水中構造体およびその製造方法
【課題】 水底生物の着生に優れ、安定して水中に沈殿することができる水中構造体を提供する。
【解決手段】 型枠３内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入する。水和固化体１が硬化する以前に、水和固化体１の表面に製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック２を密着する。この状態で放置しておくことにより、水和固化体１が使用状態の強度発現まで養生して水和固化体１と炭酸固化体からなるブロック２とが強固に固着する。型枠３を取外す。水和固化体１とブロック２とからなる水中構造体Ａを海底に沈殿する。
【解決手段】 型枠３内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入する。水和固化体１が硬化する以前に、水和固化体１の表面に製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック２を密着する。この状態で放置しておくことにより、水和固化体１が使用状態の強度発現まで養生して水和固化体１と炭酸固化体からなるブロック２とが強固に固着する。型枠３を取外す。水和固化体１とブロック２とからなる水中構造体Ａを海底に沈殿する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底生物の着生に優れ、安定して水中に沈殿することができる水中構造体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造プロセスで発生する製鋼スラグからなり、スラグの粒状体に二酸化炭素を吸収させて粒状体同士を一体化させた、製鋼スラグ炭酸固化体が知られている。この製鋼スラグ炭酸固化体からなる塊状物であるブロックは、微細な貫通気孔が存在する多孔質であり、藻礁や漁礁用構造体に適し、水底生物の着生に優れることが知られており、海底やその他の水底に沈殿して水中構造体として用いることが有効であることが知られている。しかしながら、コンクリートや製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体等からなるブロックと比較すると、多孔質で比重が小さく、しかも、その体積をあまり大型化することができないため、水底に沈殿した、製鋼スラグ炭酸固化体からなるブロックは、波や海流によって流されやすく、位置が移動してしまうなど安定性に欠ける問題があった。特許文献１には、製鋼スラグの炭酸固化体からなる塊状物が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７５６９４号公報
【０００４】
製鋼スラグを骨材として用いる水和固化体は、コンクリートと同等の性質を有しているが、コンクリートと同様に実質的に貫通気孔は存在せず、水底生物の着生は期待できない。特許文献２、３には、鉄鋼製造プロセスで発生する製鋼スラグを骨材として用いる水和固化体が記載されている。
【０００５】
【特許文献２】特開平１０−１５２３６４号公報
【特許文献３】特開２００１−４９３１０号公報
【０００６】
製鋼スラグ炭酸固化体からなるブロックを水底に安定して沈殿させるために、該ブロックの大型化のために、該ブロックを水和固化体のブロック（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリートのブロック）と一体化して用いる技術が提案されている。すなわち、硬化後の水和固化体（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリートのブロック）の表面に接着剤（水中ボンド等）を塗布し、これに製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体からなるブロックを密着し、接着剤の作用により両者を一体化するものである（以下、「先行技術」という）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、先行技術には下記の問題がある。
【０００８】
（１）製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックと硬化後の水和固化体からなるブロック（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリートのブロック等）とを接着剤によって固着し一体化させるために、水和固化体の位置変えや向き変えなど、一体化のための工程が必要である。また、使用する接着剤の管理も必要である。また、工程が長期化するため十分な施工管理が必要で、材料も必要である。更に、接着剤を使用するため経済的に不利である。また、品質も不安定である。
【０００９】
（２）硬化後の水和固化体（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリートのブロック等）と一体化された製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックは、接着剤によるいわゆる貼り付けにより固着されているため、一体化部が衝撃に弱い問題がある。また、運搬時、施工時や供用時などにおいて損傷を受けやすい。更に、補修やメンテナンスなどのケアが必要であり、経済的に不利である。
【００１０】
従って、本発明の目的は、上述の問題を解決し、水底生物の着生に優れた製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックを、水和固化体と強固に固着して、安定して水中に沈殿することができる水中構造体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は次のような構成を有している。
【００１２】
［１］製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体の製造方法において、まだ硬化していない水和固化体の表面に炭酸固化体を密着し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着することを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１３】
［２］型枠を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体が硬化する以前に前記水和固化体の表面に、製鋼スラグの炭酸固化体を密着し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１４】
