(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径５〜１３mmの急冷改質処理され、表面に微細な凹凸が形成された硬質電気炉酸化スラグ粒状物からなる粗骨材１００重量部、粒径５mm以下の細骨材０〜２０重量部、水硬性無機材料粉末１０〜１５重量部とを含む混合物を成形硬化した多孔質無機成形硬化物を表層とし、その下側には粒径５〜２５mmの急冷改質処理された硬質電気炉酸化スラグ粒状物からなる粗骨材１００重量部、粒径５mm以下の細骨材６０〜１１０重量部、水硬性無機材料粉末１５〜３０重量部とを含む混合物を成形硬化した圧密無機成形硬化物が基層として配されていることを特徴とする複層多孔質無機成形硬化物
【請求項２】
該電気炉酸化スラグ粒状物は水砕スラグまたは粉砕スラグである請求項１に記載の複層多孔質無機成形硬化物
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は道路の舗装材料、トンネルの内壁材料等に有用な多孔質無機成形硬化物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多孔質無機成形硬化物としては、ＡＬＣが提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＬＣは金属アルミニウムを発泡剤とし、１８０℃、１０気圧程度の高温高圧養生を必要とするので、非常に高価になり、かつ軽量であるから制振性に乏しく、また強度も充分でない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、粒径５〜１３mmの急冷改質処理され、表面に微細な凹凸が形成された硬質電気炉酸化スラグ粒状物(8) からなる粗骨材１００重量部、粒径５mm以下の細骨材０〜２０重量部、水硬性無機材料粉末１０〜１５重量部とを含む混合物を成形硬化した多孔質無機成形硬化物を表層とし、その下側には粒径５〜２５mmの急冷改質処理された硬質電気炉酸化スラグ粒状物からなる粗骨材１００重量部、粒径５mm以下の細骨材６０〜１１０重量部、水硬性無機材料粉末１５〜３０重量部とを含む混合物を成形硬化した圧密無機成形硬化物が基層として配されていることを特徴とする複層多孔質無機成形硬化物を提供するものである。
該電気炉酸化スラグ粒状物は水砕スラグまたは粉砕スラグであることが望ましい。
【０００５】
【作用】
本発明の複層多孔質無機成形硬化物の表層に使用する電気炉酸化スラグ粒状物(8) はスラグ成分のマトリクス内に鉱物相が分散した構造を有しているが、急冷改質処理を行うと、スラグ成分のマトリクスでもモース硬度６程度、鉱物相はモース硬度が８程度となるので、高い耐摩耗性を有する。なお鉱物相はマグネタイト、アイアンクロマイト等の鉄系鉱物からなる。そして水砕スラグの場合は表面に鉱物相が突出して微細な凹凸が形成され、また粉砕スラグの場合にはスラグ成分のマトリクスと鉱物相との境界で破断するためにやはり表面に微細な凹凸が形成される。
【０００６】
このように本発明では電気炉酸化スラグ粒状物(8) 表面に微細な凹凸が形成されるから、バインダーとしての水硬性無機材料が食い込み易くなり、少量の水硬性無機材料を使用して多孔質としても、該電気炉酸化スラグ粒状物(8) は強固に結着され、高強度の成形硬化物である表層が得られる。また該電気炉酸化スラグ粒状物(8) は比重が３．３〜４．１であって重量が大であり、これを用いた無機成形硬化物は重量効果によって優れた制振性を有し、かつ遮音性、吸音性にも優れる。
本発明では上記電気炉酸化スラグを粗骨材として多孔性を確保するが、更に細骨材を加えて強度を向上せしめる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
〔電気炉酸化スラグ粒状物〕
