WO2017208844A1 - 水和硬化体およびその製造方法 - Google Patents

水和硬化体およびその製造方法 Download PDF

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陽太郎 井上
久宏 松永
孝一 市川
宮田　康人
克則 ▲高▼橋
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a hydrated cured product and a method for producing the same.
  • Hydrated hardened bodies such as concrete and mortar are known.
  • Hydrated cured products generally consist of aggregates (fine aggregate and coarse aggregate) of different particle sizes such as natural crushed stone and mountain sand, a binder that hardens by a hydration reaction such as cement, and water. It is obtained by curing the kneaded material contained.
  • a hydrated hardened body using an aggregate containing steelmaking slag (hereinafter also referred to as “steel slag hydrated hardened body”) is known (for example, Patent Document 1).
  • Steelmaking slag is a hard material with a high specific gravity that contains a large amount of iron and has various particle sizes, so that it can be used as fine aggregate or coarse aggregate.
  • the specific gravity can be increased. .
  • the hydrated cured body When the hydrated cured body is used as, for example, a harbor civil engineering material or a roadbed material, mechanical stress is continuously and repeatedly applied to the hydrated cured body, and the hydrated cured body becomes fatigued. For this reason, the hydrated cured body is required to have excellent fatigue durability as well as physical properties such as strength and specific gravity as important characteristics.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a hydrated cured product having excellent fatigue durability and a method for producing the same.
  • the present inventors have achieved excellent fatigue durability of the obtained hydrated cured body by using an aggregate that satisfies a specific condition as an aggregate containing steelmaking slag. As a result, the present invention has been completed.
  • the present invention provides the following [1] to [6].
  • [1] A hydrated and cured body obtained by curing a kneaded material containing an aggregate containing steelmaking slag, a binder that cures by hydration reaction, and water, and the maximum dimension of the aggregate is 5 mm or more and 60 mm or less, the actual volume ratio of the coarse aggregate of the aggregate is 50% by volume or more, and the volume ratio of the aggregate in the entire volume of the hydrated cured body is 55% by volume or more. Hydrated cured body.
  • [2] The hydrated cured product according to the above [1], wherein the binder contains at least one selected from the group consisting of fine blast furnace slag powder and Portland cement.
  • a hydrated cured product having excellent fatigue durability and a method for producing the same can be provided.
  • the hydrated cured product of the present invention is a hydrated cured product obtained by curing a kneaded product containing an aggregate containing steelmaking slag, a binder cured by a hydration reaction, and water,
  • the maximum size of the aggregate is 5 mm or more and 60 mm or less
  • the actual volume ratio of the coarse aggregate of the aggregate is 50% by volume or more
  • the volume ratio of the aggregate occupying the entire volume of the hydrated cured body is 55 It is a hydrated cured product having a volume% or more.
  • the hydrated cured product of the present invention is excellent in fatigue durability.
  • the reason is considered as follows.
  • the hydrated cured body may “fatigue” due to repeated application of mechanical stress, and cracks and the like may occur.
  • the hydrated cured product of the present invention is presumed to be excellent in fatigue durability since the aggregate is appropriately filled and this plays a role of stopping the generation and progression of cracks. Since the hydrated cured body of the present invention is excellent in fatigue durability, it can be suitably used as, for example, a harbor civil engineering material or a roadbed material.
  • the aggregate used in the present invention contains steelmaking slag.
  • the aggregate in the present invention is not only steelmaking slag but also conventionally known natural crushed stone, mountain sand; blast furnace slow-cooled slag, blast furnace granulated slag fine aggregate (for example, JIS A 501-1 “Slag aggregate for concrete—No. Part 1: Specified in “Blast Furnace Slag Aggregate”, etc.
  • the volume ratio (volume ratio) occupied by the steelmaking slag in the aggregate in the present invention is preferably 50% by volume or more, more preferably 75% by volume or more, and still more preferably 100% by volume.