［３］製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着することを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１５】
［４］型枠を設け、前記型枠は、その底部を製鋼スラグの炭酸固化体により構成し、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１６】
［５］型枠を設け、前記型枠の底部の上に製鋼スラグの炭酸固化体を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１７】
［６］水和固化体として、前記製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、コンクリートを用いる前記［１］から［５］のうちの何れか１に記載の水中構造体の製造方法。
【００１８】
［７］製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体であって、前記炭酸固化体が、まだ硬化していない前記水和固化体の表面に密着された後、使用状態の強度発現まで前記水和固化体が養生することによって硬化後の前記水和固化体と前記炭酸固化体とが固着してなることを特徴とする水中構造体。
【００１９】
［８］製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体であって、前記炭酸固化体からなる型枠と、前記型枠内において、硬化する以前に前記型枠内に流入され、使用状態の強度発現まで養生することによって硬化して前記炭酸固化体と固着されてなる水和固化体とからなることを特徴とする水中構造体。
【００２０】
［９］水和固化体として、前記製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、コンクリートが用いられている前記［７］または［８］に記載の水中構造体。
【発明の効果】
【００２１】
（１）まだ硬化しない水和固化体（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体、コンクリート）と密着した製鋼スラグの炭酸固化体が、まだ硬化しない水和固化体のモルタル成分を吸収し、すなわち、孔内にモルタル成分が充填され、水和固化体が使用状態の強度発現まで養生する間に両者が強固に固着し、両者が分離することなく、長期的に安定して水中構造体として用いることができ、材料も劣化せず、メンテナンスが不要である。
【００２２】
（２）製鋼スラグの炭酸固化体と水和固化体（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体、コンクリート）とを密着させる作業は、工程が少なく、作業が簡素化される。
【００２３】
（３）接着剤が不要であり経済的に有利である。
【００２４】
（４）藻礁や漁礁用構造体に適し、水底生物の着生に優れた製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックを、海底等の水底に安定して沈殿させることができ生物環境の良化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図、図２は平面図、図３は、図１よりも時間が経過した状態の断面図である。図中の４は、製造作業施設の土台、３は、土台４の上に設けられた型枠、１は、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体、２は、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックである。
【００２７】
本発明の水中構造体Ａの製造工程は、下記の通りである。まず、図１〜３に示すように、土台４の上にベニヤ板などの通常の型枠材料によって型枠３を設ける。型枠３は、底部および側面部を有している。次いで、型枠３の中に、まだ硬化していない状態（すなわち、未硬化）の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１を流入し打設する。次いで、水和固化体１（未硬化）の上面に、ブロック２を置き密着させる。この状態から図３に示すように、ブロック２が、水和固化体１（未硬化）の中に埋没し、微細な貫通気孔が存在する多孔質の、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック２が、まだ硬化しない製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１のモルタル成分を吸収し、すなわち、孔内にモルタル成分が充填され、水和固化体１が使用状態の強度発現まで養生する間に、水和固化体１と埋没したブロック２とが強固に固着する。接着剤は不要である。水和固化体１が硬化した後、型枠３を取外す。型枠３から取外された水中構造体Ａは、製造作業施設から搬送されて所定の海中、水中に投入され沈殿する。
【００２８】
このようにして水和固化体１とブロック２とが一体化された水中構造体Ａの強度は、ブロック２および水和固化体１のうちの弱いほうの強度により決まる。通常は、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１の方が、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック２よりも強度がある。このようなブロックと水和固化体との間の接着層を観察すると、両者の間には通常のコンクリートの打ち継ぎ面に見られるような隙間は全く見受けられず密着している。また、接着層の付着強度は、通常のコンクリートの打ち継ぎで見られるような強度低下（母材コンクリート強度の６割程度に低下）は少なく、打ち継ぐ母材コンクリートの引張強度に近いものと推察される。
【００２９】
水中構造体Ａの打ち継ぎ面での付着強度が大きい理由として、下記（１）または（２）、あるいは、これらの相乗効果の可能性が考えられる。
【００３０】
（１）製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックが、気孔率が約３５〜４０％のポーラスであるため、打ち継ぎ時にこの気孔部分に製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体のモルタル成分が回り込んで接着がより強固になる。
【００３１】
（２）製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックは、それ自体がもつ大きな気孔率のため、透水性能がかなり高い。このため、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体の打設において製鋼スラグの炭酸固化体が１種の透水性型枠として作用し、接着面でブリーディング水等の余剰水を吸い取るため見かけ上コンクリートの水セメント比が小さくなり、接着面でのコンクリート強度が局所的に高くなる。
