(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒状の製鋼スラグと潜在水硬性を有するＳｉＯ2含有物質とを水で混練してなる水和硬化体であって、
前記製鋼スラグとして粉粒状の溶銑予備処理スラグを、前記潜在水硬性を有するＳｉＯ2含有物質として高炉スラグ微粉末及び燃焼灰を使用すると共に、水を除く全配合原料中の高炉スラグ微粉末の含有率を１０〜４０ｍａｓｓ％、燃焼灰の含有率をｌ０〜５０ｍａｓｓ％、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率を３〜１５ｍａｓｓ％とし、且つ、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の合計含有率が５０ｍａｓｓ％超８０ｍａｓｓ％未満で、さらに前記全配合原料に、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩、塩化物及びセメントから選ばれた１種又は２種以上を、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の合計含有量に対して１〜１０ｍａｓｓ％添加すると共に、該高炉スラグ微粉末と該燃焼灰の合計含有量に対する燃焼灰含有量の比を０．３〜０．７５にしてなることを特徴とする水和硬化体。
【請求項２】
前記燃焼灰としてフライアッシュ及び／又は加圧流動床式石炭燃焼設備から発生した石炭灰を使用することを特徴とする請求項１記載の水和硬化体。
【請求項３】
空気中２８日以上養生したときの単位容積あたりの質量が、２０００ｋｇ／ｍ3以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水和硬化体。
【請求項４】
前記水で混練した後、水蒸気を含む４０〜１０５℃の雰囲気下で０．５〜２４時間養生してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水和硬化体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水和硬化体に係わり、詳しくは、鉄鋼スラグのうちの製鋼スラグ、とりわけ路盤材等として有効利用することが困難であった粉粒状の溶銑予備処理スラグ及び石炭灰等の燃焼灰といった産業副生物を多量に有効利用して製造した従来より軽量な水和硬化体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼工程で発生するスラグは、塩基度（例えば、ＣａＯ／ＳｉＯ2で評価）が高く、遊離ＣａＯを多量に含有するため、水分を吸って膨張し易く、高炉スラグのような土木・建設資材としての用途には向かず、その処理に難儀している。そこで、このような製鋼スラグを積極的に活用する試みが従来より幾つかなされている。
【０００３】
例えば、特開平１０−１５２３６４号公報は、製鋼スラグを含有する骨材と、潜在水硬性を有するシリカ含有物質及びポゾラン反応性を有するシリカ含有物質のうち１種又は２種を５０％以上含有する結合材とを有してなる製鋼スラグを利用した水和硬化体を開示している。また、特開平２−２３３５３９号公報は、結合材、細骨材、粗骨材の全てを、粉砕及び破砕した鉄鋼スラグとすると共に、前記結合材としての鉄鋼スラグには、高炉スラグと製鋼スラグとを混合したものを用いるようにしたスラグ・ブロックを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者が上記の従来技術を用いて、製鋼スラグを原料とする水和硬化体（以下、単に硬化体という）を試作しようとしたところ、下記のような問題点が明らかとなった。
【０００５】
