(57)【要約】【課題】遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含む製鋼スラグを、調整が難しい処理工程を用いずに、簡便に安定化処理し、環境に及ぼす影響が極めて小さい路盤材を提供する。【解決手段】製鋼スラグを骨材として製造した水和固化体の破砕粒からなり、接触した水のｐＨが９．０以下となるｐＨ特性を備えることを特徴とする環境保全路盤材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグを骨材として製造した水和固化体の破砕粒からなり、接触した水のｐＨが９．０以下となるｐＨ特性を備えることを特徴とする環境保全路盤材。
【請求項２】
請求項１に記載の環境保全路盤材において、前記水和固化体が、製鋼スラグを、骨材として５０〜７０質量％含むことを特徴とする環境保全路盤材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の環境保全路盤材において、該路盤材の単位容積質量が、１．５ｋｇ／ｌ以上であることを特徴とする環境保全路盤材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の環境保全路盤材において、該路盤材が、大気中で、６ヶ月以上、エージング処理したものであることを特徴とする環境保全路盤材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の環境保全路盤材において、該路盤材が、粒径５ｍｍ以下の路盤材を５％以下含むことを特徴とする環境保全路盤材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の環境保全路盤材において、該路盤材が、粒径５ｍｍ以下の天然砕石を補完的に含むことを特徴とする環境保全路盤材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所等の鉄鋼製造プロセスで発生する種々のスラグの中で、特に、微粉を含む粉状の製鋼スラグを主原料として製造した水和固化体を破砕して製造した路盤材に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所において、転炉、予備処理炉、又は、二次精錬炉等の製鋼精錬炉から発生する製鋼スラグは、粒度を調整して、道路用路盤材や骨材等の土木工事用材料として利用されている。
【０００３】
しかし、これらのスラグの中には、冷却時に生成するカルシウムシリケートの変態に伴って発現する膨張現象、又は、精錬処理中に完全に溶融しきれない未滓化水和成分（遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯ）が水分と反応して水酸化物を生成する水和反応に伴い発現する膨張現象により、粉状に崩壊する性質をもつものがある。このような微粉を含む粉状スラグは、路盤材等の用途に殆ど利用されていない。
【０００４】
製鋼スラグの多くは、遊離ＣａＯを含んでいて、この遊離ＣａＯが水に溶出すると、水のｐＨが上昇するし、また、海水に溶出してｐＨが増加すると、海水中のＭｇ(ＯＨ)2が析出して白濁現象が発現する。そして、これらの現象は、製鋼スラグを有効に利用することを阻害する要因となっている。
【０００５】
遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを低減し、スラグの膨張性を安定化する処理として、スラグを大気雰囲気下に数ヶ月から数年暴露して、水和反応を充分に進める大気エージング処理や、大気圧下又は加圧下で強制的に水蒸気と反応させて、水和反応を促進する蒸気エージング処理や、加圧エージング処理が知られている。
【０００６】
しかし、スラグにエージング処理を施しても、残存する遊離ＣａＯの他、エージング処理で生成するＣａ（ＯＨ）2も、同じく可溶性で、アルカリ溶出源となるので、アルカリ溶出に起因する課題（ｐＨ上昇、白濁）を解決するのには至らない。
【０００７】
可溶性の遊離ＣａＯを不溶性化する方法として、従来から、炭酸化処理が提案されている（特許文献１〜４、参照）が、スラグの内部まで炭酸化し、スラグを安定化するためには、炭酸ガスを、長期間、流し続けなければならず、効率的な処理方法ではない。
【０００８】
特許文献５には、製鋼スラグの有効利用を図るため、大気雰囲気下、加圧雰囲気下、又は、水蒸気雰囲気下でエージング処理を施した製鋼スラグに、自由水が存在し始める水分値未満で、かつ、該水分値よりも１０質量％少ない値以上の範囲となるように添加する炭酸水量を調整し、その後、炭酸ガスを含有し相対湿度が７５〜１００％のガスを流す安定化処理方法が開示されている。
【０００９】
特許文献５の安定化処理方法は、従来、利用が図られていなかった製鋼スラグを、従来よりも遥かに短時間で、かつ、常温下で、安価にかつ大量に安定化処理することが可能なものである。
【００１０】
