯＦスラグ）、取鍋スラグ、高速冷却製鋼スラグ及び徐冷製鋼スラグ、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、湿式鋳造スラグ系コンクリートは、プレキャストの鉄筋及び非鉄筋コンクリートパイプ、ボックスカルバート、排水製品、舗装スラブ、床スラブ、交通障壁、壁、マンホール、擁壁、舗装、タイル及び屋根板からなる群から選択される製品にさらに加工される。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、湿式鋳造スラグ系コンクリートは、少なくとも５重量％のスラグ含有量を含む。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、非ゼロスランプコンクリートは、少なくとも１つの促進剤、遅延剤、粘度調整剤、空気混入剤、発泡剤、ＡＳＲ（アルカリシリカ反応）阻害剤、洗い流し防止剤、防錆剤、収縮低減剤、コンクリート亀裂低減剤、可塑剤、超可塑剤、封止材、塗料、コーティング、減水剤、撥水剤、白華制御剤、ポリマー粉末、ポリマーラテックス及び加工性保持剤をさらに含む。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、非ゼロスランプコンクリートは、少なくとも１つのセルロース繊維、ガラス繊維、マイクロ合成繊維、天然繊維、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維及び鋼繊維をさらに含む。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、ＣＯ_２養生は、追加の外部熱源／エネルギー源を含まない。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、脱型調整済みスラグ系中間体は、少なくとも５体積％の濃度のＣＯ_２を含有するガスを用いて、チャンバ／密閉空間／容器／部屋内で養生される。

さらに別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、湿式鋳造スラグ系コンクリート製品１ｍ^３を製造する際の非ゼロスランプコンクリートの第１の水対結合材比は０．４５であり、非ゼロスランプコンクリートを凝結させる時間は１８時間である。

さらに別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、湿式鋳造スラグ系コンクリート製品１ｍ^３の製造は、スラグの質量が３５０ｋｇ又は４８０ｋｇで始まる。

さらにまた別の態様によれば、本明細書に記載の方法が提供され、脱型ステップは、脱型中間体が少なくとも０．０１ＭＰａの圧縮強度を有するときに起こる。

本明細書に記載の一実施形態による湿式鋳造スラグ系コンクリート製品の製造方法を示すプロセスブロック図である。本明細書に記載の一実施形態による鋳造及びＣＯ_２養生ステップの概略図である。

ここで、添付図面を参照する。

従来、コンクリート製造における結合材としては新焼結ポルトランドセメントが使用され、湿式鋳造セメント系プレキャストコンクリート製品は、一般的に熱と蒸気で養生される。対照的に、本発明の湿式鋳造スラグ系コンクリートは、コンクリート及びプレキャスト製品の製造において、ポルトランドセメントに代わる主な結合材として、冶金工場の副産物、及び好ましい実施形態では製鋼工場の副産物を使用する。加えて、コンクリートを養生する活性剤として二酸化炭素が使用され、そのプロセス中に隔離される。好ましい実施形態では、ＣＯ_２養生プロセス中に追加の熱又は蒸気を必要としない。任意に強化した、提案する湿式鋳造スラグ系コンクリート製品は、従来のセメント系プレキャスト製品と比較したとき、同等の又は優れた機械的特性及び耐久性を示す可能性があり、一方その製造による大気中への温室効果ガスの排出を削減する。また、提案する本発明は、スラグ系コンクリート製品に従来のセメントが使用されておらず、スラグ系コンクリート製品においては骨材含有量も少なくて済むため、天然資源の消費量も削減する。最終的に、提案する本発明により任意に強化された湿式鋳造スラグ系コンクリート製品を製造することで、プレキャストコンクリート生産施設における生産率を向上させる可能性がある。

［材料］
湿式鋳造スラグ系コンクリート５６の製造における主な結合材は、好ましい実施形態では、鋼又はステンレス鋼の生産に由来するスラグ１１である。また、亜鉛、鉄及び銅の生産による他の副産物材料をスラグ１１として考えることができる。

