(57)【要約】【課題】  製鉄工程において大量に発生する副産物である転炉スラグを有効に利用して自然崩壊型の硬化体を製作する。【解決手段】  河川や海などの水辺や水面下に設置されて経時に伴い崩壊する自然崩壊型硬化体において、少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグを備え、当該転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で硬化させる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川や海などの水辺や水面下に設置されて経時に伴い崩壊する自然崩壊型硬化体において、
少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグを備え、
当該転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で硬化させたことを特徴とする自然崩壊型硬化体。
【請求項２】
少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグと、当該転炉スラグを結合する結合体とを、前記転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で混合して硬化させたことを特徴とする請求項１記載の自然崩壊型硬化体。
【請求項３】
エージング処理を施す前の転炉スラグを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の自然崩壊型硬化体。
【請求項４】
前記転炉スラグを、骨材として用いることを特徴とする請求項１乃至３記載の自然崩壊型硬化体。
【請求項５】
含有する全ての骨材を前記転炉スラグとすることを特徴とする請求項４記載の自然崩壊型硬化体。
【請求項６】
前記結合材の主成分が、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、エコセメント、セメント系固化材などのセメント系材料であることを特徴とする請求項１乃至５記載の自然崩壊型硬化体。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の自然崩壊型硬化体を、河川や海などの水辺や水面下に設置する設置工程と、
前記設置工程により設置した自然崩壊型硬化体が、河川や海の水にて土砂形状となるまで崩壊する崩壊工程と、
前記崩壊工程により崩壊した土砂形状の自然崩壊型硬化体が、河川や海の中に浸水する浸水工程とを有することを特徴とする土砂の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川、海域の水辺や水面下に設置され、適当な日数が経過した後、自然に崩壊する自然崩壊型硬化体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、護岸、消波、漁礁等に使用されるコンクリート製品である硬化体は、半永久的に硬化体として存続するため、周囲の環境を損ねることがある。
【０００３】
例えば、前記硬化体を水中にて使用した場合は、この硬化体表面の付着生物が年数の経過とともに剥がれ、有機物や浮泥が堆積する。そして、当該有機物により酸素消費量が多くなるため水中が貧酸素状態となり、魚貝類等には好ましくない環境となる。
【０００４】
一方、河川上流へのダムの建設や護岸の整備により、河川への土砂の供給が少なく、河川域での植物や生物が育成するための堆積土砂が少なくなっており、また海岸でも河川からの土砂の供給が少なく、堆積土砂が少ないため、潮流や波浪により砂が流出し、砂浜の後退や減少を招いている。このために、上記コンクリート製品の硬化体が消波用に使用されている。
【０００５】
そのような現状の中で、以下に示すような硬化体や当該硬化体の崩壊方法が提案されている。
【０００６】
例えば、モルタルやコンクリートなどのセメント硬化体を化学的手段により短時間でかつ完全に崩壊させる方法として、低濃度（３〜３０％）のグリオキサール水溶液をセメント硬化体に接触させることにより崩壊させる方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
また、ポーラスコンクリートからなるブロックの製造において廃ガラス破砕品を混入しておくことでアルカリシリカ反応を誘発させ、その膨張作用によって当該硬化体であるブロックを崩壊させる。
【０００７】
当該ブロックは、海中における藻場を造成するため、アマモなどの海藻類を植栽し海底に沈める。そして、海藻類の地下茎が発達し地盤に十分に付着した後、自然に崩壊させることで、海中の自然環境および漁場環境に悪影響を与えないよう配慮している。（例えば、特許文献２参照）
更に、護岸ブロックなどの自然環境製品も、当該ブロックに植物を植生後、自然に崩壊する製品が求められており、重焼マグネシアを主成分とするセメント固化材を土壌に混和し固化し緩行性膨張作用により崩壊させる方法が提案されている。（例えば、特許文献３参照）
【特許文献１】特開昭５３−１４９２１０号公報
【特許文献２】特開２００２−２９１３５９号公報
【特許文献３】特開２００５−２９０１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の方法では、崩壊性を誘発させる方法としてグリオキサール水溶液（３〜３０％）を硬化体に接触させる方法をとっているが、一般にグリオキサールは４０％水溶液として市販されており、取り扱いによっては危険を伴う場合がある。
