JPH04349153A

JPH04349153A - 水硬性複合路盤材

Info

Publication number: JPH04349153A
Application number: JP3149434A
Authority: JP
Inventors: Naraharu Yamamoto; 山本　楢治; Minoru Katahira; 片平　實
Original assignee: Godo Steel Ltd; GODO SEITETSU KK
Current assignee: Godo Steel Ltd; GODO SEITETSU KK
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH06102561B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水硬性複合路盤材に係り
、詳しくは、路盤材としての使用に量的な制限が加えら
れつつある高炉スラグに、路盤材として単独の使用に不
向きな転炉スラグを添加すると共に、電気炉スラグを混
合することにより、路盤材としての品質をより一層向上
させ、かつ、上記転炉スラグの使用の拡大を図ると共に
、電気炉スラグの使用の途を活発に開くことができるよ
うにした水硬性複合路盤材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一貫製鉄所では、高炉で製錬され
た溶銑は転炉で精錬され、鋳型または連続鋳造機に鋳込
まれた後、熱間圧延などによって、種々の鋼材に圧延さ
れている。ところで、高炉の製錬時に生じたスラグは、
シリカ（ＳｉＯ２　），ライム（ＣａＯ），アルミナ（
Ａｌ２　Ｏ３　）がその大半を占め、灰白色に近くて比
重が小さい。この高炉スラグを路盤材として使用すると
き、その多くの場合、若干量の高炉水砕スラグが加えら
れるが、１４日後の一軸圧縮強さは１２Ｋｇｆ／ｃｍ２
　以上であり、膨張安定性（水浸膨張率，％）が１．５
以下であることなどから、従来から広く路盤材として供
されている。一方、精錬時に生じた転炉スラグは、シリ
カ，ライムのほかに、酸化鉄（ＦｅＯ）も高い比率で存
在し、アルミナ分の少ない黒色で比重が大きいものであ
る。これは、エージング期間が短い場合にその膨張安定
性が２．５％を呈し、路盤材としての品質規定の１．５
％以下を満足しない。すなわち、転炉スラグは、フリー
ライム（ｆｒｅｅＣａＯ）による水和反応でＣａ（ＯＨ
）２　となり、体積膨張するため水浸膨張率は極めて高
い。これに、未滓化ＭｇＯによる崩壊も加わり、それら
が原因して「フケ」るためである。そのために、曝気処
理として破砕後６ケ月以上のエージング処理が必要とさ
れる。しかし、これによって、一軸圧縮強さは逆に例えば９．
６Ｋｇｆ／ｃｍ２　と低下し、規格外れとなって路盤材
としては不適なものとなる。したがって、転炉スラグを
路盤材として活用することが難しく、現在では埋立用投
棄物とされることが多い。その一方で、最近埋立地が不
足してきており、転炉スラグを投棄する場所も少なくな
ってきている。路盤材として使用されてきた上述の高炉
スラグは、最近、水砕にしてセメント材料に転化する傾
向にあり、また、高炉の吹き止めもあって、徐冷スラグ
すなわち路盤材の供給不足をきたしてきている。上述し
たように、転炉スラグは、膨張崩壊によるフケ現象をお
それて一般的には、転炉スラグ単体で、路盤材として使
用することができないことから、多くは転炉スラグに高
炉水砕スラグを添加している。このようにしておくと、
高炉スラグ水砕に潜在的に有する水硬性が転炉スラグの
フリーライムによって顕在化されて転炉スラグの欠点が
補完され、転炉スラグの膨張性を抑制して一軸圧縮強さ
が増大される。したがって、特開平２−２６６００５号
公報に提案されているように、例えばコンクリート再生
材を加えるなどして、路盤材としての活路が見出されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一貫製鉄所
においては、その敷地内に電気炉を備えるところが増え
てきている。これは、電気炉による溶鋼製造技術が進歩
したこと、屑鉄の発生量が増大し、その供給量が安定し
たことに基づくもので、粗鋼生産量に占める電気炉鋼の
比率は年々上昇を続け、１９８８年では約３０％にも達
している。このような状況から、最近では電気炉スラグ
が大量に発生するようになってきた。その電気炉スラグ
は、転炉スラグと同様に酸化鉄を含み、黒灰色で比重が
大きい。この電気炉スラグは、１４日後の一軸圧縮強さ
が１７．３Ｋｇｆ／ｃｍ２と品質規格の最低値１２Ｋｇ
ｆ／ｃｍ２をかなり上まわること、普通鋼溶製の場合、
その膨張安定性が平均０．２７％であって、規格の最大
許容値１．５％を下まわることなどから、電気炉スラグ
が高炉スラグと同様に路盤材として利用することができ
る。しかしながら、現在まで、その電気炉スラグを活発
に路盤材として採用する動きはなく、したがって、高炉
スラグや転炉スラグと混合して使用した場合の路盤材と
しての品質確認も行われていないのが現状である。本発
明は上述の実情に鑑みなされたもので、その目的は、不
足気味となってきている高炉スラグ路盤材の消費を節約
することができること、路盤材として使用に耐えない転
炉スラグの欠点を補完し、混合して使用できるようにす
ること、電気炉スラグを混合することによって、高炉ス
ラグと転炉スラグのみを混合した路盤材に比べて、より
一層性能ならびに品質の改善された路盤材として使用す
ることができる水硬性複合路盤材を提供することである
。なお、品不足気味の高炉スラグと利用度の低い転炉ス
ラグさらには最近増加しつつある電気炉スラグとを混合
するだけではなく、本発明者らの研究によって、それら
のスラグを混合した場合には、三種のスラグを混合した
場合に予測される平均的な性能よりは著しく性能の向上
した路盤材とすることができるという新たな知見に基づ
いた結果、本発明は完成されたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、鉄鋼精錬で生
じた各種スラグを使用する複合路盤材に適用される。そ
の特徴とするところは、所定粒度分布の高炉スラグを４
５重量％ないし２０重量％、好ましくは、４０重量％な
いし２５重量％、所定粒度分布の転炉スラグを４５重量
％ないし２０重量％、好ましくは、４０重量％ないし２
５重量％、所定粒度分布の電気炉スラグを４５重量％な
いし２０重量％、好ましくは、４０重量％ないし２５重
量％、の構成比で配合したことである。なお、高炉スラ
グ，転炉スラグ，電気炉スラグは、いずれも略３０ｍｍ
以下からなる粒度分布の混合体としておくとよい。

