(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、既存のポリマーコンクリートの細骨材および／または粗骨材を、粉末化された製鋼スラグで代替することにより、産業廃棄物である既存の製鋼スラグを再活用し、高価なポリマーコンクリート樹脂の使用量を減少させることにより経済性の向上し、および既存のポリマーコンクリートに比べ品質および作業性の向上を図ることが可能な、粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物およびその製造方法を提供することである。【解決手段】  本発明は、粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物、および製造方法に関するものであり、骨材と該骨材を結合させる熱硬化性樹脂とを含むポリマーコンクリート組成物において、細骨材および／または粗骨材を、粉末化された実積率および密度が高い球状の製鋼スラグで代替することにより、ポリマーコンクリート組成物の流動性を向上させ、熱硬化性樹脂量を減らすと同時に単位容積当たりの骨材使用量を高めることにより、ポリマーコンクリート製品の圧縮強度および流動性などの工学的特性を向上させ且つ経済性を向上させる効果を持つ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細骨材を含む骨材と、該骨材を結合させる熱硬化性樹脂とを含むポリマーコンクリート組成物であって、
一部または全ての前記細骨材が粉末化された製鋼スラグであることを特徴とする、ポリマーコンクリート組成物。
【請求項２】
粗骨材および細骨材を含む骨材と、該骨材を結合させる熱硬化性樹脂とを含むポリマーコンクリート組成物であって、
前記粗骨材および細骨材が粉末化された製鋼スラグであることを特徴とする、ポリマーコンクリート組成物。
【請求項３】
ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂、粗骨材、粉末化された製鋼スラグ、収縮低減剤、充填材および開始剤を含む、請求項１に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項４】
ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂、粗骨材、細骨材、粉末化された製鋼スラグ、収縮低減剤、充填材および開始剤を含む、請求項１に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項５】
ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂、粉末化された製鋼スラグ、収縮低減剤、充填材および開始剤を含む、請求項２に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項６】
ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂１０〜３０ｖｏｌ％、粗骨材３０〜５０ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１５〜２５ｖｏｌ％、収縮低減剤２〜６ｖｏｌ％、充填材１０〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１〜０．５ｖｏｌ％を含む、請求項３に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項７】
ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂１０〜３０ｖｏｌ％、粗骨材３０〜５０ｖｏｌ％、細骨材４．７５〜１５．７５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ４．７５〜１５．７５ｖｏｌ％、収縮低減剤２〜６ｖｏｌ％、充填材１０〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１〜０．５ｖｏｌ％を含む、請求項４に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項８】
ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂４〜１０ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ４５〜７５ｖｏｌ％、収縮低減剤０．８５〜２ｖｏｌ％、充填材１５〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１３〜０．１６ｖｏｌ％を含む、請求項５に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項９】
熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、
粉末化された製鋼スラグが３．３〜３．８の密度（ｇ／ｃｍ３）、６０〜７０％の実積率および０．３〜５ｍｍの粒度を有し、
開始剤がメチルエチルケトンペルオキシドであり、
収縮低減剤がポリスチレン樹脂であり、
充填材が重質炭酸カルシウムである、請求項３〜８のいずれか１項に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項１０】
ａ）熱硬化性樹脂と収縮低減剤とを混合する工程と、
ｂ）充填材、粗骨材、および粉末化された製鋼スラグを混合する工程と、
ｃ）前記ａ）工程で混合された樹脂と前記ｂ）工程で混合された粉末混合物とを混合する工程と、
ｄ）前記ｃ）工程で得られた混合物に開始剤を添加する工程とを含むことを特徴とする、ポリマーコンクリート組成物の製造方法。
【請求項１１】
ａ）熱硬化性樹脂と収縮低減剤とを混合する工程と、
ｂ）充填材、細骨材、粗骨材、および粉末化された製鋼スラグを混合する工程と、
ｃ）前記ａ）工程で混合された樹脂と前記ｂ）工程で混合された粉末混合物とを混合する段階と、
ｄ）前記ｃ）工程で得られた混合物に開始剤を添加する工程とを含むことを特徴とする、ポリマーコンクリート組成物の製造方法。
【請求項１２】
ａ）熱硬化性樹脂と収縮低減剤とを混合する工程と、
ｂ）充填材と粉末化された製鋼スラグとを混合する工程と、
ｃ）前記ａ）工程で混合された樹脂と前記ｂ）工程で混合された粉末混合物とを混合する工程と、
ｄ）前記ｃ）工程で得られた混合物に開始剤を添加する工程とを含むことを特徴とする、ポリマーコンクリート組成物の製造方法。
【請求項１３】
前記ａ）工程において、熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、収縮低減剤がポリスチレン樹脂であって、不飽和ポリエステル樹脂：ポリスチレン樹脂が４：１の体積比で混合され、
前記ｂ）工程において、粉末化された製鋼スラグが３．４〜３．６の密度（ｇ／ｃｍ３）、６０〜７０％の実積率および０．３〜５ｍｍの粒度を有し、充填材が重質炭酸カルシウムであり、
前記ｄ）工程において、開始剤がメチルエチルケトンペルオキシドである、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のポリマーコンクリート組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末化された製鋼スラグ（ａｔｏｍｉｚｅｄ  ｓｔｅｅｌ  ｓｌａｇ：アトマイズ処理された製鋼スラグ）を含むポリマーコンクリート組成物およびその製造方法に係り、より詳しくは、熱硬化性樹脂を含むポリマーコンクリート組成物に、粉末化された製鋼スラグを骨材として使用することにより、ポリマーコンクリート組成物の流動性を増加させ、粉末化された製鋼スラグが球状に近い粒形であるため熱硬化性樹脂の使用量を減少させ、よって、経済性を改善し且つ最終コンクリート製品の圧縮強度および曲げ強度を増加させる、粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建築土木用などとして使用するコンクリートの主要組成物は、セメント、水、骨材、および必要に応じて混和材などを用いて混合するものであって、現場に打設することによりプレキャストする場合には、水とセメントの比に変化を与えて混合した後、振動加圧および遠心力などによる成形方法によって成形し養生させる方法で製品化する。このような一般コンクリートは、鉄筋の腐食、中性化、塩害などにより耐久性が低下し、このような現象を予防するために、鉄筋の表面にエポキシ樹脂、ウレタン、シリコン、不飽和ポリエステル系などの化学樹脂でコートし或いはペイントなどで塗装する方法が採用されているが、耐久性、経済性および接着特性に問題点が提起されている。すなわち、建設材料として代表的に使用されているポットランドセメントコンクリートは、経済性および構造特性上の利点を持っているが、結合材がセメント水和物なので、遅い硬化、低い引張強度、大きい乾燥収縮、耐薬品性脆弱などの欠点を持っている。
【０００３】
