(57)【要約】【課題】海底敷設パイプラインは、モルタルやコンクリートで被覆する場合には、密度の点で満足できるものではなかった。高密度の重量モルタルやコンクリートで被覆できれば密度の点では満足できるが、従来の重量モルタルやコンクリートは流動性が不十分であり、パイプの周囲に吹き付けることができなかった。【課題を解決するための手段】主要構成成分としてＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、金属鉄の少なくともひとつを含む骨材であって、全粒子のうち球状の粒子が２０％以上であり、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％ないし２０％である重量骨材を含むパイプライン、を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要構成成分としてＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、金属鉄の少なくともひとつを含む骨材であって、全粒子のうち球状の粒子が２０％以上であり、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％ないし２０％である重量骨材を含むパイプライン。
【請求項２】
製鋼過程で発生するリサイクル材を混合して得られる重量骨材であって、呼び寸法１．２ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で７０％ないし９０％であることを特徴とする請求項１に記載の重量骨材を含むパイプライン。
【請求項３】
鋼スラブ表面の溶削処理工程で発生するホットスカーフを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の重量骨材を含むパイプライン。
【請求項４】
製鋼の圧延工程で発生するミルスケール、製鋼用転炉ダストのうち粒径５０μｍで篩い分けられた粗粒分、及び高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄から選択される少なくとも１種以上とホットスカーフとを混合して得られる重量骨材を含む請求項3記載のパイプライン
【請求項５】
ホットスカーフとミルスケールとを混合容積比が１００：０から３０：７０の範囲で混合して得られる請求項１から４のいずれかに記載の重量骨材を含むパイプライン。
【請求項６】
ホットスカーフと製鋼用転炉ダストのうち粒径５０μｍで篩い分けられた粗粒分とを混合容積比が１００：０から７０：３０の範囲で混合して得られる請求項１から４のいずれかに記載の重量骨材を含むパイプライン。
【請求項７】
ホットスカーフと高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄とを混合容積比が１００：０から７０：３０の範囲で混合して得られる請求項１から４のいずれかに記載の重量骨材を含むパイプライン。
【請求項８】
製鋼の圧延工程で発生するミルスケール、製鋼用転炉ダストのうち粒径５０μｍで篩い分けられた粗粒分、及び高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄から選択される少なくとも２種以上を混合して得られることを特徴とする請求項１または２に記載の重量骨材を含むパイプライン。
【請求項９】
前記ミルスケール、転炉ダスト粗粒分、及び粒状銑鉄の混合割合が、各々質量百分率で２０〜７０％、２０〜５０％、及び０〜４０％であることを特徴とする請求項８に記載の重量骨材を含むパイプライン。
【請求項１０】
重量粗骨材が、製鋼過程で発生するダストを含む廃棄物を溶融して製造された人工石材を含むことも特徴とするパイプライン請求項1から９のいずれかに記載のパイプライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量コンクリート、重量モルタルを吹き付けたパイプラインに関する。例えば、ガス、石油等を輸送するために海中に敷設したパイプラインや地中に埋設したパイプに関し、海中における浮力や、地震等による地盤の液状化に伴う埋設パイプの浮き上がりを防止したパイプラインに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
重量コンクリートとは、通常より単位容積重量を大きくしたコンクリートであり、消波ブロック、護岸堤用コンクリート、橋梁ウェイト等に用いられている。重量コンクリートに用いる重量骨材としては、磁鉄鉱や赤鉄鉱などの鉄鉱石が多く用いられてきたが、重量骨材として良質なものの入手が困難になってきており、高価な天然資源の使用は、経済的にも、環境配慮の観点からも好ましくない。鉄鉱石骨材に代わるものとして、電気炉酸化スラグ等の鉄含有量の多いスラグも用いられるが、密度が４ｇ／ｃｍ3未満のものが多く、重量骨材として十分な密度のものの入手は困難である。他には、製鋼用転炉ダストにセメントを配合する重量コンクリートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、重量骨材として鉄鉱石を用いた場合にも、製鋼用転炉ダストの粗粒分などの代替物を用いた場合にも、重量骨材とセメントペーストとに大きな比重差があるため、分離が起こりやすいという課題があった。
