(57)【要約】【課題】コンクリート廃材からのクロム溶出が効果的に抑制される路盤材や土工材を製造する。【解決手段】コンクリート廃材を破砕処理して路盤材及び／又は土工材を製造する方法であって、破砕処理されたコンクリート廃材に、破砕処理されてから１ヶ月以内の高炉徐冷スラグを混合する。破砕処理された高炉徐冷スラグを破砕面の還元能力が低下しないうちにコンクリート廃材に混合することにより、高炉徐冷スラグがその還元能力を最大限に発揮できるので、コンクリート廃材中の６価クロムが効果的に還元され、コンクリート廃材からの６価クロムの溶出が高度に抑制された路盤材や土工材を製造することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート廃材を破砕処理して路盤材及び／又は土工材を製造する方法であって、
破砕処理されたコンクリート廃材に、破砕処理されてから１ヶ月以内の高炉徐冷スラグを混合することを特徴とする、コンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
【請求項２】
コンクリート廃材１００質量部に対して高炉徐冷スラグを２〜１０質量部の割合で混合することを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
【請求項３】
コンクリート廃材に、粒径１０ｍｍ以下の粒子の割合が３０mass％以上である高炉徐冷スラグを混合することを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
【請求項４】
一連の製造工程において、高炉徐冷スラグを破砕処理した後、コンクリート廃材に混合することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
【請求項５】
高炉徐冷スラグを水を含んだ状態で破砕処理することを特徴とする、請求項４に記載のコンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設廃材などとして発生するコンクリート廃材から路盤材や土工材を製造するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設廃材などとして発生するコンクリート廃材を、路盤材や埋め戻し材などの土工材料として利用することが広く行われている。
ところで、セメントには、その製造工程で混入するクロムに由来する６価クロムが微量に含まれることがあるが、セメントが一旦コンクリートとして固化してしまえば、セメントからの６価クロム溶出のおそれは殆どない。ただし、中性化（劣化）が進んだコンクリートを細かく砕いた場合には、土壌環境基準を超える６価クロムの溶出の可能性が指摘されている。また、最近ではクロムなどの重金属による環境負荷をより軽減することが求められており、特に、路盤材や埋め戻し材は土壌との接触や透過水分の地下水への合流が考えられことから、クロムの溶出をより確実に押さえ込むことが好ましいと言える。
【０００３】
このような観点から、特許文献１には、路盤材用に破砕されたコンクリート廃材に高炉徐冷スラグの粉砕物を混合し、路盤材（コンクリート廃材）からの６価クロムの溶出を抑制するようにした方法が提案されている。
この方法は、高炉徐冷スラグがもつ還元能力に着目し、その粉砕物をコンクリート廃材と混合することにより、コンクリート廃材中の６価クロムを３価クロムに還元することを狙いとしている。
【特許文献１】特開２００５−２４０３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、本発明者らが検討したところによれば、上記従来技術では、高炉徐冷スラグを混合することによる効果は得られるものの、その効果は必ずしも期待通りの十分なものとは言えず、特に、近年厳しさを増しつつある環境基準に対して、十分に対応できなくなる可能性もある。
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、コンクリート廃材からのクロム溶出が効果的に抑制される路盤材や土工材を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、高炉徐冷スラグの還元能力を最大限に発現させる方法を見出すべく検討した結果、以下のような知見を得た。まず、従来技術で使用していた高炉徐冷スラグは表面の還元能力が低下しており、このように還元能力が低下したスラグを再破砕して、その還元能力を評価した結果、内部は十分に還元能力が維持されていることが判った。