(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ刺激材とフライアッシュの少なくとも一方と、水とを混合してスラリを生成し、このスラリと製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを連続式ミキサに供給し、これら供給した材料を連続式ミキサの中で混練しつつ排出口に搬送することにより、固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を連続的に製造しながら排出口から排出した後、固化させることを特徴とする鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。
【請求項２】
前記排出口から排出された固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物のスランプ値を測定して、そのスランプ測定値と予め設定した目標値との比較に基づいて連続式ミキサに量を調整して水を供給し、以後に排出される固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物のスランプ値が目標値になるようにする請求項１に記載の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。
【請求項３】
前記連続式ミキサに供給された材料中の高炉スラグ微粉末の単位量を、水の単位量よりも多くする請求項１または２に記載の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。
【請求項４】
前記高炉スラグ微粉末の単位量を、３００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下にする請求項３に記載の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。
【請求項５】
アルカリ刺激材とフライアッシュの少なくとも一方と、水とを混合してスラリを生成する混合機と、前記スラリと製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とがそれぞれ別系統で供給される連続式ミキサとを備え、供給された材料が前記連続式ミキサの中で混練されつつ排出口に搬送されて、固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物が連続的に製造されて排出口から排出される構成にしたことを特徴とする固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置。
【請求項６】
前記排出口から排出された固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物のスランプ測定値が予め設定した目標値になるように、前記連続式ミキサに量を調整して水を供給する調整用水供給ポンプを設けた請求項５に記載の固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置。
【請求項７】
前記連続式ミキサに供給された材料中の高炉スラグ微粉末の単位量が、水の単位量よりも多い設定にされた請求項５または６に記載の固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置。
【請求項８】
前記高炉スラグ微粉末の単位量が、３００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下に設定された請求項７に記載の固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法および固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置に関し、さらに詳しくは、設備を簡素化するとともに、品質の安定した鉄鋼スラグ水和固化体を円滑に製造することができる鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法および固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼の生産過程で生じるスラグ等を利用して製造される鉄鋼スラグ水和固化体が知られている。鉄鋼スラグ水和固化体は、例えば、港湾工事に使用される異形ブロック、根固め方塊、捨ブロック等の無筋構造物としての利用が期待されている。鉄鋼スラグ水和固化体は、製鋼スラグに高炉スラグ微粉末を添加して水とともに混練して固化させることにより製造される。必要に応じて、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、アルカリ刺激材が追加して配合される。このように鉄鋼スラグ水和固化体は、不要となった材料をリサイクルできる優れたリサイクル材であるため、環境保護の観点からも注目される。
【０００３】
ところで、固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物は、生コンクリート製造設備と同等の設備を用いて製造できるとされている。しかしながら、鉄鋼スラグ水和固化体の混練物は、高炉スラグ微粉末の単位量が比較的多く、生コンクリートに比して水の単位量が少ないため、粘度が高くかつ比重が大きくなる。そのため、混練する混練機の負荷が過大になるという問題がある。また、フライアッシュやアルカリ刺激材（セメント）を配合する場合は、これらの単位量が、高炉スラグ微粉末に比して少ないので、均一に分散させて混練することが難しく品質にばらつきが生じ易い。
