(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント硬化物マトリクス内に、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処理することによって製造された表面に微細な凹凸を有する略球状の電気炉酸化スラグ粒化物が細骨材として分散しているコンクリート成形物からなることを特徴とする水平垂直材料
【請求項２】
該コンクリート成形物には鉄筋が内在されている請求項１に記載の水平垂直材料
【請求項３】
該水平垂直材料は擁壁ブロックである請求項１または２に記載の水平垂直材料
【請求項４】
該水平垂直材料は遮音制振材料である請求項１または２に記載の水平垂直材料
【請求項５】
該遮音制振材料は遮音壁である請求項４に記載の水平垂直材料
【請求項６】
該遮音制振材料は建築物の躯体である請求項４に記載の水平垂直材料
【請求項７】
該遮音制振材料は建築物の基礎である請求項４に記載の水平垂直材料
【請求項８】
該水平垂直材料は河床ブロックである請求項１または２に記載の水平垂直材料
【請求項９】
該水平垂直材料は舗装ブロックである請求項１または２に記載の水平垂直材料
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば水や土砂を堰き止める擁壁ブロック、遮音壁、建築物の壁等の垂直に設置され、あるいは河床ブロック、舗装ブロック、建築物の基礎等の水平に設置される水平垂直材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えば水や土砂を堰き止める擁壁ブロック、高速道路や新幹線等の鉄道等の遮音壁、河床ブロック、舗石等にはセメントに骨材として砕砂、海砂、川砂、ケイ砂等を混合したコンクリート成形物からなる水平垂直材料が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記水平垂直材料は雨水、河川の水等に接触するために高い耐蝕性を要求され、また土砂圧、水圧あるいは地震等の地殻変動に耐えるために大重量かつ高強度を要求される。
しかしながら上記従来のコンクリート成形物の場合には耐蝕性、重量、強度、耐凍結融解性が不足しており、屡々水平垂直材料の浸蝕、破損等の不具合が起こるおそれがある。また骨材として砕砂や川砂等の天然資源は現在不足しており極めて深刻な状態となっている。
【０００４】
【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ための手段として、セメント硬化物マトリクス内に、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処理することによって製造された表面に微細な凹凸を有する略球状の電気炉酸化スラグ粒化物が細骨材(8) として分散しているコンクリート成形物からなる水平垂直材料(10,11,12,21,31,32,41,51,61)を提供するものである。
該コンクリート成形物には補強のために鉄筋が内在されてもよく、また水平垂直材料としては例えば擁壁ブロック、遮音壁、建築物躯体、河床ブロック、舗装ブロック等がある。
本発明を以下に詳細に説明する。
【０００５】
〔電気炉酸化スラグ〕
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％、Ｃr2Ｏ3 １〜４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。
【０００６】
〔細骨材の製造〕
上記電気炉酸化スラグを粒化して細骨材を製造するには、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化物は通常５mm以下の粒径を有し細骨材に分類され、粒径２．５mm以下のものは略球状であり、比重は３．３〜３．８の範囲にあり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、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。そして粒度分布はＪＩＳ−Ａ５００５コンクリート用砕砂の規格範囲にある。
【０００７】
〔セメント〕
上記表面に微細な凹凸を有する略球状の電気炉酸化スラグ粒化物からなる細骨材が混合されるセメントには、例えばポルトランドセメント、アルミナセメント、フライアッシュセメント、高炉スラグセメント、シリカセメント等がある。
【０００８】
〔細骨材の使用〕
上記表面に微細な凹凸を有する電気炉酸化スラグ粒化物からなる細骨材とセメントとの混合比率は通常従来の天然細骨材と同様であり、体積比率としてセメント１００に対して３００〜６００程度の細骨材が混合される。上記セメント−細骨材混合物には川砂、海砂、ケイ砂、砕石、砕砂、パーライト、フライアッシュ、高炉スラグ等の他の骨材、セメント硬化調節剤、減水剤、増粘剤等が添加されてもよい。