【０００９】
更に、特許文献２に記載の方法は、アルカリシリカ反応を誘発させる材料として廃ガラス破砕品を推奨しているが、原材料として確保可能な量は限られている。
【００１０】
また、特許文献３に記載の方法においては、崩壊性を誘発させるための材料に重焼マグネシアを推奨しているが、原材料として使用する場合、焼成する前の炭酸マグネシウム自体の価格が高価であり、さらにこれを１２００℃条件下で焼成する工程が必要となる。仮に重焼マグネシアを調達できたとしても、やはりコストがかかりすぎる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以上のような不具合を払拭するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、河川や海などの水辺や水面下に設置されて経時に伴い崩壊する自然崩壊型硬化体において、少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグを備え、当該転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で硬化させたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、使用用途が限られていた転炉スラグを、自然崩壊の膨張成分として有効に利用することができる。当該転炉スラグは、膨張成分として取り扱い性に優れており、更には、製鉄工程において大量に発生する副産物である転炉スラグを用いるため、硬化体製作に係るコストを減少させることが可能となる。
【００１３】
加えて、崩壊前は、河川や海域等の護岸、消波、漁礁用の硬化体として好適に作用し、一定期間経過後は、人手を介することなく自然に崩壊するため環境に悪影響を与えない。
【００１４】
更に、崩壊した破片は河川や海域の土砂として働き、河川や砂浜における土砂不足の解消に役立つ。
【００１５】
また、当該土砂形状になった自然崩壊型硬化体に含まれる転炉スラグは、時間の経過とともに水中で膨張成分が十分に反応して膨張自壊性を失い、加えて水流等により丸い骨材となるので、例えば、再度、良質なコンクリート用細骨材等として有効に利用できる。
【００１６】
硬化体を簡易に製造するためには、少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグと、当該転炉スラグを結合する結合体とを、前記転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で混合して硬化させることが望ましい。
【００１７】
また、エージング処理を施す前の転炉スラグを用いることにより、転炉スラグを硬化体に含有するための特別な工程を経る必要がなくなり、製造工程の簡略化及び短期化を図ることができる。
【００１８】
更に、前記転炉スラグを骨材として用いることで、取り扱いの利便性を向上させることが可能となる。
【００１９】
加えて、含有する全ての骨材を前記転炉スラグとすることにより、製鉄工程において大量に発生する転炉スラグの再利用量を増加させることができる。
【００２０】
加えて、施工性などを考慮したセメント硬化体として利用するためには、前記結合材の主成分を、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、エコセメント、セメント系固化材などのセメント系材料とするとよい。
【００２１】
また、前記自然崩壊型硬化体を利用して、前記自然崩壊型硬化体を、河川や海などの水辺や水面下に設置する設置工程と、前記設置工程により設置した自然崩壊型硬化体が、河川や海の水にて土砂形状となるまで崩壊する崩壊工程と、前記崩壊工程により崩壊した土砂形状の自然崩壊型硬化体が、河川や海の中に浸水する浸水工程とを有する土砂の供給方法を実施することにより、特別な作業を行うことなく土砂不足の河川や海に対して土砂の供給することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、使用用途が限られていた転炉スラグを、自然崩壊の膨張成分として有効に利用することができる。当該転炉スラグは、膨張成分として取り扱い性に優れており、更には、製鉄工程において大量に発生する副産物である転炉スラグを用いるため、硬化体製作に係るコストを減少させることが可能となる。
【００２３】
加えて、崩壊前は、河川や海域等の護岸、消波、漁礁用の硬化体として好適に作用し、一定期間経過後は、人手を介することなく自然に崩壊するため環境に悪影響を与えない。
【００２４】
更に、崩壊した破片は河川や海域の土砂として働き、河川や砂浜における土砂不足の解消に役立つ。
【００２５】
また、当該土砂形状になった自然崩壊型硬化体に含まれる転炉スラグは、時間の経過とともに水中で膨張成分が十分に反応して膨張自壊性を失い、加えて水流等により丸い骨材となるので、例えば、再度、良質なコンクリート用細骨材等として有効に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００２７】
本発明の自然崩壊型硬化体は、河川や海などの水辺や水面下に設置されて経時に伴い崩壊する自然崩壊型硬化体において、少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグを備え、当該転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で硬化させたものである。