まず、特開平１０−１５２３６４号公報記載の方法によれば、製鋼スラグとして転炉スラグを用いると、２０℃の水中養生の際に硬化体が崩壊し、満足できる硬化体が得られない場合があった。そこで、この原因を詳細に調査したところ、近年は、転炉の内張り耐火物を保護する所謂スラグ・コーティングのためにスラグ中に添加しているドロマイトやマグネシア・クリンカ等に起因して、転炉スラグ中のＭｇＯ濃度が高くなっているが、このようなＭｇＯ濃度が高い転炉スラグを用いた場合には、該転炉スラグに含まれているｆｒｅｅ−ＭｇＯが水中養生の際に水和膨張し、製造される硬化体が崩壊することが判明した。
【０００６】
一方、特開平２−２３３５９３号公報記載の方法で転炉スラグを原料とした硬化体を製造するには、スラグを微粉砕する必要がある。しかしながら、転炉スラグ中には、上記したようにｆｒｅｅ−ＭｇＯが相が含まれているため、スラグ自体が固くて微粉になり難く、反応性の高い微粉にまで粉砕するには、粉砕コストが膨大になる問題があった。そこで、ｆｒｅｅ−ＭｇＯを含有しない溶銑予備処理スラグを用いることを想到し、前記特開平２−２３３５９３号公報記載の原料配合に従って硬化体の製造を試みた。ところが、この場合も硬化体の強度が不足したり、多数のひび割れが発生し、特に強度と外観の美麗さが要求されるようなブロック状の建設用スラグ硬化体の原料には、到底使用に堪えないことが判明した。
【０００７】
このような製鋼スラグを原料の一部として使用して製造した硬化体の強度不足、ひび割れの発生、ｆｒｅｅ―ＭｇＯに起因する膨張や、粉砕の困難性等の問題を解消するため、本出願人のうちの一部は、先に特願２０００−８８８５８号にて対策技術を提案した。それは、製鋼スラグとして粉粒状の溶銑予備処理スラグ、潜在水硬性を有するＳｉＯ2含有物質として高炉スラグ微粉末を使用すると共に、水を除く全配合成分中における粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率を１５〜５５ｍａｓｓ％、高炉スラグ微粉末の含有率を５〜４０ｍａｓｓ％とするものである。また、別配合として、高炉スラグ微粉末の含有率を３〜３６ｍａｓｓ％、フライアッシュの含有率を１．５〜３０ｍａｓｓ％とし、且つ高炉スラグとフライアッシュの合計含有量に対するフライアッシュの含有量の質量比が０．１〜０．７５とするものである。これらの対策技術によって、上記問題点はいずれも解決することができ、資源の再利用、環境の向上等を図ることができた。その点で、この特願２０００−８８８５８号にて提案した対策技術は、十分満足できるものであった。
【０００８】
しかしながら、この対策技術では、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグ含有率の下限が１５ｍａｓｓ％であるため、粗粒側を含めた溶銑予備処理スラグの全配合量は、凡そ６０ｍａｓｓ％以上に達している。そのため、製造した硬化体の比重は、コンクリートと同等かむしろそれ以上となり、コンクリートの代替品や海洋ブロックに適したものとなっている。一方、現在の土木関係の工事においては、比重の重い硬化体の使用が良いとは限らず、逆に比重の軽いものが求められることも多い。例えば、軟弱地盤用に設置するブロック等は、比重が重すぎると、徐々に沈み込んでしまい、役目を果たさなくなるという問題点が生じている。また、コンクリートの裏込め材料等は、その比重が重いと、壁にかかる圧力が大きくなるため、できるだけ軽いものが望まれている。これは、軽い方が施工体の全体としての経済性が極めて高くなるからである。
【０００９】
このように、スラグを利用した水和硬化体としては、軽量なものができれば、さらにその用途の拡大が期待できる。そのため、気泡剤等の化学混和剤を利用して軽量化を図る方法も開発されている。しかしながら、この方法は、高価な化学混和剤を使用するため、経済性にやや劣るので、配合原料の選択だけで軽量化することが望ましい。そこで、特願２０００−８８８５８号にて提案した対策技術において、配合原料中の比重の重い溶銑予備処理スラグの比率を下げることができれば、軽量な硬化体をつくることができると考えられる。しかしながら、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグが１５ｍａｓｓ％以下となった場合には、硬化体の強度が不足気味になるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑み、製鋼スラグを原料に使用しても、従来より軽量な水和硬化体を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【００１２】