【０００３】
従来から、重量骨材とセメントペーストの分離を抑制するため、重量コンクリートにメチルセルロースなどの増粘剤の添加が行われている（例えば、特許文献２参照）。しかし、増粘剤の添加はセメントの水和反応を遅延させるため、大量に添加することは好ましくない。そのため、メチルセルロースなどの増粘剤の添加を必要とせず、重量骨材とセメントペーストの分離が少なく、流動性が高くて施工性の良い重量コンクリートが望まれていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３１９８８０号公報
【特許文献２】特開昭６２−１５８１８１号公報
【０００５】
また、特許文献３には、重量コンクリートの細骨材としてふるい呼び寸法２．５ｍｍないし０．１５ｍｍのショットブラスト用スチール細粒を粒度調整して用いることが提案されている。しかし、種々のサイズの均一粒度に調整して製造された高価なショットブラスト用スチール細粒を配合して粒度調整することは極めてコスト高になるため、商業的な適用は進まなかった。これに代わる重量コンクリート用細骨材の材料として、高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄を用いることが提案されている（例えば、特許文献４参照）。しかし、これらの重量コンクリート用細骨材は、粗骨材とともに用いるコンクリート用細骨材として有効であるが、後に詳細を述べるとおり、細骨材のみを用いる重量モルタル用の細骨材としては、十分なモルタルフローが得られない、あるいは骨材とセメントペーストの分離が発生する場合があるという課題があった。
【０００６】
【特許文献３】特開平２−１７２８４６号公報
【特許文献４】特開２００４−２１０５７４号公報
【０００７】
一方、石油、ガスのパイプラインや下水道の主要な構成部分である埋設パイプは、内部が空間になっている比重の軽い構造物である。パイプラインを海中に敷設した場合は、そのパイプラインは水による浮力を常に受ける。また地中に埋設したパイプは、地盤の液状化により底部に揚圧力が作用すると、浮き上がりを生じ易い。特に、開削により埋設されたパイプは、埋め戻し土の液状化によっても浮き上がりを生ずることがある。こうした浮き上がりを防止するために、アンカーボルトを埋設したコンクリート地盤を形成しボルト棒でパイプを連結するといった方法が提案されている（特開２０００−２８３３３４）。また、パイプの重量を重くするために、モルタルやコンクリートを吹き付けて被覆するという方法が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ボルト棒でパイプを連結する方法は、剛性の高い部材で連結するので、地震時の挙動が埋設パイプに伝達され易く荷重がパイプに作用するおそれがある。また、海中にパイプラインを敷設する場合はボルト棒で連結する施工が困難である。
パイプをモルタルやコンクリートで被覆する場合には、上記の問題は生じないが、通常のモルタルやコンクリートでは密度の点で満足できるものではなかった。高密度の重量モルタルやコンクリートで被覆できれば密度の点では満足できるが、従来の重量モルタルやコンクリートは流動性が不十分であり、パイプの周囲に吹き付けることができなかった。そこで、吹き付け施工が可能な重量モルタルや重量コンクリートを周囲に吹き付け、パイプの重量を重くしたパイプラインが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
主要構成成分としてＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、金属鉄の少なくともひとつを含む骨材であって、全粒子のうち球状の粒子が２０％以上であり、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％ないし２０％である重量骨材を含むパイプライン。
【００１０】
更に製鋼過程で発生するリサイクル材を混合して得られる重量骨材であって、呼び寸法１．２ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で７０％ないし９０％であることを特徴とする重量骨材を含むパイプライン。
【００１１】
また、鋼スラブ表面の溶削処理工程で発生するホットスカーフを含む製鋼の圧延工程で発生するミルスケール、製鋼用転炉ダストのうち粒径５０μｍで篩い分けられた粗粒分、及び高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄から選択される少なくとも１種以上とホットスカーフとを混合して得られる重量骨材を含むパイプラインであることも特徴とする。
【００１２】
