水合固化体的制造方法及水合固化体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过将粉粒状的炼钢炉渣与含有31〇2的物质用水进行混炼而制造的 水合固化体的制造方法及水合固化体。
【背景技术】
[0002] 炼钢工序中产生的炉渣（以下，简记为炼钢炉渣）的碱度高，含有大量游离CaO。 因此，炼钢炉渣容易因水合反应而膨胀，因此不适合于像高炉炉渣那样作为土木/建设资 材的用途，其处理困难。因此，近年来，为了打破这样的情况，提出了积极活用炼钢炉渣的技 术。具体而言，在专利文献1中记载了如下方法：将含有炼钢炉渣的骨料与含有50%以上 的具有潜在水硬性的含有二氧化硅的物质及具有火山灰反应性的含有二氧化硅的物质中 的一种或两种并通过水合反应进行固化的粘结材料混合，从而制造水合固化体。另外，在专 利文献2中记载了一种炉渣砌块（水合固化体），其使用钢铁炉渣来制造，所述钢铁炉渣通 过将粘结材料、细骨料和粗骨料全部进行粉碎和破碎而得到，并且混合有高炉炉渣和炼钢 炉渣作为粘结材料。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本特开平10-152364号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开平2-233539号公报
[0007] 专利文献3 :日本专利第3654122号公报
[0008] 专利文献4 :日本专利第4438307号公报
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的问题
[0010] 但是，本发明的发明人使用专利文献1、2记载的制造方法试制了以炼钢炉渣作为 原料的水合固化体，结果明确了下述的问题。
[0011] 即，根据专利文献1记载的制造方法，在使用转炉炉渣作为炼钢炉渣的情况下，在 20°C的水中进行养护时，水合固化体有时会发生坍塌而无法成为令人满意的水合固化体。 因此，本发明的发明人对该原因详细进行了考察，结果获知，在炼钢过程中添加的CaO成 分、MgO成分未完全溶于炉渣中而残留或者在冷却时析出的情况下，水合固化体发生坍塌。 这是由于炉渣中以CaO、MgO的形态存在的CaO成分、MgO成分在水中养护中发生水合膨胀 而引起的。另一方面，如专利文献2记载的制造方法的那样，包含粘结材料在内主体上使用 炼钢炉渣时，在几乎所有的情况下，水合固化体的压缩强度都不充分，并且难以表现出稳定 的强度。因此，通过专利文献2记载的制造方法制造的水合固化体不能耐受作为水泥混凝 土的替代物的使用。
[0012] 需要说明的是，为了解决这样的问题，提出了限定炼钢炉渣的种类并且使用以高 炉炉渣微粉为主体的材料作为粘结材料的水合固化体的制造方法并将其实用化。在专利文 献3中记载了：该制造方法中，使用铁水预处理炉渣作为炼钢炉渣，并且使粒径为1. 18mm以 下的粒子的比率在除水以外的总配合量的15~55质量％的范围内。另外，在专利文献4 记载了通过限定炼钢炉渣的粉化率来制造稳定的水合固化体的技术。
[0013] 因此，本发明的发明人基于这些见解而制造了水合固化体，结果能够确认，对于强 度、体积稳定性，得到了良好的特性。将这样得到的水合固化体暴露于各种环境中而进行了 跟踪考察，结果获知，在浸渍于海中或河川中使用的情况下没有特别的问题。但可知，在暴 露于海岸的潮间带、陆地上的降雨或日照的情况下，在经过数年后少有地观察到产生大规 模的裂纹或破损的情况。对此，在从残留部抽出中心部分来评价了静态压缩强度的范围内， 没有观察到大幅的强度降低，产生裂纹等的原因尚不明确。
[0014] 为了更有效地利用以炼钢炉渣为代表的产业副产物，水合固化体不限于在海中或 水中的利用，在代替沿岸区域的消波块（波消''口 7夕）或陆域的土地面（土間）混凝 土等的各种用途中的利用是必不可少的。这种情况下，为了使水合固化体在气温、日照等各 种自然环境中长期使用，长期耐久性也成为必要的特性。以往，对炼钢炉渣的因膨胀稳定性 引起的耐久性进行了大量研究。但可知，即使在基于过去的见解使用体积稳定的炼钢炉渣 的情况下，在小尺寸时没有问题，但在将大型制品在一定条件下暴露时存在耐久性劣化的 可能性，需要其对策。
[0015] 本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供能够得到即使在施加反复应力的环 境中也具有高耐久性的水合固化体的水合固化体的制造方法。另外，本发明的另一个目的 在于提供即使在施加反复应力的环境中也具有高耐久性的水合固化体。
[0016] 用于解决问题的方法
[0017] 据称粉化率低的粉粒状的炼钢炉渣具有与混凝土中的骨料类似的功能并且有助 于一部分粘结材料的反应。作为钢铁炉渣的粒度，除了为25mm以下之外没有特别规定（参 考"钢铁炉渣水合固化体技术手册"（（财）沿岸技术研究中心））。另外，如上所述，在专利 文献3中记载了：使1. 18mm以下的粒子的比率在除水以外的总配合量的15~55质量％的 范围内。