【０００５】

【作用】溶融状態にある高炉スラグが冷却して固化され
、クラッシャなどで略３０ｍｍ以下からなる所定粒度分
布となるように破砕される。また、転炉スラグも電気炉
スラグも同様に処理される。そして、高炉スラグが重量
比で例えば１／３，転炉スラグが１／３，電気炉スラグ
が１／３といったような配合で混合される。このように
して製造された水硬性複合路盤材の一軸圧縮強さは、高
炉スラグ，転炉スラグ，電気炉スラグがそれぞれ単体の
ときに有する一軸圧縮強さから予測される値よりも大き
くなり、水硬性複合路盤材としては好適なものとなる。これは、各スラグの成分のアルカリ刺激Ｃａ（ＯＨ）２
　によって水硬性が相乗的に促進され、ＣａＣＯ３　が
スラグ相互のバインダーとして寄与していることに基づ
いている。また、一軸圧縮強さの経日変化をみても、高
炉水砕スラグの添加がなくとも、水硬性の向上したもの
となる。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、高炉スラグ単体の路盤
材や、高炉スラグと転炉スラグとを混合させた複合路盤
材に比べて、路盤材としての性能が向上する。しかも、
高炉スラグ，転炉スラグ，電気炉スラグを混合した場合
に予測されるよりも高い水硬性のある路盤性能が発揮さ
れる。これにより、生産量が低下しまた高炉水砕スラグ
としてセメントに供されることにで路盤材としての使用
量が低減されつつある高炉スラグの消費量を減少させる
ことができると共に、路盤材として使用が限定されてき
た転炉スラグの利用の途を大きく開くことができる。ま
た、最近急増しつつある電気炉スラグも積極的に路盤材
として利用することができる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明を詳細に説明する。高炉で鉄
鉱石から製錬された溶銑が溶製されると、出銑と共に溶
融状態の高炉スラグが取り出されて冷却し固化される。これが、クラッシャなどで略３０ｍｍ以下からなる粒度
分布となるように破砕される。一方、転炉で精錬された
溶鋼が溶製されると、出鋼と共に溶融状態の転炉スラグ
が取り出されて冷却し固化される。高炉スラグの場合と
同様に、略３０ｍｍ以下からなる粒度分布に破砕される
。さらに、電気炉でスクラップから精錬された溶鋼が溶
製されるときに生じる溶融スラグも冷却し固化され、こ
れも、同様に略３０ｍｍ以下の所定粉度分布に破砕され
る。なお、その配合粒度は表１中の粒度の欄に示すよう
なものとなる。

