(57)【要約】【課題】コンクリートの流動性の保持性を向上させたり、六価クロムを始めとする有害金属物質低減に効果のある高炉徐冷スラグの品質を迅速且つ簡便に見分ける方法を提供する。【解決手段】物質の還元能力を示す指標の１つである酸化還元電位を高炉徐冷スラグ粉末について測定し、更に、溶出する非硫酸態イオウ分を分析することにより高炉徐冷スラグ粉末の品質を判定し、高炉徐冷スラグ粉末を管理する方法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉徐冷スラグの酸化還元電位を測定し、その数値により高炉徐冷スラグ粉末の品質を判定することを特徴とする高炉徐冷スラグの品質管理方法。
【請求項２】
非硫酸態イオウ分を定量分析し、その数値より高炉徐冷スラグ粉末の品質を判定することを特徴とする高炉徐冷スラグの品質管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高炉徐冷スラグの酸化還元電位や非硫酸態イオウを測定して、その性能を判定し、高炉徐冷スラグ粉末の品質を管理する方法に関する。
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ある。
【０００２】
【従来の技術と課題】
耐久的なコンクリート構造物を構築する面から、材料分離によるブリーディングを防止すること、水和発熱を抑制することが望まれている。特に、近年では、コンクリートに要求される性能は多様化しており、施工の合理化を目的として、締め固めを必要とせず、自己充填性を有する高流動コンクリートが種々提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
これら高流動コンクリートはセメント等の結合材の単位量が５００ｋｇ／ｍ３  程度を下回ると、材料分離を生じ易くなるため、通常５００ｋｇ／ｍ３  程度以上の単位結合材量を有している。
一方、単位結合材量の多い高流動コンクリートは水和発熱量が大きく、又、環境負荷も大きいという課題を有していた。
【０００４】
このような課題を解決するために、石灰石微粉末を結合材の一部に代えて使用した高流動コンクリートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。石灰石微粉末はほとんど水硬性を有しないため、石灰石微粉末を結合材の一部に置き換えて使用した高流動コンクリートは、材料分離抵抗性のみを付与して余計な水和熱を生じないという利点を有している。
しかしながら、資源の少ない我が国にとって石灰石は貴重な資源であり、単にコンクリートに混和するだけの利用は資源の枯渇に繋がることから、もっと有効に利用すべきだとの見解も多い。
【０００５】
そこで製鉄所から産業廃棄物として産出される高炉徐冷スラグ、別名結晶化スラグ又はバラスをコンクリート用混和材として用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。高炉徐冷スラグは水硬性はないが、他のフィラーにはない流動性の保持性能を始めとする優れた諸性能を有する。
しかしながら、製鉄所は数多く存在し作業条件も変化し、その組成、品質が異なるため、個々にどの程度の機能性を有するかを判断する必要があるが、分析に時間を要するという問題があった。
【０００６】
一方、環境問題の観点から、人体に悪影響を及ぼす有害金属物質の低減に関しても大きな期待が寄せられている。中でも六価クロムは特に有害であるが、これらの対策として、還元剤や吸着剤等によりその溶出量を低減する方法が提案されている。しかしながら、これらの素材はあまりにも高価であり、ほとんど利用されていないのが現状である。そこで、この有害物質の低減に特定の高炉徐冷スラグを用いることも提案されている（例えば、特許文献３参照）。これは高炉徐冷スラグ中の還元性イオウによる効果であることが示されている。しかし、セメント混和剤同様、製鉄所は数多く存在し作業条件も変化し、その組成、品質がそれぞれ異なるため、どの程度の機能性を有するかを判断する必要があるが、分析に時間を要するという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３１９８８９号公報
【特許文献２】
特願２００１−３２４６４０号
【特許文献３】
特願２００１−３４８７６４号
【非特許文献１】
ＪＣＩ超流動コンクリート研究委員会報告書Ｉ及びＩＩ
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、その構成は、物質の還元能力を示す指標の１つである酸化還元電位を高炉徐冷スラグ粉末について測定し、更に溶出する非硫酸態イオウ分を分析することにより品質を判定し、高炉徐冷スラグ粉末を管理する方法である。
本発明者らは高炉徐冷スラグ微粉末の酸化還元電位と非硫酸態イオウ分の含有量が流動性保持効果及び六価クロム等の有害金属物質を低減に有効であることを見出して本発明を完成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する高炉徐冷スラグ粉末は徐冷されて結晶化した高炉スラグの粉末である。高炉徐冷スラグ粉末の成分は高炉水砕スラグと同様であり、水硬性を示さない。具体的にはＳｉＯ２  、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＭｇＯ等を主要な化学成分とする。その他の成分としてＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｓ、Ｐ２Ｏ５及びＦｅ２Ｏ３  等が挙げられる。また、化合物としては、ゲーレナイト２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２とアケルマナイト２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２の混晶である、いわゆるメリライトを主成分とする。