様々なスラグ１１を、異なる鋼生産方法を実施する鋼工場から収集することができる。本明細書に記載の湿式鋳造スラグ系コンクリートの製造における主結合材として組み込むことができるスラグ１１の種類の中には、ステンレス製鋼スラグ、還元製鋼スラグ、酸化製鋼スラグ、転炉製鋼スラグ、電気アーク炉スラグ（ＥＡＦスラグ）、塩基性酸素炉スラグ（ＢＯＦスラグ）、取鍋スラグ、高速冷却製鋼スラグ、徐冷製鋼スラグ、塩基性酸素転炉スラッジ、高炉スラッジ及びこれらの組み合わせがある。

好ましい実施形態におけるスラグ１１の酸化カルシウム重量含有量は、１０％超、好ましくは１５％超、好ましくは２０％超である。好ましい実施形態における酸化シリカ重量含有量は、６％超、好ましくは８％超、好ましくは１２％超である。好ましい実施形態におけるスラグの全酸化鉄含有量は、４０％未満、好ましくは３０％未満である。好ましい実施形態における製鋼スラグ１１は、累積ケイ酸カルシウム含有量が少なくとも２０％であり、遊離石灰濃度が１５％未満、好ましくは７％未満のスラグである。好ましい実施形態におけるスラグ１１の嵩密度は１．０～２．０ｇ／ｃｍ^３の範囲であり、見掛け密度は２．０～６．０ｇ／ｃｍ^３で変化し得る。

スラグ１１は、本明細書に記載の湿式鋳造スラグ系コンクリート混合物に組み込まれる前に、（必要に応じて）より小さなサイズに粉砕してもよい。スラグ１１の粉砕は、ボールミル、ロッドミル、自生ミル、ＳＡＧミル、ペブルミル、高圧粉砕ロール、ＶＳＩ又はタワーミルのような任意の機械的機械で行うことができる。粉砕プロセスは、湿式でも乾式でも実行することができる。乾式サイズ縮小プロセスが好ましいが、湿式プロセスを選択してスラグを粉砕する場合、粉砕されたスラグは、粉砕後に完全に乾燥させる又は半乾燥させることができる。スラグを分級機に通過させることは、より粒径／粒度の小さいスラグ１１を得るための代替オプションである。使用される分級機は当技術分野で公知であり、スクリーン、遠心分離機及びサイクロンが挙げられるが、これらに限定されない。

好ましい実施形態における粉砕又は分級されたスラグ１１は、メッシュ＃１０（２０００ミクロン）、好ましくはメッシュ＃５０（２９７ミクロン）、好ましくはメッシュ＃２００（７４ミクロン）、好ましくはメッシュ＃４００（３７ミクロン）を通過し、これらの各々を単独で又は少なくとも１つの他の結合材１３と組み合わせて使用することができる。ふるいを利用して、粉砕後又は粉砕前のいずれかでスラグをスクリーニングしてもよい。したがって、適切な粒度分布を有するスラグ１１を得るために、粉砕法及びスクリーニング法の１つ又は組み合わせを実行することができる。

スラグ１１は、少なくとも５０ｍ^２／ｋｇ、好ましくは１５０ｍ／ｋｇ、好ましくは少なくとも２００ｍ^２／ｋｇのブレイン繊度に粉砕及び／又はスクリーニングしてもよい。好ましい実施形態では、スラグ系湿式コンクリート中のスラグ１１は、スラグの５０パーセントが２００ミクロン（Ｄ５０＝２００μｍ）未満、好ましくは１５０ミクロン（Ｄ５０＝１５０μｍ）未満、好ましくは１００ミクロン（Ｄ５０＝１００μｍ）未満、好ましくは５０ミクロン（Ｄ５０＝５０μｍ）未満、好ましくは２５ミクロン（Ｄ５０＝２５μｍ）未満、好ましくは１０ミクロン（Ｄ５０＝１０μｍ）未満である。

スラグ１１の遊離石灰含有量は、混合物に組み込む前に、従来技術における任意の標準的な既知の方法で減少させてもよい。代替的に、スラグを最初に熟成させてスラグの遊離酸化カルシウム（遊離石灰）含有量を減少させ、次いで、混合物に組み込むことができる。湿式鋳造スラグ系コンクリートのスラグ１１含有量は、コンクリートの重量の５％以上、好ましくは湿式鋳造スラグ系コンクリート又は非ゼロスランプコンクリート組成物の重量の２０％以上であるべきである。

