(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグと、石炭灰と、セメントと、水とを配合してなるコンクリート組成物であって、
前記製鋼スラグは、粒径５ｍｍ超の粗骨材成分と、粒径５ｍｍ以下の細骨材成分とからなり、前記石炭灰と該製鋼スラグとの配合割合が、容量比（石炭灰：製鋼スラグ）で２０：８０〜３５：６５であり、
前記粗骨材成分と前記細骨材成分との質量比（粗骨材成分：細骨材成分）が、２０：８０〜８０：２０であり、
前記製鋼スラグの水浸膨張比が、０．５以下であることを特徴とするコンクリート組成物。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート組成物の製造方法であって、前記製鋼スラグを配合するに際し、前記粗骨材成分と前記細骨材成分との混合物を用いることを特徴とするコンクリート組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート組成物に関し、詳しくは、製鋼スラグを粗骨材として含有し、高強度のコンクリート構造物を与え得るコンクリート組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
コンクリートは、セメント、粗骨材、細骨材等からなり、該粗骨材としては、砂利、砕石、高炉スラグ粗骨材等が用いられている。
【０００３】
製鋼スラグは、高炉スラグと同じく製鉄過程において生じるスラグであるが、膨張崩壊性を有するために、その用途は、例えば路盤材や土質改良材等の膨張が致命的な欠陥とならないような用途に限られていた。
近年、斯かる製鋼スラグの新たな活用方法を提供するものとして、５ｍｍ以下に粒度調整した製鋼スラグを、コンクリート用の細骨材として利用する方法が提案されているが、製鋼スラグを、粗骨材として製鋼スラグを有効に利用する方法については未だ提案されていない。
【０００４】
従って、本発明は、製鋼スラグを粗骨材として含有し、高強度のコンクリート構造物を与え得るコンクリート組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、製鋼スラグと、石炭灰と、セメントと、水とを配合してなるコンクリート組成物であって、前記製鋼スラグは、粒径５ｍｍ超の粗骨材成分と、粒径５ｍｍ以下の細骨材成分とからなり、前記石炭灰と該製鋼スラグとの配合割合が、容量比（石炭灰：製鋼スラグ）で２０：８０〜３５：６５であり、前記粗骨材成分と前記細骨材成分との質量比（粗骨材成分：細骨材成分）が、２０：８０〜８０：２０であり、前記製鋼スラグの水浸膨張比が、０．５以下であることを特徴とするコンクリート組成物を提供することにより、上記の目的を達成したものである。
また、本発明は、上記のコンクリート組成物の製造方法であって、前記製鋼スラグを配合するに際し、前記粗骨材成分と前記細骨材成分との混合物を用いることを特徴とするコンクリート組成物の製造方法を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の細骨材について詳細に説明する。
本発明のコンクリート組成物は、製鋼スラグと、石炭灰と、セメントと、水とを配合してなる。
製鋼スラグとしては、製鋼工程で生じるスラグであれば特に制限なく使用することができ、転炉スラグ及び電気炉スラグの何れでも良いが、転炉スラグであることが好ましい。
【０００７】
本発明では、製鋼スラグとして、粒径５ｍｍ超の粗骨材成分と、粒径５ｍｍ以下の細骨材成分とを用いる。ここで、粒径５ｍｍ超の粗骨材成分とは、５ｍｍ網ふるいを通過しない砂利状の製鋼スラグを意味し、粒径５ｍｍ以下の細骨材成分とは、５ｍｍ網ふるいを通過する砂又は微粉状の製鋼スラグを意味する。
粒径５ｍｍ超の粗骨材成分を、粒径５ｍｍ以下の細骨材成分及び後述する石炭灰と共に用いることにより、コンクリートの膨張崩壊が効果的に抑制され、それによって、クラックが発生しない高強度のコンクリート構造物を得ることができる。
【０００８】
前記粗骨材成分と前記細骨材成分との質量比（粗骨材成分：細骨材成分）は、クラックの発生しない、高強度のコンクリートを得る観点から、２０：８０〜８０：２０であり、３０：７０〜７０：３０であることが好ましい。
