(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性のカルシウム化合物を含んだ土木建築材料からカルシウム化合物が溶出して、溶出水のｐＨが上昇するのを抑制する土木建築材料の処理方法であって、下記式（１）で表されるＭ／Ｃ値が０．３３以上１．３以下となるように、ＭｇＣＯ3を含んだＭｇＣＯ3含有物（但し、液体硫酸バンドと硫酸鉄（II）を含む場合を除く）を土木建築材料に加えて、混合し、路盤材、土壌改良材、地盤改良材、盛土材、セメント骨材、コンクリート骨材、埋め戻し材、マウンド材、又は仮設路盤材として用いるようにすることを特徴とする土木建築材料の処理方法。
Ｍ／Ｃ値＝｛MgCO3含有物の質量(kg)×MgCO3含有率(mass％)／８４．３｝／[土木建築材料の質量(kg)×｛f-CaO(mass％)／５６｝]  ・・・（１）
（式中、f-CaO(mass％)は、エチレングリコール抽出によって求めた土木建築材料のf-CaO分析値であり、CaOとCa(OH)2の合計をCaO換算したものである）
【請求項２】
前記ＭｇＣＯ3含有物に加水したケーキ又はスラリー性状のＭｇＣＯ3添加剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の土木建築材料の処理方法。
【請求項３】
水溶性のカルシウム化合物を含んだ土木建築材料からカルシウム化合物が溶出して、溶出水のｐＨが上昇するのを抑制する土木建築材料の処理方法であって、土木建築材料に対して、ＭｇＣＯ3を含んだＭｇＣＯ3含有物に二酸化炭素を通じた水を加水して得られたケーキ又はスラリー性状のＭｇＣＯ3添加剤を加えるか、或いは、ＭｇＣＯ3を含んだＭｇＣＯ3含有物に水を加水した後に二酸化炭素を通じて得られたケーキ又はスラリー性状のＭｇＣＯ3添加剤を加えて、混合することを特徴とする土木建築材料の処理方法（但し、ＭｇＣＯ3含有物が液体硫酸バンドと硫酸鉄（II）を含む場合を除く）。
【請求項４】
土木建築材料が、鉄鋼スラグ又はコンクリート廃材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の土木建築材料の処理方法。
【請求項５】
土木建築材料が、JIS A 5015「道路用鉄鋼スラグ」に規定される粒度範囲０−３０ｍｍの製鋼スラグであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の土木建築材料の処理方法。
【請求項６】
処理した土木建築材料が、路盤材、土壌改良材、地盤改良材、盛土材、セメント骨材、コンクリート骨材、埋め戻し材、マウンド材、又は仮設路盤材に用いられることを特徴とする請求項３に記載の土木建築材料の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水溶性のカルシウム化合物を含んだ土木建築材料の処理方法に関し、詳しくは、カルシウム化合物が水に溶出して、その溶出水のｐＨが上昇するのを抑制することができる土木建築材料の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所での製鉄過程や精錬過程において発生する高炉スラグ、製鋼スラグ、二次精錬スラグ等の鉄鋼スラグは、路盤材、土壌改良材、地盤改良材、盛土材、セメントやコンクリートの骨材をはじめ、河川や海域での埋め戻し材、干潟や浅場造成用のマウンド材など、土工・建築用途や環境改善用途を含めた様々な分野で土木建築材料として利用されている。
【０００３】