スラグ系結合材１４は、スラグ単独（すなわち別の結合材を含まないスラグ）、又はスラグとセメント系材料／ポゾラン材料などの少なくとも１つの他の結合材１３との組み合わせをさらに含んでもよい。一例として、スラグ１１は、少なくとも１つの他の結合材１３と混合して、飛散灰、焼成頁岩、シリカヒューム、ゼオライト、ＧＧＢＦ（粉砕造粒高炉）スラグ、石灰石粉末、水硬性セメント、非水硬性セメント、及びこれらの組み合わせをさらに含むスラグ系結合材１４を製造することができる。

湿式鋳造スラグ系コンクリート製品の製造における充填材として、天然又は人工の通常重量及び軽量骨材を含む様々な種類の骨材１５をスラグ系湿式コンクリート製品に組み込むことができる。可能性のある軽量骨材の例としては、天然軽量骨材（例えば軽石）、膨張粘土骨材、膨張頁岩骨材及び膨張鉄スラグ骨材が挙げられる。その他の使用可能な骨材としては、砕石、製造砂、砂利、砂、再生骨材、花崗岩、石灰石、石英、チョーク粉末、大理石粉末、石英砂及び人工骨材が挙げられる。これらの骨材は、細骨材及び／又は粗骨材として混合物に組み込まれる。骨材含有量は、湿式鋳造スラグ系コンクリート又は非ゼロスランプコンクリート組成物の重量の９０％まで高くすることができる。

提案するスラグ系湿式コンクリート５６は、加工可能なコンクリートである。（スランプゼロコンクリートとは対照的に）湿式コンクリートを製造するためには、十分な水を乾燥成分に加えるべきである。必要な含水量は、主結合材として選択されるスラグの粒径、骨材の湿分及び結合材の含有量に依存する。より微細な粉砕スラグはより多くの水を吸収するため、湿式コンクリートを製造するためにはより多くの含水量が必要となる。水対結合材質量比は、０．９、好ましくは０．８、好ましくは０．７、好ましくは０．６、好ましくは０．５、好ましくは０．４、好ましくは０．３又は好ましくは０．２とすることができる。例えば、Ｄ５０が２５ミクロンのスラグのみからなる結合材については、水対結合材比が０．４であれば、加工可能な湿式コンクリートをもたらすことができる。骨材が非常に湿っている場合は、混合物に水を追加する必要がない場合がある。

必要に応じて、混合物に化学混和剤１７を導入することができる。化学混和剤１７を混合物に導入するとき、特定の特性を満たす。可能な化学混和剤１７としては、促進剤、遅延剤、粘度調整剤、空気混入剤、発泡剤、ＡＳＲ（アルカリシリカ反応）阻害剤、洗い流し防止剤、防錆剤、収縮低減剤、亀裂低減剤、可塑剤、超可塑剤、減水剤、撥水剤、白華制御剤及び加工性保持剤が挙げられるが、これらに限定されない。

必要に応じて、スラグ系湿式コンクリートに繊維を添加することができる。セルロース繊維、ガラス繊維、マイクロ合成繊維、マイクロ合成繊維、天然繊維、ＰＰ繊維、ＰＶＡ繊維及び鋼繊維の１つ又は組み合わせを混合物に組み込むことができる。

「ゼロスランプコンクリート」とは、スランプコーンを除去した後に測定可能なスランプを示さない、硬い又は極めて乾燥した稠度（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）をもつコンクリートと定義される。標準的な例示的なスランプ試験は、水硬性セメントコンクリートについてのＡＳＴＭＣ１４３である。非ゼロスランプコンクリート１６は、ＡＳＴＭＣ１４３のような試験によって、スランプコーンを除去した後に測定可能なスランプを示す、硬くもなく極めて乾燥した稠度もないコンクリートである。本明細書におけるスランプ値は、ＡＳＴＭＣ１４３規格に記載された方法を使用して評価される。

湿式鋳造スラグ系コンクリート５６の製造方法１は、プレキャストの鉄筋コンクリートパイプ、ボックスカルバート、排水製品、舗装スラブ、床スラブ、交通障壁、壁、マンホール、プレキャストの非鉄筋コンクリート（プレーン）舗装、擁壁、タイル及び屋根板を含むがこれらに限定されない様々な製品を製造するように適応させることができる。製品は、地域及び国の規格及び規則を満たすものとする。