また、本発明のパイプラインは、鋼スラブ表面の溶削処理工程で発生するリサイクル材料のホットスカーフを含み、製鋼の圧延工程で発生するミルスケール、製鋼用転炉ダストのうち粒径５０μｍで篩い分けられた粗粒分、及び高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄から選択される少なくとも１種以上とホットスカーフとを混合して得られる重量骨材を用いたパイプラインであることも特徴とする。
【００１３】
また、ホットスカーフと、製鋼の圧延工程で発生するリサイクル材料のミルスケールとを混合容積比が１００：０から３０：７０の範囲で混合して得られること、ホットスカーフと製鋼用転炉ダストのうち粒径５０μｍで篩い分けられた粗粒分とを混合容積比が１００：０から７０：３０の範囲で混合して得られること、ホットスカーフと高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄とを混合容積比が１００：０から７０：３０の範囲で混合して得られる重量骨材を含むパイプラインであることも特徴とする。
【００１４】
また、本発明の重量モルタル、重量コンクリートを用いたパイプラインは、製鋼の圧延工程で発生するミルスケール、製鋼用転炉ダストのうち粒径５０μｍで篩い分けられた粗粒分、及び高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄から選択される少なくとも２種以上を混合して得られる骨材を含む重量モルタル、重量コンクリートを用いることも特徴とし、また、前記ミルスケール、転炉ダスト粗粒分、及び粒状銑鉄の混合割合が、各々質量百分率で２０〜７０％、２０〜５０％、及び０〜４０％であることも特徴とする重量骨材を含む重量モルタル、重量コンクリート用いたパイプラインである。
【００１５】
さらに、重量粗骨材が、製鋼過程で発生するダストを含む廃棄物を溶融して製造された人工石材を含むことも特徴とするパイプラインである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の重量モルタル、重量コンクリートを用いたパイプラインは、重量骨材が、コンクリートやモルタルの細骨材に求められる適切な粒度分布を備え、球状粒子を適度に含有するため、コンクリートやモルタルのフレッシュ性状に適度な流動性とワーカビリティーを与えることができ、吹き付け施工が可能となる。そのため、従来のパイプラインのような周囲からの浮力による浮き上りといった課題を解決でき、十分な密度を有する重量モルタル、重量コンクリートを周囲に吹き付けで施工したパイプラインが作製できるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の重量モルタル、重量コンクリートを用いたパイプラインについてさらに詳細に説明する。本発明において重量コンクリートとは、特に言及しない場合は、粗骨材を含まない重量モルタルを含む広い概念で使用する。本発明において重量骨材とは、表乾密度が４ｇ／ｃｍ3以上の骨材を指す。
【００１８】
本発明のパイプラインに用いる重量モルタル、重量コンクリートは、重量細骨材として、鋼スラブ表面の溶削処理工程で発生する球状粒子を含むことを特徴とする。球状粒子は、連続鋳造スラブにより鋼スラブを鋳造する際、鋳型への溶鋼注入流によって、鋼スラブの長手方向表層部に連続的に析出するＡｌ等の介在物を溶削除去する工程で発生するリサイクル材料であり、酸化鉄を主要構成成分とするため、重量骨材として使用するのに十分な４．８ｇ／ｃｍ3以上の表乾密度を有する。また、溶削工程で一旦液状に溶融した後、空中で冷え固まることにより、体積あたりの表面積が最小となる球形に近い形状の粒子またはその破砕物や凝集物で構成され、球状粒子が７０％以上を占めている。さらには、粒度分布に偏りがなく、球状粒子を重量細骨材として用いることにより、材料分離を抑えながら高い流動性のある重量コンクリートが得られ、パイプラインに好適に用いることができる。
【００１９】
しかし、本発明のパイプラインに用いる骨材の球状粒子はリサイクル材としての発生量が多くないので、他のリサイクル材等と混合して用いることが好ましい。球状粒子と混合して用いる材としては、製鋼用転炉ダストを５０μｍふるいで分離した粗粒分や高炉水砕スラグから粉砕過程で分離される粒状銑鉄、製鋼の圧延工程で発生するミルスケールなどの製鋼リサイクル材が高い表乾密度を有するので好ましいが、電気炉酸化スラグや砕砂などの表乾密度が４ｇ／ｃｍ3以下の材であってもよい。ただし、混合した後の細骨材が、以下の条件を満たすときに、材料分離を抑えながら高い流動性のある重量コンクリートが得られる。すなわち、細骨材のうち呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する細骨材が質量百分率で１０％ないし２０％であって、球状粒子が粒径５０μｍ以上５ｍｍ以下の全粒子のうち２０％以上であることが望ましい。
【００２０】