このような欠点を改善するために、コンクリート製造の際に使用する結合材としてセメントを全く使用せず、熱硬化性または熱可塑性樹脂などの液状樹脂を用いて骨材を結合させたポリマーコンクリート（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）を使用する。このようなポリマーコンクリートは、前述したセメントコンクリートに比べて耐水性、耐久性、耐化学性、曲げ／引張／圧縮強度、衝撃強度などに優れる。ところが、その性能は非常に優れるが、高価の有機高分子化合物としての骨材と充填材を混合して作られたため、セメントコンクリートに比べて経済性が低下するため、限られた用途でしか使用されていない。
【０００４】
一方、鉄鋼産業は、多量の原料とエネルギーを費やす業種であって、製銑、製鋼、圧延などの複雑な生産工程を経ながら副産物としての製鋼スラグを多量に発生させる。このような製鋼スラグは、銑鉄、くず鉄などの製鋼原料を精錬する転炉（Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  Ｆｕｒｎａｃｅ）または電気炉（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｒｃ  Ｆｕｒｎａｃｅ）の産業廃棄物であって、これを活用せずそのまま廃棄させる場合、飛散粉塵や滲出水などによる環境問題、および大規模処理場の確保による経済的問題などが発生することから、これを活用するための多様な研究が行われてきた。製鋼スラグは、本質的に鉄より軽いものが比重差によって分離されたものであって、重金属を殆ど含有しておらず環境有害性が低いので、建設産業用材料として使用しようとする研究が盛んに行われている。ところが、製鋼スラグは、内部に遊離酸化カルシウム（ｆ−ＣａＯ）を含有しており、水との接触の際に化学反応を起して体積が膨張するため、道路用またはコンクリート用として使用される場合に亀裂を発生する。よって、このような場合には、エージング（ａｇｉｎｇ）などの後処理工程を設け、化学的に安定化させた後で使用する方法が提案されているが、未だその信頼性は高くなく、実際の適用は多くない。
【０００５】
しかし、最近では、遊離酸化カルシウム（ｆ−ＣａＯ）の生成量を制御するため、高速の空気を用いて溶融状態の製鋼スラグを急冷させる方法が開発されている。前述の方法によって生産された製鋼スラグは、球状の形状を有することから、粉末化された製鋼スラグ（ＡＳＳ、Ａｔｏｍｉｚｉｎｇ  Ｓｔｅｅｌ  Ｓｌａｇ）ともいい、また、急冷工程によって製造されたことから、急冷製鋼スラグ（ＲＣＳＳ、Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｏｌｅｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｓｌａｇ）ともいう。このような粉末化された製鋼スラグは、遊離酸化カルシウムによる膨張崩壊の危険が少ない。また、粒形が、細骨材の形状のような球状であるため、コンクリート用建設材料として活用する場合、ボールベアリング効果（Ｂａｌｌ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）によって流動性が増すという利点はあるが、他の材料に比べて密度が高くて材料分離（ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）の可能性が高いため、特殊用途のコンクリート以外には適用することが難しいという問題点がある。
【０００６】
一方、特許文献１（発明の名称：高強度特性を有する超軽量または超高重量ポリマーコンクリートの組成物、その方法、および該組成物を用いたポリマーコンクリート成形物の製造方法）では、ポリマーコンクリート組成物の製造のために製鋼スラグを粉砕および破砕してダスト化した後に粉末材料として使用し、粉末化された製鋼スラグを骨材の一部として使用し、超高重量化のために鉄、鋼繊維を混合したが、強度が一般ポリマーコンクリートの強度に至らないという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００７−００９５７０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、既存のポリマーコンクリートの細骨材および／または粗骨材を、粉末化された製鋼スラグで代替することにより、産業廃棄物である既存の製鋼スラグを再活用し、高価なポリマーコンクリート樹脂の使用量を減少させることにより経済性の向上し、および既存のポリマーコンクリートに比べ品質および作業性の向上を図ることが可能な、粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、細骨材を含む骨材と、該骨材を結合させるための熱硬化性樹脂とを含むポリマーコンクリート組成物であって、一部または全ての前記細骨材が粉末化された製鋼スラグであるポリマーコンクリート組成物を提供する。
【００１０】
また、本発明は、粗骨材および細骨材を含む骨材と、該骨材を結合させるための熱硬化性樹脂とを含むポリマーコンクリート組成物であって、前記粗骨材および細骨材が粉末化された製鋼スラグであるポリマーコンクリート組成物を提供する。
【００１１】
前記粉末化された製鋼スラグは、製鉄所の製鋼工程から発生する液状の製鋼スラグをポット（ｐｏｔ）に入れた後、高圧の水混合ガスが噴霧される領域に液状の製鋼スラグを流し、液状の製鋼スラグが前記水混合ガスの運動エネルギーを受けて数多くの微細液滴に分割されるようにし、前記分割された微細液滴が表面張力により球状になったものを水または空気で冷却させることにより製造される急冷製鋼スラグである。
【００１２】
このように粉末化された製鋼スラグの粒形は図１のとおりであり、その物理的特性は下記表１のとおりである。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
粉末化された製鋼スラグは、密度が３．５４と砂の密度より高く、粒形が球状に近いため、実積率も６２．７％と砂より約７％高いことが分かる。
【００１５】
よって、粉末化された製鋼スラグは、粒形が球状に近いため、コンクリート組成物用細骨材および／または粗骨材として使用する場合、コンクリートの流動性向上効果および圧縮強度を高める。また、既存のポリマーコンクリートの細骨材および／または粗骨材に比べて実積率が高いため、添加される熱硬化性樹脂の量が減少し、結果として経済性を向上する効果がある。
【００１６】
特に、細骨材として、粉末化された製鋼スラグのみを使用する本発明のポリマーコンクリート組成物は、熱硬化性樹脂１０〜３０ｖｏｌ％、粗骨材３０〜５０ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１５〜２５ｖｏｌ％、収縮低減剤２〜６ｖｏｌ％、充填材１０〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１〜０．５ｖｏｌ％を含む。
【００１７】
ここで、前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂またはウレタン樹脂などが使用できるが、不飽和ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。前記熱硬化性樹脂の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して１０〜３０ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記熱硬化性樹脂の含有量が１０ｖｏｌ％未満の場合にはポリマーコンクリートの各成分を混合するのが難しく、前記熱硬化性樹脂の含有量が３０ｖｏｌ％超過の場合にはポリマーコンクリートの変形と材料分離が起り得るためである。前記不飽和ポリエステル樹脂とは、必須成分として、無水マレイン酸などのαβ不飽和多塩基酸、または酸無水物と、これに必要に応じて無水フタル酸などの飽和多塩基酸とを併用してプロピレングリコールなどの多価アルコール類とエステル化して得られる不飽和ポリエステルを、該不飽和ポリエステルに重合可能なモノマー類、例えば、スチレンに溶解した樹脂をいう。一方、不飽和ポリエステル樹脂の硬化反応はラジカル重合によって起る。ラジカル重合は分解、開始、成長、停止および連鎖移動を経て硬化に至る。
【００１８】
ここで、前記粗骨材は、水分含量が０．０５％以下の乾燥状態で使用される。
前記粗骨材としては、一般にコンクリートに使用される川砂利などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。前記粗骨材の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して３０〜５０ｖｏｌ％とするのが好ましい。これは、前記粗骨材の含有量が３０ｖｏｌ％未満の場合にはポリマー樹脂の使用量が増加し、粗骨材が５０ｖｏｌ％超過の場合には粗骨材の充填率が減少してコンクリートの強度が低下するためである。
【００１９】
ここで、前記粉末化された製鋼スラグは、最密充填による強度の増加と熱硬化性樹脂の使用量低減のために、密度（ｇ／ｃｍ３）３．５〜３．６、実積率６０〜７０％および粒度０．１〜５ｍｍのものを使用することが好ましく、前記粉末化された製鋼スラグの含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して１５〜２５ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記製鋼スラグの含有量が１５ｖｏｌ％未満の場合、天然骨材と代替して使用される際、得られる物理的特性が好しいものではなく、前記製鋼スラグの含有量が２５ｖｏｌ％を超過の場合にはポリマー樹脂の使用量が増加するためである。
