(57)【要約】【課題】  有効利用法が確立されていない高炉フュームを高炉水砕スラグ微粉末と組み合わせて利用するとともに、強度発現性に優れ、アルカリシリカ反応を抑制できる水硬性材料を提供する。【解決手段】 高炉フュームと高炉水砕スラグ微粉末を含有する水硬性材料、高炉フュームが５〜50部、高炉水砕スラグ微粉末が95〜50部である該水硬性材料、さらに、ポゾラン物質を含有する該水硬性材料、さらに、セメントを含有しない該水硬性材料を構成とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉フュームと高炉水砕スラグ微粉末とを含有する水硬性材料。
【請求項２】
高炉フュームが５〜50部で、高炉水砕スラグ微粉末が95〜50部である請求項１に記載の水硬性材料。
【請求項３】
さらに、ポゾラン物質を含有する請求項１又は請求項２に記載の水硬性材料。
【請求項４】
セメントを含有しない請求項１〜３のうちのいずれかに記載の水硬性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用される水硬性材料に関する。
【０００２】
なお、本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
【背景技術】
【０００３】
近年、環境問題が大きくクローズアップされている。特に、産業副産物の有効利用について、様々な試みがなされている。しかしながら、これら副産物の中には、未だに有効利用法が確立されていないものも多く見受けられる。そのひとつに、高炉フュームが挙げられる。
【０００４】
高炉フュームの有効利用法としては、これまでに、ガラス繊維補強セメント複合体に用いる混和材が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
高炉フュームはアルカリ量が多いため、アルカリ骨材反応が懸念される。そのため、セメントには多量に混和することができないという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明者は、未だに有効利用法が確立されていない高炉フュームについて、その有効利用法を検討した結果、高炉水砕スラグ微粉末と組み合わせることによって、高炉水砕スラグ微粉末の刺激剤として作用し、良好な強度発現性を示し、さらに、アルカリ骨材反応も抑制できることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０４７０３７号公報
【特許文献２】特開２００４−０６７４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は有効利用法が見出されていない高炉フュームを、高炉水砕スラグ微粉末と組み合わせて利用し、強度発現性に優れ、アルカリ骨材反応も抑制できる水硬性材料を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、高炉フュームと高炉水砕スラグ微粉末とを含有する水硬性材料であり、高炉フュームが５〜50部で、高炉水砕スラグ微粉末が95〜50部である該水硬性材料であり、さらに、ポゾラン物質を含有する該水硬性材料であり、さらに、セメントを含有しない該水硬性材料である。
【００１０】
本発明で使用する高炉フュームとは、鉄鋼業界から発生する副産物であり、銑鉄を得る際に高炉から発生するフュームを集塵したダストである。
高炉フュームの化学成分の平均的な値は、強熱減量が５〜15％、SiO2が20〜30％、Fe2O3が１〜５％、Al2O3が10〜15％、CaOが15〜25％、MgOが３〜９％、Na2Oが0.5〜２％、K2Oが５〜12％、SO3が５〜12％、Sは0.5％以下、及びMnOが0.1〜0.5％である。
また、高炉フュームの粉末度は、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）に換算すると15,000〜25,000cm2/g程度であり、最大粒径は30μｍ以下、平均粒径は３〜５μｍである。これをそのまま用いても良いし、さらに粉砕や分級を行い、微粉末化して用いても良い。
【００１１】
本発明の高炉水砕スラグ微粉末（以下、スラグ粉という）とは、高炉から副生する高炉スラグのうち、急冷されて非晶質化したものを粉砕し、微粉末にしたものを総称するものである。
スラグ粉はJISも制定されている。スラグ粉の粉末度は特に限定されるものではないが、JISで制定されているもので充分である。具体的には、ブレーン値で4,000〜8,000cm2/gの範囲のものがJISで制定され、入手しやすい面から、また、取り扱いやすさの面から好ましい。
【００１２】
本発明の水硬性材料における各材料の配合割合は特に限定されるものではないが、水硬性材料が高炉フュームとスラグ粉からなる場合、高炉フュームは５〜50部が好ましく、10〜40部がより好ましく、スラグ粉は95〜50部が好ましく、90〜60部がより好ましい。高炉フュームが５部未満で、スラグ粉が95部を超えると強度発現性が悪くなる場合があり、逆に、高炉フュームが50部を超えて、高炉水砕スラグ微粉末が50部未満では、アルカリ骨材反応が顕在化する場合があり、強度発現性も悪くなる傾向がある。