【０００４】
高炉スラグ微粉末を配合するものではないが、掘削土等の土をリサイクルして生成されるモルタルの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載の方法では、セメントと水を攪拌してセメントミルクを生成し、このセメントミルクと泥土（掘削土）をバッチ式強制二軸ミキサにより混練して泥土モルタルを製造する（段落００１１、００１２、００３１〜００３３等参照）。このようなバッチ式強制二軸ミキサでは、高粘度で比重が大きな鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を混練するのは難しく、混練するには高負荷に耐え得る仕様にする必要がある。また、混練されたものは高粘度になるためバッチ式強制二軸ミキサから取出すことが困難である。
【０００５】
特許文献２に記載の方法では、建設発生土（掘削土）と生石灰を混合して石灰改良土を生成し、水と水硬性固化材を混合して水硬性固化材スラリを生成し、生成した石灰改良土と水硬性固化材スラリとを混合して石灰改良土モルタルを製造する（段落００１７等参照）。この方法では、混練工程が３段階となり設備が大型化、複雑化するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−５７８３９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、設備を簡素化するとともに、品質の安定した鉄鋼スラグ水和固化体を円滑に製造することができる鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法および固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法は、アルカリ刺激材とフライアッシュの少なくとも一方と、水とを混合してスラリを生成し、このスラリと製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを連続式ミキサに供給し、これら供給した材料を連続式ミキサの中で混練しつつ排出口に搬送することにより、固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を連続的に製造しながら排出口から排出した後、固化させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置は、アルカリ刺激材とフライアッシュの少なくとも一方と、水とを混合してスラリを生成する混合機と、前記スラリと製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とがそれぞれ別系統で供給される連続式ミキサとを備え、供給された材料が前記連続式ミキサの中で混練されつつ排出口に搬送されて、固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物が連続的に製造されて排出口から排出される構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アルカリ刺激材とフライアッシュの少なくとも一方と、水とを混合して、単位量の少ない材料を予めスラリにすることで、連続式ミキサの中で単位量の少ない材料を均一に分散させ易くなる。これに伴い、安定した品質の鉄鋼スラグ水和固化体を得易くなる。また、高粘度となる材料を連続式ミキサで混練しつつミキサ内を搬送させて、連続的に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を製造しながら排出口から排出するので、すべての材料を最初からバッチ式ミキサに供給して混練する場合に比して、混練機に対する負荷を低減しつつ円滑に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を得ることができる。また、混合、混練をする設備がそれぞれ１台で足りるので設備の簡素化にもなる。
【００１１】
ここで、例えば、前記排出口から排出された鉄鋼スラグ水和固化体の混練物のスランプ値を測定して、そのスランプ測定値と予め設定した目標値との比較に基づいて連続式ミキサに量を調整して水を供給し、以後に排出される鉄鋼スラグ水和固化体の混練物のスランプ値が目標値になるようにする。これにより、含水率のばらつき等があって性状が安定してない製鋼スラグを用いながらも、安定した品質の鉄鋼スラグ水和固化体を得ることが可能になる。
【００１２】
高強度の鉄鋼スラグ水和固化体を得るには、連続式ミキサに供給された材料中の高炉スラグ微粉末の単位量を、水の単位量よりも多くする。例えば、前記高炉スラグ微粉末の単位量を、３００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下にする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置の全体概要図である。
【図２】連続式ミキサに水を供給している状態の図１の製造装置を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１に例示する本発明の固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置（以下、製造装置という）は、連続式ミキサ１と混合機３とを備えている。混合機３はバッチ式ミキサとアジテータとを備えている。
【００１６】