【００３２】
以上より、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックと製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体とを密着することによる接合面や、該ブロックを型枠代わりに用い該水和固化体を流入し打設して構成する複合構造体の接合面は、接合面にジベルの設置等の特別な処理を施さなくても、ブロック引張強度より大きな接着強度を有し、海洋での波浪などと外力によって外側のブロック層が剥離する恐れは無い。
【００３３】
本発明の水中構造体Ａは、このようにして水和固化体１と一体化することにより水中構造体全体として大型化することができる。すなわち、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック２を単独（単体）で水中構造体として用いると、１辺が例えば１ｍ程度の大きさにすることしかできないが、図２に示すように１辺が５ｍの水和固化体１と一体化して大型化することにより、波や海流に流されることがなく、水底生物の着生に優れたブロック２を、水和固化体１とともに、水中構造体Ａとして所定の定位置から動かないように安定して位置させることができる。
【００３４】
次に、本発明に用いられる製鋼スラグの炭酸固化体、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体およびコンクリートについて説明する。
【００３５】
（１）本発明に用いられるのは、鉄鋼製造プロセスで発生した製鋼スラグの粒状体に二酸化炭素を吸収させて、粒状体同士を一体化させた炭酸固化体である。具体的な例として、製鋼スラグを炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ3をバインダーとして固結させ、塊状化したものが挙げられる（特許文献１）。勿論これは１例である。製鋼スラグの炭酸固化体からなる塊状体（ブロック）は、微細な貫通気孔が存在する多孔質であり、藻礁や漁礁用構造体に適し、水底生物の着生に優れており、海底やその他の水底に沈殿させると生物環境に良好に作用する。一方、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体およびコンクリートには、実質的に貫通気孔は存在しない。従って、該炭酸固化体からなるブロックは、水和固化体からなるブロックと比較すると、比重が小さく、体積もあまり大きく製造できない。また、水底に沈殿させても波や海流によって流されやすい。
【００３６】
（２）本発明においては、水和固化体として、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体またはコンクリートを用いる。製鋼スラグを含有する骨材と、水和反応によって硬化する結合材とからなる水和固化体の具体的な例として、製鋼スラグを含有する骨材と、潜在水硬性を有するシリカ含有物質とポゾラン反応性を有するシリカ含有物質のうち１種または２種を５０重量％以上含有する水和反応によって硬化する結合材とを有してなるものが挙げられる（特許文献２）。勿論これは１例である。該水和固化体は、まだ硬化していない状態で打設され、その後、使用状態の強度発現まで養生して固化体（硬化状態）となる。これはコンクリートと同様である。水中構造体の資材として、鉄鋼製造プロセスで発生した製鋼スラグを用いることにより、製鋼スラグ、すなわち、いわゆるリサイクル材の有効利用を図ることができる。また、経済的にも有利である。
【００３７】
（３）本発明においては、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、通常、建設等に広く用いられている、骨材として砂や砂利を用いる、一般のコンクリートを用いることができる。コンクリートは比重が２．３で、ブロック体の製作が比較的容易で且つ任意の大きさのブロック体が得られることから、従来から、それ自体が波力で散乱しないように安定な質量を有するブロックの素材として用いられている。
【００３８】
次に、製鋼スラグについて説明する。
【００３９】
鉄鋼製造プロセスで発生するスラグとして、予備処理、転炉、鋳造の工程で発生する脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、鋳造スラグ等の製鋼スラグが挙げられる。下記に、製鋼スラグ（脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ）の組成の１例を示す。
【００４０】
脱炭スラグ
Ｔ．Ｆｅ：１７．５％、ＣａＯ：４６．２％、ＳｉＯ２：１１．７％、Ａｌ2Ｏ3：１．４％、ＭｇＯ：８．３％、ＭｎＯ：６．２％、Ｐ：０．７６％、Ｓ：０．０４％。
【００４１】
脱燐スラグ
Ｔ．Ｆｅ：５．８％、ＣａＯ：５４．９％、ＳｉＯ2：１８.４％、Ａｌ2Ｏ3：２．８％、ＭｇＯ：２．３％、ＭｎＯ：１．９％、Ｐ：２．８％、Ｓ：０．０３％。
【００４２】
脱硫スラグ
Ｔ．Ｆｅ：１０．５％、ＣａＯ：５０．３％、ＳｉＯ2：１０.０％、Ａｌ2Ｏ3：５．４％、ＭｇＯ：１．１％、ＭｎＯ：０．４％、Ｐ：０．１３％、Ｓ：１．８％。
【００４３】
脱珪スラグ
Ｔ．Ｆｅ：１０．５％、ＣａＯ：１３．６％、ＳｉＯ2：４３．７％、Ａｌ2Ｏ3：３．８％、ＭｇＯ：０．４％、ＭｎＯ：１５．８％、Ｐ：０．１０％、Ｓ：０．１９％。（以上、ｗｔ．％）
【００４４】
次に、型枠について説明する。
【００４５】
製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリート用の型枠として、ベニヤ板等の木材を用いる。また、金属製型枠や、せき板に吸水布を貼ったり、孔などを設け、水和固化体を打ち込んだ直後より水和固化体中の余剰水を排水するタイプの透水型枠を用いてもよい。
【実施例１】
【００４６】
次に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図４は、本発明の実施例１に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。本実施例２は、土台４の上に、製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠５が設けられている。次いで、炭酸固化体からなる型枠５内に、まだ硬化していない状態の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１を流入し打設する。そして、この状態で放置しておけば、型枠５を構成する炭酸固化体と水和固化体１とが強固に固着する。実施例１では、通常の型枠材料による型枠は不要である。このように構成された水中構造体Ｂは、上下を逆にして水底に置けば、底部の型枠５（炭酸固化体）を水と接触させることができる。