本発明に言う電気炉酸化スラグは、通常Ｃa Ｏ１０〜２６重量％、Ｓi Ｏ2 ８〜２２重量％、Ｍn Ｏ４〜７重量％、Ｍg Ｏ２〜８重量％、Ｆe Ｏ１３〜３２重量％、Ｆe2Ｏ3 ９〜４５重量％、Ａl2Ｏ3 ４〜１６重量％、Ｃr2Ｏ3１〜４重量％程度含み、更に微量成分としてＴi Ｏ2 ０．２５〜０．７０重量％、Ｐ2 Ｏ5 ０．１５〜０．５０重量％、Ｓ０．００５〜０．０８５重量％程度含み、安定な鉱物組成を得るためのＦe を２０〜４５重量％程度含むものであり、天然骨材成分に含まれる粘土、有機不純物、塩分を全く含まず、不安定な遊離石灰、遊離マグネシアあるいは鉱物も殆ど含まない。
【０００８】
上記電気炉酸化スラグには、比重を高めるために所望なれば高比重金属粉末や高比重金属酸化物が添加されてもよい。
上記高比重金属粉末とは、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、銅、鉛、亜鉛、例えばステンレススチール等の合金の粉末であり、比重は７ｇ／cm3以上、粒径は５０μm 以下であることが望ましい。
【０００９】
また上記高比重金属酸化物としては、上記高比重金属の酸化物がある。更に本発明においては使用可能な高比重酸化物粉末としては、鋼材を溶断する際に発生するスケール粉がある。このようなスケール粉は略球状でフェライトであり、電気炉酸化スラグ粒状物と同じような機能を付加することが出来る。
更に上記電気炉酸化スラグには、塩基度調節のため酸化カルシウム、酸化ケイ素等の他の金属酸化物が添加されてもよい。
【００１０】
上記電気炉酸化スラグを粒化して粒状物(8) を製造するには、水砕法および破砕法の二つの方法がある。水砕法にあっては、該電気炉酸化スラグの溶融物を高速回転する羽根付きドラムに注入し、該溶融物を該羽根付きドラムによって破砕粒状化し、粒状化した該溶融物を水ミスト雰囲気中で急冷改質処理する方法が採られる。該羽根付きドラムは複数個配置して複数段の破砕粒状化を行なってもよい。
このようにして得られる電気炉酸化スラグの粒状物(8) は通常５mm以下の粒径を有し、粒径２．５mm以下のものは略球状であり、高比重金属粉末や高比重金属酸化物が添加されていない場合、比重は３．３〜４．１の範囲にあり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、表面に突出する鉱物相による微細な凹凸を有しまた中空構造のものからなるかまたは中空構造のものを含んでいる。
【００１１】
破砕法にあっては、上記電気炉酸化スラグは溶融状態で耐熱容器中に所定の厚みに流し出され、上から水をかけることによって急冷改質処理が施される。この場合、耐熱容器中のスラグ溶融物の厚さが小さすぎると、水をかける前に自然冷却（徐冷）によって硬化し易くなり、所望の硬度が得られなくなるおそれがあり、また厚さが大きくなり過ぎると、水をかけた場合に水が急激に水蒸気となり、水蒸気爆発の危険がある。望ましいスラグ溶融物の厚さは８０mm〜１２０mmである。
【００１２】
水をかける場合には耐熱容器中のスラグ溶融物のスラグ溶融物の表面に水が溜まらないようにすることが望ましく、水をかける量が多過ぎてスラグ溶融物の表面に水が溜まって水の蒸発潜熱による急冷効果が期待出来なくなる。
上記水をかける量は、スラグ溶融物１トン当たり毎秒２００〜４００リットル程度が望ましい。
上記急冷によってスラグ溶融物は急速に硬化するが、この際自己破砕によって容器中のスラグ溶融物の厚さ程度の径を有するスラグ原塊が得られる。
【００１３】
該スラグ原塊は粗砕機で粗砕され、更に細砕機で細砕される。上記粉砕によって、スラグ塊はスラグ成分のマトリクスと鉱物相との境界で破断し、表面に微細な凹凸が形成される。上記破砕物は粗篩機等によって粗分級され、更に細砕機等によって細分級して５〜２５mm望ましくは５〜２０mmの粗骨材、粒径５〜１３mm望ましくは５〜１０mmの粗骨材、および５mm以下の細骨材に分ける。
