技術論文

電気炉スラグのアスファルト骨材への適用
市原

明恵＊1

Application of electric arc furnace slag for asphalt aggregate
Akie Ichihara

Synopsis: In order to utilize the electric arc furnace slag (EF slag) for the asphalt aggregate, its quality as both the aggregate
and the asphalt mixture was investigated. Slag modification process by mixing slags to control the slag expansion
was also studied.
The road aggregate of the EF slag of Sanyo showed uniform quality and met the standard for road materials.
Moreover, the modified EF slag had the improved expansion characteristic. Consequently, the slag can be a
substitute of natural aggregate for road materials with better dynamic stability as the asphalt mixture.
It was also demonstrated that the asphalt mixture with the EF slag met the performance standard of the pavement.
The pavement test in the premises of Sanyo plant was carried out to verify its performance. The paved road has
been in excellent conditions for over 12 months. The road aggregate of the EF slag of Sanyo was successfuly
adopted to the public paving in Himeji City through those activities. It was the first public application of steelmaking
slag for pavement.
key words: Steelmaking slag, Electric arc furnace slag, Asphalt aggregate, Expansion, free lime, CaO, Pavement, Natural
aggregate, Dynamic stability, MCI, roughness, Marshall stability, Dissolution test, Aging
スラグに関する各種規定・測定方法が記載されており、規１．緒言

格面では整備がなされている。また、鉄鋼スラグ混入アス
電気炉スラグは、電気炉を用いた製鋼工程で副次的に生ファルト混合物は、自然環境の保護及び破砕加工時に使用成する溶融固化物で、当社では粗鋼生産量のおよそ10％される化石燃料削減と二酸化炭素削減に資する物質とし程度発生する。当社の副産物は、電気炉スラグの他、汚泥、て、平成14年度に公共工事向けグリーン購入法対象製品5）

スケール、ダスト、煉瓦屑、廃油等があるが、電気炉スラに登録されており、官公庁における使用が推奨される物質

グはこれら副産物発生量の50％近くを占めている。

でもある。

現在当社では、電気炉スラグの全量を、路盤材を始めと電気炉スラグの主成分は、カルシウム、アルミニウム、する土木用途にて再利用している。しかし近年、新空港建

珪素や鉄など天然に多く存在する元素の酸化物で、設等の電気炉スラグを大量消費する大型プロジェクトが終1500℃以上の高温で溶融した状態から冷却固化する。こ了し、路盤材の用途である道路舗装に関しても、インフラ

れら成分のうち、電気炉スラグのカルシウム源であるCaO

整備の充足により道路の新設が減少し、補修工事も公共工が未溶融のまま残存すると、道路舗装材などに使用した際事費用の縮小により、路盤は施工せず、アスファルト面のに水和反応によって膨張し6〜11）、路面性状の悪化を招くこ

みの打ち替えが主となり、路盤材の需要は減少している。

とがある。このため、路盤材や骨材として使用する際、エ更に、建設リサイクル法による建設廃材の路盤材化や、下ージングという風化安定処理 10〜15） を行っており、JIS

水汚泥溶融スラグ等、様々な廃棄物を路盤材化する試みがA5015「道路用鉄鋼スラグ」にもその期間が規定されてあり、路盤材用途の材料は、ますます供給過多となることいる。しかし、膨張への懸念が根強く、種々の規格があるが見込まれる。このため、電気炉スラグの新規用途の開発にも関わらず、使用に消極的であるのが現状である。
当社では、電気炉スラグのアスファルト骨材としての使が必要となり、アスファルト骨材への適用を検討した。
アスファルト骨材用に供される鉄鋼スラグは、JIS用可能性について、骨材品質の規格適合性および安定性や、

A5015「道路用鉄鋼スラグ」としてJIS規格があるほか、アスファルト混合物状態での特性調査、スラグの改質処理にも鉄鋼による膨張特性の改善効果を検討し、当社の電気炉スラグ

社団法人

1

＊

日本道路協会発行の種々の刊行物

1〜4）

環境管理部環境技術グループ 兼 研究･開発センター プロセス開発グループ

34

Sanyo Technical Report Vol.13 (2006) No.1

電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

混入アスファルト混合物が、舗装の性能基準を満足するこ

表乾質量
表乾比重＝──────────・・・（１）表乾質量−水中質量とを検証した。また、施工実績を確立するため、構内試験

絶乾質量
見掛比重＝──────────・・・（２）絶乾質量−水中質量舗装を実施し、供用12ヶ月までの追跡調査を実施した。
これらの取り組みにより、鉄鋼スラグとしては初めて、姫路市の資源循環型舗装のアスファルト骨材として採用され

表乾質量−絶乾質量
吸水率＝──────────絶乾質量た。以上を取りまとめ、本報にて報告する。

３・１・２

２．電気炉スラグの発生・処理工程

・・・（３）

すりへり減量

耐摩耗性や耐久性の指標であるすりへり減量は、JISA1121「ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試

当社で発生する電気炉スラグのうち、約８割が酸化スラ験方法」にて行った。測定の概略は、鋼製円筒の装置内にグであり、残る２割の還元スラグを、電気炉出鋼後の後続粒径を調整した骨材約５kgと粒度区分に応じて規定されたチャージの取鍋へ移注することにより、電気炉スラグの改鋼球を入れ、30〜33回／分で規定の回数回転させる。回質を行っている 。この工程により、還元スラグの大半は転後、試料を試験機から取り出し、1.7mm以下に破砕、改質された「混合スラグ」となる。当社の電気炉スラグの摩耗した骨材比率を求める。なお、本測定においては、電

