JP2003165751A

JP2003165751A - 水硬性組成物及び水和硬化体

Info

Publication number: JP2003165751A
Application number: JP2001362551A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Miyata; 康人宮田; Tetsushi Numata; 哲始沼田; Kazuya Yabuta; 和哉藪田; Tatsuto Takahashi; 達人高橋
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2003-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素を含有するセメントを含む水硬性組成物
であって、鉄筋入りの水和硬化体に用いても鉄筋の腐食
を生じにくい水硬性組成物を提供する。【解決手段】塩素含有セメントに高炉水砕スラグ微粉
末を混合すると高炉水砕スラグ微粉末に塩素が固定され
る結果、鉄筋の腐食が効果的に抑制されるという知見に
基づきなされたもので、高炉水砕スラグ微粉末を２０ma
ss％以上、塩素含有量が０．０２mass％超のセメントを
１０mass％以上含有し、且つ高炉水砕スラグ微粉末と塩
素含有量が０．０２mass％超のセメントの合計が８０ma
ss％以上であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、塩素を含有するセ
メントを含む水硬性組成物であって、普通ポルトランド
セメントと同様に鉄筋入りの水和硬化体に利用できる水
硬性組成物及びこの水硬性組成物を結合材とする水和硬
化体に関する。

【０００２】

【従来技術】最近、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥を原料と
した所謂エコセメントが開発され、廃棄物を有用な資材
として利用できる技術として注目を集めている。このエ
コセメントは、原料として用いる焼却灰中の化学成分を
考慮し、その化学成分を速硬性と強度発現性の高い性質
があるカルシウムクロロアルミネート（１１ＣａＯ・７
Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＣｌ_２）およびエーライト（３ＣａＯ
・ＳｉＯ _２）を主要鉱物とし、塩素含有量が０．５〜１
mass％程度になるように設計されたセメントである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このエコセメ
ントのような塩素を含有するセメントは、鉄筋コンクリ
ートに使用した場合に塩素の溶出によって鉄筋が腐食す
るという問題がある。この対策としてセメントの焼成工
程で脱塩素を行う、鉄筋コンクリートに防食鉄筋を使用
するなどが考えられるが、いずれも大幅なコストアップ
になる。このためエコセメントなどの塩素含有セメント
の用途は、現状では無筋コンクリートに限られている。
したがって本発明の目的は、塩素を含有するセメントを
含む水硬性組成物であって、しかも鉄筋入りの水和硬化
体に用いても鉄筋の腐食を生じにくい水硬性組成物を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、塩素含有
セメントに含まれる塩素分による鉄筋の腐食という問題
に対して、塩素含有セメントに高炉水砕スラグ微粉末を
混合すると高炉水砕スラグ微粉末に塩素が固定される結
果、鉄筋の腐食が効果的に抑制されるという事実を見い
出した。本発明はこのような知見に基づきなれたもの
で、その特徴は以下のとおりである。

【０００５】[1] 高炉水砕スラグ微粉末を２０mass％以
上、塩素含有量が０．０２mass％超のセメントを１０ma
ss％以上含有し、且つ高炉水砕スラグ微粉末と塩素含有
量が０．０２mass％超のセメントの合計が８０mass％以
上であることを特徴とする水硬性組成物。 [2] 上記[1]の水硬性組成物において、さらに、アルカ
リ刺激剤を含有することを特徴とする水硬性組成物。

【０００６】[3] 上記[2]の水硬性組成物において、ア
ルカリ刺激剤が製鋼スラグであることを特徴とする水硬
性組成物。 [4] 上記[3]の水硬性組成物において、製鋼スラグの一
部又は全部が溶銑脱硫スラグであることを特徴とする水
硬性組成物。 [5] 上記[3]又は[4]の水硬性組成物において、製鋼スラ
グがエージング処理を経た製鋼スラグであることを特徴
とする水硬性組成物。

【０００７】[6] 骨材と、上記[1]〜[5]のいずれかに記
載の水硬性組成物を結合材として含有することを特徴と
する水和硬化体。 [7] 上記[6]の水和硬化体において、骨材の一部又は全
部が製鋼スラグからなることを特徴とする水和硬化体。 [8] 上記[7]の水和硬化体において、製鋼スラグとし
て、骨材と結合材の両方を含む粒度分布を有するスラグ
を用いることを特徴とする水和硬化体。