【００２０】
ここで、前記開始剤は、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂の縮合重合反応を開始させる触媒の役割を果たすもので、例えば、メチルエチルケトンペルオキシド（Ｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｙｌ  ｋｅｔｏｎｅ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）などが使用される。前記開始剤の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して０．１〜０．５ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記開始剤の含有量が０．１ｖｏｌ％未満の場合には硬化時間が長くて生産性が低下し、前記開始剤が０．５ｖｏｌ％超過の場合には硬化時間が短くてコンクリート打設などの生産工程に必要な最小時間が足りないためである。
【００２１】
ここで、前記収縮低減剤は、ポリマーコンクリートの硬化過程で発生する重合反応により熱硬化性樹脂の体積収縮が硬化の際に発生するから、過大な体積収縮によるポリマーコンクリートの亀裂を抑制するうえ、寸法安定性を維持し且つ限度以上の収縮を制御するために使用するものであって、ポリスチレン樹脂を使用することが好ましく、前記収縮低減剤の含有量は本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して２〜６ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記収縮低減剤の含有量が２ｖｏｌ％未満の場合には熱硬化性樹脂の過大な体積収縮が発生し、前記収縮低減剤の含有量が６ｖｏｌ％超過の場合には強度が低下するためである。よって、熱硬化性樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂：収縮低減剤としてのポリスチレン樹脂を４：１の体積比で混合することが好ましい。
【００２２】
ここで、前記充填材は、熱硬化性樹脂の減量、粘性の増加、並びに強度および耐久性などの改善のために使用される不活性物質であって、粒径約１〜３０μｍの重質炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、シリカ微粉末およびフライアッシュなどが好ましく、前記充填材の含有量は本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して１０〜２０ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記充填材の含有量が１０ｖｏｌ％未満の場合には粘性の減少によりポリマーコンクリートの付着力が低下し、前記充填材の含有量が２０ｖｏｌ％超過の場合には十分な充填および流動特性が得られないためである。
【００２３】
一方、細骨材として、既存の細骨材を一部代替して、粉末化された製鋼スラグを使用する本発明のポリマーコンクリート組成物は、熱硬化性樹脂１０〜３０ｖｏｌ％、粗骨材３０〜５０ｖｏｌ％、細骨材４．７５〜１５．７５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ４．７５〜１５．７５ｖｏｌ％、収縮低減剤２〜６ｖｏｌ％、充填材１０〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１〜０．５ｖｏｌ％を含む。
【００２４】
ここで、前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂またはウレタン樹脂などが使用できるが、不飽和ポリエステル樹脂を使用することが好ましく、前記熱硬化性樹脂の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して１０〜３０ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記熱硬化性樹脂の含有量が１０ｖｏｌ％未満の場合にはポリマーコンクリートの配合作業が難しく、前記熱硬化性樹脂の含有量が３０ｖｏｌ％超過の場合にはポリマーコンクリートの変形と材料分離が起り得るためである。前記不飽和ポリエステル樹脂とは、必須成分として、無水マレインなどのαβ不飽和多塩基酸、または酸無水物と、これに必要に応じて無水フタル酸などの飽和多塩基酸とを併用してプロピレングリコールなどの多価アルコール類とエステル化して得られる不飽和ポリエステルを、該不飽和ポリエステルに重合可能なモノマー類、例えば、スチレンに溶解した樹脂をいう。一方、不飽和ポリエステル樹脂の硬化反応はラジカル重合によって起る。ラジカル重合は分解、開始、成長、停止および連鎖移動を経て硬化に至る。
【００２５】
ここで、前記粗骨材は、水分含量が０．０５％以下の乾燥状態で使用される。前記粗骨材としては、一般にコンクリートに使用される川砂利などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。前記粗骨材の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して３０〜５０ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記粗骨材の含有量が３０ｖｏｌ％未満の場合にはポリマー樹脂の使用量が増加し、前記粗骨材の含有量が５０ｖｏｌ％超過の場合には充填率が減少して強度が低下するためである。
【００２６】
ここで、前記細骨材は、水分含量が１％以下の乾燥状態で使用される。前記細骨材の代表例としては、一般にコンクリートに使用される川砂などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。前記細骨材の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して４．７５〜１５．７５ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記細骨材の含有量が４．７５ｖｏｌ％未満の場合にはポリマーコンクリートの強度が低下し、前記細骨材の含有量が１５．７５ｖｏｌ％超過の場合にはポリマーコンクリートの流動特性の低下により作業性が低下するためである。
【００２７】
ここで、前記粉末化された製鋼スラグは、最密充填による強度の増加および熱硬化性樹脂の使用量低減のために、密度（ｇ／ｃｍ３）３．５〜３．６、実積率６０〜７０％、および粒度０．１〜５ｍｍのものを使用することが好ましく、その含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して４．７５〜１５．７５ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記製鋼スラグの含有量が４．７５ｖｏｌ％未満の場合にはポリマーコンクリートの強度が低下し、前記製鋼スラグの含有量が１５．７５ｖｏｌ％超過の場合にはポリマーコンクリートの流動特性が低下して作業性が低下するためである。
【００２８】
ここで、前記開始剤は、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂の縮合重合反応を開始させる触媒の役割を果たし、例えば、メチルエチルケトンペルオキシド（Ｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｙｌ  ｋｅｔｏｎｅ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）が使用される。前記開始剤の含有量は本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して０．１〜０．５ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記開始剤の含有量が０．１ｖｏｌ％未満の場合には硬化時間が長くて生産性が低下し、前記開始剤の含有量が０．５ｖｏｌ％超過の場合には硬化時間が短くてコンクリート打設などの生産工程に必要な最小時間が足りないためである。
【００２９】
ここで、前記収縮低減剤は、ポリマーコンクリートの硬化過程で発生する重合反応により熱硬化性樹脂の体積収縮が硬化の際に発生するから、過大な体積収縮によるポリマーコンクリートの亀裂を抑制し、寸法安定性を維持するうえ、限度以上の収縮を制御するために使用するものであって、ポリスチレン樹脂を使用することが好ましい。前記収縮低減剤の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して２〜６ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記収縮低減剤の含有量が２ｖｏｌ％未満の場合には熱硬化性樹脂に過大な体積収縮が発生し、前記収縮低減剤の含有量が６ｖｏｌ％超過の場合には強度が低下するためである。よって、熱硬化性樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂：収縮低減剤としてのポリスチレン樹脂を４：１の体積比で混合することが好ましい。