すなわち、本発明は、粉粒状の製鋼スラグと潜在水硬性を有するＳｉＯ2含有物質とを水で混練してなる水和硬化体であって、前記製鋼スラグとして粉粒状の溶銑予備処理スラグを、前記潜在水硬性を有するＳｉＯ2含有物質として高炉スラグ微粉末及び燃焼灰を使用すると共に、水を除く全配合原料中の高炉スラグ微粉末の含有率を１０〜４０ｍａｓｓ％、燃焼灰の含有率をｌ０〜５０ｍａｓｓ％、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率を３〜１５ｍａｓｓ％とし、且つ、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の合計含有率が５０ｍａｓｓ％超８０ｍａｓｓ％未満で、さらに前記全配合原料に、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩、塩化物及びセメントから選ばれた１種又は２種以上を、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の合計含有量に対して１〜１０ｍａｓｓ％添加すると共に、該高炉スラグ微粉末と該燃焼灰の合計含有量に対する燃焼灰含有量の比を０．３〜０．７５にしてなることを特徴とする水和硬化体である。
【００１３】
この場合、前記燃焼灰としてフライアッシュ及び／又は加圧流動床式石炭燃焼設備から発生した石炭灰を使用したり、あるいはさらに空気中２８日以上養生したときの単位容積あたりの質量が、２０００ｋｇ／ｍ3以下であるのが好ましい。また、前記水で混練した後、水蒸気を含む４０〜１０５℃の雰囲気下で０．５〜２４時間養生すると一層好ましい。
【００１４】
本発明によれば、製鋼スラグを原料に使用しても、従来より軽量な水和硬化体を安定して提供できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１６】
まず、本発明では、製鋼スラグとして特に溶銑予備処理スラグを使用する。その理由は、以下の通りである。
（１）溶銑予備処理では精錬剤としてＭｇＯを添加しないので、発生するスラグは、元来ＭｇＯ濃度が低く、且つＣａＯ／ＳｉＯ2が低い。また、若干含まれるＭｇＯもほとんどＣａ2ＭｇＳｉ2Ｏ7として存在し、ｆｒｅｅ−ＭｇＯ相がほとんど存在しない。従って，従来エージングが不十分な転炉スラグを原料として使用した場合に生じていたｆｒｅｅ−ＭｇＯの水和膨張による硬化体の割れ、粉化、変形、強度低下等の問題を一掃できる可能性がある
（２）溶銑予備処理スラグは、上記のようにＣａＯ／ＳｉＯ2が低く、且つＰ2Ｏ5濃度が高いので、ｆｒｅｅ−ＣａＯ濃度が低い。そのため、ｆｒｅｅ−ＣａＯによる水和膨張性も低く、製鋼スラグ中のｆｒｅｅ−ＣａＯの水和膨張に起因する硬化体の割れ、粉化、変形、強度低下等の問題も一掃できる可能性がある
（３）また、微粉が多く、反応性が高いので、それ自体が他の配合物質である高炉スラグ微粉末や燃焼灰の代替になり得る
（４）さらに、上記したように、ｆｒｅｅ−ＭｇＯ相がほとんど存在しないので、スラグ自体が柔らかく、他の転炉スラグに比較してはるかに粉砕し易い
（５）加えて、微粉の働きで、この溶銑予備処理スラグと高炉スラグ微粉末や燃焼灰との反応が起き易くなり、硬化体がより高強度になる
（６）さらに加えて、比重が２．６〜３．１であり、転炉スラグ（３．４以上）等に比べて比重が軽い
本発明では、上記の製鋼スラグと反応させて硬化させるＳｉＯ2含有物質として、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰を使用するようにした。ここでいう燃焼灰は、ＳｉＯ2を含有していることが必要であり、そのような観点から、石炭を燃焼させた際に発生する石炭灰のごとき燃焼灰が好ましい。特に、元来微粉であるフライアッシュや加圧流動床式石炭燃焼設備から発生する石炭灰がより好ましい。
