JPS6112864B2

JPS6112864B2 -

Info

Publication number: JPS6112864B2
Application number: JP17738580A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Isozaki; Koji Nakagawa; Mitsuo Hasumi; Kunio Yamada
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1980-12-16
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1986-04-10
Also published as: JPS57100970A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、成形体の強度増進方法、さらに詳し
くは、鉄鋼スラグにアルカリ金属水酸化物等を添
加したペースト、モルタル又はコンクリート（以
下、これらを総称してコンクリート等という）を
混練し、その硬化成形体を酸性水溶液と接触さ
せ、それによつて、強度増進とアルカリ溶出防止
を行なう鉄鋼スラグを結合材とする成形体の強度
増進方法に関するものである。従来より、高炉スラグ又は転炉スラグなどの鉄
鋼スラグは、産業副生物として多量に産出されて
いるが、その用途は、セメント製造原料とする
か、高炉セメントや骨材を製造する程度の用途し
かなく、その有効利用がなされないまま多くは埋
立等に投棄されている。最近に至り、鉄鋼スラグ
に石膏や生石灰などを添加し、それ自体の水硬性
を高めてセメントとすることが提案されている
が、その強度発現が十分でないので、鉄鋼スラグ
を結合材とする成形体としては、まだ満足された
ものは得られていない。本発明は、この欠点を解決するには、鉄鋼スラ
グにアルカリ金属水酸化物、又はアルカリ金属水
酸化物をアルカリ金属の炭酸塩もしくはアルミン
酸塩を添加すればよいことを見い出したが、その
硬化成形体からアルカリ分が溶出し易いという問
題が残されていた。本発明は、これを解決したも
ので、さらに強度増進が期待できる成形体の強度
増進法を提案しようとするものである。すなわち、本発明法は、微粉末の鉄鋼スラグに
対し、１〜30重量％のアルカリ金属水酸化物、又
は１〜30重量％のアルカリ金属水酸化物とアルカ
リ金属の炭酸塩もしくはアルミン酸塩の１〜30重
量％を添加したコンクリート等の混練物を成形
し、強度を発現させたのち、酸性水溶液と接触さ
せることを特徴とするものである。以下、詳しく本発明法について説明する。鉄鋼スラグは、製鉄又は製鋼の除の副生物であ
つて、その化学組成の一例を示せば、高炉スラグ
は、SiO₂32〜36％、Al₂O₃12〜20％、CaO35〜43
％、MgO0.5〜10％、TiO₂0.1〜３％であり、転
炉スラグは、SiO₂5〜20％、Al₂O₃0.3〜２％、
FeO5〜25％、Fe₂O₃3〜15％、CaO30〜50％、
MgO1〜８％であるが、本発明法においても、こ
のような化学組成を有する鉄鋼スラグを原料とす
る。通常、鉄鋼スラグは、粒径数mm〜数十mmの粒状
物として入手されることから、使用に際しては微
粉末に粉砕することが肝要である。その際に、ジ
エチレングリコール、トリエタノールアミンなど
の粉砕助剤、さらにはセメントの分散剤として使
用されている、例えば、リグニンスルホン酸塩、
β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、
スルホン化メラミンなど、具体的には、いずれも
商品名であるが、「ポゾリス」（日曹マスタービル
ダーズ(株)製）、「マイテイ」（花王石鹸(株)製）、「
メ
ルメント」（昭和電工(株)製）などと併用して粉砕
すれば、さらに強度増進するので好ましいが粉砕
方法である。その粉末度としては、それが大きく
なる程強化増加するが、材令１日の圧縮強度は、
ブレーン比表面積で3000cm²／ｇ以上になると著し
く増大するので、ブレーン比表面積3000cm²／ｇ以
上とするのが適当であり、経済性を考慮した好ま
しい粉末度は、5000〜8000cm²／ｇである。本発明法においては、鉄鋼スラグの活性化を一
段と高めて高強度を発現されるために、アルカリ
金属水酸化物を添加する。その添加割合は、鉄鋼
スラグに対して１〜30重量％であり、１重量％未
満では強度発現効果は小さく、また、30重量％を
こえて添加する利点はあまりなく、かえつて、ア
ルカリが強くなつて実用的でなくなる。好ましい
添加量は５〜15重量％である。アルカリ金属水酸
化物の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化リチウムなどがあげられ、こ
れらの物質のなかにあつては、その強度増進作用
にはほとんど差はないが、入手の容易性から水酸
化ナトリウムが最も好ましいものである。このアルカリ金属水酸化物は、鉄鋼スラグにあ
らかじめ添加したり、あるいはコンクリート等の
混練時に粉末のまま添加するよりも、使用水に溶
解して使用するのが、強度発現上、好ましい添加
法である。これによつて、成形体は著しく高強度
を発現するようになる。このように、アルカリ金属水酸化物の添加され
た混練物は、硬化することによつて、著しく高強
度を発現するようになり、とくに材令１日程度の
初期強度は著しく増大するが、長期強度をさらに
高める目的で、アルカリ金属の炭酸塩もしくはア
ルミン酸塩を併用するのが望ましい。アルカリ金属の炭酸塩もしくはアルミン酸塩の
添加割合は、鉄鋼スラグに対して１〜30重量％、
好ましくは２〜10重量％であり、１重量％よりも
少ない添加量では長期強度の増進効果はなく、ま
た、30重量％をこえて添加する強度発現上の利点
はない。アルカリ金属の炭酸塩もしくはアルミン
酸塩の具体例としては、カリウム、ナトリウム、
リチウムなどの炭酸塩もしくはアルミン酸塩であ
るが、なかでも炭酸ナトリウムは強度発現が最も
よい、これらは必ずしも水溶液として添加する必
要はない。本発明法の主たる特徴は、このように調合した
コンクリート等の混練物を成形した後、適切な強
度発現をさせてから酸性水溶液と接触させるもの
であつて、それによつて、余剰のアルカリ分を中
和して耐水性を向上させ、同時に、ち密な硬化体
を形成させて強度増進させるものである。成形体を酸性水溶液と接触させる特徴として
は、少くとも脱型可能な強度である５〜10Kg／cm²
程度以上を発現していればよいが、型枠の回転率
の向上や強度発現の点から、成形体を蒸気養生等
の促進養生を行なつてから脱型し、処理するのが
望ましい。成形体と酸性水溶液との接触方法は、
成形体に噴霧したり、成形体を酸性水溶液中に浸
漬したりする方法などのいずれであつてもよい。
その接触時間は、コンクリート等の混練時に添加
されたアルカリ物質の量によつて、一律の条件を
設定することは困難であるが、少くとも10分程度
は必要である。酸性水溶液で処理した後は、水で
酸性水溶液を除去し、さらに養生を行なうことが
望ましい。本発明において使用される酸性水溶液の濃度と
しては、0.1〜５重量％程度の水溶液が好まし
く、0.1重量％よりも濃度の小さい水溶液であつ
ては、アルカリ分中和と強度増進効果が小さく、
また、５重量％よりも著しく濃度の大きい水溶液
であつては、成形体の組織を破壊する恐れがある
ので望ましくない。その酸性水溶液を調整するの
に使用される酸の種類としては、炭酸、硝酸、硫
酸、塩酸などの無機酸、酢酸、ギ酸などの有機酸
の区別なく使用可能である。本発明法は、例えば、パイル、ポール、パイ
プ、ボツクスカルバート、Ｕ字溝、テトラポツ
ド、ブロツク、石綿ストレート、軽量体、繊維補
強体などのポルトランドセメントと同様な成形体
の製造に適用される。以上、詳しく説明した通り、本発明法は、鉄鋼
スラグに特定量のアルカリ金属水酸化物等を添加
したコンクリート等の成形体を酸性溶液と接触さ
せるものであつて、本発明法によれば、ポルトラ
ンドセメントと同等程度の耐久性を有する成形体
の製造が可能となつた点で画期的なものであり、
あわせて、産業副生物の有効利用ができるという
副次的な効果を発揮するものである。なお、本発明法において、コンクリート等の混
練時に、通常、ポルトランドセメントの添加剤と
して使用されている。例えば、硬化促進剤、凝結
遅延剤、AE剤、起泡剤などと添加することは一
向に差支えはない。以下、実施例をあげてさらに本発明法を説明す
る。実施例１表−１に示した化学組成をもつ高炉水砕スラグ
（ブレーン比表面積4070cm²／ｇ）100重量部に対し
表−２に示す量の水酸化ナトリウム、炭酸ナトリ
ウム、アルミン酸ナトリウムを添加、ｗ／ｃ＝30
％になるように水を加えて混練し２cm×２cm×８
cmの型枠に流し込みペースト供試体を作製した。
20℃、80％RH養生で脱型可能強度（５Kgｆ／cm²
程度）発現後脱型し、所定濃度の塩酸または硝酸
の20℃酸性溶液中に24時間浸漬した。浸漬直後の
１日材令とそれ以後、20℃、80％RHで28日材令
まで養生したものの圧縮強度を表−２に示す。