【００３０】
ここで、前記充填材は、熱硬化性樹脂の減量、粘性の増加、並びに強度および耐久性などの改善のために使用される不活性物質であって、粒径約１〜３０μｍの重質炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、シリカ微粉末およびフライアッシュなどが好ましく、その含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して１０〜２０ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記充填材の含有量が１０ｖｏｌ％未満の場合には粘性の減少によりポリマーコンクリートの付着力が低下し、前記充填材の含有量が２０ｖｏｌ％超過の場合には十分な充填および流動特性が得られないためである。
【００３１】
一方、粗骨材および細骨材を代替して、粉末化された製鋼スラグを骨材として使用する本発明のポリマーコンクリート組成物は、熱硬化性樹脂４〜１０ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ４５〜７５ｖｏｌ％、収縮低減剤０．８５〜２ｖｏｌ％、充填材１５〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１３〜０．１６ｖｏｌ％を含む。
【００３２】
ここで、前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂またはウレタン樹脂などが使用できるが、不飽和ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。前記熱硬化性樹脂の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して４〜１０ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記熱硬化性樹脂の含有量が４ｖｏｌ％未満の場合にはポリマーコンクリートの各成分が混合しにくく、前記熱硬化性樹脂の含有量が１０ｖｏｌ％超過の場合にはポリマーコンクリートの変形と材料分離が起り得るためである。前記不飽和ポリエステル樹脂とは、必須成分として、無水マレインなどのαβ不飽和多塩基酸、または酸無水物と、これに必要に応じて無水フタル酸などの飽和多塩基酸とを併用してプロピレングリコールなどの多価アルコール類とエステル化して得られる不飽和ポリエステルを、該不飽和ポリエステルと重合可能なモノマー類、例えば、スチレンに溶解した樹脂をいう。一方、不飽和ポリエステル樹脂の硬化反応はラジカル重合によって起る。ラジカル重合は分解、開始、成長、停止および連鎖移動を経て硬化に至る。
【００３３】
ここで、前記粉末化された製鋼スラグは、最密充填による強度の向上と熱硬化性樹脂の使用量低減のために、密度（ｇ／ｃｍ３）３．５〜３．６、実積率６０〜７０％、および粒度０．１〜５ｍｍのものを使用することが好ましく、その含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して４５〜７５ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記製鋼スラグの含有量が４５ｖｏｌ％未満の場合にはポリマー樹脂の使用量が過剰に増加して経済性が低下し、前記製鋼スラグの含有量が７５ｖｏｌ％超過の場合にはポリマー樹脂の減少によるポリマーコンクリートの亀裂が発生し得るためである。
【００３４】
ここで、前記開始剤は、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂の縮合重合反応を開始させる触媒の役割を果たすもので、例えば、メチルエチルケトンペルオキシド（Ｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｙｌ  ｋｅｔｏｎｅ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）などが使用される。前記開始剤の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して０．１３〜０．１６ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記開始剤の含有量が０．１３ｖｏｌ％未満の場合には硬化時間が長くて生産性が低下し、前記開始剤の含有量が０．１６ｖｏｌ％超過の場合には硬化時間が短くてコンクリート打設などの生産工程に必要な最小時間が足りないためである。
【００３５】
ここで、前記収縮低減剤は、ポリマーコンクリートの硬化過程で発生する重合反応により熱硬化性樹脂の体積収縮が硬化の際に発生するから、過大な体積収縮によるポリマーコンクリートの亀裂を抑制し、寸法安定性を維持するうえ、限度以上の収縮を制御するために使用するものであって、ポリスチレン樹脂を使用することが好ましい。前記収縮低減剤の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して０．８５〜２ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記収縮低減剤の含有量が０．８５ｖｏｌ％未満の場合には熱硬化性樹脂に過大な体積収縮が発生し、前記収縮低減剤の含有量が２ｖｏｌ％超過の場合には強度が低下するためである。よって、熱硬化性樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂：収縮低減剤としてのポリスチレン樹脂を４：１の体積比で混合することが好ましい。
【００３６】
ここで、前記充填材は、熱硬化性樹脂の減量、粘性の増加、並びに強度および耐久性などの改善のために使用される不活性物質であって、粒径約１〜３０μｍの重質炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、シリカ微粉末およびフライアッシュなどが好ましい。前記充填材の含有量は、本発明のポリマーコンクリート組成物全量に対して１５〜２０ｖｏｌ％とすることが好ましい。これは、前記充填材の含有量が１５ｖｏｌ％未満の場合には粘性の減少によりポリマーコンクリートの付着力が低下し、前記充填材の含有量が２０ｖｏｌ％超過の場合には十分な充填および流動特性を持たないためである。
【００３７】
一方、細骨材として、粉末化された製鋼スラグのみを使用する本発明のポリマーコンクリート組成物は、ａ）熱硬化性樹脂と収縮低減剤とを混合する工程と、ｂ）充填材、粗骨材、および粉末化された製鋼スラグを混合する工程と、ｃ）前記ａ）工程で混合された樹脂（以下、「ポリマー樹脂」という）と前記ｂ）工程で混合された粉末混合物とを混合する工程と、ｄ）前記ｃ）工程で得られた混合物に開始剤を添加する工程とを含んで製造されることを特徴とする。
【００３８】
一方、細骨材として、既存の細骨材を一部代替して、粉末化された製鋼スラグを使用する本発明のポリマーコンクリート組成物は、ａ）熱硬化性樹脂と収縮低減剤とを混合する工程と、ｂ）充填材、細骨材、粗骨材、および粉末化された製鋼スラグを混合する工程と、ｃ）前記ａ）工程で混合された樹脂と前記ｂ）工程で混合された粉末混合物とを混合する工程と、ｄ）前記ｃ）工程で得られた混合物に開始剤を添加する工程とを含んで製造されることを特徴とする。
【００３９】
一方、粗骨材および細骨材を代替して、粉末化された製鋼スラグのみを骨材として使用する本発明のポリマーコンクリート組成物は、ａ）熱硬化性樹脂と収縮低減剤とを混合する工程と、ｂ）充填材と粉末化された製鋼スラグとを混合する工程と、ｃ）前記ａ）工程で混合された樹脂と前記ｂ）工程で混合された粉末混合物とを混合する工程と、ｄ）前記ｃ）工程で得られた混合物に開始剤を添加する工程とを含んで製造されることを特徴とする。
【００４０】
ここで、前記ａ）工程では、熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、収縮低減剤はポリエステル樹脂であって、不飽和ポリエステル樹脂：ポリスチレン樹脂が４：１の体積比で混合され、前記ｂ）工程では、粉末化された製鋼スラグが３．４〜３．６の密度（ｇ／ｃｍ３）、６０〜７０％の実積率、および０．３〜５ｍｍの粒度を有し、充填材は重質炭酸カルシウムであり、前記ｄ）工程では、開始剤がメチルエチルケトンペルオキシドであることが好ましい。
【発明の効果】
【００４１】
上述したように、本発明は、ポリマーコンクリート組成物の既存の細骨材および／または粗骨材を代替して、粉末化された製鋼スラグを使用することにより、産業廃棄物である製鋼スラグを再活用して親環境的であり、製鋼スラグの丸い粒形による流動性改善効果によって熱硬化性樹脂を節減するため経済性を確保するうえ、圧縮強度が向上し、密度が増加して暗渠や下水管などの水理構造物に設置する場合、構造物の浮上り現象を防止することができる。
また、ポリマーコンクリート組成物の既存の細骨材および／または粗骨材を、粉末化された製鋼スラグで代替する場合、コンクリート製品の成形のために打設する時間が減少し、粉末化された製鋼スラグの高い実積率によって振動締め固め時間が節約されるなど、施工性に非常に優れるという効果がある。  
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は粉末化された製鋼スラグの写真である。