【００１４】
上記粗砕および細砕はスラグ原塊が水で濡れたまゝで行ってもよいし、またスラグ原塊を乾燥して粗砕以後の工程を行ってもよいし、あるいはスラグ原塊を粗砕した後に乾燥して細砕以後の工程を行ってもよい。また上記分級工程において、篩を通過しない残分は破砕工程に戻されることが望ましい。
このようにして得られる粒状物の比重は水砕品と同様３．３〜４．１の範囲にある。
【００１５】
〔水硬性無機材料〕
本発明で使用される水硬性無機材料としては、ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント等のセメント類あるいは高炉急冷スラグ微粉末、電気炉急冷還元スラグ微粉末、該セメント類にケイ砂、ケイ石粉、シリカヒューム、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト、ベントナイト、ケイソウ土等のケイ酸含有物質を添加した混合粉体等がある。
【００１６】
〔細骨材〕
本発明において使用される細骨材は粒径が５mm以下のものであり、このような細骨材としては、例えば上記電気炉酸化スラグ粒状物の粒径５mm以下のもの、粒径５mm以下の砂等が用いられる。
【００１７】
〔粗骨材〕
上記電気炉酸化スラグ粒状物(8) からなる細骨材の一部に代えて、本発明では粒径５〜２５mmの砕石、砂利等の粗骨材を使用してもよい。
【００１８】
〔減水剤〕
本発明に使用される減水剤としては、ＡＥ減水剤、高性能減水剤等が例示される。
【００１９】
〔多孔質無機成形硬化物の製造〕
本発明の多孔質無機成形硬化物を製造するには、粒径５〜１３mm、望ましくは５〜１０mmの上記電気炉酸化スラグ粒状物(8) である粗骨材を１００重量部、粒径５mm以下の上記細骨材を０〜２０重量部、上記水硬性無機材料粉末を１０〜１５重量部、所望なれば上記減水剤を０．０１〜３重量部混合し、上記混合物１００重量部に対して水を２．５〜３．５重量部程度添加して混練し、該混練物を型枠に充填して硬化させる。硬化は常温あるいは所望なれば水中加熱養生、水蒸気加熱養生等によって行われる。
【００２０】
上記多孔質無機成形硬化物の形状は、プレート状、ブロック状等種々な形状とされるが、本発明では上記混練物は型枠に充填することなく、直接地盤、建築物基材等の基礎の表面に直接流し出され、あるいは塗布されてもよい。
【００２１】
〔複層多孔質無機成形硬化物〕
本発明においては、更に上記成形硬化物を表層とし、その下側に基層を配した複層構造が提供される。該基層は圧密物として該多孔質表層を補強し、かつ遮水、遮音、制振等の機能を付与する。
上記基層としては下記の二種類の圧密無機成形硬化物がある。
【００２２】
〔基層Ａ〕
基層Ａとしては、粒径５〜２５mm、望ましくは５〜２０mmの上記電気炉酸化スラグ粒状物(8) である粗骨材１００重量部、粒径５mm以下の上記細骨材６０〜１１０重量部、上記水硬性無機材料粉末を１５〜３０重量部、所望なれば上記減水剤０．０１〜３重量部混合し、上記混合物１００重量部に対して水を５〜１０重量部程度添加して混練し、該混練物を表層と同様に成形あるいは塗布して硬化させる。上記基層Ａには鉄筋が内挿されてもよい。
【００２３】
〔基層Ｂ〕
基層Ｂとしては、粒径５mm以下の上記細骨材１００重量部、水硬性無機材料粉末１５〜６０重量部、所望なれば上記減水剤０．０１〜３重量部を混合し、上記混合物１００重量部に対して水５〜１０重量部程度添加して混練し、該混練物を基層Ａと同様に成形あるいは塗布して硬化させる。上記基層Ｂには鉄筋が内挿されてもよい。
【００２４】
〔積層〕
上記表層と基層とを積層するには、成形硬化せしめた表層と基層とを接着剤によって接着する方法、成形硬化せしめた表層または基層を型枠にインサートして基層または表層を成形硬化せしめる方法、基礎表面に基層混練物を塗布し、硬化せしめるかあるいは硬化せしめることなく表層混練物を塗布して強化せしめる方法がある。
