(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して路盤材及び／又は土工材とする工程において、コンクリート廃材に高炉徐冷スラグを加え、該高炉徐冷スラグとともに破砕する。破砕された直後の還元能力が高い破砕面、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、これにより高炉徐冷スラグの６価クロムの還元能力を最大限に発現させ、コンクリート廃材からのクロム溶出が効果的に抑制することができる。【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して路盤材及び／又は土工材とする工程において、コンクリート廃材に高炉徐冷スラグを加え、該高炉徐冷スラグとともに破砕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】
高炉徐冷スラグを、コンクリート廃材１００質量部に対して２〜１０質量部の割合でコンクリート廃材に加え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】
粒径が４０ｍｍ以下の路盤材を製造する際に、粒径が４０ｍｍ超の高炉徐冷スラグをコンクリート廃材に加え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】
高炉徐冷スラグを水を含んだ状態で破砕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。
【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、従来技術など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いるものが多く、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することが多く、その場合、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、高炉徐冷スラグを破砕してからコンクリート廃材に混合するまでの時間を極力短くすること、特に好ましくは、破砕した直後のスラグをコンクリート廃材に接触させるのが有効であること、が判った。そして、これを実現する方法について検討した結果、コンクリート廃材を破砕して路盤材や土工材とする工程において、コンクリート廃材に高炉徐冷スラグを加え、そのまま高炉徐冷スラグとともに破砕すれば、破砕されて新しい破砕面が生じた直後の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、これにより高炉徐冷スラグの還元能力を最大限に発現させることができ、しかも、高炉徐冷スラグとコンクリート廃材との混合性も高まるために、効果のバラツキも小さくなることが判った。
【０００６】
さらに、高炉徐冷スラグを水を含んだ状態で破砕することにより、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も判明した。
【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して路盤材及び／又は土工材とする工程において、コンクリート廃材に高炉徐冷スラグを加え、該高炉徐冷スラグとともに破砕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、高炉徐冷スラグを、コンクリート廃材１００質量部に対して２〜１０質量部の割合でコンクリート廃材に加え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、粒径が４０ｍｍ以下の路盤材を製造する際に、粒径が４０ｍｍ超の高炉徐冷スラグをコンクリート廃材に加え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、高炉徐冷スラグを水を含んだ状態で破砕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、コンクリート廃材とともに破砕された高炉徐冷スラグが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、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することができる。
【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して路盤材及び／又は土工材とする工程において、コンクリート廃材に高炉徐冷スラグを加え、この高炉徐冷スラグとともに破砕するものである。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としては、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。
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り、このため粒径が数十ｍｍ以上或いは１００ｍｍ以上の塊状スラグであっても容易に得ることができる。
【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、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た場合には、混合前に高炉徐冷スラグ表面が酸化され、還元能力が低下してしまう。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おり、このような高炉徐冷スラグでは十分な還元作用は得られない。
【００１３】
これに対して本発明では、コンクリート廃材に高炉徐冷スラグを加え、そのまま高炉徐冷スラグとともに破砕するので、破砕された直後の還元能力が高い破砕面（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、これにより高炉徐冷スラグの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。さらに、本発明では、以下のような特有の効果が得られる。
【００１４】
（ｉ）従来技術では、路盤材や土工材用の粒径に破砕されたコンクリート廃材（通常、粒径が数十ｍｍ以下）に高炉徐冷スラグの粉砕物（通常、粒径が数ｍｍ以下）を混合しているが、このように粒径が大きく異なるものどうしを均一に混合することは難しく、このためコンクリート廃材中の６価クロムに及ぼされる高炉徐冷スラグの還元作用にバラツキを生じやすい。このような還元作用のバラツキを抑えるには、高炉徐冷スラグの粉砕物を定量供給するための特別な設備が必要であり、設備的な負担が大きくなる。これに対して、本発明では、高炉徐冷スラグには粒径の小さいスラグ粒子も含まれる場合があるが、高炉徐冷スラグはコンクリート廃材とともに破砕処理されるため、コンクリート廃材と高炉徐冷スラグの粒径差が小さく、このため従来技術に較べてコンクリート廃材と高炉徐冷スラグを均一に混合することができる。また、高炉徐冷スラグとコンクリート廃材を同時に破砕することによっても、両者の混合性が高められる。これらの結果、コンクリート廃材中の６価クロムに及ぼされる高炉徐冷スラグの還元作用を均一化できる。