【００１７】
また、本発明では、このような溶銑予備処理スラグを使用するにあたって、そのうちの粒径１．１８ｍｍ以下の部分が、水を除く全配合原料中における含有率が３〜１５ｍａｓｓ％となるように配合する。溶銑予備処理スラグのうちで硬化反応に寄与の大きな部分は、粒径１．１８ｍｍ以下の範囲において特に反応性が良好で、得られる硬化体の強度が高くなり、しかもひび割れの発生が著しく小さくなるからである。そのため、本発明は、配合原料中の溶銑予備処理スラグに含まれる粒径１．１８ｍｍ以下の粒度の部分を、特に限定したのである。なお、このことは、配合する溶銑予備処理スラグの中に、これよりも粒度の大きい溶銑予備処理スラグが含まれていることを妨げるものではない。粒度の大きい溶銑予備処理スラグは、粉砕の過程で粉砕され難くかったことを意味するだけで、それ自体が強度を有しているので、骨材あるいは増量剤としての寄与があり得るからである。
【００１８】
粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの量を限定する理由は、上述の通りであるが、その含有量は、以下のように限定する。
【００１９】
溶銑予備処理スラグの比重は、２．６５〜３．１程度であるのに対して、燃焼灰として代表的なものであるフライアッシュは、ＪＩＳの規定により１．９５以上で（一般のものは２．２程度）、高炉スラグ微粉末は、２．８程度であり、溶銑予備処理スラグもしくは高炉スラグ微粉末が、硬化体を重くする原因になっていると考えられる。そこで、本発明では、硬化体の軽量化の観点から、溶銑予備処理スラグの含有率を減らすことにして、上限として、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率を１５ｍａｓｓ％以下にした。また、１．１８ｍｍより粒径の大きい骨材が増えた場合も、硬化体の比重が重くなるため、残りの潜在水硬性を有するＳｉＯ2含有物質である高炉スラグ微粉末と燃焼灰の合計含有量を５０ｍａｓｓ％超にする必要があった。
【００２０】
一方、溶銑予備処理スラグをさらに減らした場合、硬化体の強度低下が起こるだけでなく、硬化体の収縮が大きくなり、亀裂の発生が起り好ましくない。そこで、この問題を避けるため、本発明では、下限として、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率を３ｍａｓｓ％以上とし、残りの潜在水硬性を有するＳｉＯ2含有物質である高炉スラグ微粉末と燃焼灰の合計含有量を８０ｍａｓｓ％未満とした。
【００２１】
次に、本発明では、上記のような粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグに対して配合する原料は、溶銑予備処理スラグと反応して潜在水硬性を示すＳｉＯ2含有物質とした。この潜在水硬性を有するＳｉＯ2含有物質としては、高炉スラグ微粉末単独、あるいは高炉スラグ微粉末と燃焼灰との混合物が好ましいが、骨材に相当する溶銑予備処理スラグが少ない条件では、高炉スラグ微粉末と燃焼灰との混合物の使用がより望ましい。
【００２２】
高炉スラグ微粉末は、ＪＩＳ  Ａ  ６２０６に規定されているように、コンクリート用混和材として実績のある材料である上に、適切なアルカリ刺激を加えることにより、単独でも固化する潜在水硬性をもった材料である。そのため、溶銑予備処理スラグから供給されるＣａＯを固定する作用があり、且つ、硬化時の強度発現の主体となる。その量は、溶銑予備処理スラグ中の水和膨張を有するＣａＯを固定するだけのためであれば、比較的少ない量でも良いが、硬化体の強度確保のためには、１０ｍａｓｓ％以上の配合が必要であった。一方、高炉スラグ微粉末の量が４０ｍａｓｓ％を超えると、相対的にＳｉＯ2を固定させるアルカリ・イオンの供給が不足気味となり、硬化体の強度を向上させる効果がほとんど期待できなくなる。さらに、高炉スラグ微粉末は、今回の原料のなかでは粒度が細かいものに相当するので、硬化体の収縮傾向を大きくしてしまう。そこで、本発明では、溶銑予備処理スラグが、硬化体中において骨材の役割を果たすようにした。つまり、コンクリートでいうところの、砂や砂利に当たるものであり、硬化体の強度保持だけではなく、形態安定性すなわち収縮抑制に大きな作用を発揮するからである。