ところが、鉄鋼スラグは、一般に、ＣａＯやＣａ複合酸化物等を複数種類含有していることから、鉄鋼スラグと接触した水はｐＨが１１〜１３程度のアルカリ性を呈してしまう。また、銑鉄やスクラップを精錬して鋼を作り出す際に発生する製鋼スラグは、通常、スラグの膨張現象を防ぐ目的等でエージング処理されるが、その水和処理生成物であるＣａ(ＯＨ)2も水溶性であって、強いアルカリ性を呈するアルカリ溶出源となる。そのため、鉄鋼スラグを利用した路盤材等は、例えば、降雨によって高ｐＨの溶出水を周辺環境に流出させてしまうといった問題がある。
【０００４】
この点については、ＣａＯやＣａ複合酸化物等を含んだコンクリート廃材等においても共通し、同様に土木建築材料に利用した際に、水との接触により高ｐＨの溶出水を発生させてしまうおそれがある。そこで、鉄鋼スラグやコンクリート廃材等を土木建築材料として利用するにあたり、ｐＨの高い溶出水の発生を抑える方法として、これまでにＣａＯやＣａ(ＯＨ)2をＣＯ2と反応させて、難溶性のＣａＣＯ3にする炭酸化処理が行われている。
【０００５】
例えば、エージング処理が施された製鋼スラグについて、自由水が存在し始める水分値未満であって、かつ、その水分値よりも１０質量％少ない値以上の水分量に調整した後、炭酸ガスを含有して相対湿度が７５〜１００％のガスを流して炭酸化処理を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法によれば、大量の製鋼スラグを短時間に炭酸化処理して安定化させることができるため極めて有効ではあるが、一般に、スラグは屋外で積まれて風雨に暴露される状態で保管されていることが多く、その炭酸化速度は水分量によっても大きく変動してしまうことから、細かな水分管理を行なわなければならない。
【０００６】
また、炭酸を含有してｐＨが３．５〜５．４に調整された自由水にエージング処理したスラグを浸漬して、炭酸化処理する方法が提案されている（特許文献２参照）。ところが、この方法の場合、ｐＨを５．４以下にするにはＣＯ2分圧を１気圧以上にしなければならないことから、専用の耐圧装置が必要となる。また、ｐＨ低減に十分な炭酸量を得るために混合する自由水の水量が膨大になることから、それに見合った大きさの反応水槽や固液分離設備が必要になり、更には、排水を別途処理しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−９７０７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、鉄鋼スラグやコンクリート廃材等を土木建築材料として利用する上で、ＣａＯやＣａ複合酸化物、更にはＣａ(ＯＨ)2といった水溶性のカルシウム化合物に由来する高ｐＨ溶出水の発生を十分に防がなければならない。しかしながら、従来の方法では、精緻な水分調整が求められたり、専用の設備が必要になるなど、工業的には多大なコストが発生していた。また、従来の方法で炭酸化処理した材料を路盤材等として長期間使用すると、残存したカルシウム化合物が徐々に溶け出し、高ｐＨの溶出水を発生させてしまうことがあるといった新たな問題が判明した。
【０００９】
そこで、本発明者等は、水溶性のカルシウム化合物を含んだ土木建築材料を工業的に有利に処理することができ、かつ、高ｐＨ溶出水の発生を長期間抑制することができる手段について鋭意検討を重ねた結果、ＭｇＣＯ3を用いて土木建築材料の炭酸化処理を行うことで、上記のような問題が全て解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、高ｐＨ溶出水の発生を長期に亘って抑制することができ、しかも、大規模な反応水槽や排水処理設備等を必要とせずに、工業的にも有利に土木建築材料を処理することができる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】