【実施例２】
【００４８】
図５は、本発明の実施例２に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。土台４の上に、型枠を設けるが、本実施例２においては、側面を通常の型枠材料からなる型枠３によって構成し、型枠の底部は、所定厚みの板状に形成された製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠５によって構成する。底部が炭酸固化体からなる型枠５により構成された型枠３内に、まだ硬化していない状態の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化１を流入し打設する。そして、この状態で放置しておけば、型枠５を構成する炭酸固化体と水和固化体１とが強固に固着する。水和固化体１が硬化した後、型枠３を取外す。このように構成された水中構造体Ｃは、上下を逆にして水底に置けば、底部のブロック２を水と接触させることができる。
【実施例３】
【００４９】
図６は、本発明の実施例３に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。土台４の上に通常の型枠材料からなる型枠３を設ける。型枠３は、底部および側面部を有している。型枠３の底部の周囲には所定幅の溝が設けられ、前記溝内には製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠５が嵌め込まれて設けられている。このように、底部の一部が炭酸固化体からなる型枠５により構成された型枠３内に、まだ硬化していない状態の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１を流入し打設する。そして、この状態で放置しておけば、型枠５を構成する炭酸固化体と水和固化体１とが強固に固着する。水和固化体１が硬化した後、型枠３を取外す。このように構成された水中構造体Ｄは、上下を逆にして水底に置けば、底部の型枠５（炭酸固化体）を水と接触させることができる。
【実施例４】
【００５０】
図７は、本発明の実施例４に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。図７に示すように、土台４の上にベニヤ板などの通常の型枠材料によって型枠３を設ける。底部および側面部を有している型枠３の底部の上面には、所定幅および所定厚みの製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠５が、前記底部上面の周囲を囲んで設けられている。このように底部が構成された型枠３内に、まだ硬化していない状態の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１を流入し打設する。そして、この状態で放置しておけば、型枠５を構成する炭酸固化体と水和固化体１とが強固に固着する。水和固化体１が硬化した後、型枠３を取外す。このように構成された水中構造体Ｄは、上下を逆にして水底に置けば、底部のの型枠５（炭酸固化体）を水と接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水中構造体の製造工程を説明する平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る水中構造体の製造工程を説明する図１よりも時間が経過した状態の断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施例４に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体
２ 製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック
３ 型枠
４ 土台
５ 製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠
Ａ〜Ｅ 水中構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底生物の着生に優れ、安定して水中に沈殿することができる水中構造体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造プロセスで発生する製鋼スラグからなり、スラグの粒状体に二酸化炭素を吸収させて粒状体同士を一体化させた、製鋼スラグ炭酸固化体が知られている。この製鋼スラグ炭酸固化体からなる塊状物であるブロックは、微細な貫通気孔が存在する多孔質であり、藻礁や漁礁用構造体に適し、水底生物の着生に優れることが知られており、海底やその他の水底に沈殿して水中構造体として用いることが有効であることが知られている。しかしながら、コンクリートや製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体等からなるブロックと比較すると、多孔質で比重が小さく、しかも、その体積をあまり大型化することができないため、水底に沈殿した、製鋼スラグ炭酸固化体からなるブロックは、波や海流によって流されやすく、位置が移動してしまうなど安定性に欠ける問題があった。特許文献１には、製鋼スラグの炭酸固化体からなる塊状物が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７５６９４号公報
【０００４】
製鋼スラグを骨材として用いる水和固化体は、コンクリートと同等の性質を有しているが、コンクリートと同様に実質的に貫通気孔は存在せず、水底生物の着生は期待できない。特許文献２、３には、鉄鋼製造プロセスで発生する製鋼スラグを骨材として用いる水和固化体が記載されている。
【０００５】
【特許文献２】特開平１０−１５２３６４号公報
【特許文献３】特開２００１−４９３１０号公報
【０００６】
製鋼スラグ炭酸固化体からなるブロックを水底に安定して沈殿させるために、該ブロックの大型化のために、該ブロックを水和固化体のブロック（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリートのブロック）と一体化して用いる技術が提案されている。すなわち、硬化後の水和固化体（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリートのブロック）の表面に接着剤（水中ボンド等）を塗布し、これに製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体からなるブロックを密着し、接着剤の作用により両者を一体化するものである（以下、「先行技術」という）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、先行技術には下記の問題がある。