【００２３】
上記のように、本発明では、軽量化のために溶銑予備処理スラグの使用量を従来に比べて少量に限定する必要があった。その反面で、硬化体収縮の悪影響が出易くなっており、これを抑制するには、高炉スラグ微粉末の配合量は、最大で４０ｍａｓｓ％必要であった。ただし、高炉スラグ微粉末を４０ｍａｓｓ％以下とし、さらに上述したように、硬化体の収縮によるひび割れ等を抑制するための必須条件として、粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率を３ｍａｓｓ％以上という条件を示した。ところが、そのような限定を行っても、硬化体の収縮は完全には抑制し切れなかった。例えば、高炉スラグ微粉末のみで上記の溶銑予備処理スラグの配合条件で硬化させた場合、ひび割れの進入を防ぐのは難しかった。
【００２４】
ひび割れの抑制策として、一般に繊維等を原料に混入させる方法が考えられる。しかし、それは経済的に不利である。そこで、本発明では、燃焼灰を使用することにした。一定条件で燃焼灰を混入させることによって、硬化体の収縮特性を大幅に改善することができたからである。特に、その含有量が１０ｍａｓｓ％以上になるか、又は、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の合計含有量に対する燃焼灰の含有量の比が０．３以上の範囲において有効である。これは、比較的高い含有レベルではあるが、骨材量の不足を補うために適切な量である。また、燃焼灰のメリットとして、比重が軽いことがあげられる。高炉スラグ微粉末の場合、上述のように比重が２．８と重いのに対し、例えば微粉炭燃焼式の火力発電所等で石炭の燃焼によって生成する飛灰のフライアッシュは、比重が１．９５以上（一般的なものは２．２前後）と軽い原料である。従って、これを混入させることは、硬化体の軽量化にも有効に作用する。そのなかでも、特にフライアッシュや加圧流動床式石炭灰の使用が有効である。加えて、フライアッシュは、ＪＩＳで規定されている通り、比表面積が２５００ｃｍ2／ｇ以上、４５μｍふるい残分４０％以下と、それ自体が極めて微粉であり、これを使用することにより、溶銑予備処理スラグとの反応性が一層向上し、長時間養生後の硬化体強度の向上が可能となる。さらに加えて、ＪＩＳに規定されていることからも理解できるように、品質が安定しており、硬化体の特性も一定の範囲にコントロールし易くなる。
【００２５】
しかしながら、燃焼灰を際限なく増やすことは出来ない。その理由は、燃焼灰の常温での初期の硬化性が高炉スラグ微粉末よりも劣る傾向があるからである。その観点では、燃焼灰の上限は、その含有量が５０ｍａｓｓ％を超え、または、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の合計含有量に対する燃焼灰の含有量の比が０．７５を超えると、硬化体全体としての硬化を遅らせることとなり、好ましくない。そのため、本発明では、燃焼灰の含有量は、１０〜５０ｍａｓｓ％で、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の合計含有量に対する燃焼灰含有量の比を０．３〜０．７５とする。
【００２６】