  • Steelmaking slag includes not only slag generated in converters, electric furnaces, kneading cars, etc., but also T.T. generated during hot metal pretreatment slag and stainless steel refining. Cr ⁇ 0.5% by mass-containing slag can also be used. Aged steelmaking slag can also be used, and the aging method is not limited, but the water immersion expansion ratio is preferably 0.5% or less. Although the cost increases, a steelmaking slag that has been subjected to air-crushing treatment may be used as a part of the steelmaking slag.
  • Aggregates are classified into fine aggregates and coarse aggregates.
  • the fine aggregate is an aggregate (generally, an aggregate less than 5 mm) that passes through a 10 mm mesh screen and passes through a 5 mm mesh screen by 85% or more.
  • the coarse aggregate is an aggregate (generally, an aggregate of 5 mm or more) that remains on a 5 mm mesh screen by 85% or more by mass.
  • the maximum dimension of the aggregate in the present invention is 5 mm or more and 60 mm or less. Therefore, the aggregate in the present invention includes at least coarse aggregate.
  • the maximum dimension of the aggregate is a dimension indicated by the nominal dimension of the smallest dimension among the sieves through which 90% or more of the aggregate passes by mass.
  • the relationship between the nominal size and the opening of the sieve is described in JIS A 1102: 2014, JIS Z 8801-1: 2006, JIS Z 8801-2: 2000, and JIS Z 8801-3: 2000.
  • a nominal size of 40 mm corresponds to a sieve opening of 37.5 mm.
  • a steelmaking slag having a maximum dimension of 40 mm is a steelmaking slag having a sieve opening of 37.5 mm passing through 90 mass% or more and passing through the sieve opening of 31.5 mm is less than 90 mass%. is there.
  • the maximum size of the aggregate in the present invention is preferably 10 mm or more and 60 mm or less because the fatigue durability of the hydrated cured body of the present invention is more excellent.
  • the hydrated cured product of the present invention may contain an aggregate having a maximum dimension exceeding 60 mm, separately from the aggregate in the present invention.
  • the actual volume ratio of the coarse aggregate of the aggregate in the present invention is 50% by volume or more. Thereby, the hydration hardening body of this invention is excellent in fatigue durability.
  • the actual volume ratio defined here is the actual volume ratio of the “coarse aggregate” of the aggregate in the present invention, and the actual volume ratio of the “fine aggregate” of the aggregate in the present invention is not particularly limited.
  • the actual volume ratio is described in JIS A1104: 2006, and roughly means the ratio of the net aggregate volume to the unit volume.
  • the actual volume ratio of the coarse aggregate of the aggregate in the present invention is preferably 55% by volume or more because the fatigue durability of the hydrated cured body of the present invention is more excellent.
  • the upper limit of the actual volume ratio of the coarse aggregate of the aggregate in the present invention is not particularly limited, but is, for example, 75% by volume or less, and preferably 70% by volume or less.
  • the volume ratio of the aggregate in the present invention in the entire volume of the hydrated cured body of the present invention is 55% by volume or more. Thereby, the hydration hardening body of this invention is excellent in fatigue durability.
  • the volume ratio defined here is a concept including not only coarse aggregate but also fine aggregate.
  • the volume ratio of the aggregate is calculated as follows. First, the volume ratio of each material such as water, aggregate (coarse aggregate and fine aggregate), binder and air constituting the hydrated cured body is determined. Next, a kneading test is performed with the composition calculated based on the volume fraction and density of each material. After the kneading, the amount of air in the hydrated cured body (unit: volume%) is measured, and the actual volume ratio of each material including the aggregate is calculated.
  • the volume ratio of the aggregate in the present invention is preferably more than 55% by volume, more preferably 57% by volume or more, because the fatigue durability of the hydrated cured body of the present invention is more excellent.
  • an upper limit is not specifically limited, For example, it is 80 volume% or less, and 75 volume% or less is preferable.
  • the fine aggregate ratio of the aggregate in the present invention is not particularly limited, but is volume%, for example, 30 to 60%, and preferably 35 to 55%.
  • the fine aggregate rate is the ratio of fine aggregate to aggregate and is also expressed as “s / a”.