混合機３の上部には、計量計５ａを備えたセメントサイロ５および計量計６ａを備えたフライアッシュサイロ６が設置されている。また、混合機３には水タンク９に設置された水供給ポンプ７が配管を介して接続されている。
【００１７】
混合機３には、セメントサイロ５およびフライアッシュサイロ６からそれぞれの計量計５ａ、６ａを通じて、予め設定された量のアルカリ刺激材Ａ、フライアッシュＦが供給される。また、水タンク９から予め設定された量の水Ｗが供給される。混合機３のバッチ式ミキサでは、供給された材料Ａ、Ｆと水Ｗとが混合されてスラリが生成されるとともに、混合された材料Ａ、Ｆの沈殿を防止するため、アジテータにより継続的に攪拌が行なわれる。
【００１８】
連続式ミキサ１は、一方端部に投入口１ａ、他方端部に排出口１ｂを有し、ハウジングの内部に並置された１本のスパイラル状の混練羽根を有する一軸ミキサである。投入口１ａには混合機３から延びる配管が配置されている。この配管を通じて、混合機３で生成されたスラリが連続的に連続式ミキサ１に供給される。
【００１９】
さらに、製鋼スラグ供給機２および高炉スラグ微粉末供給機４が設置され、製鋼スラグ供給機２からは予め設定された量の製鋼スラグＳが連続的に投入口１ａに供給され、高炉スラグ微粉末供給機４からは予め設定された量の高炉スラグ微粉末ＳＰが連続的に投入口１ａに供給される。
【００２０】
また、投入口１ａには水タンク９に設置された調整用水供給ポンプ８が配管を介して接続されている。この配管には水量調整部８ａが設けられている。水量調整部８ａは、例えば制御弁や流量計である。
【００２１】
上記の構造によって、連続式ミキサ１にはスラリと製鋼スラグＳと高炉スラグ微粉末ＳＰとがそれぞれ別系統で連続的に供給される。また、連続式ミキサ１には、必要に応じて調整用水供給ポンプ８から水Ｗが供給される。
【００２２】
製鋼スラグＳは、鉄鋼生産の製鋼過程で生成するスラグであり、Ｃａを放出して高炉スラグ微粉末ＳＰに対する刺激材として機能し、骨材としても機能する。また、フライアッシュのポゾラン反応のＣａ供給源となる。
【００２３】
高炉スラグ微粉末ＳＰは、鉄鋼生産の製銑過程で生成するスラグを水によって急冷微粒化した後、乾燥、粉砕して得たガラス質の微粉末である。そして、アルカリ刺激材Ａの存在下で水和反応を促進させて結合材として機能する。
【００２４】
フライアッシュＦは、微粉炭燃焼ボイラーで発生する微粉灰であり、Ｃａ（ＯＨ）2とポゾラン反応を起こして硬化し、結合材として機能する。
【００２５】
アルカリ刺激材Ａは、高炉スラグ微粉末の硬化反応を助け、フライアッシュＦのポゾラン反応を促進する。アルカリ刺激材Ａとしては、セメント、Ｃａ（ＯＨ）2、ＣａＯ等を例示できる。
【００２６】
以下、本発明の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法を説明する。
【００２７】
混合機３では、それぞれ所定量のアルカリ刺激材ＡとフライアッシュＦと水Ｗとを混合してスラリを生成する。この実施形態ではセメントサイロ５とフライアッシュサイロ６が設置されているが、少なくとも一方を設ければよい。そして、混合機３では、アルカリ刺激材ＡとフライアッシュＦの少なくとも一方と、水Ｗとを混合されてスラリを生成する。
【００２８】
次いで、それぞれ所定量のスラリ、製鋼スラグＳ、高炉スラグ微粉末ＳＰを連続式ミキサ１に供給する。
【００２９】
連続式ミキサ１の中では、これら供給した材料を混練しつつ、投入口１ａ側から排出口１ｂに向かって搬送する。排出口１ｂ近傍まで搬送される過程で、供給された材料は十分に混練されて固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃとなる。このようにして連続式ミキサ１では、連続的に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃを製造しながら排出口１ｂから排出する。この時の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃの粘度は、スランプ値（ＪＩＳ  Ａ  １１０１に規定された試験に基づく測定値）で５ｃｍ以上、好ましくは７ｃｍ以上となる。
【００３０】
連続式ミキサ１に供給するそれぞれの材料の配合は、鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃ１ｍ3当りの単位量として、例えば、以下のとおりである。
【００３１】
鉄鋼スラグＳ：１５００〜２０００ｋｇ／ｍ3
高炉スラグ微粉末ＳＰ：２５０〜４５０ｋｇ／ｍ3
水Ｗ：１５０〜３００ｋｇ／ｍ3
フライアッシュＦ：１００〜２００ｋｇ／ｍ3
アルカリ刺激材Ａ：２０〜５０ｋｇ／ｍ3
高強度の鉄鋼スラグ水和固化体を得るには、連続式ミキサ１に供給された材料中の高炉スラグ微粉末ＳＰの単位量を水Ｗの単位量よりも多くする。例えば、高炉スラグ微粉末ＳＰの単位量を、３００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下にするとよい。
【００３２】
鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃが硬化し、鉄鋼スラグ水和固化体が製造されるメカニズムは、上記スラリ、製鋼スラグＳおよび高炉スラグ微粉末ＳＰを混合した際に、製鋼スラグＳに含まれているＣａ2+が溶出し、高炉スラグ微粉末ＳＰやフライアッシュＦに含まれている非晶質相のＳｉ、Ａｌなどの元素との水和反応によって水和ゲルを生じて硬化することによる。アルカリ刺激材Ａを添加することにより水和反応を促進させることができる。
【００３３】
鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃを製造する際に、すべての材料を最初から混練すると、水Ｗの単位量が少なくて粘度が高くなるため、混練機に対する負荷が過大になるとともに、混練物を混練機の外部に移送するのが困難になる。また、アルカリ刺激材ＡやフライアッシュＦの配合量は相対的に少ないので、均一に分散させることができなくなる。
【００３４】
本発明では、単位量が少ないアルカリ刺激材ＡおよびフライアッシュＦを、混合機３において水Ｗと混合して予めスラリにすることで、連続式ミキサ１の中ですべての材料中に均一に分散させ易くなっている。これに伴い、安定した品質の鉄鋼スラグ水和固化体を得るには有利になっている。
【００３５】
また、鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃは高粘度となるが、連続式ミキサ１で混練しつつミキサ内を搬送させて、連続的に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃを製造しながら排出口１ｂから排出するので、すべての材料を最初から供給して混練する場合に比して、連続式ミキサ１に対する負荷を低減しつつ円滑に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃを得ることができる。また、混合、混練をする設備がそれぞれ１台で足りるので設備の簡素化にもなる。
【００３６】
排出口１ｂから排出した鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃは、例えば、ベルトコンベヤ１０によって所定位置まで搬送する。そして、その鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃは、例えば、養生ヤードに運搬して適宜の厚さに敷き均して養生、乾燥させる。鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃを乾燥させた鉄鋼スラグ水和固化体の密度は１８００〜２７００ｋｇ／ｍ3程度、一軸圧縮強度（ＪＩＳ  Ａ  １１０８に規定された試験に基づく測定値）は９．８〜３５．０Ｎ／ｍｍ2程度である。
【００３７】
鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃを乾燥させた鉄鋼スラグ水和固化体は、破砕機等により砕いて所望の大きさにする。そして、砕いた鉄鋼スラグ水和固化体を、例えば、港湾工事に使用される異形ブロック、根固め方塊、捨ブロック等として使用する。
【００３８】
ところで、製鋼スラグＳは、鉄鋼生産の製鋼過程で生成する副産物である。また、ストックされている際に降雨等の影響によって含水率が変化してばらつきが生じるので性状が安定していない。
そこで図２に示すように、例えば、排出口１ｂから排出された鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃのスランプ値を測定して、そのスランプ測定値と予め設定した目標値との比較に基づいて連続式ミキサ１に量を調整して水Ｗを供給する。そして、以後に排出される鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃのスランプ値が目標値になるように（近づくように）するとよい。
【００３９】
具体的には、まず、水供給ポンプ７から混合機３に供給する水Ｗの量を予め少なめにしておく。即ち、混合機３から連続式ミキサ１に供給するスラリにおける含水率を若干小さくしておき、排出口１ｂから排出された鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃのスランプ測定値が目標値以下になるようにしておく。そして、排出口１ｂから排出された鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Ｃのスランプ測定値（ＪＩＳ  Ａ  １１０１に規定された試験に基づく測定値）と、予め設定した目標値とを比較する。
【００４０】
スランプ測定値が目標値（許容範囲）になっている場合は、連続式ミキサ１に対して調整用の水Ｗの供給は行なわない。一方、スランプ測定値が目標値（許容範囲）よりも小さい場合は、目標値になるように調整用水供給ポンプ８を稼動させて連続式ミキサ１に必要な量の調整用の水Ｗを供給する。例えば、水量調整部８ａを用いて（操作して）連続式ミキサ１に対する水Ｗの供給量をコントロールする。このコントロールは、作業者による手作業、或いは、制御装置による自動制御により行なうことができる。
【００４１】
これにより、連続式ミキサ１に調整用の水Ｗを供給した時点からは、水Ｗの単位量が最適になり、目標とする所定性能の鉄鋼スラグ水和固化体を得ることができる。したがって、性状が安定してない製鋼スラグＳを用いながらも、安定した品質の鉄鋼スラグ水和固化体を得易くなる。
【符号の説明】
【００４２】
１  連続式ミキサ
１ａ  投入口
１ｂ  排出口
２  製鋼スラグ供給機
３  混合機
４  高炉スラグ微粉末供給機
５  セメントサイロ
５ａ  計量計
６  フライアッシュサイロ
６ａ  計量計
７  水供給ポンプ
８  調整用水供給ポンプ
８ａ  水量調整部（制御弁、流量計）
９  水タンク
１０  ベルトコンベア
Ａ  アルカリ刺激材
Ｆ  フライアッシュ
Ｃ 固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物
Ｓ  製鉄スラグ
ＳＷ  高炉スラグ微粉末
Ｗ  水
【図１】
0005775834.tif 000002
【図２】
0005775834.tif 000003