さらに、本発明では、水和硬化体を製造する配合原料に、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩、塩化物及びセメントから選ばれた１種または２種以上を、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の合計含有量に対して１〜１０ｍａｓｓ％添加する。本発明の原料配合は、比較的ＳｉＯ2が富んだ配合となっているため、アルカリ・イオンを呈する物質によって高炉スラグ微粉末や燃焼灰の反応を刺激することが好ましいからである。特に、燃焼灰の強度発現は遅いことは知られており、加えて、ＣａＯを供給し、アルカリ源となりうる溶銑予備処理スラグの配合量が少ないため、これを補うために、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩、塩化物及びセメントから選ばれた１種または２種以上を１ｍａｓｓ％以上添加して、硬化体の硬化を促進し、養生に要する時間を短縮するのである。しかしながら、１０ｍａｓｓ％を超えて添加してもその効果の割合が減り、また、資源の再利用の観点からもあまり添加することは好ましくなく、さらに、過剰に入れ過ぎると、硬化体を設置した近傍がアルカリ性を呈することになるため、１０ｍａｓｓ％を上限とする。
【００２７】
なお、本発明では、セメントを利用することも含めたが、その量は、高炉スラグ微粉末と燃焼灰に対して１０ｍａｓｓ％を上限としており、硬化体の主体は、高炉スラグ微粉末と燃焼灰であり、本発明は、従来あるような、セメントの一部を高炉スラグ微粉末及び／又はフライアッシュで置換したような混和材利用のセメントとは全く異なる技術である。セメントを主体とした場合、長期にわたって周辺を強アルカリ性に変じてしまうが、本発明のように、添加剤として使用することによって、アルカリ化の影響も大幅に減じることができ、住環境、植生環境にも寄与することができる。また、このような配合に基づいて硬化体を製造した場合、単位容積質量が２０００ｋｇ／ｍ3の軽量な硬化体を、気泡剤などの化学混和剤や人工軽量骨材を使わずに得ることができる。そのような硬化体は、既述したように、軟弱地盤用に設置するブロックや、コンクリートの裏込め材料などの、軽量性が要求される部材に利用することが可能である。
【００２８】
さらに、本発明では、これを水で混練した後、水蒸気を含む４０〜１０５℃の雰囲気下で０．５〜２４時間養生する。水蒸気を含む４０〜１０５℃の雰囲気下で０．５〜２４時間養生することにより、短時間で著しく強度が高くなるためである。水蒸気を含む雰囲気とは、大気中に水蒸気を含む雰囲気はもちろんのこと、例えば窒素ガス、ＣＯ2ガス等、又はこれらの混合ガスに水蒸気を含む雰囲気である。この時の相対湿度は６０％とするのが好ましい。より短時間で強度がたかくなるからである。また、空気等の他のガスを含まない水蒸気１００％の雰囲気、すなわち水蒸気を直接吹き込んでも良い。なお、飽和水蒸気４０℃未満では、強度向上の効果が低く、また１０５℃以上では、不経済となるため好ましくない。さらに、混練物を型枠に流し込んだ後、すぐに水蒸気を含む４０〜１０５℃の雰囲気下で０．５〜２４時間養生しても良く、あるいは脱枠可能な強度になるまで大気中等で養生後、脱枠した後に水蒸気を含む４０〜１０５℃の雰囲気下で０．５〜２４時間養生しても良く、さらに加えて、即時脱枠することで成形後に水蒸気を含む４０〜１０５℃の雰囲気下で０．５〜２４時間養生しても良い。なお、水蒸気を含む４０〜１０５℃の雰囲気で０．５〜２４時間養生後の養生方法については特に限定しない。
【００２９】
【実施例】
以下に、表１に組成を示す溶銑予備処理スラグ（脱珪スラグＡ，脱珪スラグＢ，脱燐スラグＡ及び脱燐スラグＢ）と転炉スラグを用いての実施例及び比較例を説明する。
（実施例）
配合原料として粉砕した溶銑予備処理スラグ、ＪＩＳ  Ａ  ６２０６に規定される高炉スラグ微粉末、微粉炭燃焼式火力発電所から発生するフライアッシュ（粒径０．１ｍｍ以下）、加圧流動床式石炭燃焼設備から発生する石炭灰（粒径０．１ｍｍ）及びアルカリ刺激剤を水で混練して型枠に流し込み、これを２０℃の水中で養生をして硬化体を製造した。配合原料中の各原料の含有量、比率、混練水の添加量を表１に示す。得られた硬化体の２８日養生後の強度、表面乾燥比重、表面ひび割れ本数、９１日養生後の強度を表２及び表３に示す。
【００３０】
【表１】
0003958090.tif 000002
【００３１】