また、特許文献５の安定化処理方法で処理した製鋼スラグは、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯに起因する膨張・崩壊による粉化もなく、また、遊離ＣａＯやＣａ(ＯＨ)2の溶出によるｐＨの上昇もないので、路盤材や、天然砂の代替物として利用できるものである。しかし、特許文献５の安定化処理方法においては、添加する炭酸水量の調整が難しく、必ずしも実用的な処理方法でない。
【００１１】
特許文献６には、粉状のスラグに、自由水が存在し始める水分値未満で、かつ、該水分値よりも５質量％少ない値以上の範囲となるように添加する水分量を調整し、機械的な攪拌を付与しつつ、ドライアイスを供給してスラグを造粒する方法が開示されている。
【００１２】
特許文献６の方法は、有効利用が困難な粉状の製鋼スラグを、従来よりも遥かに短時間で、かつ、常温下で、安価にかつ大量に造粒し、路盤材としての利用を可能にするものであるが、ドライアイスを大量に使用するうえ、スラグ同士の結合が比較的弱く、路盤材としての機能を安定的に確保するのが難しく、さらに、生産性が低いという問題を抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭５２−１２９６７２号公報
【特許文献２】特開平８−２５９２８２号公報
【特許文献３】特開平１１−２１１５３号公報
【特許文献４】特開平１１−７１１６０号公報
【特許文献５】特開２００５−０４７７８９号公報
【特許文献６】特開２００７−２８４２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
粉状で、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含み、ｐＨ１２以上のｐＨ特性を有する製鋼スラグは、ＪＩＳに規定の路盤材の機能を備えていても、雨水等が浸み込んで生じる排水のｐＨが１１程度となる（アルカリ水となる）ので、周辺に、井戸、水田等が存在する環境を避けて使用せざるを得ないし、また、排水を中和処理する施設を設ける必要があることから、有効に活用されていないのが実情である。
【００１５】
本発明は、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含む製鋼スラグを、調整が難しい処理工程を用いずに、簡便に安定化処理し、環境に及ぼす影響が極めて小さく、環境保全に貢献する路盤材として有効に活用することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、製鋼スラグを、簡便な手法で安定化処理し、環境に及ぼす影響が極めて小さい路盤材として活用する方法について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、製鋼スラグを骨材として水和固化体を製造し、これを破砕すれば、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯが溶出し難くなり、環境に及ぼす影響が極めて小さい路盤材を製造できることを見いだした。
【００１７】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）製鋼スラグを骨材として製造した水和固化体の破砕粒からなり、接触した水のｐＨが９．０以下となるｐＨ特性を備えることを特徴とする環境保全路盤材。
（２）前記（１）に記載の環境保全路盤材において、前記水和固化体が、製鋼スラグを、骨材として５０〜７０質量％含むことを特徴とする環境保全路盤材。
（３）前記（１）又は（２）に記載の環境保全路盤材において、該路盤材の単位容積質量が、１．５ｋｇ／ｌ以上であることを特徴とする環境保全路盤材。
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載の環境保全路盤材において、該路盤材が、大気中で、６ヶ月以上、エージング処理したものであることを特徴とする環境保全路盤材。
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の環境保全路盤材において、該路盤材が、粒径５ｍｍ以下の路盤材を５％以下含むことを特徴とする環境保全路盤材。
（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の環境保全路盤材において、該路盤材が、粒径５ｍｍ以下の天然砕石を補完的に含むことを特徴とする環境保全路盤材。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の路盤材は、路盤材に浸み込んだ水のｐＨを、周辺環境に害を及ぼさない９．０以下にすることができるので、周辺環境を選ばずに、有効に利用できる。また、本発明の路盤材は、天然砕石の替わりに利用できるので、自然環境保全に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】製鋼スラグの配合率を変えて製造した水和固化体を破砕して得た路盤材のｐＨ及び単位容積質量（ｋｇ／ｌ）と、製鋼スラグの配合率との関係を示す図である。