【０００８】
（１）製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックと硬化後の水和固化体からなるブロック（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリートのブロック等）とを接着剤によって固着し一体化させるために、水和固化体の位置変えや向き変えなど、一体化のための工程が必要である。また、使用する接着剤の管理も必要である。また、工程が長期化するため十分な施工管理が必要で、材料も必要である。更に、接着剤を使用するため経済的に不利である。また、品質も不安定である。
【０００９】
（２）硬化後の水和固化体（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリートのブロック等）と一体化された製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックは、接着剤によるいわゆる貼り付けにより固着されているため、一体化部が衝撃に弱い問題がある。また、運搬時、施工時や供用時などにおいて損傷を受けやすい。更に、補修やメンテナンスなどのケアが必要であり、経済的に不利である。
【００１０】
従って、本発明の目的は、上述の問題を解決し、水底生物の着生に優れた製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックを、水和固化体と強固に固着して、安定して水中に沈殿することができる水中構造体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は次のような構成を有している。
【００１２】
［１］製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体の製造方法において、まだ硬化していない水和固化体の表面に炭酸固化体を密着し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着することを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１３】
［２］型枠を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体が硬化する以前に前記水和固化体の表面に、製鋼スラグの炭酸固化体を密着し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１４】
［３］製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着することを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１５】
［４］型枠を設け、前記型枠は、その底部を製鋼スラグの炭酸固化体により構成し、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１６】
［５］型枠を設け、前記型枠の底部の上に製鋼スラグの炭酸固化体を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【００１７】
［６］水和固化体として、前記製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、コンクリートを用いる前記［１］から［５］のうちの何れか１に記載の水中構造体の製造方法。
【００１８】
［７］製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体であって、前記炭酸固化体が、まだ硬化していない前記水和固化体の表面に密着された後、使用状態の強度発現まで前記水和固化体が養生することによって硬化後の前記水和固化体と前記炭酸固化体とが固着してなることを特徴とする水中構造体。
【００１９】
［８］製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体であって、前記炭酸固化体からなる型枠と、前記型枠内において、硬化する以前に前記型枠内に流入され、使用状態の強度発現まで養生することによって硬化して前記炭酸固化体と固着されてなる水和固化体とからなることを特徴とする水中構造体。
【００２０】
［９］水和固化体として、前記製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、コンクリートが用いられている前記［７］または［８］に記載の水中構造体。
【発明の効果】
【００２１】
（１）まだ硬化しない水和固化体（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体、コンクリート）と密着した製鋼スラグの炭酸固化体が、まだ硬化しない水和固化体のモルタル成分を吸収し、すなわち、孔内にモルタル成分が充填され、水和固化体が使用状態の強度発現まで養生する間に両者が強固に固着し、両者が分離することなく、長期的に安定して水中構造体として用いることができ、材料も劣化せず、メンテナンスが不要である。
【００２２】
（２）製鋼スラグの炭酸固化体と水和固化体（製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体、コンクリート）とを密着させる作業は、工程が少なく、作業が簡素化される。
【００２３】
（３）接着剤が不要であり経済的に有利である。
【００２４】
（４）藻礁や漁礁用構造体に適し、水底生物の着生に優れた製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックを、海底等の水底に安定して沈殿させることができ生物環境の良化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図、図２は平面図、図３は、図１よりも時間が経過した状態の断面図である。図中の４は、製造作業施設の土台、３は、土台４の上に設けられた型枠、１は、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体、２は、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックである。
【００２７】
