(57)【要約】【課題】路盤の硬化強度を低く抑えることができる鉄鋼スラグ路盤材及びその施工方法を提供する。【解決手段】一部又は全部が鉄鋼スラグからなる路盤材であって、糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を含む。また、その施工方法は、既設路盤を掘削して既設の鉄鋼スラグ路盤材を回収し、この鉄鋼スラグ路盤材を解砕・整粒した後、路盤材として再利用する際に、前記解砕・整粒した鉄鋼スラグ路盤材に、糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を添加・混合する。鉄鋼スラグ路盤材が水和反応抑制剤を含むことにより、施工してから長期間経過した後も路盤の硬化強度を低く抑えることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部又は全部が鉄鋼スラグからなる路盤材であって、糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を含むことを特徴とする路盤材。
【請求項２】
水和反応抑制剤が、アルドース、ケトース、マルトース、ラクトース、蔗糖、砂糖、オリゴ糖、デオキシ糖、ウロン糖、アミノ糖、糖アルコール、ラクトン、でんぷん、アミロース、アミロペクチン、マルロース、グリコーゲン、ペクチン、グルコマンナン、フルクトース、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、りんご酸、オキシカルボン酸、ポリアクリル酸の中から選ばれる１種以上であることを特徴する請求項１に記載の路盤材。
【請求項３】
鉄鋼スラグからなる路盤材の製造方法であって、鉄鋼スラグに糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を添加・混合することを特徴とする路盤材の製造方法。
【請求項４】
水和反応抑制剤が、アルドース、ケトース、マルトース、ラクトース、蔗糖、砂糖、オリゴ糖、デオキシ糖、ウロン糖、アミノ糖、糖アルコール、ラクトン、でんぷん、アミロース、アミロペクチン、マルロース、グリコーゲン、ペクチン、グルコマンナン、フルクトース、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、りんご酸、オキシカルボン酸、ポリアクリル酸の中から選ばれる１種以上であることを特徴する請求項３に記載の路盤材の製造方法。
【請求項５】
既設路盤を掘削して既設の鉄鋼スラグ路盤材を回収し、該鉄鋼スラグ路盤材を解砕・整粒した後、路盤材として再利用する際に、
前記解砕・整粒した鉄鋼スラグ路盤材に、糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を添加・混合することを特徴とする路盤材の施工方法。
【請求項６】
既設路盤を掘削して回収した既設の鉄鋼スラグ路盤材を、当該現場にて解砕・整粒した後、水和反応抑制剤を添加・混合し、この鉄鋼スラグ路盤材を当該現場又は他の現場にて再利用することを特徴とする請求項５に記載の路盤材の施工方法。
【請求項７】
既設路盤を掘削して回収した既設の鉄鋼スラグ路盤材を、建設廃材として搬入された中間処理場にて解砕・整粒した後、水和反応抑制剤を添加・混合することを特徴とする請求項５に記載の路盤材の施工方法。
【請求項８】
水和反応抑制剤が、アルドース、ケトース、マルトース、ラクトース、蔗糖、砂糖、オリゴ糖、デオキシ糖、ウロン糖、アミノ糖、糖アルコール、ラクトン、でんぷん、アミロース、アミロペクチン、マルロース、グリコーゲン、ペクチン、グルコマンナン、フルクトース、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、りんご酸、オキシカルボン酸、ポリアクリル酸の中から選ばれる１種以上であることを特徴する請求項５〜７のいずれかに記載の路盤材の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼スラグからなる路盤材であって、路盤の硬化強度を低く抑えることができる路盤材とその施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に道路の舗装は、供用開始から一定期間が経過すると、交通輪荷重などの影響により表層のアスファルトコンクリート層に轍・陥没・ひび割れ等が発生し、舗装性能に不具合が生じる。その場合に行われる補修は、舗装の不具合の程度に応じて、アスファルトコンクリート層のみを補修する場合と、下層の路床・路盤を含めた全面的な改修工事（補修工事）を実施する場合がある。
【０００３】
アスファルトコンクリート層のみを補修する場合には、路面切削機により補修すべきアスファルトコンクリート部を削り取り、新しいアスファルトコンクリートを舗設する。一方、路盤を含めた補修を行う場合には、既設路盤を掘削・撤去し、路床を成形した後に新たな路盤材料を用いて路盤を再構築し、その上に表層のアスファルトコンクリート層を再度舗設する。