【表】

【表】 24時間酸性溶液処理した供試体を水中に24時間
浸漬したところ、いずれもナトリウムイオンは検
出されなかつたが未処理のものは検出された。実施例２実施例１、２と同様の試験を高炉水枠スラグ粉
末のかわりにブレーン比表面積3500cm²／ｇの転炉
スラグ（CaO…46.2％、SiO₂…11.2％、FeO…
14.8％、Fe₂O₃…6.3％、MgO…5.4％、MnO…7.0
％）を用いて測定したところ圧縮強度はいずれも
２割程度の減少を示した。水中の浸漬試験では同様にナトリウムイオンは
検出されなかつた。実施例３実施例１のNo.１と３の配合のペースト供試体を
作製し、60℃×６時間の蒸気養生を行つた後脱型
し、24時間3.0％塩酸溶液処理をしたものの圧縮
強度はそれぞれ、641、622Kgｆ／cm²となつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１微粉末の鉄鋼スラグに対し、又は１〜30重量
％のアルカリ金属水酸化物、又は１〜30重量％の
アルカリ金属水酸化物と１〜30重量％のアルカリ
金属の炭酸塩もしくはアルミン酸塩を添加したペ
ースト、モルタル又はコンクリートの混練物を成
形し、強度を発現させたのち酸性水溶液と接触さ
せることを特徴とする鉄鋼スラグを結合材とする
成形体の強度増進方法。