本発明の水中構造体Ａの製造工程は、下記の通りである。まず、図１〜３に示すように、土台４の上にベニヤ板などの通常の型枠材料によって型枠３を設ける。型枠３は、底部および側面部を有している。次いで、型枠３の中に、まだ硬化していない状態（すなわち、未硬化）の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１を流入し打設する。次いで、水和固化体１（未硬化）の上面に、ブロック２を置き密着させる。この状態から図３に示すように、ブロック２が、水和固化体１（未硬化）の中に埋没し、微細な貫通気孔が存在する多孔質の、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック２が、まだ硬化しない製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１のモルタル成分を吸収し、すなわち、孔内にモルタル成分が充填され、水和固化体１が使用状態の強度発現まで養生する間に、水和固化体１と埋没したブロック２とが強固に固着する。接着剤は不要である。水和固化体１が硬化した後、型枠３を取外す。型枠３から取外された水中構造体Ａは、製造作業施設から搬送されて所定の海中、水中に投入され沈殿する。
【００２８】
このようにして水和固化体１とブロック２とが一体化された水中構造体Ａの強度は、ブロック２および水和固化体１のうちの弱いほうの強度により決まる。通常は、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１の方が、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック２よりも強度がある。このようなブロックと水和固化体との間の接着層を観察すると、両者の間には通常のコンクリートの打ち継ぎ面に見られるような隙間は全く見受けられず密着している。また、接着層の付着強度は、通常のコンクリートの打ち継ぎで見られるような強度低下（母材コンクリート強度の６割程度に低下）は少なく、打ち継ぐ母材コンクリートの引張強度に近いものと推察される。
【００２９】
水中構造体Ａの打ち継ぎ面での付着強度が大きい理由として、下記（１）または（２）、あるいは、これらの相乗効果の可能性が考えられる。
【００３０】
（１）製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックが、気孔率が約３５〜４０％のポーラスであるため、打ち継ぎ時にこの気孔部分に製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体のモルタル成分が回り込んで接着がより強固になる。
【００３１】
（２）製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックは、それ自体がもつ大きな気孔率のため、透水性能がかなり高い。このため、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体の打設において製鋼スラグの炭酸固化体が１種の透水性型枠として作用し、接着面でブリーディング水等の余剰水を吸い取るため見かけ上コンクリートの水セメント比が小さくなり、接着面でのコンクリート強度が局所的に高くなる。
【００３２】
以上より、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロックと製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体とを密着することによる接合面や、該ブロックを型枠代わりに用い該水和固化体を流入し打設して構成する複合構造体の接合面は、接合面にジベルの設置等の特別な処理を施さなくても、ブロック引張強度より大きな接着強度を有し、海洋での波浪などと外力によって外側のブロック層が剥離する恐れは無い。
【００３３】
本発明の水中構造体Ａは、このようにして水和固化体１と一体化することにより水中構造体全体として大型化することができる。すなわち、製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック２を単独（単体）で水中構造体として用いると、１辺が例えば１ｍ程度の大きさにすることしかできないが、図２に示すように１辺が５ｍの水和固化体１と一体化して大型化することにより、波や海流に流されることがなく、水底生物の着生に優れたブロック２を、水和固化体１とともに、水中構造体Ａとして所定の定位置から動かないように安定して位置させることができる。
【００３４】
次に、本発明に用いられる製鋼スラグの炭酸固化体、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体およびコンクリートについて説明する。
【００３５】
（１）本発明に用いられるのは、鉄鋼製造プロセスで発生した製鋼スラグの粒状体に二酸化炭素を吸収させて、粒状体同士を一体化させた炭酸固化体である。具体的な例として、製鋼スラグを炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ3をバインダーとして固結させ、塊状化したものが挙げられる（特許文献１）。勿論これは１例である。製鋼スラグの炭酸固化体からなる塊状体（ブロック）は、微細な貫通気孔が存在する多孔質であり、藻礁や漁礁用構造体に適し、水底生物の着生に優れており、海底やその他の水底に沈殿させると生物環境に良好に作用する。一方、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体およびコンクリートには、実質的に貫通気孔は存在しない。従って、該炭酸固化体からなるブロックは、水和固化体からなるブロックと比較すると、比重が小さく、体積もあまり大きく製造できない。また、水底に沈殿させても波や海流によって流されやすい。
【００３６】
（２）本発明においては、水和固化体として、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体またはコンクリートを用いる。製鋼スラグを含有する骨材と、水和反応によって硬化する結合材とからなる水和固化体の具体的な例として、製鋼スラグを含有する骨材と、潜在水硬性を有するシリカ含有物質とポゾラン反応性を有するシリカ含有物質のうち１種または２種を５０重量％以上含有する水和反応によって硬化する結合材とを有してなるものが挙げられる（特許文献２）。勿論これは１例である。該水和固化体は、まだ硬化していない状態で打設され、その後、使用状態の強度発現まで養生して固化体（硬化状態）となる。これはコンクリートと同様である。水中構造体の資材として、鉄鋼製造プロセスで発生した製鋼スラグを用いることにより、製鋼スラグ、すなわち、いわゆるリサイクル材の有効利用を図ることができる。また、経済的にも有利である。
【００３７】