  • the amount of the aggregate in the present invention is not particularly limited and may be the same as that of ordinary concrete or mortar. For example, it is 1200 to 3000 kg / m 3 , and preferably 1400 to 2500 kg / m 3 .
  • the “blending amount” is a blending amount (kg) per unit volume (1 m 3 ) of the hydrated cured product (hereinafter the same).
  • Binder in the present invention The binder that is cured by a hydration reaction used in the present invention (hereinafter also referred to as “binder in the present invention” for convenience) is not particularly limited, and a conventionally known binder can be used.
  • the amount of binding material in the present invention in total, for example, a 300 ⁇ 800kg / m 3, preferably 350 ⁇ 700kg / m 3.
  • a binder containing at least one selected from the group consisting of blast furnace slag fine powder and Portland cement is preferably mentioned.
  • the total amount is, for example, 200 to 700 kg / m 3 , and preferably 300 to 680 kg / m 3 .
  • a blast furnace slag fine powder the concrete blast furnace slag fine powder prescribed
  • Portland cement the Portland cement prescribed
  • the binder in the present invention may contain at least one selected from the group consisting of silica fume and fly ash in combination with the blast furnace slag fine powder or the like or separately from the blast furnace slag fine powder.
  • the total amount is, for example, 0 to 300 kg / m 3 , and preferably 0 to 250 kg / m 3 .
  • a silica fume the silica fume for concrete prescribed
  • the fly ash include fly ash generated by coal-fired power generation, and concrete fly ash or fly ash raw powder defined in JIS A 6201: 2015 is preferable.
  • the water used in the present invention is not particularly limited.
  • the blending amount of water is, for example, 100 to 350 kg / m 3 , and preferably 120 to 300 kg / m 3 .
  • admixture such as a water reducing agent that is usually used in concrete may be used.
  • the amount thereof is, for example, 0 ⁇ 10000g / m 3, preferably 0 ⁇ 7000g / m 3.
  • the amount of air is not particularly limited, but is, for example, 0.5% to 10% by volume, and preferably 1% to 8%.
  • blended the component mentioned above is knead
  • the kneading, placing, molding, curing, etc. in obtaining the hydrated cured product of the present invention may be the same as in the case of ordinary concrete or mortar. Although it does not specifically limit regarding hardening, What is necessary is just to perform the process by a vapor
  • steelmaking slag was used. More specifically, hot metal pretreatment slag was used in Comparative Examples 1 to 5 and Inventive Examples 1 to 8, and converter slag was used in Inventive Examples 9 to 15.
  • blast furnace slag fine powder blast furnace slag fine powder for concrete defined in JIS A 6206: 2013 was used.
  • Portland cement ordinary Portland cement defined in JIS R 5210: 2009 was used.
  • silica fume a silica fume for concrete defined in JIS A 6207: 2011 was used.
  • fly ash concrete fly ash specified by JIS A 6201: 2015 was used.
  • the obtained hydrated cured product was subjected to a bending fatigue test.
  • the loading method was three-point loading.
  • the loading conditions were such that the upper limit stress (stress intensity ratio) was 60% of the bending strength measured by the bending strength test method of JIS A 1106: 2006, and the lower limit stress was 5% of the upper limit stress.
  • the repeated loading speed was set to a frequency of 7 Hz. Under such conditions, the hydrated cured body was repeatedly loaded and the number of times until fracture occurred was determined, and this was defined as the bending fatigue life. When this number exceeds 1 ⁇ 10 4 times, it can be evaluated as having excellent fatigue durability.
  • aggregates in addition to steelmaking slag, natural crushed stone, mountain sand, blast furnace slow-cooled slag, granulated blast furnace slag fine aggregate, and recycled aggregate for concrete (hereinafter also simply referred to as “recycled aggregate”) It was used. More specifically, as aggregates other than steelmaking slag, natural crushed stone and mountain sand are used in Comparative Examples 6-7 and Invention Examples 16-17, and blast furnace slow-cooled slag and Comparative Examples 8-9 and Invention Examples 18-19 are used. Blast furnace granulated slag fine aggregate was used, and recycled aggregate for concrete was used in Comparative Examples 10 to 11 and Invention Examples 20 to 21. As the steelmaking slag, hot metal pretreatment slag was used.