これにより、（i）従来技術では、粉砕してからしばらく時間が経過した高炉徐冷スラグを、プラントなどでコンクリート廃材と混合しているが、高炉徐冷スラグが粉砕されてからコンクリート廃材に混合されるまでの間に表面（破砕面）が酸化され、還元能力が低下すること、（ii）特に、粉砕によって高炉徐冷スラグの比表面積が大きくなるため、大気などとの接触により還元能力が劣化しやすいこと、（iii）したがって、高炉徐冷スラグの還元能力を最大限に発揮させるには、破砕されて新しい破砕面が生じた高炉徐冷スラグを速やかにコンクリート廃材と混合・接触させることが有効であること、が判った。ここで、従来技術において粉砕してからしばらく時間が経過した高炉徐冷スラグを使用していたのは、一般に土木材料等に使用する高炉徐冷スラグは、硫黄分の溶出を抑えるために大気中で相当期間安定化させてから出荷されるためである。
【０００６】
また、上記の観点からは、一連の製造工程において、高炉徐冷スラグを破砕処理した後、コンクリート廃材に混合することが最も好ましいが、その際、高炉徐冷スラグを水を含んだ状態で破砕処理することにより、この水分中にスラグの還元性硫黄が一部溶解し、コンクリート廃材との混合と同時に速やかに６価クロムの還元作用を及ぼすことができるため、初期における６価クロム溶出をより効果的に抑制できることが判った。
【０００７】
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］コンクリート廃材を破砕処理して路盤材及び／又は土工材を製造する方法であって、破砕処理されたコンクリート廃材に、破砕処理されてから１ヶ月以内の高炉徐冷スラグを混合することを特徴とする、コンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
［2］上記［1］の製造方法において、コンクリート廃材１００質量部に対して高炉徐冷スラグを２〜１０質量部の割合で混合することを特徴とする、コンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
【０００８】
［3］上記［1］又は［2］の製造方法において、コンクリート廃材に、粒径１０ｍｍ以下の粒子の割合が３０mass％以上である高炉徐冷スラグを混合することを特徴とする、コンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの製造方法において、一連の製造工程において、高炉徐冷スラグを破砕処理した後、コンクリート廃材に混合することを特徴とする、コンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
［5］上記［4］の製造方法において、高炉徐冷スラグを水を含んだ状態で破砕処理することを特徴とする、コンクリート廃材からの路盤材等の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、破砕処理された高炉徐冷スラグを破砕面の還元能力が低下しないうちにコンクリート廃材に混合することにより、高炉徐冷スラグがその還元能力を最大限に発揮できるので、コンクリート廃材中の６価クロムが効果的に還元され、コンクリート廃材からの６価クロムの溶出が高度に抑制された路盤材や土工材を製造することができる。
また、請求項４に係る発明によれば、コンクリート廃材中の６価クロムがより効果的に還元され、コンクリート廃材からの６価クロムの溶出抑制効果をさらに高めることができる。さらに、請求項５に係る発明によれば、初期におけるコンクリート廃材からの６価クロム溶出をより効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明では、コンクリート廃材を破砕処理して路盤材及び／又は土工材を製造する方法であって、破砕処理されたコンクリート廃材に、破砕処理されてから１ヶ月以内の高炉徐冷スラグを混合するものである。なお、本発明及び以下の説明において使用するコンクリート廃材及び高炉徐冷スラグの粒径は、当該篩い目を有する篩いを用いて規定される粒径を意味する。篩いの寸法は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１等に代表されるものが使用できる。
本発明の製造対象は、路盤材及び／又は土工材（以下、便宜上「路盤材等」という場合がある）である。土工材としては、例えば、埋め戻し材、炉床材、路盤材以外の敷設材などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１１】
本発明で用いるコンクリート廃材は、建設廃材が最も代表的なものであるが、これに限定されるものではない。また、廃材という性質上、不可避的にコンクリート以外の廃材が混入することを妨げない。通常、コンクリート廃材は粒径４０ｍｍ以下に破砕処理されて路盤材等として用いられる。
