JP6015585B2 - 水和硬化体 - Google Patents
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Description
これとは別に、特許文献3には、細骨材、粗骨材として所定の大きさに粉砕整粒された鉄鋼スラグと、結合材として微粉砕された高炉スラグと製鋼スラグとを配合した鉄鋼スラグを混練水で混練し、成形して得られるスラグブロックが記載されている。特許文献3に記載された技術によれば、セメントを結合材とするコンクリートブロックと比較しても圧縮強度、嵩比重が変わらない高品質の製品となるとしている。また、特許文献3に記載された技術では、原料すべてを製鉄所の副産物として発生する鉄鋼スラグを使用しており、鉄鋼スラグの有効利用という観点では優れている。
さらに、非特許文献1に記載されたマニュアルでは、鉄鋼スラグ水和固化体として、骨材に製鋼スラグを、主な結合材に高炉スラグ微粉末を使用したうえ、安定した反応性を確保するという観点から、アルカリ刺激材として、消石灰、普通ポルトランドセメントを添加することが推奨されている。これは、原料として製鉄所副産物のみを使用した水和硬化体が、工業的製品としてまだ十分に実用に耐えるまでに至っていないためである。
骨材としての粉化率:0.8%の製鋼スラグに、結合材として、高炉スラグ微粉末(ブレーン値:4000cm2/g)とともに、CaO量が40〜55質量%で、遊離CaO(f−CaO)が0.5〜5.2質量%の範囲に変化した各種転炉スラグを配合し、水を加えて混練したのち、モールド(100mmφ×200mmL)内に注入して、水和硬化体である試験材(円柱状)とした。なお、同時に、ポゾラン反応性を有するシリカ含有物質であるフライアッシュ(JIS A 6201相当品)も添加した。
図1から、所望の強度である9.8N/m2(準硬石相当)以上を有する水和硬化体を得るためには、潜在水硬性を有するシリコン含有物質に組み合わせる製鋼スラグを、1.5質量%以上の遊離CaOを含有する微粉砕製鋼スラグとする必要があることがわかる。なお、工業的に安定した性能を確保するためには、上記した強度に20%程度上のせした強度を確保することが望ましく、そのためには3質量%以上とする必要があることがわかる。
図2から、所望の強度である9.8N/m2以上を有する水和硬化体を得るためには、転炉スラグの配合量を、高炉スラグ微粉末100質量部に対し20質量部以上とする必要があることがわかる。
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は、つぎのとおりである。
本発明では、結合材は、潜在水硬性を有するシリカ含有物質と、ポゾラン反応性を有するシリカ含有物質と、さらに微粉砕された製鋼スラグ(微粉砕製鋼スラグともいう)とする。
なお、微粉砕製鋼スラグの添加量(含有量)は、潜在水硬性を有するシリカ含有物質100質量部に対し、20質量部以上100質量部未満とすることが好ましい。添加量(含有量)が20質量部未満では、アルカリ刺激剤が十分でなかったり、均質性が不十分となり、所望の強度を安定して確保できなくなる。一方、100質量部以上となると、固化体のマトリックス部が製鋼スラグ主体となるため、得られる水和硬化体の強度が不足する。このため、微粉砕製鋼スラグの添加量(含有量)は、潜在水硬性を有するシリカ含有物質100質量部に対し、20質量部以上100質量部未満の範囲に限定することが好ましい。
なお、ポゾラン反応性を有するシリカ含有物質の添加量(含有量)は、微粉砕製鋼スラグ100質量部に対し、10質量部以上100質量部未満とすることが好ましい。10質量部未満では、スラグの種類にもよるが、水和硬化体の発現する強度が低下する場合が多くなる。一方、100質量部以上と過剰に含有すると、未凝固水和硬化体の作業性(ワーカビリティー)が低下するうえ、水和硬化体の発現する強度が低下する。このため、ポゾラン反応性を有するシリカ含有物質は、微粉砕製鋼スラグ100質量部に対し、10質量部以上100質量部未満に限定することが好ましい。
なお、本発明水和硬化体を製造するための、骨材と結合材と水の配合割合や、混練方法、打設方法、成形方法、養生等の施工方法は、用途に応じて、通常のコンクリート、モルタルの場合と同様としてよい。
なお、強度指標として結合材の合計量と混練水量との比(粉体水比)は、次式
強度指数={潜在水硬性を有するシリカ含有物質+0.35×(ポゾラン反応性を有するシリカ含有物質)+0.35×(微粉砕製鋼スラグ)}/(混練水量)
で算出するものとする。
溶銑予備処理として脱燐処理を施された溶銑に、さらに機械撹拌式脱硫処理を施したのち、転炉に装入し脱炭精錬を行った。その際発生した転炉スラグ(製鋼スラグ)を回収し、結合材の一つであるアルカリ刺激剤の原料とした。なお、回収した転炉スラグは、遊離CaO量が異なる3種を選択した。
また、一部の転炉スラグでは、生石灰を投入せずに含水量が高いまま、回収した転炉スラグをローラーミルで粉砕し、0.6mm以下の粒子の割合が87%の粒径分布を有する微粉砕された転炉スラグ(製鋼スラグ)Bを得た。なお、同じ転炉スラグを用いて、粉砕条件を変化して、0.6mm以下の粒子の割合が40%である粒径分布を有する微粉砕された転炉スラグ(製鋼スラグ)B1を得た。
また、結合材の一つである潜在水硬性を有するシリカ含有物質として、高炉スラグ微粉末(ブレーン値:4000cm2/g)を用いた。また、結合材の一つであるポゾラン反応を有するシリカ含有物質としてフライアッシュ(JIS II種相当品)を用いた。
得られた円柱試験体について、JIS A 1108の規定に準拠して、一軸圧縮強度を測定した。なお、未凝固の水和硬化体の作業性(ワーカビリティー)の指標として、混練直後に、JIS A 1101の規定に準拠してスランプ値を測定した。得られた値を表2に併記した。
Claims (2)
- 骨材と結合材とを、水とともに混練し成形、硬化してなる水和硬化体であって、
前記骨材を製鋼スラグを主とする骨材とし、
前記骨材としての前記製鋼スラグが、80℃の温水に10日間浸漬する条件で測定した粉化率が2.5%以下であり、
前記結合材が、潜在水硬性を有するシリカ含有物質と、ポゾラン反応性を有するシリカ含有物質と、さらに1.5質量%以上の遊離CaOを含み粒子径0.6mm以下の粒子を85質量%以上含有する微粉砕製鋼スラグとからなり、
前記微粉砕製鋼スラグを、前記潜在水硬性を有するシリカ含有物質100質量部に対し、20質量部以上100質量部未満含有し、前記ポゾラン反応性を有するシリカ含有物質を該微粉砕製鋼スラグ100質量部に対し、10質量部以上120質量部未満含有することを特徴とする水和硬化体。 - 前記潜在水硬性を有するシリカ含有物質が高炉スラグ微粉末であり、前記ポゾラン反応性を有するシリカ含有物質がフライアッシュ及び/又はシリカフュームであることを特徴とする請求項1に記載の水和硬化体。
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