また、本発明のパイプラインに使用する重量骨材は、主要構成成分としてＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、金属鉄の少なくともひとつを含む。主要構成成分としてＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、金属鉄の少なくともひとつを含むとは、構成元素を蛍光Ｘ線分析により酸化物換算で求めたときのＦｅ2Ｏ3が６５％以上であることが好ましい。構成元素を蛍光Ｘ線分析により酸化物換算で求めたときのＦｅ2Ｏ3が６５％に満たないときは、骨材の表乾密度が４ｇ／ｃｍ3未満となる場合があり、好ましくない。より好ましくは、構成元素を蛍光Ｘ線分析により酸化物換算で求めたときのＦｅ2Ｏ3が７５％以上であり、このときの重量骨材の表乾密度は、４．５ｇ／ｃｍ3以上になる。
【００２１】
本発明のパイプラインに用いる重量コンクリート、モルタルの細骨材の最適粒度は、骨材の形状、表面粗滑度、配合等により変化するものである。例えば砕砂のＪＩＳ規格（Ａ  ５００５；非特許文献１）では、表１のように粒度分布が規定され、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で２％ないし１５％とされている。一方、電気炉酸化スラグ骨材のＪＩＳ規格（Ａ  ５０１１−４；非特許文献２）では、その解説の中で微粒分を多くした方が良好なフレッシュコンクリートの性状が得られることが示され、１．２ｍｍ電気炉酸化スラグ骨材では、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％ないし３０％とされている。しかし、密度が４．５ｇ／ｃｍ3以上であり、全粒子のうち球状の粒子が２０％以上含まれる重量骨材で、良好なフレッシュコンクリートの性状を得るための最適な粒度分布についての知見が公開されたことはない。
特許文献３には、重量コンクリート用の細骨材としてショットブラスト用スチール細粒を配合して用いることが示されているが、ＪＡＳＳ５（日本建築学会  建築工事標準仕様書５  鉄筋コンクリート工事）に規定された粒度分布を満足するように調整されているだけで、コンクリート、モルタルの良好なフレッシュ性状を得るための重量骨材の詳細な粒度分布についての検討はなされていない。
【００２２】
本発明者は、良好なモルタルフローを得るための重量骨材の粒度分布を詳細に検討し、表１に示す最適粒度分布を見出した。すなわち、本発明の重量骨材は、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％ないし２０％であることを特徴とする。呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％に満たないとき、あるいは２０％を超えるときには、十分なモルタルフローが得られない、あるいは骨材とセメントペーストの分離が発生する場合がある。
【００２３】
【非特許文献１】日本工業規格  ＪＩＳ  Ａ  ５００５  コンクリート用砕石及び砕砂
【非特許文献２】日本工業規格  ＪＩＳ  Ａ  ５０１１−４  コンクリート用スラグ骨材  第４部：電気炉酸化スラグ骨材
【００２４】
【表１】
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【００２５】
また、呼び寸法１．２ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で７０％ないし９０％であることが好ましい。呼び寸法１．２ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で７０％に満たないとき、あるいは９０％を超えるときには、十分なモルタルフローが得られない、あるいは骨材とセメントペーストの分離が発生する場合がある。さらに、本発明の重量骨材は、製鋼過程で発生するリサイクル材を混合して得ることが好ましい。
【００２６】
連続鋳造スラブにより鋳造した鋼スラブは、鋳型への溶鋼注入流によって、鋼スラブの長手方向表層部に連続的にＡｌ等の介在物が析出する。この鋼スラブの表層介在物を溶削除去する工程で発生するリサイクル材料のホットスカーフは、主要構成成分としてＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、金属鉄を含み、構成元素を蛍光Ｘ線分析により酸化物換算で求めたときのＦｅ2Ｏ3が８０％以上で、表乾密度は、４．８ｇ／ｃｍ3以上になる。また球状粒子が約７０％を占め、しかも呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％ないし２０％の範囲内であり、そのまま本発明の重量骨材として用いることができる。
【００２７】
高炉水砕スラグから粉砕過程で分離される粒状銑鉄も金属鉄が主成分で４．８ｇ／ｃｍ3以上の表乾密度を示すとともに、球形に近い形状の粒子が５０％程度含まれ、ホットスカーフと混合使用できるリサイクル材である。ホットスカーフ７０に対し、粒状銑鉄３０の容積比までならば、混合することができる。それ以上に粒状銑鉄を混合すると、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％に満たないため、十分なモルタルフローが得られない場合がある。