すなわち、本発明は、水溶性のカルシウム化合物を含んだ土木建築材料からカルシウム化合物が溶出して、溶出水のｐＨが上昇するのを抑制する土木建築材料の処理方法であって、下記式（１）で表されるＭ／Ｃ値が０．３３以上１．３以下となるように、ＭｇＣＯ3を含んだＭｇＣＯ3含有物（但し、液体硫酸バンドと硫酸鉄（II）を含む場合を除く）を土木建築材料に加えて、混合し、路盤材、土壌改良材、地盤改良材、盛土材、セメント骨材、コンクリート骨材、埋め戻し材、マウンド材、又は仮設路盤材として用いるようにすることを特徴とする土木建築材料の処理方法である。
Ｍ／Ｃ値＝｛MgCO3含有物の質量(kg)×MgCO3含有率(mass％)／８４．３｝／[土木建築材料の質量(kg)×｛f-CaO(mass％)／５６｝]  ・・・（１）
（式中、f-CaO(mass％)は、エチレングリコール抽出によって求めた土木建築材料のf-CaO分析値であり、CaOとCa(OH)2の合計をCaO換算したものである）
また、本発明は、水溶性のカルシウム化合物を含んだ土木建築材料からカルシウム化合物が溶出して、溶出水のｐＨが上昇するのを抑制する土木建築材料の処理方法であって、土木建築材料に対して、ＭｇＣＯ3を含んだＭｇＣＯ3含有物に二酸化炭素を通じた水を加水して得られたケーキ又はスラリー性状のＭｇＣＯ3添加剤を加えるか、或いは、ＭｇＣＯ3を含んだＭｇＣＯ3含有物に水を加水した後に二酸化炭素を通じて得られたケーキ又はスラリー性状のＭｇＣＯ3添加剤を加えて、混合することを特徴とする土木建築材料の処理方法（但し、ＭｇＣＯ3含有物が液体硫酸バンドと硫酸鉄（II）を含む場合を除く）である。
なお、本発明で言うＭｇＣＯ3含有物は、液体硫酸バンドと硫酸鉄（II）を含む場合を除いたものである。
【００１２】
ＭｇＣＯ3は常温において固体であり、本発明では土木建築材料と混合することで、ＣａＯやＣａ複合酸化物、更にはＣａ(ＯＨ)2といった水溶性のカルシウム化合物を含んだ土木建築材料が雨水に曝されたり水域環境下で使用されたりするなど、何らかの水と接触した場合にこれらのカルシウム化合物が水に溶け出して、強いアルカリ性を呈する溶出水を発生するのを抑制する。
【００１３】
すなわち、ＭｇＣＯ3は、ＣａＯやＣａ(ＯＨ)2に対して以下のように反応する。
ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ＋ＭｇＣＯ3→ＣａＣＯ3＋Ｍｇ(ＯＨ)2
Ｃａ(ＯＨ)2＋ＭｇＣＯ3→ＣａＣＯ3＋Ｍｇ(ＯＨ)2
【００１４】
これらの反応生成物であるＣａＣＯ3とＭｇ(ＯＨ)2は、ともに難溶解性であり、仮に水に溶けたとしてもそれ程強いアルカリ性を示すものではないことから（CaCO3はｐＨ＝１０程度、Mg(OH)2はｐＨ＝１０．５程度）、土木建築材料から溶出する溶出水のｐＨ上昇を抑えることができる。また、ＭｇＣＯ3自体の水への溶解度は低いため（0.0106g/100g）、土木建築材料の粒子内部に残留した未反応のカルシウム化合物が経時的に徐々に溶け出したり、仮に使用途中で土木建築材料の一部が割れたり崩壊した場合であっても、その周囲に存在するＭｇＣＯ3と上記のように反応するため、長期に亘って溶出水のｐＨ上昇を抑制することができる。
【００１５】