【００１５】
（ii）従来技術で用いる高炉徐冷スラグの粉砕物は、比表面積が大きいため大気などとの接触により還元能力が劣化しやすく、このため、仮に粉砕した直後にコンクリート廃材と混合することで初期の還元作用が確保できたとしても、還元作用を長期間にわたって維持することが難しい。これに対して本発明では、高炉徐冷スラグをコンクリート廃材とともに破砕することにより、高炉徐冷スラグを高い還元能力を有する状態でコンクリート廃材と混合できるため、初期の還元作用が十分に得られるとともに、コンクリート廃材に相当するような粒径が大きい高炉徐冷スラグは、内部の還元性硫黄が維持されて還元能力が劣化しにくいため、還元作用を長期間にわたって維持することができる。
【００１６】
（iii）高炉徐冷スラグの強度及び破砕前の元々の粒度分布からして、高炉徐冷スラグをコンクリート廃材とともに破砕した場合、コンクリート廃材よりも粒度分布が広くなり、初期の還元作用と長期間の還元作用の両方を適切に確保するのに有利な粒度分布となる。これは、コンクリート廃材とともに破砕された後の高炉徐冷スラグは、初期の還元作用に有効な小粒径のスラグ粒子と、長期の還元作用に有効な大粒径のスラグ粒子が混在した広い粒度分布となるからである。このため高炉徐冷スラグによる高い還元作用を、路盤材等の製造直後から長期間にわたり維持することができる。
【００１７】
図１は、高炉で生成して４ヶ月経過した後、粒径１９ｍｍ以下に破砕した直後の高炉徐冷スラグ（ａ）と、高炉で生成した後、粒径１９ｍｍ以下に破砕し、その後４ヶ月経過した高炉徐冷スラグ（ｂ）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、破砕した直後の高炉徐冷スラグ（ａ）の溶出Ｓ量は、破砕して４ヶ月経過した高炉徐冷スラグ（ｂ）の４倍近い値となっている。
【００１８】
図２は、コンクリート廃材１００質量部に粒径４０〜８０ｍｍの高炉徐冷スラグを所定量（３質量部、５質量部、７質量部）加え、これを破砕して製造された粒径４０ｍｍ以下の路盤材（本発明例）と、粒径粒径４０ｍｍ以下に破砕されたコンクリート廃材１００質量部に、粉砕してから４ヶ月経過した粒径１０ｍｍ以下の高炉徐冷スラグを所定量（３質量部、５質量部、７質量部）加えて製造された路盤材（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。
【００１９】
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。
コンクリート廃材を高炉徐冷スラグとともに破砕する場合の破砕方式については、特に制限はなく、例えば、インパクトクラッシャー、コーンクラッシャー、ジョークラッシャー、モービルクラッシャー、ロールクラッシャーなどを用いることができる。
【００２０】
コンクリート廃材を高炉徐冷スラグとともに破砕する場合の粒径などにも特別な制限はないが、一般に、路盤用等のコンクリート廃材は粒径４０ｍｍ以下に破砕されることから、このような粒径の路盤材等を製造するには、コンクリート廃材（当然、このコンクリート廃材には粒径４０ｍｍ超のものが含まれる）に粒径４０ｍｍ超の高炉徐冷スラグ（この高炉徐冷スラグは粒径４０ｍｍ以下のスラグ粒子を含んでいてもよい）を加え、この高炉徐冷スラグとともに破砕する。すなわち、コンクリート廃材の破砕粒径（上限）に応じて、一部又は全部のスラグ粒子の粒径が当該破砕粒径を上回る粒度を有する高炉徐冷スラグを加え、破砕を行うものである。
【００２１】
本発明では、高炉徐冷スラグを水を含ませた状態で、コンクリート廃材とともに破砕することにより、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く、コンクリート廃材に高炉徐冷スラグを加える前の段階、コンクリート廃材に高炉徐冷スラグを加えた後の段階、コンクリート廃材＋高炉徐冷スラグの破砕処理中、など適宜なタイミングで水を含ませることができる。
【００２２】
本発明では、１回の破砕処理だけでコンクリート廃材と高炉徐冷スラグを同時に破砕し、路盤材等を製造してもよいし、複数次の破砕処理を経て路盤材等を製造してもよい。また、後者の場合、例えば複数次の破砕処理においてそれぞれコンクリート廃材と高炉徐冷スラグを同時に破砕してもよいし、一次破砕処理ではコンクリート廃材のみを破砕し、二次破砕処理（最終破砕処理）ではコンクリート廃材と高炉徐冷スラグを同時に破砕するようにしてもよい。要は、少なくともいずれかの破砕工程において、コンクリート廃材と高炉徐冷スラグを同時に破砕できればよい。
【００２３】
図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態（処理フロー）を例示したものであり、粒径４０ｍｍ以下の路盤材を得る場合を示している。
図３（ａ）の実施形態では、ホッパー１にコンクリート廃材と高炉徐冷スラグがそれぞれ装入され、このホッパー１から破砕機２にコンクリート廃材と高炉徐冷スラグが同時に投入され、破砕処理が行われる。この破砕物（コンクリート廃材＋高炉徐冷スラグ）は篩い装置３で篩い分けされ、粒径４０ｍｍ以下が製品とされ、粒径４０ｍｍ超が破砕機２に再送され、破砕処理される。これにより、粒径４０ｍｍ以下の路盤材が得られる。
【００２４】
図３（ｂ）の実施形態では、ホッパー４にコンクリート廃材が装入され、このホッパー４から一次破砕機５にコンクリート廃材が投入されて一次破砕処理が行われる。この一次破砕されたコンクリート廃材は、高炉徐冷スラグとともに篩い装置６に装入されて篩い分けされる。そして、粒径４０ｍｍ以下が製品とされ、粒径４０ｍｍ超のコンクリート廃材と高炉徐冷スラグが二次破砕機７に送られ、ここで破砕処理された後、篩い装置６に送られる。これにより、粒径４０ｍｍ以下の路盤材が得られる。この図３（ｂ）の実施形態では、高炉徐冷スラグに含まれる粒径４０ｍｍ以下のスラグ粒子は、破砕されることなく製品の一部となる。
【００２５】
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、コンクリート廃材を高炉徐冷スラグとともに破砕する工程を経て得られた路盤材等である。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】
【００２６】
【図１】高炉で生成して４ヶ月経過した後、粒径１９ｍｍ以下に破砕した直後の高炉徐冷スラグ（ａ）と、高炉で生成した後、粒径１９ｍｍ以下に破砕し、その後４ヶ月経過した高炉徐冷スラグ（ｂ）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】本発明の実施形態（処理フロー）を示す説明図
【符号の説明】
【００２７】
１，４  ホッパー
２  破砕機
３，６  篩い装置
５  一次破砕機
７  二次破砕機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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