【表１】これらの各スラグの代表的成分は表２に示すとおりであ
り、高炉スラグの場合は、シリカ（ＳｉＯ２　）が３４
．５％，ライム（ＣａＯ）が３９．７％，アルミナ（Ａ
ｌ２　Ｏ３　）が１４．１％を占める。転炉スラグの場
合は、シリカが１４．１％，ライムが４４．０％であり
、酸化鉄も２３．９％と高い比率で存在し、アルミナが
著しく少なくなっている。そして、電気炉スラグにおい
ても、アルミナが比較的少なく、シリカが１９．４％，
ライムが３６．１％，酸化鉄が２０．４％と高くなって
いる。

【表２】前記した表１中においては、路盤用スラグの規格と試験
結果を示すが、高炉スラグの単位容積質量は１．７６６
Ｋｇ／ｌ（ｌ：リットル）であり、転炉スラグは２．２
３３Ｋｇ／ｌ，電気炉スラグは２．４０７Ｋｇ／ｌであ
って、いずれも路盤材として要求されるＪＩＳ−Ａ−５
０１５「道路用スラグ」および日本道路協会「アスファ
ルト舗装要綱」，「スラグ路盤設計施工指針」の規格最
小値１．５０Ｋｇ／ｌを十分満たしている。

【０００８】そこで、上記した粉粒比率の高炉スラグ，
転炉スラグおよび電気炉スラグをおおむね重量比で１／
３量ずつ配合した予備試験を行った。この場合の計算上
の単位容積質量は２．１３５Ｋｇ／ｌとなる。そして、
三種複合路盤材の想定される１４日後の一軸圧縮強さを
、個々のスラグから計算すると、　　　　　　高炉スラグ　　分　　１３．９×１／３＝
　　４．６３　　Ｋｇｆ／ｃｍ２　　　　　　転炉スラ
グ　　分　　　　９．６×１／３＝　　３．２０　　Ｋ
ｇｆ／ｃｍ２　　　　　　　電気炉スラグ分　　１４．
７×１／３＝　　４．９０　　Ｋｇｆ／ｃｍ２　となり、その総和は、１２．７３Ｋｇｆ／ｃｍ２　とな
る。これは、規格の１２Ｋｇｆ／ｃｍ２　を少し上まわ
る程度である。供試体における試験結果では、単位容積
質量が２．１１６Ｋｇ／ｌであってほぼ同一である。し
かし、１４日後の一軸圧縮強さは１５．２で、予測値を
２．５Ｋｇｆ／ｃｍ２　も上まわっている。したがって
、膨張安定性が２．５％と高く、一軸圧縮強さは９．６
Ｋｇｆ／ｃｍ２　と低いために単体では規格外れとなる
転炉スラグも、複合路盤材として使用できることが分か
る。それのみならず、一軸圧縮強さは予測値より大きくなり
、膨張安定性も０．４％に低下して、１．５％以下を満
たしたものとなっている。ちなみに、一軸圧縮強さとは
、供試体の最大圧縮応力のことであり、円筒形の試料に
側圧を加えないで軸方向に圧縮するテストで得られる結
果である。このような予備試験の結果を踏まえて、さら
に水硬性調査と同時に一軸圧縮強さが予測値より高くな
るかを再確認する試験を実施した。表３に示す粒度構成
の高炉スラグ，転炉スラグ，電気炉スラグを複合させた
路盤材の１４日後，２８日後，９０日後の一軸圧縮強さ
を測定した。