また、製鋼スラグは、粗骨材成分と細骨材成分とが混合された状態下に測定した水浸膨張比が、０．５％以下である。
製鋼スラグの水浸膨張比が、０．５％を超えると、耐久性を判断するための指標であるオートクレーブ養生後の圧縮強度が低くなる。
【０００９】
ここで、水浸膨張比は、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５：１９９２  付属書２に規定された鉄鋼スラグの水浸膨張試験方法に準拠して測定することができる。尚、蒸気エージングの方法としては、製鋼スラグを常圧又は加圧下において水蒸気に曝す方法がある。
【００１０】
製鋼スラグの細骨材成分は、粒径が０．１５ｍｍ未満の微粉状成分の含有率が質量比で２０％未満、特に１２％未満であることが好ましい。
【００１１】
製鋼スラグは、粗骨材成分と細骨材成分との混合物を用いることが好ましい。即ち、例えば２０ｍｍ網ふるいを通過する製鋼スラグの破砕物を、粒径５ｍｍ超の製鋼スラグと５ｍｍ以下の製鋼スラグとにふるい分けしたものを、それぞれ粗骨材成分及び細骨材成分として用いても良いが、ふるい分けする前の両者が混合された状態のものを用いることにより、ふるい分け及び再混合の負担が低減され、コンクリート組成物の製造コスト、延いては各種コンクリート構造物の製造コストの低減を図ることができる。
【００１２】
石炭灰としては、フライアッシュ、シンダーアッシュ等を使用することができる。これらの中でも、フライアッシュが好ましく、フライアッシュを用いると、特に高強度のコンクリートを得ることができる。尚、石炭灰は、その一種を単独で使用しても良いし二種以上を組み合わせて使用しても良い。
【００１３】
石炭灰と製鋼スラグ（粗骨材成分と細骨材成分との総量）との配合割合は、容量比（石炭灰：製鋼スラグ）で２０：８０〜３５：６５であり、好ましくは２５：７５〜３０：７０である。
石炭灰の配合割合が１５：８５より少ないと、オートクレーブ養生を行った場合に、高強度のコンクリートを得ることが困難であり、逆に５０：５０を超えると適正なウォーカビリティを得ることが困難になる。
【００１４】
セメントとしては、土木建築分野で使用される通常公知の各種のセメントを使用することができるが、高炉スラグ又はフライアッシュで置換した高炉スラグセメント又はフライアッシュセメントを好ましく使用することができる。特に、高炉セメントでは置換率３０〜６０％のＢ種、フライアッシュセメントでは置換率１０〜２０％のＢ種のセメントが好ましい。
セメントの配合割合は、目的とする強度等に応じて適宜に決定することができる。
【００１５】
本発明のコンクリート組成物には、製鋼スラグ、石炭灰、セメント及び水の他に、必要に応じて高炉スラグ粗骨材や各種の混和材料を含有させて使用しても良い。
高炉スラグ粗骨材は、製鋼スラグの有効活用を図る観点からは配合しない方が良いが、必要に応じて加えても良い。特に、使用しようとする製鋼スラグの粗骨材成分と細骨材成分との比率を調べた結果、該粗骨材の比率が少ない場合には、その不足分を高炉スラグ粗骨材で容易に補うことができる。高炉スラグ粗骨材としては、ＪＩＳ規格品の標準的な徐冷スラグ（ＪＩＳ  Ａ  ５０１１）等を使用することができる。
【００１６】
混和材料としては、界面活性剤（ＡＥ剤，拡散剤）や、珪酸白土、けいそう土、火山灰等の可溶性珪酸を含む耐海水性剤、炭酸ソーダ、水ガラス、明ばん、塩化石灰等の急結剤等を挙げることができる。尚、これらの混和材料は、その一種を単独で配合しても二種以上を組合せて配合しても良い。
【００１７】
コンクリート組成物の材料、即ち、製鋼スラグ、石炭灰、水、セメント及び必要に応じて配合される高炉スラグ粗骨材、混和材料等を混合する順序には特に制限はなく、従来の方法におけるのと同様にして混合することができる。また、混合には、ドラムミキサー、可傾式ミキサー、強制練りミキサー等従来公知の各種の混練装置を用いることができる。
そして、本発明のコンクリート組成物は、従来公知のコンクリート組成物と同様にして、各種コンクリート構造物の築造に使用することができる。
【００１８】
【実施例】
＜配合試験＞
表１に示す配合割合で、水、セメント、製鋼スラグ、高炉スラグ、フライアッシュ、混和剤、補助剤を混合し、コンクリート組成物を得た。
【００１９】
【表１】
0003569656.tif 000002