【００２８】
本発明者は、ホットスカーフとミルスケールを種々の混合比で混合し、重量骨材としての適正を検討した。その結果、ホットスカーフ３０に対し、ミルスケール７０の容積比まで混合できることを確認した。それ以上にミルスケールを混合すると、球状粒子の割合が２０％を下回り、流動性が確保できず、十分なモルタルフローが得られない場合がある。さらに、モルタルフローを得るために単位水量を増加した場合には、骨材とセメントペーストとの分離が生じる場合がある。なお、ホットスカーフとミルスケールの混合容積比が４０：６０か、それよりもホットスカーフの割合が多い場合には、モルタルから空気が抜けやすく、モルタルの単位容積質量が大きくできるので、より好ましい。
【００２９】
ここで本願発明における「球状粒子」について詳細に説明する。球状粒子とは、文字通り真球形に近い形状の粒子である。球状粒子の生成過程には、（１）固体が熱で液状に溶融した後、空中で冷え固まることにより、体積あたりの表面積が最小となる球形に近い形状となる場合、（２）非球形粒子が物理的な研磨により角を失い、球形に近い形状となる場合、（３）粉末または溶解液から析出した微粒が核の周囲に結合し、球形に近い形状に成長する場合がある。（２）（３）の場合には、球形から非球形まで連続的な形状の粒子が生成するが、（１）の場合には、中間形状の粒子は生成しない。
【００３０】
ホットスカーフは前記の通り、鋼スラブの表層介在物を溶削除去する工程で発生するリサイクル材料であり、前記（１）の生成過程で球状粒子が生成する。粗粉転炉ダスト及び粒状銑鉄にも球状粒子が含まれるが、その生成過程は前記（１）だけでなく、（２）の場合も含まれると考えられる。
本発明の重量骨材は、全粒子のうち「球状粒子」が２０％以上であることが必須であるが、下記する歪凹凸度が３．３以下の「球状粒子」が、全粒子のうち２０％以上であることが好ましい。
【００３１】
ここで、「歪凹凸度」は以下の式で定義される。
［歪凹凸度］＝［粒子輪郭の周の長さ］／［粒子輪郭面積と同じ面積の正円の直径］
すなわち、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像の目視によって、その陰影から円板状や半球状と判断できる粒子を除き、明らかに球形に近い粒子を画像処理して解析する。画像処理は、一般的な画像処理ソフト（例えばAdobe Photoshop）を用いて行えばよい。まず、球形に近い粒子の画像から陰影を消して輪郭のみの図形を作成し、該図形の面積と、輪郭の周の長さを求める。該図形を円に近似して（該図形と同面積の円を想定して）、その円の面積πｒ2から半径ｒを求め、その２倍として直径を求める。直径に対する周の長さの比は、輪郭が円に近いほど、すなわち粒子が球形に近いほど、小さくなり、円周率πに近い値になる。ちなみに、ホットスカーフに含まれる球状粒子では、歪凹凸度が３．３以下となる。
【００３２】
また、全粒子のうちの球状粒子の割合を求める場合、複数のＳＥＭ写真に写った全粒子の数と球状粒子の数を数えて平均を求めればよいが、粒子の粒径に関わらず球状粒子の割合は一定であると仮定し、一定粒径、例えば５０μｍ以上の粒子のみを数える。
一方、本発明の重量骨材は、製鋼の圧延工程で発生するミルスケール、製鋼用転炉ダストのうち粒径５０μｍで篩い分けられた粗粒分、及び高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄から選択される少なくとも２種以上を混合しても得られる。前記ミルスケール、転炉ダスト粗粒分、及び粒状銑鉄は、いずれも、鋼スラブ表面の溶削処理工程で発生するホットスカーフよりも発生量の多いリサイクル材である。
【００３３】
ミルスケールは製鋼の圧延工程で発生するリサイクル材であり、構成元素を蛍光Ｘ線分析により酸化物換算で求めたときのＦｅ2Ｏ3が８０％以上で、表乾密度は４．８ｇ／ｃｍ3以上になる。しかも表２に示すように砕砂ＪＩＳに近い粒度分布を有している。しかし、粒子形状は扁平なものが多いため、骨材として利用した場合にはコンクリートやモルタルの流動性が低下しやすく、過剰に単位水量や減水剤量を増やした場合には骨材とペーストが分離しやすい。したがって、ミルスケールをそのまま単独で重量骨材として用いることはできない。
【００３４】
製鋼用転炉ダストの粗粒分は球状粒子を７０％以上含むが、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で２５％以上、呼び寸法０．３ｍｍのふるいを通過する粒子が６５％以上と、骨材としては粒度分布が細粒側に偏りすぎるため、粒子が凝集しやすく、粗粉転炉ダストを単独で重量骨材として用いた場合には十分なモルタルフローを得ることは困難である。