土木建築材料と混合するＭｇＣＯ3含有物については、少なくともＭｇＣＯ3を含んだものであれば特に制限されず、例えば、市販のＭｇＣＯ3試薬やＭｇＣＯ3鉱石（マグネサイト）のほか、ＭｇＯを主成分とするれんが等を破砕して炭酸化したものや、ＭｇＣＯ3を含んだドロマイト鉱石等を例示することができる。
【００１６】
このＭｇＣＯ3含有物は、土木建築材料と均一に混合できたり、土木建築材料に含まれたカルシウム化合物との反応を促進させるなどの観点から、その粒径はできるだけ小さくしておくのが望ましい。そのため、ＭｇＣＯ3鉱石等を用いる場合は破砕して使用するのがよい。例えば、メッシュ７．５（目開き2.36mm）程度で篩い分けした篩下であれば、先に示した反応が十分に進むため好適である。
【００１７】
一方、水溶性のカルシウム化合物を含んだ土木建築材料としては、高炉スラグ、製鋼スラグ、二次精錬スラグ、電気炉スラグ等の鉄鋼スラグのほか、建設・土木工事現場等で回収されるようなコンクリート廃材が挙げられる。これらは用途に応じて粒度範囲が定められているため、それに見合った粒度に調整されたものをそのまま使用することができる。例えば、鉄鋼スラグをアスファルト混合物の骨材や路盤材として利用するに際して、JIS A 5015「道路用鉄鋼スラグ」の規格が定められており、実用的には、JIS Z 8801に規定する網ふるいの呼び寸法で粒径の異なる製鋼スラグを調整したもの（HMS-25，MS-25，CS-40，CS-30，CS-20等の呼び名の製鋼スラグ製品）が使用される。
【００１８】
土木建築材料とＭｇＣＯ3含有物とを混合する方法については特に制限されないが、これらができるだけ均質に混ざり合うようにするのが望ましい。そのため、好ましくは、リボンミキサーやＶ型混合機、ボールミル、キルン等の混合・混練装置を使用するのがよい。或いは、油圧ショベルやホイールローダー等の重機を用いて、土木建築材料とＭｇＣＯ3含有物とを混合するようにしてもよい。後者の場合は、フィールドやヤードでの大量処理に適している。
【００１９】
また、土木建築材料とＭｇＣＯ3含有物とを混合する時期については、土木建築材料の種類等に応じて適宜選択することができる。鉄鋼スラグの場合には、例えば、エージング処理等でヤードに保管された状態のものにＭｇＣＯ3含有物を加えて、攪拌するようにしてもよく、ヤード等に保管する前のスラグ破砕処理時にＭｇＣＯ3含有物を混ぜておき、破砕しながら混合するようにしてもよい。勿論、土木建築材料を使用する現場でＭｇＣＯ3含有物を加えて、混合するようにしてもよい。なお、ヤード等の屋外に保管された土木建築材料にＭｇＣＯ3含有物を加えて混合した場合には、その保管時の降雨等によって土木建築材料から高ｐＨの溶出水が発生するのを防ぐことになる。
【００２０】
土木建築材料に対するＭｇＣＯ3含有物の添加量については、土木建築材料の種類やその形状、更には粒径等によっても異なるため、一概に特定するのは難しいが、土木建築材料中に含まれるＣａＯとＣａ(ＯＨ)2とが高ｐＨ溶出水の主な原因物質であることから、これらの含有量を指標にして必要なＭｇＣＯ3含有物の量を求めるようにしてもよい。すなわち、土木建築材料中の水溶性のＣａＯ及びＣａ(ＯＨ)2の含有量に対する、ＭｇＣＯ3含有物中のＭｇＣＯ3含有量に関して、下記式（１）で表されるＭ／Ｃ値（MgCO3と(CaO＋Ca(OH)2)との反応の当量比）を指標とし、この値をひとつの目安にＭｇＣＯ3含有物の添加量を決めることができる。
Ｍ／Ｃ値＝｛MgCO3含有物の質量(kg)×MgCO3含有率（mass％)／８４．３｝／[土木建築材料の質量(kg)×｛CaO含有率(mass％)／５６＋Ca(OH)2含有率(mass％)／７４｝]  ・・・（１）