【図２】図２は粉末化された製鋼スラグの代替率によるポリマーコンクリートの密度変化を示すグラフである。
【図３】図３は粉末化された製鋼スラグの代替率によるポリマーコンクリートのスランプ変化を示すグラフである。
【図４】図４は粉末化された製鋼スラグの代替率によるポリマーコンクリートの圧縮強度変化を示すグラフである。
【図５】図５は粉末化された製鋼スラグの代替率と熱硬化性樹脂の変化によるスランプ変化を示すグラフである。
【図６】図６はＬ−Ｂｏｘ  Ｔｅｓｔによる粉末化された製鋼スラグの代替率と熱硬化性樹脂の変化による流動変化を示すグラフである。
【図７】図７はＶｅｂｅ  ｔｅｓｔによる粉末化された製鋼スラグの代替率と熱硬化性樹脂の変化による流動変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において、当業者による通常の変化が可能である。
【００４４】
（実施例１）
既存の細骨材を粉末化された製鋼スラグで２５％代替して使用しただけでなく、不飽和ポリエステル樹脂の含量に変化を与えて本発明のポリマーコンクリート製品を製造した。
【００４５】
１−１  ポリマー樹脂の量が１５ｖｏｌ％の場合
ａ）不飽和ポリエステル樹脂１２ｖｏｌ％とポリスチレン樹脂３ｖｏｌ％とを強制式ミキサーで別途混合した。
ｂ）重質炭酸カルシウム１６．８５ｖｏｌ％、粗骨材４７ｖｏｌ％、細骨材１５．７５ｖｏｌ％、および粉末化された製鋼スラグ５．２５ｖｏｌ％を強制式ミキサーで別途混合した。
ｃ）前記ａ）段階の混合された樹脂（ポリマー樹脂）と前記ｂ）段階の混合された粉末混合物とを混合した後、メチルエチルケトンペルオキシド０．１５ｖｏｌ％を添加して強制式ミキサーで十分混合し、本発明の粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物を製造した。
ｄ）このように製造された本発明の粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物を５分間攪拌した後、成形型に投入した。
ｅ）４分間の振動締め固めによって成形した後、６０〜９０分間常温で自然養生を経て油圧によって成形型を収縮させて脱型した。
ｆ）前記脱型した製品を常温で自然養生によって硬化させ、粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート製品を製造した。
【００４６】
１−２  ポリマー樹脂の量が１７ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１３．６ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．４ｖｏｌ％、粗骨材４６ｖｏｌ％、細骨材１５．３７ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ５．１３ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１６．３３ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１７ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００４７】
１−３  ポリマー樹脂の量が１９ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１５．２ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．８ｖｏｌ％、粗骨材４５ｖｏｌ％、細骨材１５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．８１ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１９ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００４８】
１−４  ポリマー樹脂の量が２１ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１６．８ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．２ｖｏｌ％、粗骨材４４ｖｏｌ％、細骨材１４．６２ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ４．８６ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．２９ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２１ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００４９】
１−５  ポリマー樹脂の量が２３ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１８．４ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．６ｖｏｌ％、粗骨材４３ｖｏｌ％、細骨材１４．２５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ４．７５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１４．７７ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２３ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５０】
（実施例２）
既存の細骨材を粉末化された製鋼スラグで５０％代替して使用しただけでなく、不飽和ポリエステル樹脂の含量に変化を与えて本発明のポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５１】
２−１  ポリマー樹脂の量が１５ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１２ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３ｖｏｌ％、粗骨材４７ｖｏｌ％、細骨材１０．０５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１０．０５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１６．８５ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１５ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５２】
２−２  ポリマー樹脂の量が１７ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１３．６ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．４ｖｏｌ％、粗骨材４６ｖｏｌ％、細骨材１０．２５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１０．２５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１６．３３ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１７ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５３】
２−３  ポリマー樹脂の量が１９ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１５．２ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．８ｖｏｌ％、粗骨材４５ｖｏｌ％、細骨材１０ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１０ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．８１ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１９ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５４】
２−４  ポリマー樹脂の量が２１ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１６．８ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．２ｖｏｌ％、粗骨材４４ｖｏｌ％、細骨材９．７５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ９．７５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．２９ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２１ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５５】