【０００４】
鉄鋼スラグ路盤材は、主原材料となる鉄鋼スラグ（主に高炉系スラグ）を構成する種々の鉱物の化学成分が、土木・建築工事におけるセメントコンクリート施工に用いられるポルトランドセメントの化学成分と似たものとなっている。このため、鉄鋼スラグを道路用路盤材として使用した場合には、施工後の路盤中でポルトランドセメントの水和反応と同様の現象が起こり、舗設直後から路盤材の硬化現象が始まる。その結果、最終的（数年後）には、一般のセメントコンクリートの硬化強度よりは低いものの、圧縮強さで約２０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２程度まで硬化し、路盤全体が盤状に硬化したような状態となる。
【０００５】
鉄鋼スラグ路盤材を使用したことにより盤状に硬化した路盤を補修する場合、路盤を掘削して回収した鉄鋼スラグ路盤材を建設廃材として市中の中間処理場（一般中間処理施設）に搬入し、路盤材として再利用するために解砕（破砕）・整粒し、必要に応じて新たな材料を混合するなどの処理がなされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、鉄鋼スラグ路盤材は硬化強度が高いため、中間処理場の破砕機を傷める（例えば、ジョークラッシャーなどの破砕刃の摩耗が早い或いは破砕刃を破損させる）ことが多いことから、受入れを拒否される場合が多い。
このため、鉄鋼スラグ路盤材の硬化強度を低く抑え、路盤から回収した鉄鋼スラグ路盤材（廃材）を解砕されやすい状態で中間処理場に搬入することが、鉄鋼スラグ路盤材の利用を促進するための解決手段の一つになると考えられるが、従来では有効な方法がなかった。
【０００７】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、鉄鋼スラグからなる路盤材であって、路盤の硬化強度を低く抑えることができる路盤材及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、既設路盤から回収された既設の鉄鋼スラグ路盤材を再利用する場合において、路盤の硬化強度を低く抑えることができる路盤材の施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鉄鋼スラグ路盤材で構成される路盤の硬化強度を低く抑えることができる方策について検討を重ねた結果、鉄鋼スラグ路盤材に特定の水和反応抑制剤を添加することにより、路盤強度の発現を効果的に抑制でき、最終硬化強度を低く抑えることができることを見出した。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］一部又は全部が鉄鋼スラグからなる路盤材であって、糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を含むことを特徴とする路盤材。
［2］上記［1］の路盤材において、水和反応抑制剤が、アルドース、ケトース、マルトース、ラクトース、蔗糖、砂糖、オリゴ糖、デオキシ糖、ウロン糖、アミノ糖、糖アルコール、ラクトン、でんぷん、アミロース、アミロペクチン、マルロース、グリコーゲン、ペクチン、グルコマンナン、フルクトース、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、りんご酸、オキシカルボン酸、ポリアクリル酸の中から選ばれる１種以上であることを特徴する路盤材。
【００１０】
［3］鉄鋼スラグからなる路盤材の製造方法であって、鉄鋼スラグに糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を添加・混合することを特徴とする路盤材の製造方法。
［4］上記［3］の製造方法において、水和反応抑制剤が、アルドース、ケトース、マルトース、ラクトース、蔗糖、砂糖、オリゴ糖、デオキシ糖、ウロン糖、アミノ糖、糖アルコール、ラクトン、でんぷん、アミロース、アミロペクチン、マルロース、グリコーゲン、ペクチン、グルコマンナン、フルクトース、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、りんご酸、オキシカルボン酸、ポリアクリル酸の中から選ばれる１種以上であることを特徴する路盤材の製造方法。
【００１１】
［5］既設路盤を掘削して既設の鉄鋼スラグ路盤材を回収し、該鉄鋼スラグ路盤材を解砕・整粒した後、路盤材として再利用する際に、前記解砕・整粒した鉄鋼スラグ路盤材に、糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を添加・混合することを特徴とする路盤材の施工方法。
［6］上記［5］の施工方法において、既設路盤を掘削して回収した既設の鉄鋼スラグ路盤材を、当該現場にて解砕・整粒した後、水和反応抑制剤を添加・混合し、この鉄鋼スラグ路盤材を当該現場又は他の現場にて再利用することを特徴とする路盤材の施工方法。
【００１２】
