JP3398224B2 - スラグ硬化材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、製鋼スラグおよび／ま
たは溶銑予備処理スラグを主成分とする安価な硬化材に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に製鋼スラグは、屋外で野積みして
エージングさせた後、道路材や土木用材などに利用され
ている。しかし、高清浄度鋼製造のため近年スラグの塩
基度が上昇し、これに伴ってスラグ中の遊離ＣａＯが増
加している。遊離ＣａＯの増加によりスラグの粉化が激
しくなり、道路材としての使用が困難になってきてい
る。 【０００３】道路材や土木用材以外の製鋼スラグの使用
方法としては、特開昭５５−１０９２５９号公報に示
されるように、転炉スラグを主成分として石膏、高炉水
砕スラグ粉末、塩化カルシウムを添加して水和反応を行
わせ硬化体を製造する方法や、特開昭５７−１２９８
５８号公報に示されるように、転炉スラグを主成分とし
て石膏、高炉水砕スラグ粉末、塩化アンモニウムを添加
して水和反応を行わせ硬化体を製造する方法などがあ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】発明者は、前記の方法
を近年の製鋼スラグに適用した。その結果、次のような
問題が判明した。まず前記特開昭５５−１０９２５９
号公報の方法では、塩化カルシウム起源の塩素イオンに
より鉄管や鉄筋などがさびやすくなるという問題が生じ
た。一方特開昭５７−１２９８５８号公報の方法で
も、同様に塩素イオンにより鉄管や鉄筋などがさびやす
くなることに加えて、塩化アンモニウムの分解によりア
ンモニアが発生し作業環境が悪化するという問題が生じ
た。 【０００５】また、いずれの特許においても高炉水砕ス
ラグ粉末を用いているが、これは高炉セメントの重要な
原料であり、今日各種の利点により高炉セメントの使用
量が増加していることを考慮すると、高炉水砕スラグ粉
末に代わる材料を使うことが望ましい。本発明ではこれ
らの問題点を解決し、製鋼スラグを主成分とする安価な
硬化材を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するものであり、その要旨は、硬化材の構成を製鋼ス
ラグおよび／または溶銑予備処理スラグが５０〜９０重
量％、シリカ系物質が５〜３０重量％、石灰が１〜２０
重量％、けい酸ナトリウムが０．５〜１０重量％とする
ことを特徴とする。 【０００７】ここで、シリカ系物質とは石炭灰、土壌、
シルト、粘土、コンクリート廃材、火山灰、酸性白土、
もみがら灰等を指す。すなわち、含まれる金属酸化物の
内でシリカが最も多い物質である。なお、シルトとは土
質材料の中で５〜７４ミクロンの粒径範囲のものであ
る。石灰は、消石灰と生石灰のうち１種以上から成るも
のである。けい酸ナトリウムは、メタけい酸ナトリウム
とオルトけい酸ナトリウムのうち１種以上からなるもの
である。 【０００８】 【作用】以下で、本発明の詳細について説明する。転炉
や混銑車などで発生した製鋼スラグおよび／または溶銑
予備処理スラグを冷却・凝固させ破砕する。該スラグを
５０〜９０重量％、シリカ系物質を５〜３０重量％、石
灰を１〜２０重量％、けい酸ナトリウムを０．５〜１０
重量％の割合で配合し、硬化材とする。この硬化材を水
で混練すると、構成物質間の複雑な反応により硬化が進
行する。反応の詳細は解明されていないが、主な反応と
して次のようなものがあると考えられる。 【０００９】まず、スラグ中の２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ の水
和反応がけい酸ナトリウムにより促進される。製鋼スラ
グや溶銑予備処理スラグを構成する主要な鉱物の１つは
２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ である。この鉱物はセメントを構成
する主要な鉱物の１つでもあり、この鉱物や他の鉱物が
水和反応を起こすことによりセメントは硬化する。しか
しスラグ中の２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ にはＰ₂ Ｏ₅ が固溶し
ており、このための水和反応が阻害されるのでスラグの
水硬性は乏しい。一方けい酸ナトリウムは水硬性を向上
させる効果を有する。その他の反応としては、シリカ系
物質と石灰との間でのポゾラン反応がある。これはシリ
カ系物質から溶出した可溶性シリカ、石灰から溶出した