２−５  ポリマー樹脂の量が２３ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１８．４ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．６ｖｏｌ％、粗骨材４３ｖｏｌ％、細骨材９．５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ９．５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１４．７７ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２３ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５６】
（実施例３）
既存の細骨材を粉末化された製鋼スラグで７５％代替して使用しただけでなく、不飽和ポリエステル樹脂の含量に変化を与えて本発明のポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５７】
３−１  ポリマー樹脂の量が１５ｖｏｌ％の場合
飽和ポリエステル樹脂１２ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３ｖｏｌ％、粗骨材４７ｖｏｌ％、細骨材５．２５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１５．７５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１６．８５ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１５ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５８】
３−２  ポリマー樹脂の量が１７ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１３．６ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．４ｖｏｌ％、粗骨材４６ｖｏｌ％、細骨材５．１３ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１５．３７ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１６．３３ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１７ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００５９】
３−３  ポリマー樹脂の量が１９ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１５．２ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．８ｖｏｌ％、粗骨材４５ｖｏｌ％、細骨材５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．８１ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１９ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６０】
３−４  ポリマー樹脂の量が２１ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１６．８ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．２ｖｏｌ％、粗骨材４４ｖｏｌ％、細骨材４．８６ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１４．６２ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．２９ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２１ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６１】
３−５  ポリマー樹脂の量が２３ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１８．４ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．６ｖｏｌ％、粗骨材４３ｖｏｌ％、細骨材４．７５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１４．２５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１４．７７ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２３ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６２】
（実施例４）
既存の細骨材の代わりに、粉末化された製鋼スラグのみを使用しただけでなく、不飽和ポリエステル樹脂の含量に変化を与えて本発明のポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６３】
４−１  ポリマー樹脂の量が１５ｖｏｌ％の場合
ａ）不飽和ポリエステル樹脂１２ｖｏｌ％とポリスチレン樹脂３ｖｏｌ％とを強制式ミキサーで別途混合した。
ｂ）重質炭酸カルシウム１６．８５ｖｏｌ％、粗骨材４７ｖｏｌ％、および粉末化された製鋼スラグ２１ｖｏｌ％を強制式ミキサーで別途混合した。
ｃ）前記ａ）段階の混合された樹脂（ポリマー樹脂）と前記ｂ）段階の混合された粉末混合物とを混合した後、メチルエチルケトンペルオキシド０．１５ｖｏｌ％を添加して強制式ミキサーで十分混合し、本発明の粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物を製造した。
ｄ）このように製造された本発明の粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物を５分間攪拌した後、成形型に投入した。
ｅ）４分間の振動締め固めによって成形した後、６０〜９０分間常温で自然養生を経て油圧によって成形型を収縮させて脱型した。
ｆ）前記脱型した製品を常温で自然養生によって硬化させ、粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６４】
４−２  ポリマー樹脂の量が１７ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１３．６ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．４ｖｏｌ％、粗骨材４６ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ２０．５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１６．３３ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１７ｖｏｌ％を用いて、実施例４−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６５】
４−３  ポリマー樹脂の量が１９ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１５．２ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．８ｖｏｌ％、粗骨材４５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ２０ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．８１ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１９ｖｏｌ％を用いて、実施例４−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６６】
４−４  ポリマー樹脂の量が２１ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１６．８ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．２ｖｏｌ％、粗骨材４４ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１９．５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．２９ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２１ｖｏｌ％を用いて、実施例４−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６７】