【００２８】
具体的には、少なくとも前記転炉スラグと、当該転炉スラグを結合するセメントを主成分とする結合体とを、前記転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で混合して硬化させた自然崩壊型セメント硬化体である。
【００２９】
転炉スラグは、転炉を用いた製鋼工程で発生するものであり、本実施の形態においては、エージング処理を施す前の転炉スラグを骨材として適当な大きさに破砕・整粒して使用する。
【００３０】
転炉スラグの骨材は、次のような工程にて製造する。高炉で生成された銑鉄等を精錬し、鋼を製造する際に同時に生成された転炉スラグを、生成直後にヤードなどで除冷処理することにより冷却した後に破砕する。そして、振動ふるい等にて振るいにかけ、最大粒径が２５ｍｍとなるものを選別する。
【００３１】
上記の工程により得られる転炉スラグは、シリカ（ＳｉＯ2）、石灰（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）などの成分を含有する。また、エージング処理などの膨張自壊性を損なう処理や膨張自壊性を防止するための添加物を付加していないため、膨張自壊性を維持している。当該膨張自壊性は以下の作用によるものである。
【００３２】
転炉における製鉄工程において、高炉で生成された銑鉄から鋼として不要な成分であるケイ素、リン、硫黄等を除去して鋼に精錬するために生石灰などの副原料を添加して精錬する。当該精錬に要する時間は短時間であるため、前記生石灰の全てを溶解するために十分な熱と時間が足りず、当該生石灰の一部はそのままの状態で転炉スラグ中に残存する。この生石灰は遊離石灰（ｆｒｅｅ−ＣａＯ）であり、水と接触すると水和反応（ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）2）により約２倍の体積膨張をする。よって、当該体積膨張により硬化体を自壊する性質を発揮する。
【００３３】
結合体は、本実施の形態においては、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメントなどのセメント系材料を用いる。
【００３４】
次に、前記自然崩壊型硬化体の製造方法について説明する。
【００３５】
結合体としては、ポルトランドセメントなどのセメントを用いる。含有する全ての骨材は、前記工程にて製造した転炉スラムの骨材を使用する。
【００３６】
そして、前記セメントと水と前記転炉スラグの骨材の配合比を、１：１：１０とし、セメント×０．２重量％の減水剤加えて練り混ぜた混合物を消波ブロックや漁礁などの所望の形状を有する型枠に打設して硬化した後、脱型して持ち運び等が可能な初期硬度を有する自然崩壊型硬化体を完成する。
【００３７】
次に、前記製造方法により製造した自然崩壊型硬化体を用いて土砂を供給する方法について説明する。
【００３８】
まず、自然崩壊型硬化体である消波ブロックや漁礁を、当該消波ブロックや漁礁などを必要とする河川や海などの水辺や水面下に設置する（設置工程）。
【００３９】
設置された自然崩壊型硬化体が、河川や海の水と接触すると、当該自然崩壊型硬化体に含有する転炉スラグが水和反応（ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）2）を起こして体積膨張する。これにより、自然崩壊型硬化体は、経時に伴って土砂形状となるまで徐々に崩壊する（崩壊工程）。
【００４０】
自然崩壊型硬化体の設置場所は、上述の通り河川や海などの水辺や水面下であるため、前記崩壊工程により崩壊した土砂形状の自然崩壊型硬化体は、自然と河川や海の中に浸水していく（浸水工程）。結果、人手を介さなくても河川や海に土砂を供給することとなる。
【００４１】
このように河川などに浸水した自然崩壊型硬化体は、水流に揉まれて徐々に角が取れ丸い形状となっていく。
【００４２】
以上のように本実施形態では、河川や海などの水辺や水面下に設置されて経時に伴い崩壊する自然崩壊型硬化体として、少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグを備え、当該転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で硬化させた硬化体を製造しているため、使用用途が限られていた転炉スラグを、自然崩壊の膨張成分として有効に利用することができる。当該転炉スラグは、膨張成分として取り扱い性に優れており、更には、製鉄工程において大量に発生する副産物である転炉スラグを用いるため、硬化体製作に係るコストを減少させることが可能となる。
【００４３】
加えて、崩壊前は、河川や海域等の護岸、消波、漁礁用の硬化体として好適に作用し、一定期間経過後は、人手を介することなく自然に崩壊するため環境に悪影響を与えない。
【００４４】
更に、崩壊した破片は河川や海域の土砂として働き、河川や砂浜における土砂不足の解消に役立つ。
【００４５】
また、当該土砂形状になった自然崩壊型硬化体に含まれる転炉スラグは、時間の経過とともに水中で膨張成分が十分に反応して膨張自壊性を失い、加えて水流等により丸い骨材となるので、例えば、再度、良質なコンクリート用細骨材等として有効に利用できる。
【００４６】
少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグと、当該転炉スラグを結合する結合体とを、前記転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で混合して硬化しているため、当該自然崩壊型硬化体を簡易に製造することができる。