【表３】この場合も、上記と同様におおむね重量比で１／３量ず
つ配合した。計算上の単位容積質量は表１とほぼ同等で
ある。そして、想定される三種を混合した複合路盤材の
１４日後の一軸圧縮強さを、各スラグの単体の場合から
計算すると、　　　　　　高炉スラグ　　分　　１６．５×１／３＝
　　５．５０　　Ｋｇｆ／ｃｍ２　　　　　　転炉スラ
グ　　分　　１４．９×１／３＝　　４．９７　　Ｋｇ
ｆ／ｃｍ２　　　　　　　電気炉スラグ分　　１７．３
×１／３＝　　５．７７　　Ｋｇｆ／ｃｍ２　となり、その総和は、１６．２４Ｋｇｆ／ｃｍ２　とな
る。供試体におけるテスト結果では２１．３Ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　であり、予測値を５．１Ｋｇｆ／ｃｍ２　も上ま
わっている。２８日後の一軸圧縮強さを計算すると、　
　　　　　高炉スラグ　　分　　１６．３×１／３＝　
　５．４３　　Ｋｇｆ／ｃｍ２　　　　　　転炉スラグ
　　分　　１７．８×１／３＝　　５．９３　　Ｋｇｆ
／ｃｍ２　　　　　　　電気炉スラグ分　　２２．９×
１／３＝　　７．６３　　Ｋｇｆ／ｃｍ２　となり、その総和は、１８．９９Ｋｇｆ／ｃｍ２　とな
る。供試体におけるテスト結果では３３．０Ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　であり、予測値を１４．０Ｋｇｆ／ｃｍ２　も上
まわっている。９０日後の一軸圧縮強さを計算すると、
　　　　　　高炉スラグ　　分　　１７．６×１／３＝
　　５．８７　　Ｋｇｆ／ｃｍ２　　　　　　転炉スラ
グ　　分　　３５．５×１／３＝１１．８３　　Ｋｇｆ
／ｃｍ２　　　　　　　電気炉スラグ分　　４３．４×
１／３＝１４．４７　　Ｋｇｆ／ｃｍ２　となり、その総和は、３２．１７Ｋｇｆ／ｃｍ２　とな
る。供試体におけるテスト結果では５５．３Ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　であり、予測値を２３．１Ｋｇｆ／ｃｍ２　も上
まわっている。これらのデータは、表１の場合に比べて
、転炉スラグが破砕後間もないものであり、その粒度構
成も極めてよかったため、一軸圧縮強さも規格の１２Ｋ
ｇｆ／ｃｍ２　を十分にクリアーしたものとなっている
。