（３）本発明においては、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、通常、建設等に広く用いられている、骨材として砂や砂利を用いる、一般のコンクリートを用いることができる。コンクリートは比重が２．３で、ブロック体の製作が比較的容易で且つ任意の大きさのブロック体が得られることから、従来から、それ自体が波力で散乱しないように安定な質量を有するブロックの素材として用いられている。
【００３８】
次に、製鋼スラグについて説明する。
【００３９】
鉄鋼製造プロセスで発生するスラグとして、予備処理、転炉、鋳造の工程で発生する脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、鋳造スラグ等の製鋼スラグが挙げられる。下記に、製鋼スラグ（脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ）の組成の１例を示す。
【００４０】
脱炭スラグ
Ｔ．Ｆｅ：１７．５％、ＣａＯ：４６．２％、ＳｉＯ２：１１．７％、Ａｌ2Ｏ3：１．４％、ＭｇＯ：８．３％、ＭｎＯ：６．２％、Ｐ：０．７６％、Ｓ：０．０４％。
【００４１】
脱燐スラグ
Ｔ．Ｆｅ：５．８％、ＣａＯ：５４．９％、ＳｉＯ2：１８.４％、Ａｌ2Ｏ3：２．８％、ＭｇＯ：２．３％、ＭｎＯ：１．９％、Ｐ：２．８％、Ｓ：０．０３％。
【００４２】
脱硫スラグ
Ｔ．Ｆｅ：１０．５％、ＣａＯ：５０．３％、ＳｉＯ2：１０.０％、Ａｌ2Ｏ3：５．４％、ＭｇＯ：１．１％、ＭｎＯ：０．４％、Ｐ：０．１３％、Ｓ：１．８％。
【００４３】
脱珪スラグ
Ｔ．Ｆｅ：１０．５％、ＣａＯ：１３．６％、ＳｉＯ2：４３．７％、Ａｌ2Ｏ3：３．８％、ＭｇＯ：０．４％、ＭｎＯ：１５．８％、Ｐ：０．１０％、Ｓ：０．１９％。（以上、ｗｔ．％）
【００４４】
次に、型枠について説明する。
【００４５】
製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体やコンクリート用の型枠として、ベニヤ板等の木材を用いる。また、金属製型枠や、せき板に吸水布を貼ったり、孔などを設け、水和固化体を打ち込んだ直後より水和固化体中の余剰水を排水するタイプの透水型枠を用いてもよい。
【実施例１】
【００４６】
次に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図４は、本発明の実施例１に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。本実施例２は、土台４の上に、製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠５が設けられている。次いで、炭酸固化体からなる型枠５内に、まだ硬化していない状態の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１を流入し打設する。そして、この状態で放置しておけば、型枠５を構成する炭酸固化体と水和固化体１とが強固に固着する。実施例１では、通常の型枠材料による型枠は不要である。このように構成された水中構造体Ｂは、上下を逆にして水底に置けば、底部の型枠５（炭酸固化体）を水と接触させることができる。
【実施例２】
【００４８】
図５は、本発明の実施例２に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。土台４の上に、型枠を設けるが、本実施例２においては、側面を通常の型枠材料からなる型枠３によって構成し、型枠の底部は、所定厚みの板状に形成された製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠５によって構成する。底部が炭酸固化体からなる型枠５により構成された型枠３内に、まだ硬化していない状態の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化１を流入し打設する。そして、この状態で放置しておけば、型枠５を構成する炭酸固化体と水和固化体１とが強固に固着する。水和固化体１が硬化した後、型枠３を取外す。このように構成された水中構造体Ｃは、上下を逆にして水底に置けば、底部のブロック２を水と接触させることができる。
【実施例３】
【００４９】
図６は、本発明の実施例３に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。土台４の上に通常の型枠材料からなる型枠３を設ける。型枠３は、底部および側面部を有している。型枠３の底部の周囲には所定幅の溝が設けられ、前記溝内には製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠５が嵌め込まれて設けられている。このように、底部の一部が炭酸固化体からなる型枠５により構成された型枠３内に、まだ硬化していない状態の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１を流入し打設する。そして、この状態で放置しておけば、型枠５を構成する炭酸固化体と水和固化体１とが強固に固着する。水和固化体１が硬化した後、型枠３を取外す。このように構成された水中構造体Ｄは、上下を逆にして水底に置けば、底部の型枠５（炭酸固化体）を水と接触させることができる。
【実施例４】
【００５０】
図７は、本発明の実施例４に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。図７に示すように、土台４の上にベニヤ板などの通常の型枠材料によって型枠３を設ける。底部および側面部を有している型枠３の底部の上面には、所定幅および所定厚みの製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠５が、前記底部上面の周囲を囲んで設けられている。このように底部が構成された型枠３内に、まだ硬化していない状態の製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体１を流入し打設する。そして、この状態で放置しておけば、型枠５を構成する炭酸固化体と水和固化体１とが強固に固着する。水和固化体１が硬化した後、型枠３を取外す。このように構成された水中構造体Ｄは、上下を逆にして水底に置けば、底部のの型枠５（炭酸固化体）を水と接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水中構造体の製造工程を説明する平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る水中構造体の製造工程を説明する図１よりも時間が経過した状態の断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施例４に係る水中構造体の製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体