上記セメント−細骨材混合物には通常水がセメント１００重量部に対して２５〜６０重量部程度添加されてセメントスラリーあるいはセメント混練物とされ、該セメントスラリーあるいはセメント混練物は通常型枠内に流し込む注型成形あるいは押出成形等によってパイプ状、トラフ状あるいは桝状に成形されたコンクリート成形物となる。該コンクリート成形物には補強のために鉄筋が挿入されてもよいが、この場合には型枠内に鉄筋を挿入した状態でセメントスラリーを流し込む。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕（細骨材の製造）
図１に本発明の細骨材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細骨材(8) は備蓄容器(9) 内に備蓄される。
該細骨材(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、モース硬さで６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、導電性、耐酸性、耐アルカリ性等にも優れている。
該細骨材(8) の粒度分布を図２に示す。図２において実線グラフは本発明の骨材(8) の粒度分布、点線グラフはＪＩＳ−Ａ５００５コンクリート用細骨材の規格範囲を示し、該細骨材(8) は該規格範囲内であることが認められる。
【００１０】
〔実施例２〕
上記細骨材を用い下記の組成の配合物を混練調製した。
普通ポルトランドセメント          ５４０kg／ｍ3 
細骨材（実施例１  ρ＝３．７９）１２１３  〃  （３２０リットル）
粗骨材（砕石）                    ９１６  〃
シリカヒューム                      ６０  〃
高性能ＡＥ減水剤                    １２  〃
水                                １３５  〃
上記配合物を練り置き時間３０分で型枠に流し込み２０秒後のスランプフロー値を求めた所３１．５cmであった。
上記配合物を型枠に流し込んでφ１０cm×２０cmのブロックを成形し、成形後のブロックの圧縮強度を経日的に測定した結果を表１に示す。
【表１】
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【００１１】
〔比較例１〕
細骨材として川砂を用いて下記の組成の配合物を混練調製した。
普通ポルトランドセメント        ５４０kg／ｍ3 
細骨材（川砂  ρ＝２．５６）    ８１９  〃  （３２０リットル）
粗骨材（砕石）                  ９１６  〃
シリカヒューム                    ６０  〃
高性能ＡＥ減水剤                  １２  〃
水                              １３５  〃
上記配合物を練り置き時間３０分で型枠に流し込み２０秒後のスランプフロー値を求めた所２４．０cmであった。
上記配合物を型枠に流し込んで実施例２と同様なブロックを成形し、同様に該ブロックの圧縮強度を経日的に測定した結果を表２に示す。
【表２】
0003742686.tif 000003
【００１２】
実施例２の表１と比較例１の表２を比較すると、実施例２の配合物によるブロックは比較例１の配合物（従来例）に比べて強度、特に初期強度に優れていることが認められた。またスランプフロー値から実施例２の配合物は比較例１の配合物（従来例）に比べて成形性に優れていることが認められた。
【００１３】
〔耐蝕試験〕
実施例２と比較例１の配合物を夫々型枠に流し込んでφ１０cm×２０cmのブロックを成形し、各ブロックを２８日間放置した上で５％塩酸水溶液に浸漬し、経時的に圧縮強度（N/mm2)を測定した。その結果を表３に示す。
【表３】
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表３をみると、実施例２の配合物のブロックは５％塩酸水溶液に浸漬しても圧縮強度の経時的な低下は少なく優れた耐蝕性を示すが、比較例１の配合物のブロックは実施例２のブロックよりも圧縮強度が低く、しかも５％塩酸水溶液に浸漬した場合強度の経時的な低下が大きいことが認められた。
【００１４】
〔実施例３〕
上記本発明の細骨材を粒径５mm以下に篩別したものを使用して表４に示す混練物を作成した。
【表４】
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上記混練物を型枠に充填して図３および図４に示すような空洞遮音ブロック(10)を成形した。該遮音ブロック(10)の寸法は下記の通りである。
Ｈ：１９０mm，Ｌ：３９０mm，Ｗ：１００mm，
Ａ：２５．５mm，Ｂ：８０mm，Ｃ：２４．５mm，Ｄ：２４．５mm，
Ｅ：２３mm，Ｆ：５４mm，Ｒ：１０mm，