[0018] 本发明的发明人将满足该条件的炼钢炉渣在各种配合条件下进行混炼并对水合 固化体进行了暴露评价，结果获知，形成乱石、小规模的砌块等的水合固化体没有问题。但 可知，在为以一块计重量超过2. 5吨的大型砌块或者为置于热环境或干湿周期性地发生变 化的环境中的水合固化体的情况下，存在产生裂纹的情况。
[0019] 然后，本发明的发明人对其原因进行了深入研究，结果发现，炼钢炉渣的粒度的影 响极大。本发明的发明人特别发现，不仅规定1. 18_以下的细的粒度的粒子的比例是重要 的，而且粒度大的粒子以适当比例存在也是重要的，从而想到了本发明。
[0020] 本发明的水合固化体的制造方法为通过将粉粒状的炼钢炉渣与含有Si02的物质 用水进行混炼而制造的水合固化体的制造方法。其特征在于，作为所述炼钢炉渣，使用在 80°C的温水中浸渍10天后的粉化率为2. 5质量％以下并且细度模量为4. 5以上的炼钢炉 渣，作为所述含有Si02的物质，使用高炉炉渣微粉、或者高炉炉渣微粉和粉煤灰。
[0021] 本发明的水合固化体的制造方法的特征在于，在上述发明中，作为所述炼钢炉渣， 使用粒径在0. 5mm以下的范围内的粒子的比率为10质量％以上的炼钢炉渣。
[0022] 本发明的水合固化体的制造方法的特征在于，在上述发明中，在相对于高炉炉渣 微粉和粉煤灰的合计含量为0. 2~20质量％的范围内添加选自碱金属和/或碱土金属的 氧化物、氢氧化物、硫酸盐和氯化物中的一种或两种以上。
[0023] 本发明的水合固化体的制造方法的特征在于，在上述发明中，相对于高炉炉渣微 粉和粉煤灰的合计含量以200质量％作为上限来添加选自普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥和 复合水泥中的一种或两种以上。
[0024] 本发明中的水合固化体的制造方法的特征在于，在上述发明中，在相对于高炉炉 渣微粉、粉煤灰以及碱金属和/或碱土金属的氧化物、氢氧化物、硫酸盐和氯化物的合计含 量为0. 1~2. 0质量％的范围内添加萘磺酸和/或聚羧酸。
[0025] 本发明的水合固化体的特征在于，利用本发明的水合固化体的制造方法而制造。
[0026] 本发明的水合固化体的特征在于，在上述发明中，固化后的100万次疲劳强度超 过静态疲劳强度的50%。
[0027] 本发明的水合固化体的特征在于，在上述发明中，在海域沿岸的潮间带、飞溅区、 或者陆域利用。
[0028] 本发明的水合固化体的特征在于，在上述发明中，其用于重量为1吨以上的构件。
[0029] 发明效果
[0030] 根据本发明，能够提供即使在施加反复应力的环境中仍具有高耐久性的水合固化 体。
【附图说明】
[0031] 图1是表示炼钢炉渣的FM值与至破坏为止的反复负荷次数的关系的一例的图。
[0032] 图2是表示细粒侧10%的炉渣粒径与混炼物的坍落度的关系的一例的图。
【具体实施方式】
[0033] 使用炼钢炉渣而制造的水合固化体通过使用膨胀稳定性低的炼钢炉渣作为骨料 相当材料并进一步加入粘结材料和水进行混炼来制造。本发明中，为了得到高耐久性，使用 包括上述条件在内并满足以下的条件（1)、（2)的物质作为炼钢炉渣。另外，在本发明中，使 用高炉炉渣微粉、或者高炉炉渣微粉和粉煤灰等含有510 2的物质作为粘结材料。
[0034] (1)CaO、MgO这样的具有膨胀性的矿物的含有率低、粉化率低。
[0035] (2)细度模量（FM值）为4. 5以上。
[0036] 作为炼钢炉渣，可以例示铁水预处理渣（脱磷炉渣、脱硅炉渣等）、转炉脱碳炉渣、 电炉炉渣等，可以使用这些炉渣中的一种以上。炼钢炉渣优选是最大粒径为25mm以下的粒 度的炼钢炉渣。
[0037] 在精炼的工艺中，CaO、MgO混入到炼钢炉渣中。CaO、MgO的大部分与Si02、FeO等 其他元素形成复合氧化物，但一部分以游离CaO、游离MgO的状态存在。当游离CaO、游离 MgO原样大量残留时，与水分反应而形成Ca(OH)2、Mg(0H) 2，从而发生膨胀。这些矿物相可以 通过控制炼钢炉渣的组成、冷却而抑制得较低。
[0038] 将炼钢炉渣在室外的场地进行长时间风化，或者进行蒸汽老化而促进水合反应， 由此，在用于水合固化体的制造之前使游离CaO、游离MgO变成Ca(0H)2、Mg(0H) 2。由此，在 使用炼钢炉渣作为骨料相当材料时没有问题。对此，所使用的炼钢炉渣在80°C下进行10天 温水养护后变成粉状的比率为2. 5质量％以下时，不会对水合固化体的强度产生影响。因 此，即使将这种炼钢炉渣用于由应力等环境引起的变化少的小型制品用途，也不会影响制 品的破损等。
[0039] 基于以往的见解，对于炼钢炉渣仅规定粒径1. 18mm以下的粒子的比率来制造大 型砌块并暴露于陆地上或潮间带时，结果，根据情况进行长时间暴露时，观察到发生大规模