その他、ダイカルシウムシリケート２ＣａＯ・ＳｉＯ２  、ランキナイト３ＣａＯ・２ＳｉＯ２及びワラストナイトＣａＯ・ＳｉＯ２等のカルシウムシリケート、メルビナイト３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２  やモンチセライトＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２  等のカルシウムマグネシウムシリケート、アノーサイトＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２  、リューサイト（Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ）・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２  、スピネルＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、マグネタイトＦｅ３Ｏ４、更に硫化カルシウムＣａＳや硫化鉄ＦｅＯ等の硫化物を含む場合がある。
【００１０】
酸化還元電位とは物質の還元能力を示す指標の１つである。本発明においては酸化還元電位の測定方法は特に限定しない。例えば、各種徐冷スラグ粉末２０ｇと蒸留水１００ｍｌを混合し、１時間振とう後、アスピレーターを用いて固液分離する。或いは遠心分離により固液分離してもよい。このろ液にＯＲＰ電極を挿入し、測定値をＯＲＰ１とする。その後、このろ液のｐＨを測定し同じｐＨとなるように調整した蒸留水の酸化還元電位、ＯＲＰ２を測定する。蒸留水については、予めｐＨと電位との関係を明らかにしておくことが、作業を迅速に行う観点から好ましい。このＯＲＰ２とＯＲＰ１との差（ＯＲＰ２−ＯＲＰ１）を酸化還元電位（単位：ｍＶ）とする方法等がある。  なお、ろ液の酸化還元電位を測定する際、酸又はアルカリを添加してｐＨを変化させても差支えない。
【００１１】
徐冷スラグ粉末の酸化還元電位は１００ｍＶ以上であることが好ましく、１５０ｍＶ以上がより好ましい。１００ｍＶ未満では充分な流動性の保持効果や、六価クロム低減効果が得られ難い。ただし、酸化還元電位が所定の値以下の場合、本発明の目的を阻害しない範囲で各種還元剤を添加することは差支えない。還元剤の具体例としては、硫化アンモニウム、硫化カルシウム、硫化銅、硫化ニッケル、硫化亜鉛、硫化アンチモン、硫化ジルコニウム、硫化水素ナトリウム、硫化水素リチウム及びポリ硫化アンモニウム等の硫化物、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カルシウム及び亜硫酸水素カリウム等の亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムやチオ硫酸カリウム等のチオ硫酸塩、二酸化硫黄、硫黄、硫酸第一鉄等が挙げられる。この中、特に硫酸第一鉄が望ましい。
【００１２】
非硫酸態イオウ分とは、イオウイオン（Ｓ２−）、多硫化物イオン（Ｓｎ  ２−，ｎ≧２）、チオ硫酸イオン（Ｓ２  Ｏ３ ２−）及び亜硫酸イオン（ＳＯ３ ２−）を指す。徐冷スラグ粉末から溶出する非硫酸態イオウ濃度の測定方法は特に限定するものではないが、徐冷スラグ粉末２０ｇを２０℃の水１００ｍｌ中に入れ、３０分間撹拌した後、固液分離した液相をＩＣＰ発光分析法やイオンクロマトグラフィーによって定量する方法が挙げられる。
非硫酸態イオウ分はＳとして、１００ｐｐｍ以上が好ましく、１５０ｐｐｍ以上がより好ましい。非硫酸態イオウ濃度が１００ｐｐｍ未満の場合には、コンクリートの流動性の保持性や六価クロム低減効果が充分に得られ難い。
【００１３】
【実施例】
実験例１
表１に示すＡ〜Ｌの高炉スラグ粉末について、酸化還元電位及び非硫酸態イオウ分を測定し表２に示した。Ａ〜Ｌの各高炉スラグ粉末について、単位セメント量３００ｋｇ、スラグ量２５０ｋｇ、水１６５ｋｇ、砂７６９ｋｇ、砂利８３９ｋｇの高流動コンクリートを調製し、スランプフローを測定した。その結果を表２に併記した。
なお、練り上がり直後のコンクリートのスランプフローが６００±５０ｍｍとなるように減水剤を併用した。
【００１４】
【表１】
2004317440.tif 000002
【００１５】
使用材料は次の通りである。
水    ：水道水
砂    ：新潟県姫川産、密度２．６２
砂利  ：新潟県姫川産、砕石、密度２．６４
減水剤：高性能ＡＥ減水剤、ポリカルボン酸系、市販品
【００１６】
スランプフローの測定は、財団法人、沿岸開発技術センター及び漁港漁村建設技術研究所発行、水中不分離性コンクリート・マニュアル、付録１「水中不分離性コンクリートの試験、スランプフロー試験」に基づいて、コンクリートの広がりを直角方向に２点測定した平均値を求めた。
表２より酸化還元電位及び非硫酸態イオウが高い程、スランプフロー値の低減率が少ないことが判明した。
【００１７】
【表２】
2004317440.tif 000003
【００１８】
実験例２
実験例１で使用したスラグ粉末を用いて六価クロム低減能力を評価し、その結果を表３に示した。六価クロム残存濃度の測定は次の通り行った。
セメント混和材の六価クロム低減能力を確認するために、六価クロム標準溶液を希釈して、六価クロム濃度が１００ｐｐｍの溶液を調製し、この六価クロム溶液５０ｍｌに各セメント混和材１０ｇを入れて撹拌し、７日後に固液分離して液相中の残存六価クロム濃度を測定することによって評価した。ただし、六価クロムの残存濃度は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２に準じてＩＣＰ発光分光分析法により測定した。
表３より酸化還元電位及び非硫酸態イオウが高い程、六価クロムの低減率が大きいことが判明した。
【００１９】
【表３】
2004317440.tif 000004
【００２０】
【発明の効果】
本発明の方法により、コンクリートの流動性の保持性を向上させたり、六価クロムを始めとする有害金属物質低減に効果のある高炉徐冷スラグの品質を迅速且つ簡便に見分けることが可能になった。