【００２１】
理論的には上記Ｍ／Ｃ値が１であれば、土木建築材料中に含まれるカルシウム化合物とＭｇＣＯ3含有物中のＭｇＣＯ3とが過不足無く使用されることになるが、それらの種類や形状、粒径等によっても反応の進み方が異なる。そこで、好適には、土木建築材料とＭｇＣＯ3含有物との混合割合をいくつか変えながら、水中での反応時間と溶出水のｐＨとの関係を求める事前溶出試験を行ない、得られた相関式をもとに必要なＭｇＣＯ3含有物を決定することもできる。ＭｇＣＯ3含有物は安全率を見越して余分に添加するようにしても勿論よいが、ＭｇＣＯ3試薬のように微粉のＭｇＣＯ3含有物を使用する場合には、路盤材等の各用途で求められる粒度分布の規定範囲を超えない量となるように留意する。
【００２２】
例えば、JIS A 5015「道路用鉄鋼スラグ」の規格に定められた粒度範囲が０−３０ｍｍの製鋼スラグの場合、上記Ｍ／Ｃ値が０．３以上となるようにＭｇＣＯ3含有物を加えて混合すれば、下記実施例で示したように、溶出水のｐＨを１１未満にすることができることから、製鋼スラグの使用態様等に応じて、ＭｇＣＯ3含有物の添加量を実際に決定すればよい。
【００２３】
また、混合時に粉末状のＭｇＣＯ3含有物が飛散するのを防止するなどの観点から、ＭｇＣＯ3含有物に加水したケーキ状又はスラリー状のＭｇＣＯ3添加剤を用いるようにしてもよい。例えば、エージング処理された鉄鋼スラグは、表面が湿った状態の場合がある。そのような湿った鉄鋼スラグに対して粉末状のＭｇＣＯ3含有物を混ぜると、スラグ表面にＭｇＣＯ3含有物が付着して造粒し、この造粒した混合物を解砕するのに余分な混合時間が必要になる。そこで、水を含んだＭｇＣＯ3添加剤を土木建築材料に加えて混合することで、このような造粒を抑えることができるといった利点もある。
【００２４】
ＭｇＣＯ3含有物に加水してケーキ状又はスラリー状のＭｇＣＯ3添加剤を得る方法に関しては、前述したようなＭｇＣＯ3含有物に単に水を加えるだけでもよいが、より均質に水が分散したＭｇＣＯ3添加剤とするために、好ましくは、前述の混合・混練装置やパドル式の攪拌機、インペラ式の攪拌機等を用いて、加水混合するようにするのがよい。加水する水分量について特に制限はないが、ＭｇＣＯ3添加剤における水の量が多くなり過ぎると、土木建築材料と混合させるのにより大きな反応槽が必要となったり、処理後の排水処理が別途必要であったり、固液分離が困難になることが考えられるため、ＭｇＣＯ3含有物が懸濁したケーキ又はスラリー性状のＭｇＣＯ3添加剤を使用するのが好適であり、その水分量の上限は土木建築材料の質量の１０倍程度までにするのが望ましい。
【００２５】
また、ＭｇＣＯ3添加剤においては、水が二酸化炭素を含んだ状態であるのが好ましい。すなわち、ＭｇＣＯ3はＣＯ2の存在下で水への溶解量が増えることから、二酸化炭素を通じた水とＭｇＣＯ3含有物とを混合して得られたＭｇＣＯ3添加剤であったり、水とＭｇＣＯ3含有物とを混合した後に二酸化炭素を通じたＭｇＣＯ3添加剤であると、同じ割合で水を含んだＭｇＣＯ3添加剤と比べて、液中の固体量が少なくてすみ、凝集し難くなることから、土木建築材料に対してより均質に混合することができる。
【００２６】