該遮音ブロック(10)について、ＪＩＳ−Ａ１４１６の音響透過損失測定方法によって実験室における音響透過損失を測定した結果を表５に示す。
【００１５】
【表５】
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【００１６】
表５に示されるように本発明の細骨材を使用した遮音制振ブロックは、市販のブロックに比して低周波帯域から高周波帯域まで広い周波数範囲にわたってはるかに高い遮音効果を示す。
【００１７】
〔応用例〕
実施例２の配合物を使用して注型成形によって各種成形物を成形した。
図５には断面Ｌ形の擁壁ブロック(11)が示され、該擁壁ブロック(11)は土砂Ｓの崩壊落下を堰き止める。該擁壁ブロック(11)としては図６に示すような断面逆Ｔ字形の擁壁ブロック(12)が提供されてもよい。該擁壁ブロック(11,12) は水を堰き止めるために使用されてもよい。
図７には遮音壁(21)が示される。該遮音壁(21)は図３および図４に示す遮音制振ブロック(10)をモルタル接着剤によって積重ねたものであり、該遮音壁(21)は例えば高速道路(22)あるいは新幹線等の鉄道の側端に設置され、自動車(23)の走行中の騒音を遮断する。本発明の細骨材は中空であるから、該遮音壁(21)は高強度、耐蝕性、大重量を有する上に、表５に示すように優れた遮音性を有する。
図８に示すのは建築物の躯体である壁(31)および床(32)であり、該壁(31)および該床(32)は実施例２の配合物を鉄筋(33,34) を挿入した型枠に注入硬化せしめることによって形成され、該壁(31)および該床(32)に囲まれた部屋(35,36) は該壁(31)および該床(32)によって効果的に遮音制振される。
図９には河床ブロック(41)が示される。該河床ブロック(41)は河川(42)の落差部(43)直下に設置される。
図１０には護岸ブロック(51)が示される。該護岸ブロック(51)は河川や海(52)の岸壁(53)に設置される。
図１１には舗石あるいはタイルである舗装ブロック(61)が示される。該舗装ブロック(61)は舗道(62)の舗装に使用されるが、本発明の細骨材を使用しているので透水性が良く、雨水等が溜まらないし、また細骨材の黒色によって天然のみかげ石調の外観が得られ、意匠性の高い舗装が得られる。
【００１８】
上記用途以外、本発明の水平垂直材料は例えば道路のガードフェンス、駒止めブロック等種々な用途に使用される。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に用いられる細骨材は略球状であり表面に微細な凹凸を有し、コンクリートが該凹凸に食い込むアンカー効果によってコンクリートと極めて良好な密着性を有するので耐蝕性に優れ強度の高い水平垂直材料が得られる。
更に上記細骨材は略球状であるのでスラリーの流動性が良く、型枠に流し込む際の充填性に優れ、所定の形状の水平垂直材料が正確に得られまた巣穴等の欠陥の発生がない。そして上記細骨材を使用した水平垂直材料は大重量であるから制振効果を有し、かつ土砂圧、水圧、あるいは地殻変動に耐え、水に浸漬された場合でも浮力に耐える。また更に上記細骨材は中空であるから、該細骨材を使用した水平垂直材料は優れた遮音効果を示す。
本発明の細骨材は製鋼過程で発生する産業廃棄物である電気炉酸化スラグから得られるので、資源的に問題はなく、かつ電気炉酸化スラグを有効利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】骨材製造装置の説明図
【図２】骨材の粒度分布を示すグラフ
【図３】遮音制振ブロックの斜視図
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図
図５〜図１１は本発明の応用例を示すものである。
【図５】Ｌ形擁壁ブロックの設置状態部分斜視図
【図６】逆Ｔ字形擁壁ブロックの斜視図
【図７】遮音壁使用状態の説明断面図
【図８】建築物躯体部分断面図
【図９】河床ブロックの設置状態の部分斜視図
【図１０】護岸ブロックの設置状態説明断面図
【図１１】舗装ブロックの設置状態の部分斜視図
【符号の説明】
8       細骨材
10      遮音ブロック（水平垂直材料）
11,12   擁壁ブロック（水平垂直材料）
21      遮音壁（水平垂直材料）
31      建築物の壁（水平垂直材料）
32      建築物の床（水平垂直材料）
41      河床ブロック（水平垂直材料）
51      護岸ブロック（水平垂直材料）
61      舗装ブロック（水平垂直材料）
【図１】
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【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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