２ 製鋼スラグの炭酸固化体からなるブロック
３ 型枠
４ 土台
５ 製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠
Ａ〜Ｅ 水中構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体の製造方法において、まだ硬化していない水和固化体の表面に炭酸固化体を密着し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着することを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項２】
型枠を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体が硬化する以前に前記水和固化体の表面に、製鋼スラグの炭酸固化体を密着し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項３】
製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着することを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項４】
型枠を設け、前記型枠は、その底部を製鋼スラグの炭酸固化体により構成し、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項５】
型枠を設け、前記型枠の底部の上に製鋼スラグの炭酸固化体を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項６】
水和固化体として、前記製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、コンクリートを用いる請求項１から５のうちの何れか１に記載の水中構造体の製造方法。
【請求項７】
製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体であって、前記炭酸固化体が、まだ硬化していない前記水和固化体の表面に密着された後、使用状態の強度発現まで前記水和固化体が養生することによって硬化後の前記水和固化体と前記炭酸固化体とが固着してなることを特徴とする水中構造体。
【請求項８】
製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体であって、前記炭酸固化体からなる型枠と、前記型枠内において、硬化する以前に前記型枠内に流入され、使用状態の強度発現まで養生することによって硬化して前記炭酸固化体と固着されてなる水和固化体とからなることを特徴とする水中構造体。
【請求項９】
水和固化体として、前記製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、コンクリートが用いられている請求項７または８に記載の水中構造体。
【請求項１】
製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体の製造方法において、まだ硬化していない水和固化体の表面に炭酸固化体を密着し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着することを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項２】
型枠を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体が硬化する以前に前記水和固化体の表面に、製鋼スラグの炭酸固化体を密着し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項３】
製鋼スラグの炭酸固化体からなる型枠を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着することを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項４】
型枠を設け、前記型枠は、その底部を製鋼スラグの炭酸固化体により構成し、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項５】
型枠を設け、前記型枠の底部の上に製鋼スラグの炭酸固化体を設け、前記型枠内に、まだ硬化していない、製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体を流入し、前記水和固化体を使用状態の強度発現まで養生して、前記水和固化体と前記炭酸固化体とを固着し、前記型枠を取外すことを特徴とする水中構造体の製造方法。
【請求項６】
水和固化体として、前記製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、コンクリートを用いる請求項１から５のうちの何れか１に記載の水中構造体の製造方法。
【請求項７】
製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体であって、前記炭酸固化体が、まだ硬化していない前記水和固化体の表面に密着された後、使用状態の強度発現まで前記水和固化体が養生することによって硬化後の前記水和固化体と前記炭酸固化体とが固着してなることを特徴とする水中構造体。
【請求項８】
製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体と、製鋼スラグの炭酸固化体とからなる水中構造体であって、前記炭酸固化体からなる型枠と、前記型枠内において、硬化する以前に前記型枠内に流入され、使用状態の強度発現まで養生することによって硬化して前記炭酸固化体と固着されてなる水和固化体とからなることを特徴とする水中構造体。
【請求項９】
水和固化体として、前記製鋼スラグを骨材として用いた水和固化体に替えて、コンクリートが用いられている請求項７または８に記載の水中構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２６４０４５（Ｐ２００６−２６４０４５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８３９１８（Ｐ２００５−８３９１８）
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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