本発明によって処理された土木建築材料は、先に示した反応に起因して一部が塊を形成することがある。その場合には、インパクトクラッシャー、ジョークラッシャー、ロールクラッシャー、コーンクラッシャー等の破砕機、又は解砕機であったり、ブレーカー等の公知の手段を用いて解砕すればよい。そして、処理後の土木建築材料は、土工用途、建築用途、環境改善用途等を含めた様々な分野で使用することができる。その一例として、例えば、路盤材、土壌改良材、地盤改良材、盛土材、セメント骨材、コンクリート骨材、埋め戻し材、マウンド材、仮設路盤材等を挙げることができ、特にこれらに制限されることはない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によって処理された土木建築材料であれば、水に接触した場合でも高ｐＨの溶出水の発生を防ぐことができる。すなわち、本発明では、土木建築材料とＭｇＣＯ3を含んだＭｇＣＯ3含有物とを混合することで、周辺環境への高ｐＨ溶出水の流出を長期に亘って抑制することができる。しかも、大規模な反応水槽や排水処理設備等を特に必要としないことから、コストを抑えて工業的に有利に土木建築材料を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、試験例３において、本発明の処理方法で得られた試験用混合物について、水中で長期間攪拌した場合に溶出する水のｐＨを測定した試験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の土木建築材料の処理方法について、実験例に基づき具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例の内容に制限されるものではない。
【実施例】
【００３０】
（実験例１）
土木建築材料として、下記表１に示す成分を有する２種類の製鋼スラグＡ及びＢを用意した。これらの製鋼スラグＡ，Ｂは、いずれもJIS A 5015「道路用鉄鋼スラグ」の規格に定められた粒度範囲が０−３０ｍｍの製鋼スラグであって、エージング処理が行われたものである。また、ＭｇＣＯ3含有物として、試薬の炭酸水酸化マグネシウム（塩基性炭酸マグネシウム）粉末（関東化学株式会社製、鹿特級）を用意した。この炭酸水酸化マグネシウム粉末は平均粒子径が５０μｍであり、ＭｇＣＯ3含有率は７０質量％である。なお、表１に示した製鋼スラグＡ，Ｂの成分のうち、ｔ−Ｆｅは、酸化鉄及び金属鉄をＦｅ換算して合計した値を表す。また、ｆ−ＣａＯは、Ｃａ(ＯＨ)2をＣａＯ換算したものを含む値である。
【００３１】
【表１】
0005998582.tif 000002
【００３２】
上記製鋼スラグＡ，Ｂの各５００ｇに対して、それぞれ下記表２に示したＭ／Ｃ値となるように上記のＭｇＣＯ3含有物を秤量し、また、５０ｇの添加水（各製鋼スラグ質量の10％相当）を準備して、ＭｇＣＯ3含有物と添加水とをスターラーで混合して、ケーキ（又はスラリー）性状のＭｇＣＯ3添加剤を得た。次いで、５００ｇの製鋼スラグが入ったボールミルのポットに上記で得られたＭｇＣＯ3添加剤を加え、ボールは使用せずに６０ｒｐｍで１時間混合した。混合後は１日間静置した後、１１０℃恒温槽で更に１日間乾燥させて、試験用混合物No.1-1〜No.1-7を得た。なお、Ｍ／Ｃ値は前述の式（１）から算出した値であるが、エチレングリコール抽出によって求まるｆ−ＣａＯの値はＣａＯとＣａ(ＯＨ)2の合計をＣａＯ換算した値であるため、「｛CaO含有率(mass％)／５６＋Ca(OH)2含有率(mass％)／７４｝」の部分には、この方法で求めたｆ−ＣａＯ分析値を用いた。
【００３３】
【表２】
0005998582.tif 000003
【００３４】