  • blast furnace slag fine powder blast furnace slag fine powder for concrete defined in JIS A 6206: 2013 was used.
  • Portland cement ordinary Portland cement defined in JIS R 5210: 2009 was used.
  • fly ash concrete fly ash specified by JIS A 6201: 2015 was used.
  • the obtained hydrated cured product was subjected to a bending fatigue test.
  • the loading method was three-point loading.
  • the loading conditions were such that the upper limit stress (stress intensity ratio) was 60% of the bending strength measured by the bending strength test method of JIS A 1106: 2006, and the lower limit stress was 5% of the upper limit stress.
  • the repeated loading speed was set to a frequency of 7 Hz. Under such conditions, the hydrated cured body was repeatedly loaded and the number of times until fracture occurred was determined, and this was defined as the bending fatigue life. When this number exceeds 1 ⁇ 10 4 times, it can be evaluated as having excellent fatigue durability.

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Abstract

疲労耐久性に優れる水和硬化体およびその製造方法を提供する。上記水和硬化体は、製鋼スラグを含有する骨材と、水和反応によって硬化する結合材と、水と、を含有する混練物を硬化させてなる水和硬化体であって、上記骨材の最大寸法が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、上記骨材の粗骨材の実積率が５０体積％以上であり、上記水和硬化体の容積全体に占める上記骨材の容積率が５５体積％以上である。

Description

水和硬化体およびその製造方法
　本発明は、水和硬化体およびその製造方法に関する。
　従来、コンクリートやモルタルなどの水和硬化体が知られている。水和硬化体は、一般的には、天然砕石や山砂などの粒度の異なる骨材（細骨材および粗骨材）と、セメントなどの水和反応によって硬化する結合材と、水とを含有する混練物を硬化させて得られる。
　このような水和硬化体として、製鋼スラグを含有する骨材を用いた水和硬化体（以下、「製鋼スラグ水和硬化体」ともいう。）が知られており（例えば、特許文献１を参照）、港湾土木材料、路盤材などに使用されている。
　製鋼スラグは、鉄分を多く含む高比重で硬質な物質であり、しかも種々の粒度を有しているため、細骨材や粗骨材として使用できる。製鋼スラグ水和硬化体を港湾土木材料（例えば、消波ブロックや漁礁ブロック）に使用する場合は、その比重をアップできることから、製鋼スラグ水和硬化体は、港湾土木材料に好適な材料といえる。
特開２００６－２６４０４５号公報
　水和硬化体を、例えば港湾土木材料や路盤材として使用する場合、水和硬化体に対しては、力学的な応力が継続的にかつ繰り返し加えられ、水和硬化体が疲労する。このため、水和硬化体には、強度や比重等の物性とともに、優れた疲労耐久性も、重要な特性として要求される。
　本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、疲労耐久性に優れる水和硬化体およびその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、製鋼スラグを含有する骨材として特定条件を満たす骨材を用いることで、得られる水和硬化体の疲労耐久性が良好になることを見出し、本発明を完成させた。