高炉徐冷スラグは、高炉スラグ（溶融スラグ）を徐冷して得られる結晶質主体のスラグであり、生成した状態においては還元性硫黄を含んでいる。高炉徐冷スラグは、高炉水砕スラグが細粒状の形態で生成するのに対して、溶融スラグが塊状に固化して生成するものである。
【００１２】
このような高炉徐冷スラグをコンクリート廃材と混合すると、スラグ中の還元性硫黄がコンクリート廃材に含まれる６価クロムを３価クロムに還元し、その結果、コンクリート廃材からの６価クロムの溶出を抑制する。しかし、さきに述べたように、従来技術では、粉砕してからしばらく時間が経過した高炉徐冷スラグをコンクリート廃材と混合しているため、混合前に高炉徐冷スラグ表面（破砕面）が酸化され、還元能力が低下していたものである。このように粉砕してから時間が経過した高炉徐冷スラグを使用していたのは、生成したまま或いは粉砕したままの高炉徐冷スラグは透過水による硫黄流出のおそれがあるため、従来の高炉徐冷スラグの出荷形態では、大気中で相当期間（通常６ヶ月以上）安定化させてから出荷していたためである。
【００１３】
高炉徐冷スラグは破砕処理された直後から破砕面の酸化が徐々に進むが、一般には破砕処理されて３ヶ月程度すぎると破砕面の酸化による還元能力の劣化が顕在化してくる。したがって、破砕処理されてから１ヶ月以内であれば、破砕面の酸化はさほど進行しないため、相応の還元能力を発揮できる。そこで本発明では、破砕処理されたコンクリート廃材に、破砕処理されてから１ヶ月以内の高炉徐冷スラグを混合する。これにより、破砕後の未だ還元能力が低下していない破砕面（すなわち還元性硫黄が酸化されることなく潤沢に存在する破砕面）を有する高炉徐冷スラグをコンクリート廃材と混合・接触させることができ、高炉徐冷スラグの６価クロムの還元能力を最大限に発現させることができる。
コンクリート廃材は、その材齢が高いほどセメント水和物とクロムの結合力が弱まり、６価クロムが溶出しやすくなる。一方、高炉徐冷スラグは破砕粒度が小さいほど比表面積が大きくなり、６価クロムの還元能力が高くなる。その点、本発明は、高炉徐冷スラグの破砕粒度を自在に調整できるので、コンクリート廃材の材齢（６価クロムの溶出しやすさ）に応じて６価クロムの溶出抑制効果を適切に得ることができる。
【００１４】
図１は、高炉徐冷スラグを粒径１３ｍｍ以下に破砕し、(1)破砕直後のスラグ、(2)破砕して１４日経過後のスラグ、(3)同２８日経過後のスラグ、(4)同４２日経過後のスラグ、(5)同５６日経過後のスラグ、(4)同８４日経過後のスラグについて、還元性硫黄量を調べた結果を示している。この試験では、高炉徐冷スラグ１質量部に対して水を１５質量部添加し、６時間振とうした後に溶出した還元性硫黄量を評価した。
図１によれば、同じ破砕粒径であっても、破砕して１ヶ月以内の高炉徐冷スラグの溶出Ｓ量は１．８ｍｇ／ｇ-slag以上であるが、それを過ぎると溶出Ｓ量の低下が進行し、特に３ヶ月近くなると大きく低下する。また、特に、破砕した直後の高炉徐冷スラグの溶出Ｓ量は１．９５ｍｇ／ｇ-slag程度であり、破砕からの期間が短いほど効果が大きいことを示している。
【００１５】
図２は、粒径１０ｍｍ以下に破砕処理された直後の高炉徐冷スラグを、コンクリート廃材（粒径４０ｍｍ以下に破砕処理されたコンクリート廃材）１００質量部に対して３質量部、５質量部及び７質量部混合した路盤材（本発明例１）と、粒径１０ｍｍ以下に破砕処理された後１ヶ月経過した高炉徐冷スラグを、コンクリート廃材（粒径４０ｍｍ以下に破砕処理されたコンクリート廃材）１００質量部に対して３質量部、５質量部及び７質量部混合した路盤材（本発明例２）と、粒径１０ｍｍ以下に破砕処理された後４ヶ月経過した高炉徐冷スラグを、コンクリート廃材（粒径４０ｍｍ以下に破砕処理されたコンクリート廃材）１００質量部に対して３質量部、５質量部及び７質量部混合した路盤材（比較例）について、環境庁告示４６号溶出試験によるＣｒ溶出量を調べた結果を示している。なお、各Ｃｒ溶出量はＮ＝５の平均値である。
図２によれば、粉砕してから４ヶ月経過した高炉徐冷スラグを用いた比較例においてもある程度の効果は得られるものの、この比較例に較べて本発明例１，２では格段に優れた効果（Ｃｒの溶出抑制効果）が得られている。
【００１６】
本発明では、コンクリート廃材に対する高炉徐冷スラグの配合（混合）量は特に限定しないが、コンクリート廃材１００質量部に対して２〜１０質量部程度の割合で配合することが好ましい。コンクリート廃材１００質量部に対する高炉徐冷スラグの割合が２質量部未満では、高炉徐冷スラグによる還元作用が不足するおそれがあり、一方、１０質量部を超えても還元作用の面では問題はないが、コンクリート廃材からのＣｒ溶出が少ない場合は、過剰な硫黄分によって溶出水がやや黄色を呈する可能性がある。