図１を参照すると、湿式鋳造スラグ系コンクリート５６の製造方法１０の一実施形態が提供される。

（ｉ）湿式鋳造スラグ系コンクリート５６の製造
湿式鋳造スラグ系コンクリート５６の方法１は、非ゼロスランプコンクリート１６の組成物を提供し、スラグ１１及び任意の少なくとも１つの他の結合材１３（スラグ系結合材１４を提供する）と、骨材１５と、化学混和剤１７と、繊維１９と、水５と、を含むがこれらに限定されない組成物のすべての成分を均一に混合１０することから始まる。本発明で使用される湿式鋳造スラグ系コンクリート５６の水対結合材比は、乾式鋳造又はゼロスランプコンクリートの含水量よりも高くすべきである。好ましい実施形態では、混合非ゼロスランプコンクリート１６は、０．２、好ましくは０．２５、好ましくは０．３、好ましくは０．３５、好ましくは０．４、好ましくは０．４５、好ましくは０．５、好ましくは０．５５、好ましくは０．６又は好ましくは０．６５よりも大きい第１の水対結合材重量比を有する。「水対スラグ系結合材重量比」及び「水対結合材重量比」という用語は同等のものである。

非ゼロスランプコンクリート１６は、好ましくは５～２５０ｍｍのスランプ範囲を有する。非ゼロスランプコンクリート１６は、好ましくは少なくとも５分間加工可能である。混合１０は、非ゼロスランプコンクリート１６が分離又はブリーディングの兆候がないことを保証すべきである。好ましい実施形態における非ゼロスランプコンクリート１６の圧縮係数試験は、０．７～１．０の範囲である。鋳造前の非ゼロスランプコンクリート１６の温度は、好ましくは０℃～３０℃である。好ましい実施形態における生の非ゼロスランプコンクリート１６は、任意の従来の方法（例示的な標準試験は、ＡＳＴＭＣ２３１ｆｏｒＡｉｒＣｏｎｔｅｎｔｏｆＦｒｅｓｈｌｙＭｉｘｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅｂｙｔｈｅＰｒｅｓｓｕｒｅＭｅｔｈｏｄ（圧力法による生コンクリートの空気量））で測定される空隙含有量がコンクリートの体積の１５％を超えてはならない。圧縮係数試験は、ＢＳ１８８１－１０３：１９９３及びＢＳＥＮ１２３５０－４：２００９（ＢＳＥＮ１２３５０－４：２００９、ＴｅｓｔｉｎｇｆｒｅｓｈｃｏｎｃｒｅｔｅＰａｒｔ４：Ｄｅｇｒｅｅｏｆｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）に記載されている。これで、適切に混合した非ゼロスランプコンクリート１６を鋳造に移す準備が整った。

（ｉｉ）強化
好ましい実施形態では、非ゼロスランプコンクリート１６を鋳造する前に、鋳型を調製し、必要に応じて、炭素鋼、ステンレス鋼及び／又はＦＲＰ強化鉄筋などの強化材を鋳型内に配置する。鉄筋の直径は、５ｍｍ～６０ｍｍの範囲で変化し、耐力強度は１００ＭＰａ～２１００ＭＰａの範囲であり得る。強化材は、規則及び規格に従って設計される。

（ｉｉｉ）鋳造２０、配置及び凝結
生の調製済み非ゼロスランプコンクリート１６は、適切な手段によって移され、従来技術の任意の既知の方法で調製された鋳型内で鋳造される。鋳型は、鋼、鉄、アルミニウム、プラスチック、ＦＲＰ又は他の材料で作ることができる。鋳型は、脱型プロセス３０を容易にするために、鋳造前に予め潤滑されるべきである。湿式鋳造コンクリート又はスラグ系中間体２６は、内部又は外部の振動器によって、１２０秒以内で鋳型内に固められる。湿式鋳造コンクリート又はスラグ系中間体２６は、鋳型内でプレス又は圧縮する必要はない。すなわち、好ましい実施形態におけるプロセスは、プレス又は圧縮を含まない。スラグ系中間体２６は、水３２の損失により、鋳型内で部分的に又は完全に凝結させることができる。

鋳型を周囲温度及び湿度に保ち、自由水３２を徐々に蒸発させ、結合材を部分的又は完全に水和及び硬化させることができる。蒸発速度は、温度、相対湿度、非ゼロスランプコンクリート１６の混合物の初期含水量、製品の表面積、及び鋳型が風に曝されている場合の空気流に依存する。水和及び硬化速度は、スラグ系結合材１４の成分及び化学組成に依存する。