　すなわち、本発明は、以下の［１］～［６］を提供する。
　［１］製鋼スラグを含有する骨材と、水和反応によって硬化する結合材と、水と、を含有する混練物を硬化させてなる水和硬化体であって、上記骨材の最大寸法が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、上記骨材の粗骨材の実積率が５０体積％以上であり、上記水和硬化体の容積全体に占める上記骨材の容積率が５５体積％以上である、水和硬化体。
　［２］上記結合材が、高炉スラグ微粉末およびポルトランドセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、上記［１］に記載の水和硬化体。
　［３］上記結合材が、シリカフュームおよびフライアッシュからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、上記［１］または［２］に記載の水和硬化体。
　［４］製鋼スラグを含有する骨材と、水和反応によって硬化する結合材と、水と、を含有する混練物を硬化させて水和硬化体を得る、水和硬化体の製造方法であって、上記骨材の最大寸法が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、上記骨材の粗骨材の実積率が５０体積％以上であり、上記水和硬化体の容積全体に占める上記骨材の容積率が５５体積％以上である、水和硬化体の製造方法。
　［５］上記結合材が、高炉スラグ微粉末およびポルトランドセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、上記［４］に記載の水和硬化体の製造方法。
　［６］上記結合材が、シリカフュームおよびフライアッシュからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、上記［４］または［５］に記載の水和硬化体の製造方法。
　本発明によれば、疲労耐久性に優れる水和硬化体およびその製造方法を提供できる。
［水和硬化体］
　本発明の水和硬化体は、製鋼スラグを含有する骨材と、水和反応によって硬化する結合材と、水と、を含有する混練物を硬化させてなる水和硬化体であって、上記骨材の最大寸法が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、上記骨材の粗骨材の実積率が５０体積％以上であり、上記水和硬化体の容積全体に占める上記骨材の容積率が５５体積％以上である、水和硬化体である。
　本発明の水和硬化体は、疲労耐久性に優れる。その理由は、次のように考えられる。
　水和硬化体は、力学的な応力が繰り返し加えられることで「疲労」して、亀裂等が発生し得る。本発明の水和硬化体は、骨材が適切に充填されており、これが亀裂の発生および進行を止める役割を果たすことから、疲労耐久性に優れると推測される。
　本発明の水和硬化体は疲労耐久性に優れるから、例えば、港湾土木材料や路盤材として好適に使用できる。
　以下では、本発明の水和硬化体を説明しつつ、本発明の水和硬化体の製造方法についても、併せて説明を行なう。
 〔骨材〕
　本発明に使用する骨材（以下、便宜的に「本発明における骨材」という。）は、製鋼スラグを含有する。本発明における骨材は、製鋼スラグのほかに、従来公知の天然砕石、山砂；高炉徐冷スラグ、高炉水砕スラグ細骨材（例えば、ＪＩＳ Ａ ５０１１－１「コンクリート用スラグ骨材－第１部：高炉スラグ骨材」で規定されるもの等。ただし、ＪＩＳ外品でもよい。）；コンクリート用再生骨材（例えば、ＪＩＳ Ａ ５０２１「コンクリート用再生骨材Ｈ」、ＪＩＳ Ａ ５０２２「再生骨材Ｍを用いたコンクリート」、ＪＩＳ Ａ ５０２３「再生骨材Ｌを用いたコンクリート」で規定されるもの等。ただし、ＪＩＳ外品でもよい。）；等の骨材を含有していてもよい。
　製鋼スラグを有効利用する観点から、本発明における骨材中、製鋼スラグが占める体積割合（容積比率）は、５０体積％以上が好ましく、７５体積％以上がより好ましく、１００体積％が更に好ましい。
　製鋼スラグとしては、転炉、電気炉、混銑車などで発生したスラグのみならず、溶銑予備処理スラグやステンレス精錬時に発生するＴ．Ｃｒ≧０．５質量％含有スラグ等も用いることができる。エージング処理された製鋼スラグを用いることもでき、そのエージング方法は問わないが、水浸膨張比が０．５％以下のものが好ましい。コスト高にはなるが、製鋼スラグの一部として、風砕処理された製鋼スラグを用いることもできる。