【表２】
0003958090.tif 000003
【００３２】
【表３】
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【００３３】
（比較例）
配合原料として粉砕した溶銑予備処理スラグ、粒径０．１ｍｍ以下に微粉砕した高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、アルカリ刺激剤を、本発明範囲から外れる含有率の下において水で混練して型枠に流し込み、これを２０℃の水中で養生をして硬化体を製造した。配合物中の各原料の含有量、比率、混練水の添加量を表４に示す。得られた硬化体の２８日養生後の強度、表面乾燥比重、表面ひび割れ本数、９１日養生後の強度を表５に示す。
【００３４】
【表４】
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【００３５】
【表５】
0003958090.tif 000006
【００３６】
表５より、溶銑予備処理スラグの配合量が本発明の範囲内であるものの、高炉スラグ微粉末が多い比較例１では、硬化体の強度は十分であったが、表面のひび割れが２．５本／ｃｍ2であることが明らかである。これは、そのような硬化体は、美観やハンドリング性に問題があり、また長期耐久性の観点からも適当ではないことを意味している。また、フライアッシュが多い比較例２では、逆に硬化体の強度がほとんど出ず、硬化体としての評価がほとんど困難に近いレベルであった。また、予備処理スラグの量が少ない比較例３では、一見違いが無かったものの、詳細に観察すると微細なひび割れが数多く入っていることが確認された。さらに、予備処理スラグの量が多い比較例４では、硬化体としての特性は十分であり、用途によっては使用できるが、やや重量が重くなってしまうという欠点が見られた。加えて、スラグ種を転炉スラグに変えた比較例６では、２８日から９１日と養生期間が延びても圧縮強度がほとんど伸びなかった。表面を観察すると、比較的深いひび割れが入っており、これによって強度が伸びなかったものと推定される。これは、ｆｒｅｅ−ＣａＯもしくはｆｒｅｅ−ＭｇＯに起因する膨張のためと判断された。
【００３７】
これらの比較例に対し、溶銑予備処理スラグ、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ共に本発明の範囲内にある実施例では、硬化体の強度は、表２及び表３より明らかなように、いずれも１２Ｎ／ｍｍ2をクリアしており、長期的にも上昇する傾向が確認され、また、表面のひびもほとんど見られなかった。
【００３８】
また、表２の実施例２３、２８の配合について、表６に示す条件Ａ〜Ｅ及び条件Ｆ〜Ｈで蒸気養生を実施した水硬体の７日強度の値を表７に示す。なお、表７には、蒸気養生を行わない場合の２８日強度との比も合わせて示す。表７より、蒸気養生条件であるＡ〜Ｅについては、蒸気養生後７日で蒸気養生しない場合の２８日強度に相当する強度が得られているが、条件Ｆ〜Ｈでは、その強度に達しておらず、強度発現の促進が不十分であることが明らかである。
【００３９】
【表６】
0003958090.tif 000007
【００４０】
【表７】
0003958090.tif 000008
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、製鋼スラグを用いても、高炉スラグ微粉末及び燃焼灰の利用により、軽量で、且つ、ひび割れの問題がなく、且つ１０Ｎ／ｍｍ2レベル以上の強度を有する水和硬化体が得られるようになる。これによって、原料のほとんどに産業副生物を用いつつ、化学混和剤等を利用せずに軽量な資材を提供できることになる。かかるスラグ−燃焼灰硬化体は、路盤材、土木材、人工石、海洋ブロック、その他コンクリート製品の代替品として使用可能であり、とりわけ、軽量性が要求される軟弱地盤へ設置する海洋ブロック、漁礁やコンクリート裏込め材として有効であり、本発明は、資源の再利用、環境の向上等に寄与するところが大である。