【図２】ｐＨ（−）と単位容積質量（ｋｇ／ｌ）の関係を示す図である。
【図３】ｐＨ（−）と大気エージング期間（月）の関係を示す図である。
【図４】路盤材ＪＩＳ規格ＣＳ４０相当品を製造した場合の、ｐＨ（−）と、水和固化体の破砕粒における粒径５−０ｍｍの比率の関係を示す図である。
【図５】路盤材ＪＩＳ規格ＭＳ２５相当品を製造した場合の、ｐＨ（−）と、水和固化体の破砕粒における粒径５−０ｍｍの比率の別の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の環境保全路盤材（以下、本発明路盤材ということがある。）について、詳細に説明する。
【００２１】
本発明路盤材は、製鋼スラグを骨材として製造した水和固化体を破砕して製造した破砕粒からなり、接触した水のｐＨを９．０以下とするｐＨ特性を備えることを特徴とする。
【００２２】
粉状で、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含み、ｐＨ１２．０以上のｐＨ特性を有する製鋼スラグを通過した水（例えば、雨水）は、ｐＨが１１程度のアルカリ水となる。これが、従来、製鋼スラグが有効に活用されていない理由である。
【００２３】
本発明者らは、製鋼スラグを骨材として水和固化体を製造し、該水和固化体を破砕して製造した破砕粒のｐＨ特性は、ｐＨが９．０程度以下であることを、実験的に確認した。
【００２４】
表１に、水和固化体を製造する際の配合例を示す。この配合例において、製鋼スラグは６９．８質量％配合されている。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
ここで、図１に、製鋼スラグの配合率を変えて製造した水和固化体を破砕して得た路盤材のｐＨ及び単位容積質量（ｋｇ／ｌ）と、製鋼スラグの配合率との関係を示す。
【００２７】
破砕粒のｐＨが９．０程度以下であれば、破砕粒を通過して土壌に浸み込む水のｐＨを、土壌への影響が極めて小さい９．０以下に、常に維持することができるので、図１から、製鋼スラグを骨材として、約７０質量％以下配合して製造した水和固化体の破砕粒は、路盤材として使用できることが解る。
【００２８】
これは、（ｉ）粉状の製鋼スラグを骨材として製造した水和固化体においては、水和反応で、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯが固定され、（ii）水和固化体の破砕粒は、製鋼スラグを内包し、製鋼スラグが水に直接接触しない構造となっているからである。
【００２９】
即ち、水和固化体の破砕粒は、水と接触しても、環境への影響が極めて小さい低ｐＨの路盤材として機能する。この結果、製鋼スラグの利用範囲が拡大することになる。
【００３０】
製鋼スラグを骨材として水和固化体を製造する際、製鋼スラグの配合割合は、全体重量の５０〜７０質量％が好ましい。７０質量％を超えて配合すると、図１に示すように、路盤材としての単位容量質量（例えば、１．５ｋｇ／ｌ以上）は充分に得られるが、路盤材のｐＨが低くならない場合がある。
【００３１】
一方、配合割合が５０質量％未満であると、図１に示すように、路盤材のｐＨは低くなり、この限りで好ましいが、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５で規定する単位容量質量１．５ｋｇ／ｌ以上の単位容積質量が得られない場合がある。
【００３２】
本発明路盤材の単位容積質量も、ＪＩＳ規格に則り、路盤材としての機能を長期にわたり維持するうえで、１．５ｋｇ／ｌ以上が好ましい。
【００３３】
水和固化体の破砕粒に、大気中で、６ヶ月以上、エージング処理を施すと、炭酸化が進み、粒表面に安定被膜が形成されて、環境への影響がさらに小さい路盤材を得ることができる。
【００３４】
路盤材の粒径は、特に限定されないが、ｐＨを長期にわたり、９．０以下に維持するうえで、粒径５ｍｍ以下の路盤材は５％以下であることが好ましい。さらに、路盤材は、粒径５ｍｍ以下の天然砕石を補完的に含むものでもよい。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００３６】
（実施例１）
表２に示す粒度の製鋼スラグを、表２に示す配合率で、副配合材（スラグ微粉末）、混和剤（フローリックＴＳ１０００）及び水と配合し水和固化体を製造した。この水和固化体を破砕して、路盤材ＪＩＳ規格ＣＳ４０相当品を製造し、破砕粒の単位容積質量とｐＨを測定した。測定結果を、表２に併せて示す。なお、ｐＨは、破砕粒を、水に、３０分以上、３時間以内静置して得た水（試料液）のｐＨである。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