　骨材は、細骨材と粗骨材とに分類される。ＪＩＳ Ａ ０２０３：２０１４に記載されるとおり、細骨材は、１０ｍｍ網ふるいを全部通り、５ｍｍ網ふるいを質量で８５％以上通る骨材（概略的には、５ｍｍ未満の骨材）である。一方、粗骨材は、５ｍｍ網ふるいに質量で８５％以上とどまる骨材（概略的には、５ｍｍ以上の骨材）である。
　＜最大寸法＞
　本発明における骨材の最大寸法は、５ｍｍ以上６０ｍｍ以下である。したがって、本発明における骨材は、少なくとも粗骨材を含む。
　ここで、骨材の最大寸法とは、ＪＩＳ Ａ ０２０３：２０１４に記載されるとおり、質量で骨材の９０％以上が通るふるいのうち、最小寸法のふるいの呼び寸法で示される寸法である。
　呼び寸法とふるい目の開きとの関係は、ＪＩＳ Ａ １１０２：２０１４、ならびに、ＪＩＳ Ｚ ８８０１－１：２００６、ＪＩＳ Ｚ ８８０１－２：２０００、および、ＪＩＳ Ｚ ８８０１－３：２０００に記載されており、例えば、呼び寸法４０ｍｍはふるい目の開き３７．５ｍｍに対応する。したがって、例えば、最大寸法４０ｍｍの製鋼スラグとは、ふるい目の開き３７．５ｍｍを９０質量％以上通り、かつ、ふるい目の開き３１．５ｍｍを通るのが９０質量％未満の製鋼スラグのことである。
　本発明における骨材の最大寸法は、本発明の水和硬化体の疲労耐久性がより優れるという理由から、１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下が好ましい。
　本発明の水和硬化体は、本発明における骨材とは別に、最大寸法が６０ｍｍを超える骨材を含有していてもよい。
　＜実積率＞
　本発明における骨材の粗骨材の実積率は、５０体積％以上である。これにより、本発明の水和硬化体は、疲労耐久性に優れる。ここで規定している実積率は、本発明における骨材の「粗骨材」の実積率であり、本発明における骨材の「細骨材」の実積率は特に限定されない。
　実積率は、ＪＩＳ Ａ １１０４：２００６に記載されており、概略的には、単位容積に占める骨材正味の容積割合を意味する。
　本発明における骨材の粗骨材の実積率は、本発明の水和硬化体の疲労耐久性がより優れるという理由から、５５体積％以上が好ましい。
　本発明における骨材の粗骨材の実積率は、その上限は特に限定されないが、例えば、７５体積％以下であり、７０体積％以下が好ましい。
　＜容積率＞
　本発明の水和硬化体の容積全体に占める本発明における骨材の容積率が、５５体積％以上である。これにより、本発明の水和硬化体は、疲労耐久性に優れる。ここで規定している容積率は、粗骨材だけではなく、細骨材も含む概念である。
　骨材の容積率は、以下のようにして算出する。まず、水和硬化体を構成する水、骨材（粗骨材および細骨材）、結合材および空気などの材料の各々の容積率を決める。次に、各材料の容積率および密度をもとに計算した配合にて練り上げ試験を行なう。練り上がり後に水和硬化体中の空気量（単位：体積％）を実測して、骨材を含む各材料の実際の容積率を算出する。
　本発明における骨材の容積率は、本発明の水和硬化体の疲労耐久性がより優れるという理由から、５５体積％超が好ましく、５７体積％以上がより好ましい。
　一方、上限は特に限定されず、例えば、８０体積％以下であり、７５体積％以下が好ましい。
　＜細骨材率（ｓ／ａ）＞
　本発明における骨材の細骨材率は、特に限定されないが、体積％で、例えば、３０～６０％であり、３５～５５％が好ましい。
　細骨材率とは、骨材に対する細骨材の割合であり、「ｓ／ａ」とも表記する。
　本発明における骨材の配合量は、特に限定されず、通常のコンクリートやモルタルと同様でよいが、例えば、１２００～３０００ｋｇ／ｍ３であり、１４００～２５００ｋｇ／ｍ３が好ましい。
　本明細書において、「配合量」は、水和硬化体の単位体積（１ｍ３）あたりの配合量（ｋｇ）である（以下、同様）。
 〔結合材〕
　本発明に使用する、水和反応によって硬化する結合材（以下、便宜的に「本発明における結合材」ともいう。）としては、特に限定されず、従来公知の結合材を使用できる。
　本発明における結合材の配合量は、合計で、例えば、３００～８００ｋｇ／ｍ３であり、３５０～７００ｋｇ／ｍ３が好ましい。
　本発明における結合材としては、例えば、高炉スラグ微粉末およびポルトランドセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む結合材が好適に挙げられる。その配合量は、合計で、例えば、２００～７００ｋｇ／ｍ３であり、３００～６８０ｋｇ／ｍ３が好ましい。
　高炉スラグ微粉末としては、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０６：２０１３で規定されるコンクリート用高炉スラグ微粉末が挙げられる。