【００１７】
コンクリート廃材及び高炉徐冷スラグの破砕処理後の粒度に特別な制限はないが、さきに述べたように、コンクリート廃材は一般に粒径４０ｍｍ以下に破砕される。一方、高炉徐冷スラグは、粒径が小さいほど還元能力が高くなるので、高炉徐冷スラグとしては、粒径１０ｍｍ以下の粒子の割合が３０mass％以上となるような粒度に破砕処理されたものを、コンクリート廃材に混合することが好ましい。
高炉徐冷スラグをコンクリート廃材に混合する方法に特別な制限はなく、例えば、ミキサー、シューター、ショベル等を用いてバッチ式に混合してもよいし、ホッパー等に投入することで連続的に混合してもよい。
【００１８】
本発明において、作用効果の面で最も好ましい実施形態は破砕処理した直後の高炉徐冷スラグをコンクリート廃材に混合することであり、したがって、一連の製造工程（製造フロー）において、高炉徐冷スラグを破砕処理した後、コンクリート廃材に混合することが好ましい。また、同じ製造工程において、コンクリート廃材の破砕処理も行えば、路盤材等をより効率的に製造することが可能となる。
【００１９】
図３は、本発明法の製造フローの一例を示したものであり、粒径４０ｍｍ以下の路盤材を得る場合を示している。この実施形態では、ホッパー１から切り出されたコンクリート廃材は、破砕機２で破砕処理された後、篩い装置３で篩い分けされ、粒径４０ｍｍ以下のコンクリート廃材が路盤材用としてホッパー４に貯留される。一方、粒径４０ｍｍ超のコンクリート廃材は破砕機２に再送され、再度破砕処理される。また、ホッパー５から切り出された高炉徐冷スラグは、破砕機６で破砕処理された後、篩い装置７で篩い分けされ、所定粒径以下（例えば、４０ｍｍ以下）の高炉徐冷スラグが路盤材用としてホッパー８に貯留される。一方、所定粒径超（例えば、４０ｍｍ超）の高炉徐冷スラグは破砕機６に再送され、再度破砕処理される。なお、高炉徐冷スラグの破砕粒度を細かくしておけば、全量が篩い装置７を通過し、そのままホッパー８に貯留される。そして、ホッパー４，８から切り出されたコンクリート廃材と高炉徐冷スラグが混合機９に装入され、混合されることにより路盤材が得られる。
【００２０】
本発明では、一連の製造工程において、高炉徐冷スラグを破砕処理した後、コンクリート廃材に混合する場合、高炉徐冷スラグを水を含ませた状態で破砕処理することにより、その水分中にスラグの還元性硫黄が一部溶解し、コンクリート廃材との混合と同時に速やかに６価クロムの還元作用を及ぼすことができるため、初期における６価クロム溶出をより効果的に抑制できる。
高炉徐冷スラグに水を含ませた形態としては、高炉徐冷スラグを破砕した際に、その破砕面の還元性硫黄の少なくとも一部が水に溶解するような形態であればよく、したがって、スラグ粒やスラグ塊内に水が吸収された形態、スラグ粒やスラグ塊の表面に水が付着した形態（表面が水に濡れた状態）のいずれでもよいが、硫黄分の流出を防止するためには、水が流出しない程度に水を含ませた状態であることが望ましい。
高炉徐冷スラグに水を含ませるには、散水、水中への浸漬など適宜な方法を採ることができる。また、高炉徐冷スラグに水を含ませる時期などについても特別な制限はない。
【００２１】
以上述べた本発明の製造方法により製造される路盤材等は、コンクリート廃材を主体とし、且つ高炉徐冷スラグを含む路盤材等であって、破砕処理されたコンクリート廃材に、破砕処理されてから１ヶ月以内の高炉徐冷スラグを混合して得られた路盤材である。さきに述べたようにこの路盤材等は、コンクリート廃材中の６価クロムが効果的に還元され、コンクリート廃材からの６価クロムの溶出が高度に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高炉徐冷スラグを粒径１３ｍｍ以下に破砕し、(1)破砕直後のスラグ、(2)破砕して１４日経過後のスラグ、(3)同２８日経過後のスラグ、(4)同４２日経過後のスラグ、(5)同５６日経過後のスラグ、(4)同８４日経過後のスラグについて、還元性硫黄量を調べた結果を示すグラフ
【図２】本発明法で得られた路盤材と従来法で得られた路盤材について、環境庁告示４６号溶出試験によりＣｒ溶出量を調べた結果を示すグラフ
【図３】本発明法の製造フローの一例を示す説明図
【符号の説明】
【００２３】
１，４，５，８  ホッパー
２，６  破砕機
３，７  篩い装置
９  混合機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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