【０００８】[9] 上記[8]の水和硬化体において、製鋼
スラグとして、粒径５ｍｍ以下が８５mass％以上、粒径
０．０７５ｍｍ未満が１０mass％以上の粒度分布を有す
るスラグを用いることを特徴とする水和硬化体。 [10] 上記[7]〜[9]のいずれかの水和硬化体において、
製鋼スラグがエージング処理を経た製鋼スラグであるこ
とを特徴とする水和硬化体。

【０００９】[11] 上記[6]〜[10]のいずれかの水和硬化
体において、骨材の一部又は全部が高炉水砕スラグから
なることを特徴とする水和硬化体。 [12] 上記[11]の水和硬化体において、高炉水砕スラグ
として、骨材と結合材の両方を含む粒度分布を有するス
ラグを用いることを特徴とする水和硬化体。 [13] 上記[12]の水和硬化体において、高炉水砕スラグ
として、粒径５ｍｍ以下が８５mass％以上、粒径０．７
５ｍｍ未満が１０mass％以上の粒度分布を有するスラグ
を用いることを特徴とする水和硬化体。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、本発明の水硬性組成物につ
いて説明する。本発明の水硬性組成物は、高炉水砕スラ
グ微粉末を２０mass％以上、塩素含有量が０．０２mass
％超のセメントを１０mass％以上含有し、且つ高炉水砕
スラグ微粉末と塩素含有量が０．０２mass％超のセメン
トの合計が８０mass％以上の水硬性組成物である。な
お、塩素含有量が０．０２mass％以下のセメントは特に
塩素の溶出による鉄筋腐食などの問題を生じさせないた
め、本発明では塩素含有量が０．０２mass％超のセメン
トを塩素含有セメントとして扱う。したがって、以下の
説明において塩素含有セメントとは塩素含有量が０．０
２mass％超のセメントを指すものとする。

【００１１】高炉水砕スラグ微粉末はＡｌ含有量が多い
ため、水和反応によって塩素を含む水和物であるフリー
デル氏塩（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＣｌ_２・１０Ｈ
_２Ｏ）を生成する能力が大きく、このため塩素を固定す
る能力が高い。また、高炉水砕スラグ微粉末やセメント
に含まれるケイ酸カルシウム水和物などにも塩素を吸着
ないし吸収して固定する作用があり、さらに高炉水砕ス
ラグ微粉末を水硬性組成物の構成成分とすることは組成
物中の塩素（セメントに含まれる塩素）の含有率を希釈
することにもなるので、これらの効果によってセメント
中に含まれる塩素を無害化することができる。したがっ
て、塩素含有セメントに対して高炉水砕スラグ微粉末を
配合することにより、この水硬性組成物を鉄筋入りの水
和硬化体に使用した場合の塩素による鉄筋の腐食を効果
的に抑制することができる。

【００１２】ここで、水硬性組成物中での高炉水砕スラ
グ微粉末の含有量が２０mass％未満では塩素含有セメン
トに含まれる塩素の十分な固定作用が得られない。ま
た、高炉水砕スラグ微粉末と塩素含有セメントの合計含
有量が８０mass％未満では本発明の効果が十分に発現し
ない。なお、水硬性組成物中での塩素含有セメントの含
有量が１０mass％未満では、特に高炉水砕スラグ微粉末
を添加して塩素を無害化する必要性が乏しい。

【００１３】また、水硬性組成物中での高炉水砕スラグ
微粉末と塩素含有セメントとの質量比［高炉水砕スラグ
微粉末］／［塩素含有セメント］は、高炉水砕スラグ微
粉末を配合したことによる十分な効果を得るため１／４
以上、好ましくは１／３以上とすることが望ましい。ま
た、上記質量比の上限は４とすることが好ましい。上記
質量比が４を超えるとアルカリ刺激が不足するため、水
和反応の進行が遅くなる。