　ポルトランドセメントとしては、例えば、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９で規定されるポルトランドセメントが挙げられる。
　本発明における結合材は、上記高炉スラグ微粉末などと併用して、または、上記高炉スラグ微粉末などとは別に、シリカフュームおよびフライアッシュからなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでもよい。その配合量は、合計で、例えば、０～３００ｋｇ／ｍ３であり、０～２５０ｋｇ／ｍ３が好ましい。
　シリカフュームとしては、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０７：２０１１で規定されるコンクリート用シリカフュームが挙げられる。
　フライアッシュとしては、例えば、石炭火力発電で生じるフライアッシュが挙げられ、ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５で規定されるコンクリート用フライアッシュ、または、フライアッシュ原粉が好ましい。
 〔水〕
　本発明に使用する水は、特に限定されない。水の配合量は、例えば、１００～３５０ｋｇ／ｍ３であり、１２０～３００ｋｇ／ｍ３が好ましい。
 〔その他の成分〕
　本発明においては、更に、その他の成分を使用してもよい。
　例えば、まだ固まってない水和硬化体のワーカビリティーを確保するため、コンクリートに通常用いられている減水剤などの混和剤を使用してもよい。
　混和剤を使用する場合、その配合量は、例えば、０～１００００ｇ／ｍ３であり、０～７０００ｇ／ｍ３が好ましい。
 〔空気量〕
　本発明において、空気量は特に限定されないが、例えば、体積％で、０．５～１０％であり、１～８％が好ましい。
 〔混練および硬化〕
　本発明においては、上述した成分を配合した組成物を混練して混練物を調製し、この混練物を硬化させて、本発明の水和硬化体を得る。
　本発明の水和硬化体を得るに際しての混練、打設、成形、養生などは、通常のコンクリートやモルタルの場合と同様でよい。硬化に関しても特に限定されないが、早期に硬化させる場合には、コンクリートの場合と同様に、蒸気やオートクレーブによる処理を行なえばよい。
　以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
　＜比較例１～５および発明例１～１５＞
　下記表１の配合でミキサーを用いて混練し、混練物を、１０ｃｍ×１０ｃｍ×４０ｃｍの型枠に成形した。成形物を２日後に脱枠し、２０℃水中で２８日養生して、水和硬化体を得た。
　骨材としては、製鋼スラグを使用した。より詳細には、比較例１～５および発明例１～８では溶銑予備処理スラグを使用し、発明例９～１５では転炉スラグを使用した。
　高炉スラグ微粉末としては、ＪＩＳ Ａ ６２０６：２０１３で規定されるコンクリート用高炉スラグ微粉末を使用した。ポルトランドセメントとしては、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９で規定される普通ポルトランドセメントを使用した。シリカフュームとしては、ＪＩＳ Ａ ６２０７：２０１１で規定されるコンクリート用シリカフュームを使用した。フライアッシュとしては、ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５で規定されるコンクリート用フライアッシュを使用した。
　＜疲労耐久性の評価＞
　得られた水和硬化体について、曲げ疲労試験を行なった。載荷方法は、３等分点載荷とした。載荷条件は、上限応力（応力強度比）をＪＩＳ Ａ １１０６：２００６の曲げ強度試験方法で測定した曲げ強度の６０％とし、下限応力を上限応力の５％とした。繰返し載荷速度は、周波数７Ｈｚとした。
　このような条件で水和硬化体に繰り返し載荷して、破壊が起こるまでの回数を求め、これを曲げ疲労寿命とした。この回数が１×１０４回を超える場合には、疲労耐久性に優れるものとして評価できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１および図１に示す結果から明らかなように、（１）骨材の最大寸法が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、（２）骨材の粗骨材の実積率が５０体積％以上であり、（３）骨材の容積率が５５体積％以上である発明例１～１５は、疲労耐久性が良好であった。
　発明例１～１５を対比すると、粗骨材の実積率が５５体積％以上である発明例５および９～１５は、粗骨材の実積率が５５体積％以上ではない発明例１～４および６～８と比べて、疲労耐久性がより良好であった。