【００１３】
本発明では、高炉フュームとスラグ粉のほかにポゾラン物質を併用することが可能である。
ここで、ポゾラン物質とは、シリカフューム、フライアッシュ、籾殻灰、珪藻土、メタカオリン、パルプスラッジ焼却灰、下水汚泥焼却灰、及び都市ゴミ焼却灰よりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
ポゾラン物質の使用量は特に限定されるものではないが、高炉フュームとスラグ粉の合計100部に対して、10〜100部の範囲で使用することが好ましく、30〜75部がより好ましい。この範囲外では、強度発現性が悪くなったり、得られた硬化体の耐久性が低下する場合がある。
【００１４】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００１５】
本発明では、本発明の水硬性材料のほかに、従来から使用されている水硬性材料、例えば、各種のポルトランドセメントを本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することができる。
【００１６】
本発明で言うセメントとは特に限定されるものではない。その具体例としては、例えば、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、また、石灰石粉末等や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上を挙げることができる。
【００１７】
しかしながら、本発明では、セメントを併用しなくても良好な強度発現性が得られることや、副産物の有効利用の観点から、セメントを併用しないことが望ましい。また、セメントを併用すると、アルカリ骨材反応が顕在化する場合もある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の水硬性材料は、有効利用法が見出されていない高炉フュームをスラグ粉と組み合わせて利用し、強度発現性に優れ、アルカリ骨材反応も抑制できるため土木・建設分野等、広範に利用できる。
【実施例１】
【００１９】
表１に示す高炉フュームとスラグ粉から水硬性材料を調製し、この水硬性材料100部に対して、水50部と細骨材300部を加えてモルタルを調製した。
調製したモルタルの圧縮強度を確認するとともに、アルカリシリカ反応性を評価するために膨張率を測定した。
なお、比較のために、スラグ粉の代わりにセメントを用いた場合についても同様の実験を行った。結果を表１に併記する。
【００２０】
＜使用材料＞
高炉フューム：中国産の市販品、強熱減量10.5％、SiO2 25％、Fe2O3 ３％、Al2O3 13％、CaO 19％、MgO ６％、Na2O 1.3％、K2O ９％、SO3 10％、S 0.3％、及びMnO 0.2％、ブレーン値21,000cm2/g、最大粒径は40μｍ以下、平均粒径は４μｍ
スラグ粉  ：市販品、ブレーン値4,000cm2/g
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品
水        ：水道水
細骨材    ：JIS R 5201で使用する標準砂
反応性細骨材：オパールケイ石
【００２１】
＜測定方法＞
圧縮強度  ：モルタルを型枠に詰めて４×４×16cmの成形体を作成し、JIS R 5201に準じて測定
アルカリシリカ反応性：膨張率、細骨材の一部（水硬性材料100部に対して30部）を反応性骨材に置換して、アルカリシリカ反応性を評価、JIS A 1146に準じてモルタルバー法により、６ヶ月後の膨張率
【００２２】
【表１】
2006176364.tif 000002
【実施例２】
【００２３】
高炉フューム30部とスラグ粉70部の合計100部に対して、表２に示す各種のポゾラン物質を配合して水硬性材料を調製したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００２４】
＜使用材料＞
ポゾラン物質ａ：市販のシリカフューム、ブレーン値15万cm2/g
ポゾラン物質ｂ：市販のフライアッシュ、ブレーン値4,000cm2/g
ポゾラン物質ｃ：市販の籾殻灰、ブレーン値10万cm2/g
ポゾラン物質ｄ：市販のパルプスラッジ焼却灰、ブレーン値5,000cm2/g
ポゾラン物質ｅ：市販の下水汚泥焼却灰、ブレーン値9,000cm2/g
ポゾラン物質ｆ：市販の都市ゴミ焼却灰、ブレーン値8,000cm2/g
ポゾラン物質ｇ：市販の珪藻土、ブレーン値6,000cm2/g
ポゾラン物質ｈ：市販のメタカオリン、ブレーン値6,000cm2/g
ポゾラン物質ｉ：ポゾラン物質ａとポゾラン物質ｂの等量混合物、ブレーン値７万cm2/g
【００２５】
【表２】
2006176364.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の水硬性材料は、有効利用法が確立されていない高炉フュームを高炉水砕スラグ微粉末と組み合わせて利用するとともに、強度発現性に優れ、アルカリシリカ反応の抑制もできるため、土木・建設分野等、広範に利用できる。