Ｃａ^{2 +} および水から不溶性のＣａＯ−ＳｉＯ₂ −Ｈ₂
Ｏゲル（以下でＣＳＨゲルと呼ぶ）が生成される反応で
ある。 【００１０】このゲルが空隙に充填されて緻密化が進
み、試料が硬化する。スラグの配合量を５０〜９０重量
％とするのは、５０重量％未満では２ＣａＯ・ＳｉＯ₂
の水和反応が十分に行われず硬化性が低下する。また９
０重量％を越えると硬化に時間がかかり短期材令強度が
低下する。これは２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ の水和反応がもと
もと遅いからであり、セメントにおいても見られる現象
である。 【００１１】また、石灰の配合量を１〜２０重量％とす
るのは、１重量％未満ではポゾラン反応が十分に行われ
ず硬化性が低下する。２０重量％を越えると未反応石灰
が増加する。未反応石灰は空気中の炭酸ガスと反応して
炭酸カルシウムとなり、体積が増加して硬化体に亀裂を
生じさせ長期材令強度を劣化させる。さらにけい酸ナト
リウムの配合量を０．５〜１０重量％とするのは、０．
５重量％未満では２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ の水和反応促進に
は不十分である。１０重量％を越えるとシリカ系物質と
の間でアルカリシリカ反応が活発化しアルカリけい酸塩
ゲルを生成する。このゲルは次第に水を吸って膨張し、
やはり硬化体に亀裂を生じさせる。 【００１２】 【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて、更に詳細
に説明する。以下の実施例及び比較例における製鋼スラ
グ、シリカ系物質、高炉水砕スラグ微粉末の化学分析値
を表１に示す。 【００１３】 【表１】 【００１４】ここでは、シリカ系物質としてシルトを用
いた。製鋼スラグを冷却・凝固させた後、０．５mm以下
に粉砕した。粉砕後、製鋼スラグを表２および表３に示
す割合でシルト、石灰、けい酸ナトリウムと混合し水を
外掛けで２５重量％加えて混練し、ＪＩＳ Ｒ５２０１
に従って成形・養生して材令７日の圧縮強度を測定し
た。 【００１５】 【表２】 【００１６】 【表３】 【００１７】なお、水に固形分を入れて混合・混練し成
形・養生してもよい。硬化体中の鉄筋の錆やすさを次の
方法で評価した。硬化材で１００×１００×４００mmの
角柱を成形し、この中に角柱と軸平衡で且つかぶりが１
０mmとなるようにφ６mmのみがき丸鋼を配置した。そし
て成形してから３カ月後の丸鋼表面の発錆面積を測定
し、丸鋼の全面積で除して百分率で表わしたものを発錆
率とした。その値を表２および表３に示す。更に混練作
業中の異臭発生状況を評価した。表３の比較例Ｎｏ．１
は特開昭５５−１０９２５９号公報に示されるように、
製鋼スラグを主成分として石膏、高炉水砕スラグ粉末、
塩化カルシウムを添加して水和反応を行わせ硬化体を製
造する方法である。 【００１８】また比較例Ｎｏ．２は特開昭５７−１２９
８５８号公報に示されるように、製鋼スラグを主成分と
して石膏、高炉水砕スラグ粉末、塩化アンモニウムを添
加して水和反応を行わせ硬化体を製造する方法である。
この結果では、実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５はいずれも材
令７日の圧縮強度がＪＩＳの高炉セメントＢ種の材令７
日の圧縮強度１２０kg／cm² と同等以上であり、発錆率
は４％以下であった。しかも混練作業中に異臭は発生し
なかった。一方、比較例Ｎｏ．１とＮｏ．２は、圧縮強
度は実施例と同等以上であったが、発錆率は７０％以上
であり、しかも比較例Ｎｏ．２はアンモニアと思われる
異臭が発生した。 【００１９】 【発明の効果】本発明により、製鋼スラグおよび／また
は溶銑予備処理スラグを主成分とし高炉水砕スラグ粉末
を使用しない安価な硬化材の製造が可能となった。更
に、この硬化材は発錆率が非常に低く作業時に異臭が発
生しない。この硬化材は一般の土木・道路用材として、
あるいは産業廃棄物固化材として利用可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 7/153 C04B 28/08 C04B 18/14

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 製鋼スラグおよび／または溶銑予備処理
   スラグが５０〜９０重量％、シリカ系物質が５〜３０重
   量％、石灰が１〜２０重量％、けい酸ナトリウムが０．
   ５〜１０重量％から成ることを特徴とするスラグ硬化
   材。