　これに対して、上記（１）～（３）の１つ以上を満たさない比較例１～５は、疲労耐久性が劣っていた。
　＜比較例６～１１および発明例１６～２１＞
　下記表２の配合でミキサーを用いて混練し、混練物を、１０ｃｍ×１０ｃｍ×４０ｃｍの型枠に成形した。成形物を２日後に脱枠し、２０℃水中で２８日養生して、水和硬化体を得た。
　骨材としては、製鋼スラグのほかに、天然砕石、山砂、高炉徐冷スラグ、高炉水砕スラグ細骨材、および、コンクリート用再生骨材（以下、単に「再生骨材」とも表記する）を使用した。
　製鋼スラグ以外の骨材としてより詳細には、比較例６～７および発明例１６～１７では天然砕石および山砂を使用し、比較例８～９および発明例１８～１９では高炉徐冷スラグおよび高炉水砕スラグ細骨材を使用し、比較例１０～１１および発明例２０～２１ではコンクリート用再生骨材を使用した。製鋼スラグとしては溶銑予備処理スラグを使用した。
　高炉スラグ微粉末としては、ＪＩＳ Ａ ６２０６：２０１３で規定されるコンクリート用高炉スラグ微粉末を使用した。ポルトランドセメントとしては、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９で規定される普通ポルトランドセメントを使用した。フライアッシュとしては、ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５で規定されるコンクリート用フライアッシュを使用した。
　＜疲労耐久性の評価＞
　得られた水和硬化体について、曲げ疲労試験を行なった。載荷方法は、３等分点載荷とした。載荷条件は、上限応力（応力強度比）をＪＩＳ Ａ １１０６：２００６の曲げ強度試験方法で測定した曲げ強度の６０％とし、下限応力を上限応力の５％とした。繰返し載荷速度は、周波数７Ｈｚとした。
　このような条件で水和硬化体に繰り返し載荷して、破壊が起こるまでの回数を求め、これを曲げ疲労寿命とした。この回数が１×１０４回を超える場合には、疲労耐久性に優れるものとして評価できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表２に示す結果から明らかなように、（１）骨材の最大寸法が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、（２）骨材の粗骨材の実積率が５０体積％以上であり、（３）骨材の容積率が５５体積％以上である発明例１６～２１は、疲労耐久性が良好であった。
　これに対して、上記（１）～（３）の１つ以上を満たさない比較例６～１１は、疲労耐久性が劣っていた。

Claims (6)

  1. 　製鋼スラグを含有する骨材と、水和反応によって硬化する結合材と、水と、を含有する混練物を硬化させてなる水和硬化体であって、
    　前記骨材の最大寸法が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、
    　前記骨材の粗骨材の実積率が５０体積％以上であり、
    　前記水和硬化体の容積全体に占める前記骨材の容積率が５５体積％以上である、水和硬化体。
  2. 　前記結合材が、高炉スラグ微粉末およびポルトランドセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１に記載の水和硬化体。
  3. 　前記結合材が、シリカフュームおよびフライアッシュからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１または２に記載の水和硬化体。
  4. 　製鋼スラグを含有する骨材と、水和反応によって硬化する結合材と、水と、を含有する混練物を硬化させて水和硬化体を得る、水和硬化体の製造方法であって、
    　前記骨材の最大寸法が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、
    　前記骨材の粗骨材の実積率が５０体積％以上であり、
    　前記水和硬化体の容積全体に占める前記骨材の容積率が５５体積％以上である、水和硬化体の製造方法。
  5. 　前記結合材が、高炉スラグ微粉末およびポルトランドセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項４に記載の水和硬化体の製造方法。
  6. 　前記結合材が、シリカフュームおよびフライアッシュからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項４または５に記載の水和硬化体の製造方法。
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