【００１４】水硬性組成物中には高炉水砕スラグ微粉末
のアルカリ刺激剤を配合することが好ましい。このアル
カリ刺激剤としては、製鋼スラグを用いることができ
る。この製鋼スラグは、鉄鋼製造プロセスにおいて生じ
る副生成物であり、同プロセスにおいて大量に生成し且
つ非常に安価な材料である。この製鋼スラグは、溶銑な
どを溶鋼に精錬するための種々の工程で発生し、例え
ば、脱炭スラグ、溶銑脱燐スラグ、溶銑脱硫スラグ、溶
銑脱珪スラグ、取鍋精錬スラグ、電気炉製鋼スラグなど
がある。製鋼スラグの化学成分はスラグが生成する精錬
工程によりある程度の差はあるが、主な化学成分は酸化
カルシウム（ＣａＯ）、二酸化珪素、酸化アルミニウ
ム、鉄などである。

【００１５】ところで、この製鋼スラグは高比重で硬質
な物質であるため、従来から土木・建築用資材への有効
利用が期待されているが、以下のような問題があるた
め、その利用は制限されてきた。すなわち、製鋼スラグ
中には精錬時に使用されたＣａＯの一部が未反応の状態
で残存しており、この未反応ＣａＯが水分と接触するこ
とにより水和反応を起こして水酸化カルシウムを形成す
るが、この反応に伴って著しい体積膨張が生じる。この
ため製鋼スラグを土木・建築用資材として利用した場
合、上記のような著しい体積膨張によりそれを利用した
構造物が破壊される恐れがある。

【００１６】このような問題に対し、本発明者らは製鋼
スラグを高炉水砕スラグ微粉末とともに配合することに
より、上記のような体積膨張が適切に抑えられ、しかも
製鋼スラグがアルカリ刺激剤として極めて有効に機能す
ること、また製鋼スラグのなかでもＣａＯ含有量が多い
スラグほどアルカリ刺激剤として好適であり、そのなか
でも特に溶銑脱硫スラグが最適であることを見い出し
た。

【００１７】ここで、高炉水砕スラグとともに製鋼スラ
グをアルカリ刺激剤として添加した場合に体積膨張が抑
えられるのは、製鋼スラグ中の未反応ＣａＯと高炉水砕
スラグが混在した場合、水の存在下で不溶性のｌ・Ｃａ
Ｏ−ｍ・ＳｉＯ_２−ｎ・Ｈ_２Ｏゲルが生成することによ
り、上述のような水酸化カルシウムの生成が抑えられる
ためであると考えられる。

【００１８】さらに本発明者らは、製鋼スラグの中でも
溶銑脱硫スラグに着目してアルカリ刺激剤としての有効
性を検討した。溶銑脱硫スラグ（以下、単に“脱硫スラ
グ”という）は鉄鋼製造プロセスの脱硫工程で発生する
スラグであり、組成及び形態面で以下のような特徴を有
している。

【００１９】(1) 磁気選別などによる地金除去後におい
て、ＣａＯの含有量が５０mass％以上と高く、未反応Ｃ
ａＯも多く含まれている。したがって、上述した製鋼ス
ラグの一般的な特徴である膨張・崩壊が他の製鋼スラグ
よりも激しく起こる。 (2) 形態として、他の製鋼スラグに較べて細粒の割合が
多い。これは、上記のようにＣａＯの割合が高いため
に、放置しておくと水和反応が進行し、膨張・崩壊によ
る細粒化が進行するためである。 (3) 硫黄分を１〜４mass％程度含有している。

【００２０】従来、脱硫スラグは上記(1)〜(3)の点から
土木・建築用資材としては扱いにくいものとされてい
た。これに対して本発明者らは、脱硫スラグを水硬性組
成物中にアルカリ刺激剤として配合した場合には、上記
(1)〜(3)のいずれもがむしろ有利な要素になり得ること
を見い出した。

【００２１】すなわち、上記(1)の点はアルカリ刺激を
強める効果を生じ、また上記(2)の点は、細粒であるた
めに破砕・磨砕コストを省略し又は大幅に軽減すること
ができる効果を生じる。さらに、上記(3)の点について
は以下のような効果を生じる。すなわち、スラグ中に硫
黄分が多いと、その一部が水和反応過程において膨張性
の水和物であるエトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３
・３ＣａＳＯ_４・３２Ｈ _２Ｏ）を生成し、このようなエ
トリンガイトの生成が水和硬化体の強度特性の向上に寄
与する。