高炉水砕スラグから分離された粒状銑鉄も球状粒子を約５０％含むが、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で５％以下、呼び寸法０．３ｍｍのふるいを通過する粒子が２０％以下である一方、呼び寸法１．２ｍｍのふるいを通過する粒子が８５％以上と、粒径が０．３ｍｍから１．２ｍｍの間に集中する偏った粒度分布を有する。そのため、粒状銑鉄を単独で重量骨材として用いた場合には骨材とセメントペーストの分離が起こりやすい。
【００３５】
以上のように前記３種のリサイクル材は、いずれも単独で重量骨材として用いた場合には、十分なモルタルフローが得られないか、あるいは骨材とセメントペーストの分離が起こりやすい。しかし前記３種のリサイクル材のうち、少なくとも２種以上を適切な混合割合で混合することにより、骨材とセメントペーストの分離が起こらず、モルタルに十分な流動性とワーカビリティーを与えることができる重量骨材が得られる。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
本発明の重量骨材は、前記ミルスケール、転炉ダスト粗粒分、及び粒状銑鉄の混合割合が、各々質量百分率で０〜７０％、０〜５０％、及び０〜６０％であることが好ましく、特に２０〜７０％、２０〜５０％、及び０〜４０％であることが好ましい。
ミルスケールの混合割合が７０％を超えるとき、または転炉ダスト粗粒分の混合割合が５０％を超えるとき、該重量骨材を用いたモルタルでは、十分なモルタルフローが得られない場合があり、好ましくない。粒状銑鉄の混合割合が６０％を超えるとき、該重量骨材を用いたモルタルでは、骨材とセメントペーストの分離が起こる場合があり、好ましくない。
【００３８】
ミルスケールの混合割合が２０％に満たないとき、該重量骨材を用いたモルタルでは、残りのリサイクル材の混合割合によっては、骨材とセメントペーストの分離が起こる、または十分なモルタルフローが得られない場合がある。転炉ダスト粗粒分の混合割合が２０％に満たないとき、または粒状銑鉄の混合割合が４０％を超えるとき、該重量骨材を用いたモルタルでは、残りのリサイクル材の混合割合によっては、骨材とセメントペーストの分離が起こる場合がある。
【００３９】
本発明のパイプラインに用いるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。
【００４０】
本発明のパイプラインに用いる重量コンクリートは、通常のコンクリートと同様の方法で製造することができる。すなわち、前記重量細骨材、前記重量粗骨材、前記セメントを混合し、水を加えて混練りすればよい。必要に応じて、減水剤や消泡剤などの混和剤を添加しても良い。重量コンクリートは高い密度を確保するため、単位水量を低くすることが好ましく、減水剤を添加することが好ましい。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。これらのうち、減水効果の大きな高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。また、高い密度を確保するためには、空気の巻込みを抑える必要があり、消泡剤を添加することが望ましい。
【００４１】
本発明のパイプラインに用いる重量粗骨材としては、従来の鉄鉱石を用いることもできるが、高価な天然資源の使用は、経済的にも、環境配慮の観点からも好ましくない。また、電気炉酸化スラグ粗骨材を用いることもできる。本発明では、産業的な利用が十分になされていない資源の活用を目的のひとつにしており、製鋼過程で発生するダストを含む廃棄物を溶融して製造された人工石材を用いることが好ましい。特に、製鋼過程で発生する金属ダストと、粉末状にした還元スラグとを混合して加熱溶融させ、冷却固化させて製造される人工石材は、溶融過程で遊離石灰や低沸点金属酸化物が除かれており、また重量粗骨材として十分な密度も有することから、本発明の粗骨材として有効である。また、重量コンクリートの密度が、あまり高くなくても良い場合には、重量粗骨材に砕石等の密度の低い粗骨材を混合して使っても良い。
【００４２】
最大粗骨材寸法、細骨材粗骨材容積比、単位セメント量、水セメント比は、用途に合わせていずれにも適宜選択できる。本発明では、吹付け施工を行う場合には、例えば最大粗骨材寸法１０〜１５ｍｍ、細骨材粗骨材容積比５５．０〜６５．０％、単位セメント量３３０〜４５０ｋｇ/ｍ３、水セメント比４５〜５５％で適宜調整し、急結剤を適宜用いることによって吹付け可能な重量コンクリートを得ることができる。また、重量モルタルにて吹付けを行う場合には、例えば単位セメント量４５０〜５５０ｋｇ/ｍ３、水セメント比４５〜６０％で適宜調整し、急結剤を適宜用いることによって吹付け可能な重量モルタルを得ることができる。
【実施例】
【００４３】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
（吹き付け用モルタル使用原料）
パイプライン吹付けに用いた重量モルタルの使用原料を表３に示す。
【００４５】
【表３】
2009179513.tif 000005
【００４６】
表４にパイプラインに用いた重量モルタルの配合を示す。