上記で得られた試験用混合物No.1-1〜No.1-7について、それぞれ１００ｇに水１Ｌを加えて、プロペラ型かくはん機を用い２００ｒｐｍで６時間攪拌を行った後、それぞれの攪拌液のｐＨについて、ガラス電極を用いて測定した。結果は表２に示したとおりであり、ＭｇＣＯ3含有物を一切加えていない試験用混合物No.1-1のｐＨが、製鋼スラグＡでは１２．４であり、製鋼スラグＢでは１１．５であるのに対し、Ｍ／Ｃ値が０．３３以上の場合には、２種類のスラグ共にｐＨ＝１１未満に抑制されることが分った。また、この試験においては、Ｍ／Ｃ値が０．３３より大きくなっても、そのｐＨ抑制効果に大きな差が無いことが確認された。
【００３５】
（実験例２）
上記実験例１と同じ製鋼スラグＡとＭｇＣＯ3含有物を用意し、製鋼スラグＡの５００ｇに対して、Ｍ／Ｃ値が１．３になるようにＭｇＣＯ3含有物を準備して、以下のようにして試験用混合物No.2-1〜No.2-3を得た。
【００３６】
すなわち、添加水を使用しないで製鋼スラグとＭｇＣＯ3含有物とを混合して試験用混合物No.2-1を得た場合、１５０ｇの添加水（製鋼スラグ質量の30％相当）とＭｇＣＯ3含有物とを事前に混合してＭｇＣＯ3添加剤を得て、これを製鋼スラグと混合して試験用混合物No.2-2を得た場合、１５０ｇの添加水（製鋼スラグ質量の30％相当）とＭｇＣＯ3含有物とを事前に混合した後、ＣＯ2ガスを流量０．５Ｌ／ｍｉｎで３０分間バブリングしてＭｇＣＯ3添加剤を得て、これを製鋼スラグと混合して試験用混合物No.2-3を得た場合であり、それ以外については実験例１と同様にして、３水準の試験用混合物No.2-1〜No.2-3を得た。また、比較対照として、ＣＯ2ガスを１気圧で飽和させた炭酸を含む水中に５００ｇの製鋼スラグＡを１日浸漬させた後、１１０℃恒温槽で更に１日間乾燥させて比較試料１を得た。
【００３７】
これらの試験用混合物No.2-1〜No.2-3、及び比較試料１について、実験例１と同様にして、それぞれ１００ｇに水１Ｌを加えて、プロペラ型かくはん機を用い２００ｒｐｍで６時間攪拌を行った後、各攪拌液のｐＨを、ガラス電極を用いて測定した。結果を表３に示す。
【００３８】
【表３】
0005998582.tif 000004
【００３９】
表３に示した結果から分るように、試験用混合物No.2-1〜No.2-3については、ＭｇＣＯ3含有物に対する事前加水の有無やＣＯ2バブリングの影響が溶出ｐＨに対して特に大きな差異をもたらすことはなく、いずれもｐＨ抑制効果を確認できた。
【００４０】
これは、ＣａＯやＣａ(ＯＨ)2とのＭｇＣＯ3の反応は水存在下で加速されるところ、一般に、製鋼スラグは蒸気エージング処理や、置き場が屋外であることで降雨などによって濡れているため、特に水分を加えていない試験用混合物No.2-1においても、既に存在する水分によりＭｇＣＯ3による炭酸化反応がある程度進んでいたと考えられることに加え、試験用混合物内で反応が十分進んでいなくても、試験用混合物に水を加えて攪拌した際に炭酸化反応が進行し、結果として溶出水のｐＨ上昇を抑制することができたと考えられる。すなわち、この結果からも、路盤材等に本発明で処理した土木建築材料を使用した場合、雨水等で高ｐＨ水が溶出しようとする条件のときには、処理材の周囲に水が存在するため、炭酸化反応が進行して、溶出水のｐＨ上昇を抑制することができることが判る。
【００４１】
また、炭酸含有水と反応させた比較試料の場合はｐＨが１１．５となり、溶出濃度は本発明の１０倍程度も高くなった。つまり、本発明の処理方法は、従来法に比べて、高ｐＨ溶出水の発生を抑制する効果がさらに優れることが判る。ちなみに、比較試料１のような炭酸含有水のみを用いる方法で、本発明の処理方法と同等のｐＨ低減効果を得ようとした場合、本発明の処理方法に比べて多量の水量が必要となる。また、仮に、比較試料１のような炭酸含有水のみを用いる方法において、添加水を試験用混合物No.2-2，No.2-3と同程度の量で、同等のｐＨ低減効果を得るためには、水中のＣＯ2濃度を上げなければならず、それには３０〜５０気圧程度の高圧条件が計算上必要であり、そのための設備費が嵩んでしまい現実的では無い。