【００２２】すなわち、高炉セメントにエトリンガイト
源である石膏を添加すると強度特性を向上させることが
知られており（例えば、内川ら，セメント技術年報，２
８，６８ (1974)）、その理由としては、第一に、高炉
水砕スラグの乾燥収縮はセメントのそれよりも大きい
が、その収縮をエトリンガイトが緩和する働きがあるこ
と、第二に、初期の強度向上にエトリンガイトの生成が
寄与する（つまり、初期においてセメント粒子間の隙間
をエトリンガイトが埋めることにより強度が向上する）
ためであると考えられている。そして、脱硫スラグをア
ルカリ刺激剤として用いる水硬性組成物においては、生
成したエトリンガイトが高炉水砕スラグ微粉末の乾燥収
縮の緩和に寄与し、その結果、強度特性が向上するもの
と考えられる。したがって、この点においても脱硫スラ
グは従来のアルカリ刺激剤である石灰微粉末と比較して
優れた特性を有している。

【００２３】一方、脱硫スラグをアルカリ刺激剤として
用いた場合、上記(1)の点が水和硬化体の強度低下若し
くは破壊の要因となる可能性がある。しかし、本発明者
らの検討の結果、脱硫スラグの添加量の上限を設けるこ
とで膨張の影響を十分小さくできることが判った。脱硫
スラグは、鉄鋼製造プロセスの脱硫を目的とした精錬工
程で発生するスラグであるが、その精錬方式（例えば、
精錬設備、精錬容器、精錬方法）は特に限定されない。

【００２４】磁気選別などによる地金（鉄分）除去処理
後の脱硫スラグの組成は、例えば、酸化カルシウム（Ｃ
ａＯ）：５８mass％、酸化珪素：（ＳｉＯ_２）１６mass
％、酸化アルミニウム：（Ａｌ_２Ｏ_３）１０mass％、全
鉄：６mass％、硫黄：３．５mass％である。水硬性組成
物中でのアルカリ刺激剤である製鋼スラグの配合量は、
高炉水砕スラグ微粉末の配合量の５mass％以上とするこ
とが好ましい。配合量が高炉水砕スラグ微粉末の配合量
の５mass％未満では、アルカリ刺激剤としての作用が十
分に得られない。

【００２５】一方、製鋼スラグの配合量が多いほどアル
カリ刺激は強くなるが、過剰に配合すると相対的にシリ
カ含有物質の割合が減少し、また、水和反応時の水酸化
カルシウムの生成やエトリンガイトの生成（特に、脱硫
スラグの場合）による膨張の影響を受けやすくなり、水
和硬化体の強度が低下しやすい。製鋼スラグの配合量が
高炉水砕スラグ微粉末の配合量の３０mass％を超えると
このような傾向が顕著になるため、その配合量は高炉水
砕スラグ微粉末の配合量の３０mass％以下とすることが
好ましい。

【００２６】また、製鋼スラグの好ましい配合量として
は、後述するような事前のエージング処理を行わない場
合には高炉水砕スラグ微粉末の配合量の５〜２５mass％
とすることが、また、事前のエージング処理を行う場合
には高炉水砕スラグ微粉末の配合量の３〜１５mass％と
することが好ましく、これらの範囲において最も高い効
果が得られる。また、製鋼スラグの配合量をこのような
好適な範囲とすることによる効果は、溶銑脱硫スラグの
場合に最も顕著である。

【００２７】本発明の水硬性組成物は、塩素含有セメン
トと高炉水砕スラグ微粉末、さらに必要に応じて配合さ
れるアルカリ刺激剤（好ましくは、製鋼スラグ）以外の
残部成分として他の無機微粒子を２０mass％を限度とし
て含むことができる。この無機微粒子としては結合材と
なり得る材料が特に好ましいが、これに限定されるもの
ではなく、高炉水砕スラグ微粉末や製鋼スラグの作用な
どに悪影響を及ぼさない材料であれば特に制限はない。
例えば、石膏、普通ポルトランドセメント、石灰微粉
末、スラグ微粉末（高炉水砕スラグや製鋼スラグ以外の
スラグの微粉末）などの１種以上を配合することができ
る。これらのうち石膏はエトリンガイトを生成すること
によって先に述べたような機能を発揮し、水和反応を促
進させる。また、普通ポルトランドセメントはそれ自体
が水和硬化に寄与する。