［7］上記［5］の施工方法において、既設路盤を掘削して回収した既設の鉄鋼スラグ路盤材を、建設廃材として搬入された中間処理場にて解砕・整粒した後、水和反応抑制剤を添加・混合することを特徴とする路盤材の施工方法。
［8］上記［5］〜［7］のいずれかの施工方法において、水和反応抑制剤が、アルドース、ケトース、マルトース、ラクトース、蔗糖、砂糖、オリゴ糖、デオキシ糖、ウロン糖、アミノ糖、糖アルコール、ラクトン、でんぷん、アミロース、アミロペクチン、マルロース、グリコーゲン、ペクチン、グルコマンナン、フルクトース、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、りんご酸、オキシカルボン酸、ポリアクリル酸の中から選ばれる１種以上であることを特徴する路盤材の施工方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の路盤材は、鉄鋼スラグ路盤材でありながら、施工してから長期間経過した後も路盤の硬化強度を低く抑えることができる。このため、路盤補修時に回収した鉄鋼スラグ路盤材（廃材）を再利用する際に、解砕・整粒などの作業が容易になり、この作業を中間処分場で行うような場合に、受入れの拒否を免れることができる。これにより施工後長期間経過した後に回収された鉄鋼スラグ路盤材を産業廃棄物として処分することなく、リサイクルすることが容易になり、鉄鋼スラグ路盤材の施工コストを大幅に削減することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
鉄鋼スラグ路盤材は、主原材料となる鉄鋼スラグを構成する種々の鉱物の化学成分が、土木・建築工事におけるセメントコンクリート施工に用いられるポルトランドセメントの化学成分と似たものとなっている。このため、鉄鋼スラグを道路用路盤材として使用した場合には、施工後の路盤中でポルトランドセメントの水和反応と同様の現象が起こり、舗設直後から路盤材の硬化現象が始まる。その結果、最終的（数年後）には、路盤全体が盤状に硬化したような状態となる。
【００１５】
本発明の路盤材は、一部又は全部が鉄鋼スラグからなる路盤材であって、糖類、カルボン酸、カルボン酸以外の有機酸の中から選ばれる１種以上からなる水和反応抑制剤を含むものであり、これにより長期に亘る鉄鋼スラグの水和反応が抑制されることで路盤強度の発現（路盤硬化）が抑制される。
路盤材となる鉄鋼スラグは、鉄鋼製造プロセスで発生するスラグであり、高炉スラグ（高炉徐冷スラグなど）、溶銑予備処理スラグ（脱燐スラグ、脱珪スラグなど）、転炉脱炭スラグ、溶融還元スラグなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。また、一部が鉄鋼スラグである路盤材の場合、路盤材の残部として、コンクリート廃材、廃路盤材、レンガ廃材、鉄鋼スラグ以外のスラグ（例えば、ごみ溶融スラグなど）、砕石などの１種以上を含むことができる。
【００１６】
水和反応抑制剤として用いられる糖類は、単糖類、二糖類、多糖類などを問わず適用でき、例えば、アルドース、ケトース、マルトース、ラクトース、蔗糖（スクロース）、砂糖、オリゴ糖、デオキシ糖、ウロン糖、アミノ糖、糖アルコール、ラクトン、でんぷん、アミロース、アミロペクチン、マルロース、グリコーゲン、ペクチン、グルコマンナン、フルクトースなどが挙げられる。
水和反応抑制剤として用いられる有機酸（カルボン酸）としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、りんご酸、オキシカルボン酸、ポリアクリル酸などが挙げられる。
【００１７】
以上のような糖類、有機酸の中から選ばれる１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができる。なお、施工コストを考えると水和反応抑制剤は安価であることが重要であり、このため、上記のなかでも工業用の蔗糖や砂糖が特に好ましい。
本発明の路盤材は、水和反応抑制剤がスラグ粒子の表面に付着し、或いはスラグ粒子の内部に浸透した状態で含まれるのが好ましいが、スラグ粒子から分離した状態で含まれる水和反応抑制剤（粉末）であっても、その多くは路盤材が施工された状態ではスラグ粒子と接触することになるので、所望の水和反応の抑制効果が得られることになる。
【００１８】
本発明の路盤材（鉄鋼スラグ路盤材）は、鉄鋼スラグに上記水和反応抑制剤を添加・混合することにより製造することができる。鉄鋼スラグ路盤材にはスラグの種類や粒度に応じてＭＳ、ＣＳ、ＲＭ、ＲＣ、ＨＭＳなどの呼び名があり、一般に工場において鉄鋼スラグを加工することで製造されるが、この製造工程で水和反応抑制剤を添加・混合する。この場合、粉末又は液状の水和反応抑制剤を鉄鋼スラグに添加（散布）・混合するが、粉末の水和反応抑制剤を添加（散布）する場合には、必要に応じて鉄鋼スラグに水分を添加することが好ましい。これにより、水和反応抑制剤が鉄鋼スラグと混ざり合いやすくなり、より高い水和抑制効果が期待できる。水和反応抑制剤を添加（散布）後はバックホーやブレンダー、スタビライザーなどを用い鉄鋼スラグと水和反応抑制剤を混合する。