【００２０】
使用した製鋼スラグを以下に示す。
製鋼スラグ：蒸気エージングを行い、ふるい分けたものを用いた〔住友金属工業（株）鹿島製鉄所製〕。表１中、５〜０は、その全量が５ｍｍのふるいを通過する製鋼スラグ細骨材を意味し、１０〜０は、粒径５〜０ｍｍの製鋼スラグ（細骨材成分）と粒径１０〜５ｍｍの製鋼スラグ（粗骨材成分）との混合物を意味する。同様に、１５〜０は、粒径５〜０ｍｍの製鋼スラグ（細骨材成分）と粒径１５〜５ｍｍの製鋼スラグ（粗骨材成分）との混合物、２０〜０は、粒径５〜０ｍｍの製鋼スラグ（細骨材成分）と粒径２０〜５ｍｍの製鋼スラグ（粗骨材成分）との混合物である。表２に、各製鋼スラグ及び後述の高炉スラグ粗骨材の水浸膨張比、粒度分布等を示した。
【００２１】
【表２】
0003569656.tif 000003
【００２２】
使用した製鋼スラグ以外の材料を以下に示す。
高炉スラグ：高炉スラグ粗骨材〔住友金属工業（株）鹿島製鉄所製、「２００５Ｎ」，密度２．６０）
フライアッシュ：常盤共同火力（株）、密度２．１７
セメント：高炉セメントＢ種（日立セメント（株）製、密度３．０５）
混和剤：（株）ＮＭＢ製、商品名「ポゾリス  No. ７０」
補助剤：空気調整剤〔（株）ＮＭＢ製、商品名「ポゾリス  No. 775S」〕
尚、表１中、粗骨材容積比とは、粒径５ｍｍ以下の部分（表２参照，全体の１４％）も含めた高炉スラグ粗骨材の全量と、製鋼スラグの内の粒径５ｍｍ超の粗骨材成分との容積比である。また、フライアッシュ比率とは、フライアッシュ(FA)の容積と製鋼スラグ(Sg)の容積との合計に対するフライアッシュの容積比〔％，(FA/(FA+Sg) 〕である。また、コンクリートの設計基準強度は１６Ｎ／ｍｍ2 を配合目標値とした。
【００２３】
＜評価＞
（１）フレッシュコンクリートの性状
配合の結果得られた各コンクリート組成物について、スランプ試験（ＪＩＳ  Ａ  １１０１に準拠）、空気量の測定（ＪＩＳ  Ａ  １１２８に準拠）、単位容積質量の測定（ＪＩＳ  Ａ  １１２８に準拠〕、ブリージング量の測定（ＪＩＳ  Ａ  １１２３に準拠）を行い、それらの結果を表３に示した。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
（２）圧縮強度
硬化したコンクリートについて圧縮強度の評価を行い、その結果を表３に示した。圧縮強度の評価は、ＪＩＳ  Ａ  １１３２に準拠して製造した強度試験用供試体を標準水中養生し、材令７日（σ７  ）及び２８日（σ２８）における各供試体について圧縮強度を測定して行った。圧縮強度の測定は、ＪＩＳ  Ａ  １１０８に規定される「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して行った。
【００２６】
（３）崩壊試験
製鋼スラグの膨脹崩壊によるコンクリートの崩壊の有無を調べるために、成形１日後のコンクリートを１８０℃，１０気圧の高温高圧の蒸気中に２４時間放置してオートクレーブ養生を行った。評価は、オートクレーブ処理後の供試体について上記と同様に圧縮強度を測定して行った。その結果を表３に示した。
【００２７】
オートクレーブ処理の結果、実施例の配合においては、オートクレーブ処理後においても正常と考えられる圧縮強度を示し、本発明のコンクリート組成物を用いれば、長期間高強度を維持できるコンクリートが得られることが判る。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のコンクリート組成物は、製鋼スラグを粗骨材として含有しているため、従来殆どが産業廃棄物として処理されていた製鋼スラグの有効活用を図ることができる。また、石炭灰についても有効利用を図ることができる。
【００２９】
また、本発明のコンクリート組成物を用いれば、オートクレーブ養生を行っても高圧縮強度が発現される高耐久性のコンクリート製品や構造物等を提供することができる。特に、波による衝撃や海水の侵食作用に強い構造物を築造することができる。また、本発明のコンクリート組成物は、防波堤の上部工、根固めブロック、消波ブロック等の港湾・海岸構造物の築造用に好適である。また、打設中における材料の分離が少なく、また、強度にムラがないコンクリート製品等を提供することができる。