【００２８】本発明の水硬性組成物に配合される高炉水
砕スラグや製鋼スラグは、微粉状にして用いられるが、
この微粉状のスラグを得る方法としては、スラグを篩い
分けする方法、スラグを破砕及び／又は磨砕する方法、
あるいはそれらを組み合わせる方法など、任意の方法を
採ることができる。なお、脱硫スラグは先に述べたよう
に元々細粒分が多いので、上記の微粉状にする工程を他
の製鋼スラグに較べて大幅に簡略化又は省略することが
可能である。また、上記各種スラグから篩分けなどに微
粉を取り出した後に残る細粒は、水和硬化体の細骨材の
一部として用いてもよい。

【００２９】また、本発明の水硬性組成物においてアル
カリ刺激剤として製鋼スラグを配合する場合、予めエー
ジング処理した製鋼スラグを用いることにより、さらに
膨張の影響を小さくし、得られる水和硬化体の強度を上
昇させることができる。これは、製鋼スラグに予めエー
ジング処理を実施しておくことにより、製鋼スラグ中の
未反応ＣａＯが水和反応により水酸化カルシウムが生成
する際に約２倍もの体積膨張を伴うことに起因する水和
硬化体の膨張が抑えられるためであり、その結果、水和
硬化体の強度低下が防止される。また、脱硫スラグの場
合には未反応ＣａＯを多く含有するため、このようなエ
ージング処理の効果は特に大きい。

【００３０】ここで、エージング処理とは製鋼スラグを
湿空中又は水中におくことによって水分（水、温水、蒸
気など）と反応させ、スラグの体積膨張や崩壊を事前に
起こさせておく処理であり、その方法は特に問わない
が、常温でエージング処理する方法としては、スラグ
を湿空下におく方法、容器などを用いてスラグを水
中におく（沈める）方法などが考えられる。ここで、上
記の方法では、スラグを水中以外で水分と反応しやす
い条件下におけばよく、例えば、野積みのスラグに散水
する方法（人為的な散水の他に降雨でもよい）などでも
よい。

【００３１】また、製鋼スラグのなかでも脱硫スラグは
特に未反応ＣａＯが多く反応性に富むため、他の製鋼ス
ラグに較べてエージング処理の期間がかなり短くて済
む。すなわち、脱硫スラグの湿空中又は水中でのエージ
ング処理の期間は１日以上、好ましくは７日以上とする
ことが望ましいが、最長でも２ヶ月程度あれば十分であ
る。また、製鋼スラグをさらに確実にエージング処理す
るため、蒸気エージングや温水エージングなどを実施し
てもよく、これらによれば湿空中又は水中でのエージン
グ処理よりも短期間で処理を完了することができる。

【００３２】このようなエージング処理を行うことによ
り、上述したような基本的な効果に加えて、製鋼スラグ
が崩壊することによりスラグの細粒化が進み、水硬性組
成物の材料として必要な微粒分の回収率が向上するとい
う効果も得られる。特に、脱硫スラグの場合は先に述べ
たように元々細粒分が多い上、これにエージング処理に
よる崩壊作用が加わるため、微粒分の回収率が特に高く
なる利点がある。以上の点からして、製鋼スラグ（特
に、脱硫スラグ）のエージング処理は、スラグから水硬
性組成物の材料に適した微粒分を高い比率で回収する手
段としても有効である。

【００３３】次に、本発明の水和硬化体について説明す
る。本発明の水和硬化体は、骨材と、結合材として以上
述べたような水硬性組成物を含有する水和硬化体であ
る。この水和硬化体は、結合材中に塩素含有セメントが
含まれるが、同じく結合材中に含まれる高炉水砕スラグ
微粉末が塩素を効果的に固定するため、鉄筋を用いても
塩素による腐食が生じにくく、このため通常の鉄筋コン
クリートと同様の鉄筋を用いることができる。