【００１９】
水和反応抑制剤の添加量に特別な制限はなく、使用する水和反応抑制剤の種類や鉄鋼スラグの種類などに応じて最適な添加量とすればよいが、一般的にはスラグ量の０．５質量％以上の添加量（有効成分量）することが好ましい。一方、添加量が多くなるとコストが高くなり、また、強度が著しく低下する可能性もあるので、一般にはスラグ量の２質量％程度を上限として添加するのが適当である。なお、蔗糖や砂糖の場合には１質量％未満でも十分な効果が期待できる。
【００２０】
また、本発明の路盤材の施工方法では、経年劣化した路盤の補修工事などにおいて、既設路盤を掘削して既設の鉄鋼スラグ路盤材を回収し、この鉄鋼スラグ路盤材を解砕・整粒した後、路盤材として再利用する際に、前記解砕・整粒した鉄鋼スラグ路盤材に上記水和反応抑制剤を添加・混合する。
回収した鉄鋼スラグ路盤材の解砕・整粒は、路盤材として再利用する際に路盤として耐え得る支持力を保持するために必要であり、例えば、解砕はブレーカー等で行い、整粒はクラッシャー等で粉砕して行う。
【００２１】
この場合、回収した鉄鋼スラグ路盤材の解砕・整粒と水和反応抑制剤の添加・混合は、現場で行ってもよいし、中間処理場で行ってもよい。
前者の場合には、既設路盤を掘削して回収した既設の鉄鋼スラグ路盤材を、当該現場にて解砕・整粒した後、水和反応抑制剤を添加・混合し、この鉄鋼スラグ路盤材を当該現場又は他の現場にて再利用する。回収した鉄鋼スラグ路盤材を現場で解砕・整粒するには、例えば、ブレーカーで解砕した後に、バケットタイプのクラッシャーなどで粉砕して整粒する。
また、後者の場合には、既設路盤を掘削して回収した既設の鉄鋼スラグ路盤材を建設廃材として中間処理場に搬入し、この中間処理場にて鉄鋼スラグ路盤材を解砕・整粒した後、水和反応抑制剤を添加・混合する。
【００２２】
路盤を舗設する工事において、本発明の路盤材を用いることにより或いは本発明の施工方法を用いることにより、施工後の路盤中でポルトランドセメントの水和反応と同様の路盤材の硬化現象が始まっても、最終的な硬化強度を低く抑えることができる。このため、路盤補修時に回収した鉄鋼スラグ路盤材（廃材）を再利用する際に、解砕・整粒などの作業が容易になり、この作業を中間処分場でも容易に行うことができる。
【実施例】
【００２３】
・比較例
鉄鋼スラグ路盤材を施工すると水和反応を起こし、一軸圧縮強度が著しく大きくなる傾向があり、この強度は期間が長くなるほど大きくなる。鉄鋼スラグ路盤材（水硬性粒度調整鉄鋼スラグ）について、ＪＩＳ  Ａ５０１５付属書Ｃの一軸圧縮強度試験に準拠した強度試験を実施した。その結果を表１に示す。これによれば、鉄鋼スラグ路盤材の一軸圧縮強度は養生期間が長くなるほど大きくなり、ＪＩＳの基準では１４日で１．２Ｎ／ｍｍ２であるが、３ヵ月程度養生するとその３倍以上となる。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
・実施例１（発明例１〜３）
比較例と同じ鉄鋼スラグ路盤材に対して、水和反応抑制剤として所定量のショ糖を添加して養生し、比較例と同様の強度試験を実施した。本実施例では、ショ糖を所定量添加した後に最適含水比となるように水分を調整し、均一に混ざるように袋に入れて混合した。その結果を表２に示す。これによれば、水和反応抑制剤（ショ糖）を添加することで、どの養生期間においても一軸圧縮強度が低く抑えられている。このように強度発現が抑えられることにより、再利用の際の解砕・整粒の負荷も少なくなり、より一層の鉄鋼スラグ路盤材の使用が見込めることになる。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
・実施例２（発明例４〜６）
比較例と同じ鉄鋼スラグ路盤材に対して、水和反応抑制剤として所定量のクエン酸を添加して養生し、比較例と同様の強度試験を実施した。本実施例では、クエン酸を所定量添加した後に最適含水比となるように水分を調整し、均一に混ざるように袋に入れて混合した。その結果を表３に示す。これによれば、水和反応抑制剤（クエン酸）を添加することで、どの養生期間においても一軸圧縮強度が低く抑えられている。
【００２８】
【表３】
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【００２９】
・実施例３（発明例７〜９）
比較例と同じ鉄鋼スラグ路盤材に対して、水和反応抑制剤として所定量のポリアクリル酸を添加して養生し、比較例と同様の強度試験を実施した。本実施例では、ポリアクリル酸を所定量添加した後に最適含水比となるように水分を調整し、均一に混ざるように袋に入れて混合した。その結果を表４に示す。これによれば、水和反応抑制剤（ポリアクリル酸）を添加することで、どの養生期間においても一軸圧縮強度が低く抑えられている。
【００３０】
【表４】
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