【００４７】
【表４】
2009179513.tif 000006
【００４８】
（施工方法）
（１）表３に示す原料のうちセメントと水を表４に示す配合にて混合し、セメントミルクを作製した。Ｗ／Ｃ（水セメント比）は質量％比で５５％とした。
（２）吹付けはセメントミルクと骨材をそれぞれポンプで圧送し、ノズル先端で混ぜ合わせながら吹き付けることにより行った。パイプラインとして直径５００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの鋼製パイプに重量モルタルを吹付け施工した。
【００４９】
（試験結果）
上記方法により、均一な重量モルタル被覆層を有するパイプラインを作製することができた。
【００５０】
（比較例）
一方、同様な方法及び手段で比較例１の配合の重量モルタルでパイプラインの表面に吹き付け施工を試みたところ、骨材の流動性が悪く、圧送負荷が増大し、吹き付け施工できなかった。
【００５１】
実施例２
（試験方法）
（１）表乾密度５．０８ｇ／ｃｍ3、球状粒子約７５％のホットスカーフと、表乾密度５．８４ｇ／ｃｍ3、球状粒子約７３％の粗粉転炉ダストを適宜混合し、表２に粒度分布を示す混合砂１〜４を調整した。（混合砂２の混合容積比；ホットスカーフ７０：粗粉転炉ダスト３０）
（２）（１）で調整した混合砂に普通ポルトランドセメントを砂セメント容積比３．１９で混合し、セメント５４７ｋｇ／ｍ3あたり、４．３７ｋｇ／ｍ3のポリカルボン酸エーテル系高性能ＡＥ減水剤と、０．２２ｋｇ／ｍ3の消泡剤と、２４６ｋｇ／ｍ3の水（水セメント比４５．０％）を加えて、混練りした。
（３）ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１セメントの物理試験方法のフローコーンを用い、直径１００ｍｍ、高さ４０ｍｍのフローコーンに（２）で調整したモルタルを充填し、コーンを引き抜いて、モルタルフローを測定した。
【００５２】
（試験結果）
モルタルフローの測定結果を表５に示した。
【００５３】
【表５】
2009179513.tif 000007
【００５４】
表５に示した結果より、混合砂１と２では、良好なモルタルフローが得られた。混合砂４では、粒径の小さな粒子が密に充填するため、混練りも困難なほど硬く、モルタルの流動が見られなかった。混合砂３ではわずかながらモルタルフローが見られ、詳細は示さないが、水セメント比を５０％に増加すれば、モルタルフローは１３０ｍｍまで増加したが、骨材とセメントペーストとの分離が生じた。以上のように、重量骨材の粒度分布を呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で２０％以下となるように限定することにより、モルタルフローにおいて格段に顕著な効果が得られることが明らかになった。
【００５５】
実施例３
（試験方法）
（１）表乾密度５．０８ｇ／ｃｍ3、球状粒子約７５％のホットスカーフと、表乾密度５．６０ｇ／ｃｍ3、球状粒子約５４％の粒状銑鉄（高炉水砕スラグから粉砕過程で磁選分離したもの）を適宜混合し、表７に粒度分布を示す混合砂５〜１０を調整した。（混合砂７の混合容積比；ホットスカーフ７０：粒状銑鉄３０）
（２）（１）で調整した混合砂に普通ポルトランドセメントを砂セメント容積比３．１９で混合し、セメント５４７ｋｇ／ｍ3あたり、５．４６ｋｇ／ｍ3のポリカルボン酸エーテル系高性能ＡＥ減水剤と、０．２２ｋｇ／ｍ3の消泡剤と、２４６ｋｇ／ｍ3の水（水セメント比４５．０％）を加えて、混練りした。
（３）実施例１と同様に、モルタルフローを測定した。
【００５６】
（試験結果）
モルタルフローの測定結果を表６に示した。
【００５７】
【表６】
2009179513.tif 000008
【００５８】
表６に示した結果より、混合砂５、６および７では、良好なモルタルフローが得られた。これに比べ混合砂８、９および１０では、明らかにモルタルの流動性が低くなった。また、混合砂９および１０では若干、骨材とセメントペーストとの分離が生じた。以上のように、重量骨材の粒度分布を呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％以上となるように限定することにより、モルタルフローにおいて格段に顕著な効果が得られることが明らかになった。
【００５９】
実施例４
（試験方法）
（１）表乾密度５．０８ｇ／ｃｍ3、球状粒子約７５％のホットスカーフと、表乾密度４．９５ｇ／ｃｍ3、扁平な粒子で構成されるミルスケールを種々の容積比で混合し、混合砂１１〜１８を調整した。
（２）（１）で調整した混合砂に普通ポルトランドセメントを砂セメント容積比２．６８で混合し、セメント５８４ｋｇ／ｍ3あたり、５．８４ｋｇ／ｍ3のポリカルボン酸エーテル系高性能ＡＥ減水剤と、０．２３ｋｇ／ｍ3の消泡剤と、２９２ｋｇ／ｍ3の水（水セメント比５０．０％）を加えて、混練りした。
（３）実施例１と同様に、モルタルフローを測定した。また、モルタルの単位容積質量を測定した。
【００６０】
（試験結果）