【００３４】なお、本発明の水和硬化体において結合材
と骨材に同種のスラグ（例えば、高炉水砕スラグ、転炉
スラグ、溶銑脱硫スラグなど）を用いる場合には、或る
粒度分布を有するスラグ（例えば、或る条件で粉砕処理
したスラグやその粉砕処理後に篩分したスラグ）には結
合材としての粒径と骨材としての粒径をそれぞれ満足す
るスラグ粒子が含まれていることから、このスラグをそ
のまま水和硬化体の原材料（結合材と骨材）として用い
ることができる。

【００３５】水和硬化体に用いられる結合材はその機能
上微粉である必要があり、このため結合材は粒径が０．
０７５ｍｍ未満（通常、０．０７５ｍｍ篩い下）のもの
とする。一方、骨材（細骨材及び／又は粗骨材）はその
機能上ある程度の粒径を有する必要があり、このため骨
材は粒径が０．０７５ｍｍ以上（通常、０．０７５ｍｍ
篩い上）のものとする。但し、本発明の水和硬化体にお
いて、結合材と骨材をそれぞれ別々に準備し、これらを
混合して用いるような場合には、骨材中に不可避的に若
干量の微粉（粒径が０．０７５ｍｍ未満の微粉）が含ま
れることは妨げない。

【００３６】本発明の水和硬化体に含まれる結合材の組
成は、高炉水砕スラグ微粉末を２０mass％以上、塩素含
有セメントを１０mass％以上含有し、且つ高炉水砕スラ
グ微粉末と塩素含有セメントの合計が８０mass％以上で
あり、これらの詳細及び限定理由は先に水硬性組成物に
関して述べた通りである。また、この結合材中には先に
述べたような条件でアルカリ刺激剤（好ましくは製鋼ス
ラグ）を配合することができる。

【００３７】本発明の水和硬化体に含まれる骨材（細骨
材及び／又は粗骨材）としては、天然砕石、海砂、川
砂、コンクリート廃材、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラ
グ、製鋼スラグなどを用いることができる。また、骨材
として製鋼スラグを用いる場合、スラグの種類に制約は
なく、例えば、脱炭スラグ、溶銑脱燐スラグ、溶銑脱硫
スラグ、溶銑脱珪スラグ、取鍋精錬スラグ、電気炉製鋼
スラグなどを用いることができる。

【００３８】本発明の水和硬化体において、骨材（特に
細骨材）として使用される製鋼スラグは結合材のアルカ
リ刺激剤としても機能する。このアルカリ刺激剤として
の製鋼スラグの機能や好ましい条件は、先に本発明の水
硬性組成物に関して述べた通りである。

【００３９】但し、骨材（特に粗骨材）として製鋼スラ
グを用いる場合、骨材の全量ではなく一部として用いる
ことが好ましい。これは製鋼スラグ（特に、溶銑脱硫ス
ラグ）を骨材として多量に使用すると膨張崩壊の危険性
が増すからである。具体的には、骨材として製鋼スラグ
を用いる場合、骨材中での製鋼スラグの割合は５０mass
％以下とすることが好ましい。また、骨材として用いる
製鋼スラグについても、先に結合材に関して述べたのと
同じ条件でエージング処理することが好ましい。

【００４０】また、本発明の水和硬化体において高炉水
砕スラグや製鋼スラグを骨材及び結合材の両方に用いる
場合、骨材と結合材の両方を含む粒度分布を有するスラ
グ（例えば、或る条件で粉砕処理したスラグやその粉砕
処理後に篩分けしたスラグ）を用いてもよく、これによ
り製鋼スラグや高炉水砕スラグに関しては結合材と骨材
を別々に準備することなく、原材料を配合することがで
きる。またその場合、粒径５ｍｍ以下が８５mass％以
上、粒径０．０７５ｍｍ未満が１０mass％以上の粒度分
布を有するスラグを用いることが好ましい。このような
粒度分布を有するスラグには細骨材と結合材に好適な粒
径のスラグ粒子が混在しており、このようなスラグを用
いれば膨張崩壊の危険が少なく、また製鋼スラグの場合
にはアルカリ刺激剤としての機能を十分に発揮させるこ
とができる。