【０００９】このように、高炉スラグ、転炉スラグ，電
気炉スラグとも図１に示すように材令とともに一軸圧縮
強さは増加し、水硬性が証明された。すなわち、一軸圧
縮強さの経日変化からも分かるように、高炉水砕スラグ
の添加によらなくても、水硬性複合路盤材が得られるこ
とが分かる。これは、各スラグ成分のアルカリ刺激によ
る水硬性が促進されたためであり、ＣａＣＯ３　がバイ
ンダーとして機能したことに基づいている。すなわち、
転炉スラグや電気炉スラグが有するアルカリ性が、高炉
スラグの潜在水硬性を刺激して、強度の増加を促進し、
水硬性の優れた路盤材となる。このように転炉スラグの
持つ残存膨張崩壊性を他のスラグとの複合によって、耐
久性や水硬性に優れた路盤材とすることができる。転炉
スラグは、アスファルト舗装要綱の水硬性粒度調整スラ
グ（ＨＭＳ−２５など）における一軸圧縮強さの規格値
を満たすものでないが、電気炉スラグとの混合により、
一軸圧縮強さおよび修正ＣＢＲ値が増大し、強度の改善
が図られる。したがって、従来は埋立用投棄が大半であ
って路盤材としの再利用もされず、また、クラッシャー
ラン（下層路盤）や粒度調整スラグとして機能させてい
たにすぎないような低品位レベルにあった転炉スラグを
、アスファルト舗装要綱に示された水硬性粒度調整スラ
グと同等の高品位な路盤材の材料として利用することが
でき、その付加価値と再利用への途を大きく開くことが
できる。

【００１０】なお、高炉スラグ，転炉スラグ，電気炉ス
ラグの表１に示した値および複合スラグの値は、各々個
別に行った試験結果を組み合せたものである。そこで、
表１における三種のスラグの混合の際の最悪状態の配合
偏析と粒度構成のばらつきを想定して、配合比と一軸圧
縮強さとの関係を計算から求め、その計算値と実測予想
値とを、図２に示した。これは、同一試料において、（
１）　　転炉スラグ２５％，高炉スラグ４０％，電気炉
スラグ３５％（２）　　転炉スラグ３３％，高炉スラグ３３％，電気
炉スラグ３３％（３）　　転炉スラグ４０％，高炉スラグ３５％，電気
炉スラグ２５％（４）　　転炉スラグ４５％，高炉スラグ３５％，電気
炉スラグ２０％（５）　　転炉スラグ５０％，高炉スラグ３５％，電気
炉スラグ１５％の配合比を有するものであり、この五種類の例を示して
いる。これからも分かるように、電気炉スラグを４５重
量％ないし２０重量％の範囲の量で、転炉スラグを４５
重量％ないし２０重量％の範囲の量で、高炉スラグを４
５重量％ないし２０重量％の範囲の量で構成した比率の
配合とすればよいことが理解される。そして、好ましく
は、電気炉スラグを４０重量％ないし２５重量％の範囲
の量で、転炉スラグを４０重量％ないし２５重量％の範
囲の量で、高炉スラグを４０重量％ないし２５重量％の
範囲の量で構成した比率の配合となっているとよい。一
方、各スラグにおける粒度は粗いものより細かい方がよ
いが、表１などに示したように、いずれも略３０ｍｍ以
下からなる粒度構成の混合体としておくとよい。なお、
表１における修正ＣＢＲ（％）は、各スラグや本発明の
水硬性複合路盤材が路盤材として敷設された上層に、ア
スファルト舗装を容易にするための指数値であって、い
ずれのスラグにおいても規定の８０％を全て上回ってお
り、路盤材としての使用に差し支えのないことが分かる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　材令とＪＩＳ−Ａ−５０１５による一軸圧
縮強さとの関係を示すグラフ。

【図２】　　スラグの配合比と一軸圧縮強さとの関係を
示すグラフ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　鉄鋼精錬で生じたスラグを使用する路
盤材において、所定粒度分布の高炉スラグを４５重量％
ないし２０重量％、所定粒度分布の転炉スラグを４５重
量％ないし２０重量％、所定粒度分布の電気炉スラグを
４５重量％ないし２０重量％なる構成比率でもって配合
したことを特徴とする水硬性複合路盤材。
【請求項２】　　前記各スラグは、略３０ｍｍ以下から
なる粒度分布の混合体であることを特徴とする請求項１
に記載された水硬性複合路盤材。