【００２５】
〔実施例１〕（水砕電気炉スラグ粒状物の製造）
図１に本発明の水砕電気炉スラグ粒状物（以下スラグ粒状物と略す）(8) を製造する装置を示す。
即ち１５００℃前後の電気炉酸化スラグ溶融物(1) を取鍋(2) からシューター(3) に移し、該シューター(3) から高速回転する羽根付きドラム(4,5) に注入する。該製鋼スラグ溶融物(1) は該羽根付きドラム(4,5) によって細破砕されて粒状化し、該電気炉酸化スラグ溶融物の粒化物(1A)は急冷チャンバー(6) 内にスプレー装置(7) からスプレーされる水ミストによって急冷される。そしてこのようにして得られたスラグ粒状物(8) は備蓄容器(9) 内に備蓄される。
該スラグ粒状物(8) は略球状の中空体であり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、微細な凹凸が有り、高硬度（ビッカース硬さで７５５、モース硬さがマトリクスで６程度、鉱物相で８程度）を有し耐摩耗性に優れており、真比重は３．８４、絶乾比重は３．５２、耐火度は１１００℃で、透磁性、誘電性、耐酸性、耐アルカリ性等にも優れている。
該スラグ粒状物(8) の粒度は５mm以下である。
【００２６】
〔実施例２〕（破砕電気炉スラグ粒状物の製造）
電気炉から排出されたスラグの溶融物に鉄粉および酸化カルシウムと酸化ケイ素とを後添加して次の組成に調節する。
ＣａＯ        ２４．９２重量％
ＳｉＯ2        １５．２４重量％
Ａl2Ｏ3           ６．７２重量％
ＭｎＯ           ５．６６重量％
ＭｇＯ           ４．２５重量％
Ｃr2Ｏ3           １．９７重量％
総Ｆｅ        ４１．２４重量％
ＣａＯ／ＳｉＯ2 ＝１．６４
上記スラグ溶融物は約１３５０℃に加熱されているが、耐熱容器（皿型鋼鉄製）に約１００mmの厚さに流し出され、直ちにスラグ溶融物１トン当たり毎秒３００リットル、スプレーにより散水する。
【００２７】
このようにして約１００mm径のスラグ原塊が得られ、該スラグ原塊のモース硬さはマトリクスで６、鉱物相で８であった。該スラグ原塊は粗砕機で粗砕され、乾燥機で乾燥後細砕機で細砕される。細砕されたスラグ原塊は次いで粗篩機で粗分級され、更に細篩機で細分級されて、５〜２０mm粒径の粗骨材、５〜１３mm粒径の粗骨材、５mm以下の細骨材に分けられる。
【００２８】
〔参考例３〕
粗骨材として実施例２で製造したスラグ粒状物のうち粒径５〜１０mmのものを篩別して使用する。
細骨材として実施例１で製造した粒径５mm以下のスラグ粒状物を使用する。
本参考例の配合は下記の通りである。
粗骨材                  １００重量部
細骨材                    １５  〃
ポルトランドセメント      １３  〃
減水剤                      １．３  〃
上記混合物１００重量部に対して３．８重量部の水を添加して混練し、該混練物を型枠に充填して常温で３日間硬化させ、厚み５０mmのブロック状の多孔質無機成形硬化物を製造した。
【００２９】
図２に示すように該成形硬化物(10)は、トンネルの内壁および路床用のブロックとして使用する。このブロック(10)の吸音性能を表１に示す。
【００３０】
【表１】
0004160288.tif 000002
【００３１】
表１に示すように本参考例のブロック(10)は、普通コンクリートブロックに比べると１０倍〜２０倍程度の吸音率を示す。
【００３２】
〔参考例４〕
〔表層〕
粗骨材および細骨材として参考例３と同様なものを使用する。
本参考例の表層配合は下記の通りである。
粗骨材                  １００重量部
細骨材                    １０  〃