【００４１】本発明の水和硬化体には、上述したような
結合材と骨材以外に、必要に応じて増量材、着色剤（顔
料）等の粉粒物や微粉末を適量配合することができる。
増量材としては、例えば、都市ゴミ焼却灰、土、下水汚
泥焼却灰、汚泥、フライアッシュ、ガラス、金属、樹脂
等が挙げられる。また、その他の配合成分としては、後
述する減水剤や増粘剤等のような混和剤等が挙げられ
る。

【００４２】本発明の水和硬化体は、上述したような結
合材及び骨材、さらに必要に応じて増量材や顔料等の粉
粒物や微粉末を配合したものに、水を加えて混練し、こ
れを水和硬化させることにより製造されるが、この混錬
の際、所望の性質ないしは性状の水和硬化体を得るため
に、必要に応じて各種の混和剤を配合することができ
る。この混和剤としては、例えば、減水剤、高性能減水
剤、防錆剤、流動化剤、凝結・硬化時間調節剤、増粘
剤、水中不分離剤、消泡剤、起泡剤、防水剤、防凍剤等
が挙げられる。

【００４３】

【実施例】［実施例１］塩素含有セメントを含む水硬性
組成物を結合材として用いた鉄筋入りの水和硬化体を作
成し、鉄筋の腐食状況を調査した。結合材である水硬性
組成物としては、塩素含有セメントのみからなるもの、
塩素含有セメントと高炉水砕スラグ微粉末からなるもの
を用いた。また、比較例の水硬性組成物としては塩素を
含有しない普通ポルトランドセメントのみからなるもの
も用いた。

【００４４】塩素含有セメントは普通ポルトランドセメ
ントに塩化カルシウムを添加することにより調製した。
塩化カルシウムは水に溶解させ、これを混練水として用
いることにより普通ポルトランドセメントに添加した。
高炉水砕スラグ微粉末はプレーン比表面積４０００ｃｍ
^２／ｇのものを使用した。また、骨材は粗骨材として海
砂（脱塩処理を十分に行ったもの）及び天然砕石を用
い、細骨材として天然砂を用いた。

【００４５】これらの材料を水セメント比５０％、細骨
材比４５％で混練し、鉄筋入りの水和硬化体を作製し
た。なお、鉄筋はかぶり厚を２ｃｍとした。得られた鉄
筋入りの水和硬化体を２８日間淡水中で養生し、これを
１年間海洋環境下（海水中）に沈設した後、鉄筋の腐食
の程度を評価した。具体的には硬化体表面側の側面中央
部（２ｃｍ×３０ｃｍ）の腐食面積を測定し、側面中央
部の面積に対する腐食面積率を求めた。

【００４６】表１に鉄筋の腐食面積率を示す。これによ
れば、結合材である塩素含有セメントに高炉水砕スラグ
微粉末を配合していない比較例の水和硬化体は鉄筋の腐
食が大きく進行している。これに対して、結合材である
塩素含有セメントに高炉水砕スラグ微粉末を配合した本
発明例の水和硬化体では鉄筋腐食の程度は小さく、特に
結合材中の塩素含有セメントと高炉水砕スラグ微粉末の
配合比が４：６〜６：４の範囲のものは、普通ポルトラ
ンドセメントを用いた場合とほぼ同等の結果が得られて
いる。なお、結合材中の高炉水砕スラグ微粉末の配合量
が多い場合に腐食面積率が増加しているのは、養生中の
水和反応が不十分であったことが理由として考えられ
る。

【００４７】

【表１】

【００４８】［実施例２］塩素含有セメントを含む水硬
性組成物を結合材として用いた鉄筋入りの水和硬化体を
作成し、鉄筋の腐食状況を調査した。結合材である水硬
性組成物としては、塩素含有セメントのみからなるも
の、塩素含有セメントと高炉水砕スラグ微粉末からなる
ものを用いた。塩素含有セメントは普通ポルトランドセ
メントに塩化カルシウムを添加することにより調製し
た。塩化カルシウムは水に溶解させ、これを混練水とし
て用いることにより普通ポルトランドセメントに添加し
た。

【００４９】高炉水砕スラグ微粉末はプレーン比表面積
４０００ｃｍ^２／ｇのものを使用した。骨材は、粗骨材
として天然砕石を用いた。また、細骨材としては海砂
（脱塩処理を十分に行ったもの）を用いるとともに、実
施例Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６においてはアルカリ刺激剤を兼
ねた細骨材として脱硫スラグを用いた。この脱硫スラグ
としては、エージング処理（水中養生７日間）を行った
脱硫スラグ粉（２ｍｍ篩い下の脱硫スラグ粉）を用い
た。