自然蒸発に加えて、好ましい実施形態では、加熱要素又はドラムヒーター又は床暖房マット又はファン又はヒーター又は送風機又はファンヒーターによる蒸発及び／又は加熱３１の１つ又は組み合わせを使用して、蒸発速度を加速することができる。加熱要素／ワイヤ又は床暖房マット又はドラムヒーターは、鋳型の外面を覆うように設置される。これらの要素は、鋳型の壁を加熱し、最終的に蒸発プロセスを増加させて、コンクリートの湿分を減少させる。ファン、ヒーター、ファンヒーター及び送風機は、スラグ系中間体２６の自由表面に向けて配置するのが最良であり、自由表面はスラグ系中間体２６の上面であってもよい。これらの鋳造３０ステップは、初期の水対結合材比が最大９０％、好ましくは８０％、好ましくは７０％、好ましくは６０％、好ましくは５０％、好ましくは４０％、好ましくは３０％、好ましくは２０％、好ましくは１０％又は好ましくは２％減少するまで継続し得る。コンクリートにおける上記の鋳造３０方法のいずれかによって脱型中間体３６内に生成される体積に関して定められる多孔度の増加は、コンクリート体積の７０％、好ましくは６０％、好ましくは５０％、好ましくは４０％、好ましくは３０％、好ましくは２０％、好ましくは１０％、好ましくは５％又は好ましくは１％である。スラグ系中間体２６は、最終的に、非ゼロスランプコンクリート１６の第１の水対結合材重量比よりも小さい第２の水対結合材重量比を達成する。

脱型３０により、脱型中間体３６が製造される。スラグ系中間体２６は、脱型前に少なくとも２時間、最大７日間、鋳型内で凝結させることができる。好ましい実施形態では、水和／凝結プロセスの結果としてコンクリートの圧縮強度が少なくとも０．０１ＭＰａであるとき、脱型を行い得る。

（ｉｖ）事前調整４０
事前調整４０ステップは、ＣＯ_２養生５０の前に、脱型中間体３６（現在はスラグ系中間体２６）の含水量を第３の水対結合材重量比までさらに減少させる。脱型中間体３６を周囲温度及び湿度に保ち、自由水４２を徐々に蒸発させることができる。脱型中間体３６の蒸発速度は、温度、相対湿度、脱型中間体３６の初期含水量、製品の表面積、及び鋳型が風に曝されている場合の空気流に依存する。脱型中間体３６の事前調整ステップは、気密室、密閉空間チャンバ又は容器内で行うことができる。

自然蒸発に加えて、好ましい実施形態では、加熱要素又はドラムヒーター又は床暖房マット又はファン又はヒーター又は送風機又はファンヒーターによる蒸発及び／又は加熱４１の１つ又は組み合わせを使用して、蒸発速度を加速することができる。加熱要素／ワイヤ又は床暖房マット又はドラムヒーターは、脱型中間体３６の外面を覆うように設置される。これらの要素は、脱型中間体３６の壁を加熱し、最終的に蒸発プロセスを増加させて、コンクリートの湿分を減少させる。ファン、ヒーター、ファンヒーター及び送風機は、脱型中間体３６の自由表面に向けて配置するのが最良であり、自由表面は脱型中間体３６の上面であってもよい。これらの事前調整４０ステップは、初期の水対結合材含有量が最大９０％、好ましくは８０％、好ましくは７０％、好ましくは６０％、好ましくは５０％、好ましくは４０％、好ましくは３０％、好ましくは２０％、好ましくは１０％又は好ましくは２％減少するまで継続し得る。コンクリートにおける上記の事前調整４０方法のいずれかによって脱型中間体３６内に生成される体積に関して定められる多孔度の増加は、コンクリート体積の７０％、好ましくは６０％、好ましくは５０％、好ましくは４０％、好ましくは３０％、好ましくは２０％、好ましくは１０％、好ましくは５％又は好ましくは１％である。事前調整４０は、第３の水対結合材重量比を有する脱型調整済みスラグ系中間体４６を製造する。第３の水対結合材重量比は、（非ゼロスランプコンクリート１６の）第１の水対結合材重量比よりも小さく、また（スラグ系中間体２６の）第２の水対結合材重量比よりも小さい。