表２から、製鋼スラグの粒度を、３０〜０ｍｍとしても、５ｍｍ以下としても、同等な評価が得られることが解る。また、表２に示す水和固化体の破砕粒からなる路盤材は、環境保全に大きく貢献する路盤材であることが解る。
【００３９】
なお、ケース１は、ｐＨが９以下であり、ｐＨの点で評価は○で、本発明の範囲内のものであるが、単位容積質量が、ＪＩＳで規定する１．５ｋｇ／ｌ以下であるので、総合的には△とした。
【００４０】
図２に、ｐＨ（−）と単位容積質量（ｋｇ／ｌ）の関係を示す。ｐＨ（−）は、単位容積質量（ｋｇ／ｌ）の増加とともに増加するが、図２によれば、ｐＨ≦９と単位容積質量≧１．５０（ｋｇ／ｌ）を満たし、環境保全に大きく貢献する路盤材を得ることができることが解る。
【００４１】
（実施例２）
製鋼スラグ：８５質量％、副配合材（スラグ微粉末）：７質量％、混和剤（フローリックＴＳ１０００）：０．２４質量％、及び、水：８質量％を配合して水和固化体を製造した。この水和固化体を破砕して、路盤材ＪＩＳ規格ＣＳ４０相当品を製造し、破砕粒に、大気中で、エージング処理を施した。その結果を、表３に示す。なお、ｐＨは、破砕粒を、水に、所定時間浸漬した後の水のｐＨである。
【００４２】
破砕直後のｐＨは１０．０で、２ヵ月後も変化しなかったが、エージング期間が延びるに従い、炭酸化が進行し、粒表面に安定被膜が形成されてｐＨが低下し、６ヶ月で、ｐＨ９以下に低下した。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
図３に、ｐＨ（−）と大気エージング期間（月）の関係を示す。図３から、破砕直後の破砕粒のｐＨが９を超えていても、エージング処理によりｐＨ（−）は低下し、６ヶ月経過後、ｐＨ９．０以下に低下することが解る。
【００４５】
表３及び図３から、表３に示す水和固化体の破砕粒からなる路盤材は、環境保全に大きく貢献する路盤材であることが解る。
【００４６】
（実施例３）
製鋼スラグ：７５質量％、副配合材（スラグ微粉末）：１５質量％、混和剤（フローリックＴＳ１０００）：０．２４質量％、及び、水：１０質量％を配合して水和固化体を製造した。この水和固化体を、粒径５−０ｍｍの比率が３０％となるように破砕して、路盤材ＪＩＳ規格ＣＳ４０相当品を製造した。破砕後、粒径５−０ｍｍの破砕粒の比率を調整するとともに、粒径５−０ｍｍの天然砕石を所要量配合し、破砕粒のｐＨを測定した。その結果を、表４に示す。なお、ｐＨは、破砕粒を、水に、所定時間浸漬した後の水のｐＨである。
【００４７】
【表４】
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【００４８】
表４から、粒径５−０ｍｍの破砕粒の比率を、５％以下に調整すると、路盤材のｐＨを容易に９．０以下に維持できることが解る。
【００４９】
図４に、ｐＨ（−）と、水和固化体の破砕粒における粒径５−０ｍｍの比率の関係を示す。図４から、路盤材のｐＨを９．０以下に維持するうえで、水和固化体の破砕粒おける粒径５−０ｍｍの比率を５％以下にすることが有効であることが解る。
【００５０】
（実施例４）
製鋼スラグ：７５質量％、副配合材（スラグ微粉末）：１５質量％、混和剤（フローリックＴＳ１０００）：０．２４質量％、及び、水：１０質量％を配合して水和固化体を製造した。この水和固化体を、粒径５−０ｍｍの比率が５０％となるように破砕した。破砕後、粒径５−０ｍｍの破砕粒の比率を調整するとともに、粒径５−０ｍｍの天然砕石を所要量配合して、路盤材ＪＩＳＭＳ２５相当品を製造し、破砕粒のｐＨを測定した。その結果を、表５に示す。なお、ｐＨは、破砕粒を、水に、所定時間浸漬した後の水のｐＨである。
【００５１】
【表５】
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【００５２】
表５から、粒径５−０ｍｍの破砕粒の比率を、５％以下に調整すると、路盤材のｐＨを容易に９．０以下に維持できることが解る。
【００５３】
図５に、ｐＨ（−）と、水和固化体の破砕粒における粒径５−０ｍｍの比率の関係を示す。図５から、路盤材のｐＨを９．０以下に維持するうえで、水和固化体の破砕粒おける粒径５−０ｍｍの比率を５％以下にすることが有効であることが解る。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
前述したように、本発明によれば、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯが溶出し難く、環境保全に貢献する路盤材を、安価にかつ大量に製造することができる。したがって、本発明は、スラグ再利用産業や土木建築産業において利用可能性が高いものである。
【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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