【００５０】これらの材料を水セメント比５０％、細骨
材比４５％で混練し、鉄筋入りの水和硬化体を作製し
た。なお、鉄筋はかぶり厚を２ｃｍとした。得られた鉄
筋入りの水和硬化体を２８日間淡水中で養生し、これを
１年間海洋環境下（海水中）に沈設した後、鉄筋の腐食
の程度を評価した。具体的には硬化体表面側の側面中央
部（２ｃｍ×３０ｃｍ）の腐食面積を測定し、側面中央
部の面積に対する腐食面積率を求めた。

【００５１】表２に鉄筋の腐食面積率を示す。これによ
れば、結合材である塩素含有セメントに高炉水砕スラグ
微粉末を配合していない比較例の水和硬化体は鉄筋の腐
食が大きく進行している。これに対して、結合材である
塩素含有セメントに高炉水砕スラグ微粉末を配合した本
発明例の水和硬化体では鉄筋腐食の程度は小さく、ま
た、特に結合材中にアルカリ刺激剤として脱硫スラグを
配合することにより鉄筋腐食がさらに効果的に抑えられ
ている。

【００５２】

【表２】

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように本発明の水硬性組成物
は、塩素を含有するセメントを含む水硬性組成物であり
ながら、鉄筋入りの水和硬化体に適用した場合に鉄筋の
腐食が効果的に抑制される。このため、普通ポルトラン
ドセメントと同様に鉄筋入り水和硬化体用の結合材とし
て広く用いることができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 18:14 Ｃ０４Ｂ 18:14 Ｃ） (72)発明者藪田和哉東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者高橋達人東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4G012 PA29 PB03 PB05 PC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉水砕スラグ微粉末を２０mass％以
上、塩素含有量が０．０２mass％超のセメントを１０ma
ss％以上含有し、且つ高炉水砕スラグ微粉末と塩素含有
量が０．０２mass％超のセメントの合計が８０mass％以
上であることを特徴とする水硬性組成物。
【請求項２】さらに、アルカリ刺激剤を含有すること
を特徴とする請求項１に記載の水硬性組成物。
【請求項３】アルカリ刺激剤が製鋼スラグであること
を特徴とする請求項２に記載の水硬性組成物。
【請求項４】製鋼スラグの一部又は全部が溶銑脱硫ス
ラグであることを特徴とする請求項３に記載の水硬性組
成物。
【請求項５】製鋼スラグがエージング処理を経た製鋼
スラグであることを特徴とする請求項３又は４に記載の
水硬性組成物。
【請求項６】骨材と、請求項１、２、３、４又は５に
記載の水硬性組成物を結合材として含有することを特徴
とする水和硬化体。
【請求項７】骨材の一部又は全部が製鋼スラグからな
ることを特徴とする請求項６に記載の水和硬化体。
【請求項８】製鋼スラグとして、骨材と結合材の両方
を含む粒度分布を有するスラグを用いることを特徴とす
る請求項７に記載の水和硬化体。
【請求項９】製鋼スラグとして、粒径５ｍｍ以下が８
５mass％以上、粒径０．０７５ｍｍ未満が１０mass％以
上の粒度分布を有するスラグを用いることを特徴とする
請求項８に記載の水和硬化体。
【請求項１０】製鋼スラグがエージング処理を経た製
鋼スラグであることを特徴とする請求項７、８又は９に
記載の水和硬化体。
【請求項１１】骨材の一部又は全部が高炉水砕スラグ
からなることを特徴とする請求項６、７、８、９又は１
０に記載の水和硬化体。
【請求項１２】高炉水砕スラグとして、骨材と結合材
の両方を含む粒度分布を有するスラグを用いることを特
徴とする請求項１１に記載の水和硬化体。
【請求項１３】高炉水砕スラグとして、粒径５ｍｍ以
下が８５mass％以上、粒径０．７５ｍｍ未満が１０mass
％以上の粒度分布を有するスラグを用いることを特徴と
する請求項１２に記載の水和硬化体。