４−５  ポリマー樹脂の量が２３ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１８．４ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．６ｖｏｌ％、粗骨材４３ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１９ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１４．７７ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２３ｖｏｌ％を用いて、実施例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６８】
（実施例５）
既存の骨材全体（細骨材および粗骨材）の代わりに、粉末化された製鋼スラグのみを使用しただけでなく、不飽和ポリエステル樹脂の含量に変化を与えて本発明のポリマーコンクリート製品を製造した。
【００６９】
５−１  ポリマー樹脂の量が５ｖｏｌ％の場合
ａ）不飽和ポリエステル樹脂４ｖｏｌ％とポリスチレン樹脂１ｖｏｌ％とを強制式ミキサーで別途混合した。
ｂ）重質炭酸カルシウム１９．８７ｖｏｌ％、および粉末化された製鋼スラグ７５ｖｏｌ％を強制式ミキサーで別途混合した。
ｃ）前記ａ）段階の混合された樹脂（ポリマー樹脂）と前記ｂ）段階の混合された粉末混合物とを混合した後、メチルエチルケトンペルオキシド０．１３ｖｏｌ％を添加して強制式ミキサーで十分混合し、本発明の粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物を製造した。
ｄ）このように製造された本発明の粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物を５分間攪拌した後、成形型に投入した。
ｅ）４分間の振動締め固めによって成形した後、６０〜９０分間常温で自然養生を経て油圧によって成形型を収縮させて脱型した。
ｆ）前記脱型した製品を常温で自然養生によって硬化させ、粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート製品を製造した。
【００７０】
５−２  ポリマー樹脂の量が１０ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂８ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂２ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ７４．８４ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１６ｖｏｌ％を用いて、実施例５−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００７１】
（比較例１）
既存の細骨材および粗骨材のみからなり、不飽和ポリエステル樹脂の含量に変化を与えてポリマーコンクリート製品を製造した。
【００７２】
１−１  ポリマー樹脂の量が１５ｖｏｌ％の場合
ａ）不飽和ポリエステル樹脂１２ｖｏｌ％とポリスチレン樹脂３ｖｏｌ％とを強制式ミキサーで別途混合した。
ｂ）重質炭酸カルシウム１６．８５ｖｏｌ％、粗骨材４７ｖｏｌ％および細骨材２１ｖｏｌ％を強制式ミキサーで別途混合した。
ｃ）前記ａ）段階の混合された樹脂（ポリマー樹脂）と前記ｂ）段階の混合された粉末混合物とを混合した後、メチルエチルケトンペルオキシド０．１５ｖｏｌ％を添加して強制式ミキサーで十分混合し、本発明の粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物を製造した。
ｄ）このように製造された本発明の粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物を５分間攪拌した後、成形型に投入した。
ｅ）４分間の振動締め固めによって成形した後、６０〜９０分間常温で自然養生を経て油圧によって成形型を収縮させて脱型した。
ｆ）前記脱型した製品を常温で自然養生によって硬化させ、粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート製品を製造した。
【００７３】
１−２  ポリマー樹脂の量が１７ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１３．６ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂３．４ｖｏｌ％、粗骨材４６ｖｏｌ％、細骨材２０．５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１６．３３ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．１７ｖｏｌ％を用いて、比較例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００７４】
１−３  ポリマー樹脂の量が１９ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１５．２ｖｏｌ％、粗骨材４５ｖｏｌ％、細骨材２０ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．８１ｖｏｌ％、メチルエチルケトンペルオキシド０．１９ｖｏｌ％、およびポリスチレン樹脂３．８ｖｏｌ％を用いて、比較例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００７５】
１−４  ポリマー樹脂の量が２１ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１６．８ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．２ｖｏｌ％、粗骨材４４ｖｏｌ％、細骨材１９．５ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１５．２９ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２１ｖｏｌ％を用いて、比較例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００７６】
１−５  ポリマー樹脂の量が２３ｖｏｌ％の場合
不飽和ポリエステル樹脂１８．４ｖｏｌ％、ポリスチレン樹脂４．６ｖｏｌ％、粗骨材４３ｖｏｌ％、細骨材１９ｖｏｌ％、重質炭酸カルシウム１４．７７ｖｏｌ％、およびメチルエチルケトンペルオキシド０．２３ｖｏｌ％を用いて、比較例１−１と同様の方法でポリマーコンクリート製品を製造した。
【００７７】
（試験例１）
粉末化された製鋼スラグの使用によるポリマーコンクリート製品の強度特性
材料分離および試験体の密度変化
実施例１−１、実施例２−１、実施例３−１、実施例４−１、実施例５−１および実施例５−２と、比較例１−１とのポリマーコンクリート製品の１０×２０の円形供試体を水平に上中下３等分した後、それぞれの密度を測定して密度差による材料分離を検討した。前記供試体はＫＳ  Ｆ２４９１（ポリエステルレジンコンクリートの強度試験用供試体の製作方法）に準じて製作した。
その結果を図２に示す。
図２から確認できるように、不飽和ポリエステル樹脂の粘度が高く、固練りコンクリートなので、全ての代替率で上中下部の標準偏差が０．０１以下であって、粉末化された製鋼スラグの密度差による沈降現象がないから、材料分離問題はないものと判断された。
特に、実施例４−１、実施例５−１および実施例５−２のポリマーコンクリート製品は、比較例１−１の粉末化された製鋼スラグを使用していないコンクリート製品に比べて密度がそれぞれ９％、１１％、１３％まで上昇したことが分かった。
【００７８】
スランプ
底面内径１５ｃｍ、上面内径１０ｃｍおよび高さ１５ｃｍのスランプコーンに、実施例１−１、実施例２−１、実施例３−１、実施例４−１、実施例５−１および実施例５−２と比較例１−１のポリマーコンクリート組成物を、２層に２５回棒締め固めをして充填し、スランプコーンを垂直に持ち上げてスランプを測定した。
その結果を図３に示す。
図３から確認できるように、細骨材に対する粉末化された製鋼スラグの代替率０％（比較例１−１）では、スランプ値が０ｍｍであったが、粉末化された製鋼スラグの使用量が増加するほどスランプが増加し、代替率２５％（実施例１−１）では２０ｍｍ、代替率５０％（実施例２−１）では５３ｍｍまで増加し、代替率７５％（実施例３−１）と１００％（実施例４−１）では代替率５０％（実施例２−１）と同一水準のスランプ値を示した。特に、骨材全体を粉末化された製鋼スラグで代替した実施例５−１では２５ｍｍの若干低いスランプを示しているが、実施例５−２では５４ｍｍの最も高いスランプ値を示していることが分かった。
このような結果より、粉末化された製鋼スラグの粒形が球状なので骨材間の摩擦抵抗を減少させたこと、および砂に比べて小さい比表面積に起因した相対的樹脂量の増加によって、粉末化された製鋼スラグを使用することによりスランプが大きく増加することが分かった。したがって、粉末化された製鋼スラグを細骨材として活用する場合、流動性を大きく改善させることが分かった。
【００７９】
圧縮強度