事前調整４０プロセスの終了時に、コンクリート中の残留水は初期含水量の５質量％を下回ってはならない。
（ｖ）ＣＯ_２活性化／養生５０

次いで、形成された任意に強化された脱型調整済みスラグ系中間体４６製品は、気密室、チャンバ又は容器内に配置される。二酸化炭素５１ガスを導入して、脱型調整済みスラグ系中間体４６を、５％、好ましくは１０％、好ましくは２０％、好ましくは３０％、好ましくは４０％、好ましくは５０％、好ましくは６０％、好ましくは７０％、好ましくは８０％、好ましくは９０％又は好ましくは９９．５％の純度で、周囲温度でチャンバ／密閉空間／容器／部屋とすることができる密閉領域に養生させる。チャンバ／密閉空間／容器／部屋のゲージ圧は、０．１ｐｓｉ～１００ｐｓｉの範囲まで徐々に増加する。

養生チャンバの好ましい代替例では、脱型調整済みスラグ系中間体４６製品を気密布で覆い、密封することができる。次いで、これらの布で作られた空間にＣＯ_２５１を導入する。

脱型調整済みスラグ系中間体４６製品は、ＣＯ_２ガス５１の下で５分間以上加圧され続けるが、ＣＯ_２養生５０プロセスは４８時間まで継続することができ、好ましい実施形態では、ＣＯ_２養生５０に対して８時間である。チャンバ／密閉空間／容器／部屋の内部温度は発熱加速養生反応－「ＣＯ_２活性化プロセス」の結果として少なくとも０．１℃ずつ徐々に上昇し、その後低下する。活性化プロセスの終了時に、残っているＣＯ_２があれば排出される。

以下の非ゼロスランプコンクリート特性を有する、本明細書に記載の湿式鋳造スラグ系コンクリート５６の１立方メートル（ｍ^３）に対する好ましい例を以下に示す。

スラグ含有量＝６００ｋｇ、第１の水／結合材比＝０．３５、凝結時間＝１８時間。

スラグ含有量＝６００ｋｇ、第１の水／結合材比＝０．５５、凝結時間＝２４時間。

スラグ含有量＝３５０ｋｇ、第１の水／結合材比＝０．４５、凝結時間＝１８時間。

スラグ含有量＝４００ｋｇ、セメント＝１００ｋｇ、第１の水／結合材比＝０．４、凝結時間＝１２時間。

スラグ含有量＝４８０ｋｇ、第１の水／結合材比＝０．４５、凝結時間＝１８時間。

スラグ含有量＝６５０ｋｇ、第１の水／結合材比＝０．４５、凝結時間＝２４時間。

スラグ含有量＝７００ｋｇ、第１の水／結合材比＝０．４５、凝結時間＝２４時間。

本方法は、上記の操作可能な／好ましい組成物に限定されない。さらに、非ゼロスランプコンクリート１６に減衰混和剤（すなわち化学混和剤１７）が含まれる場合、より低い含水量（より低い水対結合材比）が要求される場合がある。

図２は、混合済みの非ゼロスランプコンクリート１６を、少なくとも部分的な凝結が起こる適切な鋳型に鋳造２０するステップを概略的に表している。脱型３０ステップ及び事前調整４０ステップは、１つの矢印によって表され、脱型調整済みスラグ系中間体４６のＣＯ_２養生５０ステップは、好ましい実施形態ではＣＯ_２養生チャンバ内で行われる。また、好ましい実施形態では、脱型中間体３６の事前調整４０はＣＯ_２を使用するのではなく空気を用いて養生チャンバ内で行ってもよく、次いでＣＯ_２養生５０を行ってもよい。

上記の説明は単に例示的なものであり、当業者であれば、開示された発明から逸脱することなく説明された実施形態に変更を加えることができることを理解するだろう。本発明の範囲内に入るさらに他の修正は、本開示の検討に照らして当業者には明らかであり、そのような修正は、添付の特許請求の範囲内に入ることが意図されている。