【００４２】
（実験例３）
上記実験例１で用いた製鋼スラグＡを分級して粒度範囲を５−３０ｍｍに調整した製鋼スラグＡ’を準備した。また、上記実験例１と同じＭｇＣＯ3含有物を用いて、５００ｇの製鋼スラグＡ’に対してＭ／Ｃ値が１．３になるようにＭｇＣＯ3含有物を準備し、１００ｇの添加水（製鋼スラグ質量の20％相当）を用意して、ＭｇＣＯ3含有物と添加水とをスターラーで混合してＭｇＣＯ3添加剤を得た。次いで、５００ｇの製鋼スラグＡ’が入ったボールミルのポットに上記で得られたＭｇＣＯ3添加剤を加え、ボールは使用せずに６０ｒｐｍで１時間混合し、混合後は２時間静置して、１１０℃恒温槽で更に２４時間乾燥させて、試験用混合物No.3-1を得た。
【００４３】
また、比較対照として、特許文献１（特開2005-97076号公報）に記載の炭酸化処理方法を施して比較試料２を得た。すなわち、炭酸ガスを含有する相対湿度が７５〜１００％の範囲のガスを流して炭酸化を行う方法であって、ＣＯ2濃度１００％を相対湿度１００％に加水したガスを５００ｇの製鋼スラグＡ’に対して２４時間フローして処理を行った後、１１０℃恒温槽で２４時間乾燥させて比較試料２とした。
【００４４】
上記で得られた試験用混合物No.3-1、及び比較試料２について、それぞれ１００ｇに水１Ｌを加えて、プロペラ型かくはん機を用い２００ｒｐｍで１０日間攪拌を続けた。その間、攪拌６時間後、攪拌１日後、攪拌４日後、及び攪拌１０日後のそれぞれの攪拌液のｐＨについて、ガラス電極を用いてｐＨを測定した。結果を図１にまとめて示す。
【００４５】
図１の結果から分るように、比較試料２の場合、攪拌直後のｐＨは時間の経過と共に上昇してしまった。これに対して本発明に係る試験用混合物No.3-1の場合は、１０日間攪拌を続けても攪拌液のｐＨが上昇することはなかった。これらの結果について、比較試料２では、製鋼スラグの粒子外周部が炭酸化処理され、攪拌の初期にはこれが殻となってｐＨの上昇を抑制していると考えられる。ところが、製鋼スラグ粒子の内部は十分な炭酸化処理が成されずに、未反応部分が残存していたことが予想される。そのため、攪拌時間の経過と共に未反応部分のカルシウム化合物が徐々に溶出して、ｐＨが１１に達するような高ｐＨ溶出水を発生させてしまったと考えられる。
【００４６】
これに対して、本発明の処理方法で処理した製鋼スラグは、降雨等で長期間水に曝されたとしても、安定して高ｐＨ溶出水の発生を抑制できることが確認された。仮に、処理直後に製鋼スラグ粒子の内部まで十分に炭酸化されておらず、粒子内部から未反応部分のカルシウム化合物が徐々に溶出したとしても、本発明の処理方法であれば、周辺にＭｇＣＯ3が存在してそれらと反応することができるため、長期に亘ってｐＨの上昇を抑えることができると考えられる。すなわち、本発明の処理方法は、長期的に高ｐＨ溶出水の発生を抑制する上で、極めて効果的な方法である。
【００４７】
以上の実験例１〜３に示したように、ＣａＯやＣａ複合酸化物等の含有量が高い製鋼スラグに対して、本発明における処理方法は、上述したような溶出抑制効果を奏することが判ることから、それよりもＣａＯやＣａ複合酸化物等の含有量が低いコンクリート廃材等においても同様の作用効果を奏することは明らかである。
【図１】
0005998582.tif 000005