モルタルフローの測定結果を図１に、モルタルの単位容積質量を図２に示した。ホットスカーフ（ＨＳ）とミルスケール（ＭＳ）の混合比率が、２０：８０ではほとんどモルタルフローが見られず、骨材とセメントペーストとの分離が見られた。３０：７０からホットスカーフの混合比率が高い場合には、良好なモルタルフローが得られた。このとき、球状粒子の比率は２０％以上であった。
ホットスカーフとミルスケールの混合比率が、４０：６０からホットスカーフの混合比率が高い場合には、モルタルの単位容積質量が格段に高くなっており、より好ましいことが示された。このとき、球状粒子の比率は２５％以上であった。
【００６１】
実施例５
（試験方法）
（１）表乾密度４．９５ｇ／ｃｍ3、扁平な粒子で構成されるミルスケールと、表乾密度５．８４ｇ／ｃｍ3、球状粒子約７３％の転炉ダスト粗粉分（粗粒ダスト）と、表乾密度５．６０ｇ／ｃｍ3、球状粒子約５４％の粒状銑鉄（高炉水砕スラグから粉砕過程で磁選分離したもの）を各々質量百分率で３０〜８０％、０〜６０％、及び０〜６０％の割合で混合し、混合砂を調整した。
（２）（１）で調整した混合砂に普通ポルトランドセメントを砂セメント容積比２．６８で混合し、セメント５８４ｋｇ／ｍ3あたり、５．８４ｋｇ／ｍ3のポリカルボン酸エーテル系高性能ＡＥ減水剤と、０．２３ｋｇ／ｍ3の消泡剤と、２９２ｋｇ／ｍ3の水（水セメント比５０．０％）を加えて、混練りした。
（３）実施例１と同様に、モルタルフローを測定した。
【００６２】
（試験結果）
モルタルフローの測定結果を表７に示した。モルタルフローの判定は、１３０ｍｍ以上で良好とした。
【００６３】
【表７】
2009179513.tif 000009
【００６４】
実施例６
（試験方法）
（１）前記ミルスケールと、転炉ダスト粗粉分と、粒状銑鉄を各々質量百分率で０〜３０％、１０〜６０％、及び１０〜７０％の割合で混合し、混合砂を調整した。
（２）（１）で調整した混合砂に普通ポルトランドセメントを砂セメント容積比３．１９で混合し、セメント５４７ｋｇ／ｍ3あたり、５．４６ｋｇ／ｍ3のポリカルボン酸エーテル系高性能ＡＥ減水剤と、０．２２ｋｇ／ｍ3の消泡剤と、２４６ｋｇ／ｍ3の水（水セメント比４５．０％）を加えて、混練りした。
（３）実施例１と同様に、モルタルフローを測定した。
（試験結果）
モルタルフローの測定結果を表８に示した。モルタルフローの判定は、１３０ｍｍ以上で良好とした。
【００６５】
【表８】
2009179513.tif 000010
【００６６】
一般に、水セメント比が高い場合には、モルタルの流動性が高くなるが、セメントペーストと骨材の分離が起こりやすくなり、水セメント比が低い場合には、セメントペーストと骨材の分離は起こりにくくなるが、モルタルの流動性が低くなる。一方、ミルスケールの混合割合が高いほど、流動性が低くなり、粒状銑鉄の混合割合が高いほど、セメントペーストと骨材の分離が起こりやすくなる傾向が見られることから、実施例５では、ミルスケールの混合割合を３０％以上で、水セメント比を５０．０％とし、実施例６では、ミルスケールの混合割合を３０％以下で、水セメント比を４５．０％とした。表５及び表６に示した結果より、重量モルタルに用いる重量骨材としては、ミルスケール、転炉ダスト粗粒分、及び粒状銑鉄の混合割合が、各々質量百分率で０〜７０％、０〜５０％、及び０〜６０％であることが好ましく、特に２０〜７０％、２０〜５０％、及び０〜４０％であることが好ましいことが明らかとなった。
【００６７】
なお、ミルスケール、転炉ダスト粗粒分、及び粒状銑鉄の混合割合が、各々質量百分率で０〜７０％、０〜５０％、及び０〜６０％であるとき、該重量骨材は主要構成成分としてＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、金属鉄の少なくともひとつを含み、全粒子のうち球状粒子が２０％以上であり、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で１０％ないし２０％であり、さらに呼び寸法１．２ｍｍのふるいを通過する粒子が全粒子のうち質量百分率で７０％ないし９０％の各要件を満たしていた。さらには、表１に示す本発明の重量骨材の粒度分布を全ての粒度範囲にわたって満たしていた。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
石油、ガスのパイプラインや下水道の主要な構成部分である埋設パイプの浮き上がりを防止するために、パイプの周囲に重量モルタルやコンクリートを吹き付けることで、パイプの重量を重くしたパイプラインに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ホットスカーフ（ＨＳ）とミルスケール（ＭＳ）の混合比率とモルタルフローの関係を示した図である。（実施例４）
【図２】ホットスカーフ（ＨＳ）とミルスケール（ＭＳ）の混合比率とモルタルの単位容積質量の関係を示した図である。（実施例４）
【図１】
2009179513.tif 000011
【図２】
2009179513.tif 000012