Claims

湿式鋳造スラグ系コンクリート製品の製造方法であって、前記方法は、
スラグ系結合材と、骨材と、水と、を提供する提供ステップと、
前記スラグ系結合材と、前記骨材と、前記水と、を混合して、０．２を超える第１の水対スラグ系結合材重量比を含む非ゼロスランプコンクリート組成物を製造する混合ステップと、
前記非ゼロスランプコンクリート組成物を鋳型に移すことにより、前記非ゼロスランプコンクリート組成物を鋳造する鋳造ステップと、
前記非ゼロスランプコンクリート組成物を前記鋳型内で凝結させて、前記第１の水対スラグ系結合材重量比よりも小さい第２の水対スラグ系結合材重量比を含むスラグ系中間体を製造する凝結ステップと、
前記スラグ系中間体を脱型して、脱型中間体を製造する脱型ステップと、
前記脱型中間体を事前調整して、前記第１の水対スラグ系結合材重量比よりも小さく、かつ前記第２の水対スラグ系結合材重量比よりも小さい第３の水対スラグ系結合材重量比を含む脱型事前調整済みスラグ系中間体を製造する事前調整ステップと、
前記脱型事前調整済みスラグ系中間体を二酸化炭素で養生して、前記湿式鋳造スラグ系コンクリート製品を製造する養生ステップと、を含む、方法。
前記非ゼロスランプコンクリート組成物の前記鋳造ステップが、プレス／圧縮を含まない、請求項１に記載の方法。
前記スラグ系結合材が、飛散灰、焼成頁岩、シリカヒューム、ゼオライト、ＧＧＢＦ（粉砕造粒高炉）スラグ、石灰石粉末、水硬性セメント及び非水硬性セメントからなる群から選択される少なくとも１つの他の結合材を含まないか、又はそれらと混合されたスラグである、請求項１又は２に記載の方法。
前記スラグが、製鋼スラグ、ステンレス製鋼スラグ、塩基性酸素転炉スラッジ、高炉スラッジ、亜鉛、鉄又は銅生産の副産物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
前記鋳造ステップの前に前記鋳型に強化材を配置する強化ステップをさらに含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
前記強化材が、炭素鋼、ステンレス鋼及び／又はＦＲＰ強化鉄筋である、請求項５に記載の方法。
前記スラグの累積ケイ酸カルシウム含有量が、少なくとも２０重量％である、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
前記事前調整ステップを実施して、前記湿式鋳造スラグ系コンクリートの体積の少なくとも１％の多孔度を増加させる、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
前記非ゼロスランプコンクリート組成物が、５ｍｍ～２５０ｍｍの範囲のスランプ値を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
前記非ゼロスランプコンクリート組成物が、０．７～１．０の範囲の生コンクリートの圧縮係数試験を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
前記スラグ系結合材が、還元製鋼スラグ、酸化製鋼スラグ、転炉製鋼スラグ、電気アーク炉（ＥＡＦ）スラグ、塩基性酸素炉（ＢＯＦ）スラグ、取鍋スラグ、高速冷却製鋼スラグ及び徐冷製鋼スラグ、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される製鋼スラグである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
前記湿式鋳造スラグ系コンクリート製品が、プレキャストの鉄筋及び非鉄筋コンクリートパイプ、ボックスカルバート、排水製品、舗装スラブ、床スラブ、交通障壁、壁、マンホール、擁壁、舗装、タイル及び屋根材からなる群から選択される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
前記湿式鋳造スラグ系コンクリートが、少なくとも５重量％のスラグ含有量を含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
前記非ゼロスランプコンクリート組成物が、促進剤、遅延剤、粘度調整剤、空気混入剤、発泡剤、ＡＳＲ（アルカリシリカ反応）阻害剤、洗い流し防止剤、防錆剤、収縮低減剤、コンクリート亀裂低減剤、可塑剤、超可塑剤、封止材、塗料、コーティング、減水剤、撥水剤、白華制御剤、ポリマー粉末、ポリマーラテックス及び加工性保持剤のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
前記非ゼロスランプコンクリート組成物が、セルロース繊維、ガラス繊維、マイクロ合成繊維、天然繊維、ＰＰ繊維、ＰＶＡ繊維及び鋼繊維のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
ＣＯ_２養生が、追加の外部熱源及び／又はエネルギー源を含まない、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
前記養生ステップは、少なくとも５体積％の濃度のＣＯ_２を含有するガスを用いて、チャンバ／密閉空間／容器／部屋内で行う、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
前記脱型ステップは、前記脱型中間体が少なくとも０．０１ＭＰａの圧縮強度を有するときに行う、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。