【００４７】
また、エージング処理を施す前の転炉スラグを用いているため、転炉スラグを硬化体に含有するための特別な工程を経る必要がなくなり、製造工程の簡略化及び短期化を図ることができる。
【００４８】
更に、前記転炉スラグを骨材として用いていることで、取り扱いの利便性を向上させることが可能となる。
【００４９】
加えて、含有する全ての骨材を前記転炉スラグとしていることにより、製鉄工程において大量に発生する転炉スラグの再利用量を増加させることができる。
【００５０】
加えて、前記結合材の主成分を、ポルトランドセメントとして当該自然崩壊型硬化体をセメント硬化体としているため、施工性などに優れている。
【００５１】
また、前記自然崩壊型硬化体を利用して、前記自然崩壊型硬化体を、河川や海などの水辺や水面下に設置する設置工程と、前記設置工程により設置した自然崩壊型硬化体が、河川や海の水にて土砂形状となるまで崩壊する崩壊工程と、前記崩壊工程により崩壊した土砂形状の自然崩壊型硬化体が、河川や海の中に浸水する浸水工程とを有する土砂の供給方法を実施することにより、特別な作業を行うことなく土砂不足の河川や海に対して土砂の供給することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００５３】
例えば、結合材としてポルトランドセメントの他、前記結合材の主成分を、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、エコセメント、セメント系固化材などのセメント系材料とすることも考えられる。また、早期脱型をする場合などには、セメント系材料としてアルミナセメントやジェットセメントなどの速硬性セメントを使用することも可能である。
【００５４】
更には、セメント以外の結合材を用いても良い。
【００５５】
また、本実施の形態においては、当該自然崩壊型硬化体が含有する全ての骨材に前記転炉スラグを用いているが、自然崩壊型硬化体が含有する一部の骨材に前記転炉スラグを用いることも考えられる。
【実施例】
【００５６】
以下に本発明の実施例を記すが、本発明は当該実施例に限定されるものではない。
【００５７】
＜実施例及び比較例＞
１．使用材料
使用材料としては、以下に示すものを用いた。
【００５８】
（実施例１）
セメント：早強ポルトランドセメント（ＨＣ）
住友大阪セメント製
骨材    ：転炉スラグ骨材（上述の製造方法により製造）
最大寸法（Ｇｍａｘ）２５ｍｍ
エージング処理なし
混和剤  ：高性能減水剤
（実施例２）
セメント：普通ポルトランドセメント（ＮＣ）
住友大阪セメント製
骨材    ：転炉スラグ骨材（上述の転炉スラグの骨材製造方法により製造）
最大寸法（Ｇｍａｘ）２５ｍｍ
エージング処理なし
混和剤  ：高性能減水剤
（比較例１）
セメント：早強ポルトランドセメント（ＨＣ）
住友大阪セメント製
骨材    ：普通骨材
（細骨材として野洲川産川砂を、粗骨材として高槻産砕石を用いた。）
混和剤  ：高性能減水剤
２．配合
上述した使用材料を用いて表１に示した配合に、セメント×０．２重量％の混和剤を入れて混合し実施例１及び実施例２の供試体を製造した。
【００５９】
【表１】
2008100855.tif 000002
【００６０】
上述した使用材料を用いて表２に示した配合により混合し比較例１の供試体を製造した。
【００６１】
【表２】
2008100855.tif 000003
【００６２】
３．試験結果
上記の使用材料及び配合により混合して製造した実施例１、実施例２及び比較例１の供試体について、以下の試験を行なった。
【００６３】
（試験１）
上記の使用材料及び配合により製造した実施例１、実施例２及び比較例１の供試体の圧縮強度を材齢３日、材齢７日、材齢２８日、材齢５６日、材齢１１２日の各時点で測定した。圧縮強度試験は、「ＪＩＳＡ１１０８」に準じて行なった。
【００６４】
試験結果について、表３を参照して説明する。
【００６５】
【表３】
2008100855.tif 000004
「−」は、崩壊により測定不能を示す。
【００６６】
試験１の結果、実施例１及び実施例２は、材齢２８日まで圧縮強度が経時に伴って徐々に増し硬化体として十分な強度を有しているが、材齢２８日から材齢５８日の間に圧縮強度のピークを向え、その後減少していく。
【００６７】
一方、比較例１は、材齢に伴って徐々に圧縮強度を増していった。
【００６８】
（試験２）
上記の使用材料及び配合により製造した実施例１、実施例２及び比較例１の供試体を前記試験１と同様の条件にて養生などし、経時に伴う崩壊性の有無及び崩壊時期を測定した。崩壊の確認は、目視によりひび割れが目立ち表面にポップアウト及び角欠けが確認できることとした。
【００６９】
試験結果について、表４を参照して説明する。
【００７０】
【表４】
2008100855.tif 000005
【００７１】
試験２の結果、セメントの種類のみを変更した実施例１及び実施例２については、経時に伴う崩壊性を有することを確認した。また、実施例１の崩壊時期は材齢４９日であり、実施例２の崩壊時期は材齢１１２日であった。一方、比較例１については、経時に伴う崩壊性は認められなかった。
【００７２】
以上のことから、少なくとも膨張自壊性を有する転炉スラグを備え、当該転炉スラグの膨張自壊性を維持した状態で硬化させた硬化体は、経時に伴い自然に崩壊すると認められる。