実施例１−１、実施例２−１、実施例３−１、実施例４−１、実施例５−１および実施例５−２と比較例１−１のポリマーコンクリート製品に対してＫＳ  Ｆ２４８１（ポリエステルレジンコンクリートの圧縮強度試験方法）に準じて、材齢３日の圧縮強度を測定した。
その結果を図４に示す。
図４から確認できるように、細骨材に対する粉末化された製鋼スラグの代替率０％（比較例１−１）で１１７ＭＰａの強度を示し、代替率５０％（実施例２−１）で１２６ＭＰａまで強度の増加を示したが、代替率７５％（実施例３−１）で１１９ＭＰａに多少減少しており、代替率１００％（実施例４−１）では１２９ＭＰａの強度を示し、代替率０％（比較例１−１）に比べて１０ＭＰａの強度増加を示した。また、骨材全体を粉末化された製鋼スラグとした実施例５−１および実施例５−２の場合においても、実施例４−１と略類似の強度水準を示していることが分かった。
粉末化された製鋼スラグの代替率による圧縮強度の大きい差異は現れていないが、粉末化された製鋼スラグを使用することにより、粉末化された製鋼スラグを使用していない場合と同一の強度を示し或いはそれより小幅増加したが、このような結果は、球状の粉末化された製鋼スラグを使用することにより、載荷時の亀裂に対して抵抗体の役割を果たす骨材がより密実に充填されるためであると判断される。よって、粉末化された製鋼スラグを細骨材として活用する場合、強度を増加させることができることが分かった。
【００８０】
（試験例２）
粉末化された製鋼スラグの使用によるポリマーコンクリート製品の流動特性
スランプ
ＫＳ  Ｆ  ２４０２（コンクリートのスランプ試験方法）に準じて、底面内径２０ｃｍ、上面直径１０ｃｍおよび高さ１５ｃｍのスランプコーンに、実施例１〜５および比較例１のポリマーコンクリート組成物を、１／２ずつ２５回棒締め固めをして充填し、スランプコーンを垂直に持ち上げた後、５分後にスランプを測定した。
その結果を図５に示す。
図５から確認できるように、粉末化された製鋼スラグの代替率が増加し且つ不飽和ポリエステル樹脂量が増加するほど、スランプ値が増加することが分かった。粉末化された製鋼スラグの使用による流動性向上効果は、不飽和ポリエステル樹脂量が少ないとき（固練り）にさらに大きく示されている。細骨材を粉末化された製鋼スラグで１００％代替した実施例４の場合には、粉末化された製鋼スラグを使用せず、既存の細骨材のみを使用した比較例１に比べて不飽和ポリエステル樹脂の量を約４ｖｏｌ％低減させることができ、骨材全体を粉末化された製鋼スラグで１００％代替した実施例５の場合には、同一のスランプで１５ｖｏｌ％までの不飽和ポリエステル樹脂の量を節約することができることが分かった。
【００８１】
Ｌ−Ｂｏｘ  Ｔｅｓｔ
Ｌ−ｂｏｘ装置の垂直ボックスに実施例１〜５および比較例１のポリマーコンクリート組成物を一杯充填し、下端部のゲートを開放して振動状態で前記ポリマーコンクリート組成物がロート部を流下して端点まで（３０ｃｍ）到達するのにかかる時間を測定した。
その結果を図６に示す。
図６から確認できるように、粉末化された製鋼スラグの代替率が増加し且つ不飽和ポリエステル樹脂量が増加するほど、流動性が増加することが分かった。特に、不飽和ポリエステル樹脂量が少ない（固練り）とき、粉末化された製鋼スラグの代替による流動性の増加効果がさらに大きく示されている。細骨材を粉末化された製鋼スラグで１００％代替した実施例４の場合には、粉末化された製鋼スラグを使用せず、既存の細骨材のみを使用した比較例１に比べて不飽和ポリエステル樹脂の量を約３ｖｏｌ％低減させることができることが分かった。
また、骨材全体を粉末化された製鋼スラグで１００％代替した実施例５の場合には、同一のＬ−Ｂｏｘ時間を基準とすると、１２ｖｏｌ％までの不飽和ポリエステル樹脂の量を節約することができることが分かった。
【００８２】
Ｖｅｂｅ  ｔｅｓｔ
ＫＳ  Ｆ  ２４２７（固まっていないコンクリートのコンシステンシー試験方法）に準じて、内径２４ｃｍおよび高さ２０ｃｍの容器に、上面内径１０ｃｍ、下面内径１５ｃｍおよび高さ２０ｃｍのスランプコーンを入れ、スランプコーンに実施例１〜５および比較例１のポリマーコンクリート組成物を充填した後、締め固め棒で締め固め、垂直に持ち上げる。しかる後に、直径２３ｃｍおよび質量２．７５ｋｇの円板を前記ポリマーコンクリート組成物に載せた後、１０秒の振動時間にポリマーコンクリート組成物の沈下深さを測定した。
その結果を図７に示す。
図７から確認できるように、粉末化された製鋼スラグの代替率が増加し且つ不飽和ポリエステル樹脂量が増加するほど、流動性が増加することが分かった。特に、不飽和ポリエステル樹脂量が少ない（固練り）とき、粉末化された製鋼スラグの代替による流動性の増加効果がさらに大きく示されていることが分かった。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年12月17日(2010.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂、粉末化された製鋼スラグ、収縮低減剤、充填材および開始剤を含むことを特徴とする、ポリマーコンクリート組成物。
【請求項２】
更に粗骨材を含む請求項１に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項３】
更に細骨材を含む請求項２に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項４】
前記ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂４〜１０ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ４５〜７５ｖｏｌ％、収縮低減剤０．８５〜２ｖｏｌ％、充填材１５〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１３〜０．１６ｖｏｌ％を含むことを特徴とする、請求項１に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項５】
前記ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂１０〜３０ｖｏｌ％、粗骨材３０〜５０ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ１５〜２５ｖｏｌ％、収縮低減剤２〜６ｖｏｌ％、充填材１０〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１〜０．５ｖｏｌ％を含むことを特徴とする、請求項２に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項６】
前記ポリマーコンクリート組成物が、熱硬化性樹脂１０〜３０ｖｏｌ％、粗骨材３０〜５０ｖｏｌ％、細骨材４．７５〜１５．７５ｖｏｌ％、粉末化された製鋼スラグ４．７５〜１５．７５ｖｏｌ％、収縮低減剤２〜６ｖｏｌ％、充填材１０〜２０ｖｏｌ％、および開始剤０．１〜０．５ｖｏｌ％を含むことを特徴とする、請求項３に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項７】
前記熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、
前記粉末化された製鋼スラグが３．３〜３．８の密度（ｇ／ｃｍ３）、６０〜７０％の実積率および０．３〜５ｍｍの粒度を有し、
前記開始剤がメチルエチルケトンペルオキシドであり、
前記収縮低減剤がポリスチレン樹脂であり、
前記充填材が重質炭酸カルシウムであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のポリマーコンクリート組成物。
【請求項８】
ａ）熱硬化性樹脂と収縮低減剤とを混合する工程と、
ｂ）充填材と粉末化された製鋼スラグとを混合する工程と、
ｃ）前記ａ）工程で混合された樹脂と前記ｂ）工程で混合された粉末混合物とを混合する工程と、
ｄ）前記ｃ）工程で得られた混合物に開始剤を添加する工程とを含んでなることを特徴とする、ポリマーコンクリート組成物の製造方法。
【請求項９】
前記ｂ）の工程が、充填材、粗骨材、および粉末化された製鋼スラグを混合する工程である請求項８に記載のポリマーコンクリート組成物の製造方法。
【請求項１０】
前記ｂ）の工程が、充填材、細骨材、粗骨材、および粉末化された製鋼スラグを混合する工程である請求項８に記載のポリマーコンクリート組成物の製造方法。
【請求項１１】
前記ａ）工程において、熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、収縮低減剤がポリスチレン樹脂であって、不飽和ポリエステル樹脂：ポリスチレン樹脂が４：１の体積比で混合され、
前記ｂ）工程において、粉末化された製鋼スラグが３．４〜３．６の密度（ｇ／ｃｍ３）、６０〜７０％の実積率および０．３〜５ｍｍの粒度を有し、充填材が重質炭酸カルシウムであり、
前記ｄ）工程において、開始剤がメチルエチルケトンペルオキシドであることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のポリマーコンクリート組成物の製造方法。
【国際調査報告】
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