ポルトランドセメント      １５  〃
減水剤                      １．５  〃
上記混合物１００重量部に対して４．１重量部の水を添加して混練する。
【００３３】
〔基層〕
粗骨材として実施例２で製造した粒径５〜２０mmのものと、粒径５〜２０mmの砂利との１：１混合物を使用する。
細骨材として実施例１で製造した粒径５mm以下のスラグ粒状物と粒径５mm以下の川砂との１：１混合物を使用する。
本参考例の基層配合は下記の通りである。
粗骨材                  １００重量部
細骨材                  １１０  〃
アルミナセメント          ２４  〃
減水剤                      ０．２３  〃
上記混合物１００重量部に対して７重量部の水を添加して混練する。
上記表層混練物を型枠中に充填し、その上に上記基層混練物を充填し、水蒸気加熱養生を６時間行って成形硬化させ、図３に示すブロック状の複層多孔質無機成形硬化物(11)を得た。上記複層ブロック(11)において、(11A) は基層、(11B) は表層であり、基層の厚みは３０mm、表層の厚みは２０mmである。
【００３４】
上記複層ブロック(11)は透水性があり、かつ表面摩擦抵抗が高くすべりにくゝ、また高強度で耐摩耗性を有するので特に道路の舗装用ブロックとして有用であるが、吸音性にも優れ舗装用ブロック以外に建築物の床駆体や壁駆体としても有用である。この場合はブロックに成形せず、壁あるいは床の型枠に上記表層混練物と基層混練物とを流し込むことにより直接床駆体や壁駆体を構築する。
上記ブロックの特性を表２に示す。
【００３５】
【表２】
0004160288.tif 000003
【００３６】
〔参考例５〕
〔表層〕
粗骨材として実施例２で製造した粒径５〜１０mmのものを用いる。
細骨材として実施例２で製造した粒径５mm以下のものを用いる。
本参考例の表層配合は下記の通りである。
粗骨材                  １００重量部
細骨材                    １４  〃
ポルトランドセメント      １３  〃
減水剤                      １．３  〃
上記混合物１００重量部に対して３．８重量部の水を添加して混練する。
【００３７】
〔基層〕
細骨材として実施例２で製造した粒径５mm以下のものを用いる。
本参考例の基層配合は下記の通りである。
細骨材                  １００重量部
高炉スラグセメント        ２２  〃
減水剤                      ０．０３  〃
上記混合物に対して１１重量部の水を添加して混練する。
上記表層混練物と基層混練物とを使用して実施例４と同様にして複層ブロックを製造する。該複層ブロックの特性を表３に示す。
【００３８】
【表３】
0004160288.tif 000004
【００３９】
この参考例の複層ブロックも参考例４の複層ブロックと同様、透水性があり、高強度で表面の摩擦係数が大きくすべりにくいので、舗装用ブロックとして有用である。
【００４０】
〔参考例６〕
参考例５において基層の細骨材を粒径５mm以下の川砂に代え、その他は同様にして製造した複層ブロックの特性を表４に示す。
【００４１】
【発明の効果】
本発明においては、透水性、吸音性、遮音性、制振性に優れかつ高強度の多孔質無機成形硬化物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電気炉スラグ粒状物製造装置の説明図
【図２】  トンネル断面図
【図３】  ブロック断面図
【符号の説明】
8  電気炉スラグ粒状物
【図１】
0004160288.tif 000005
【図２】
0004160288.tif 000006
【図３】
0004160288.tif 000007