内訳は、電気炉の酸化精錬から発生する酸化スラグ、改質

気炉スラグの粒度を６号砕石粒度である4.75〜13.2mm

処理できない場合に発生する還元スラグ、および改質によにて測定した。

って発生する混合スラグの３種類である。現状では、これ

３・１・３

16）

損失質量百分率らの電気炉スラグは、ノロ畑にて凝固・地金回収された後、損失質量百分率（以下、損失量）とは、粗骨材、細骨材

最適粒度に破砕され、大気エージングを行った後に、路盤の凍結融解等に対する耐久性を判定する指標で、骨材内部材をはじめとする土木用途に供される。

の空孔等に、硫酸ナトリウムの結晶を析出させ、この内圧による破壊に対する抵抗性をJIS A1122「硫酸ナトリウム３．求められる性能と測定方法

による骨材の安定性試験方法」により測定した。本試験は粒度を調整した骨材を、飽和硫酸ナトリウム水溶液に所定

３・１

骨材の試験

の時間浸漬後、乾燥する操作を５回繰返し、粒度残存率に

アスファルト混合物の材料は、骨材と瀝青材料に大別でよって硫酸ナトリウム結晶の析出圧による破壊に対する抵

き、骨材はアスファルト混合物の大半を占める。このため、抗性を測定する。

骨材の性質がアスファルト混合物の性質に及ぼす影響は大３・１・４

きく、一般的に、骨材には、適切な粒度であること、凍結

鉄鋼スラグの水浸膨張性試験

本試験方法は、鉄鋼スラグの水浸膨張性を評価する試験

融解等に対して耐久性があること、耐摩耗性に優れすべり方法で、JIS A5015「道路用鉄鋼スラグ

抵抗が大きいこと、等種々の項目が要求される 2〜4）。これ

スラグの水浸膨張試験方法」にて測定した。本測定方法は、

らの条件を考慮して、アスファルト舗装便覧 2） や、JIS

鉄鋼スラグの膨張特性を測定することを目的としており、

A5001「道路用砕石」、JIS A5015「道路用鉄鋼スラグ」

所定の標準粒度分布に粒度調整した電気炉スラグを最適含では、アスファルト混合物用骨材について、様々な品質規

水比にて、金属容器中に突き固め、養生装置に浸漬する。

格を設けている。今回測定を行った骨材品質規格に関する

養生装置内で80±3℃の６時間保持した後、放冷する操作試験概要を以下にまとめる。

を１回／日、１０日間繰返し、供試体の膨張を測定する。

３・１・１

３・２

比重・吸水率

附属書２．鉄鋼配合試験

骨材の比重および水分を吸収する度合いを表わす吸水率

配合試験とは、アスファルト混合物の配合設計に関するは、JIS A1110「粗骨材の比重及び吸水率試験方法」にて試験である。「アスファルト舗装要綱」 2）では、アスファ測定を実施した。測定方法の概要は、所定量の骨材を採取

ルト混合物に必要な性能として、安定性や耐久性が高く、し、20±2℃の水中で24時間吸水させた後、試料を水か

交通荷重による流動や摩耗、せん断が起こりにくいこと、ら取り出し、吸水性の布の上で目に見える水膜をぬぐい取

平坦ですべり抵抗性が高いことが要求される。また、施工

り、表乾質量を計量する。その後試料を金属かごに入れ、にあたっては混合、敷きならし、締固めおよび表面仕上げ

20±2℃の静水中にて水中質量を計量する。水中から取りの各作業が容易に行える必要がある。アスファルト混合物

出した試料をバットに移し変え、100〜110℃で一定質量の配合設計はこれらの要求に対し、所要の品質の材料を用となるまで乾燥した後、室温まで冷やし絶乾質量を測定す

い最適な瀝青材料と骨材の配合を選定することである。以る。得られた各質量より、表乾比重、見掛比重式、吸水率下に、今回測定を行った配合試験の概要をまとめる。

を式（１）〜式（３）から求める。

３・２・１

マーシャル安定度試験

マーシャル安定度試験は、加熱アスファルト混合物の配35

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

合設計と品質管理を目的とし、マーシャル安定度等を測定

動等によって、車輪の走行位置に発生するわだち掘れ量を、する試験方法で、円筒形供試体に、規定温度（60±1℃）、

舗装試験法便覧１）「６−３規定載荷速度により荷重を加え、供試体が破壊するまでに方法」の水糸法にて測定した。本方法は、水糸を基準線と示す最大荷重（安定度kg）とそれに対する変形量（フローして張り、横方向の凹凸を20cm間隔で測定することによ

値1／100cm）を測定する。アスファルト混合物の剥離り行う。数値が高いほどわだち掘れが大きい。

現象に対する抵抗性を評価する場合は、60±1℃の水槽中

３・３・４

舗装路面のわだち掘れ量測定

平坦性に48時間水浸させた後の安定度を測定し、低下割合によ

試験舗装路面の平坦性は、舗装試験法便覧 １）「６−２

り残留安定度を算出する。本試験は、舗装試験法便覧 １）

舗装路面の平坦性測定方法」より行った。路面の平坦性は、「３−７−１

マーシャル安定度試験方法」にて測定した。

車両の走行時における乗心地に影響する、道路の縦断方向

３・２・２

ホイールトラッキング試験の凹凸度合いを測定することを目的としており、本測定にホイールトラッキング試験とは、アスファルト混合物のおいては、３ｍプロフィールメーターにより測定を行った。

耐流動性を評価する試験であり、舗装試験法便覧 「３−

平坦性は記録紙に記録された波形から1.5ｍ間隔で波高を７−３読み取り、その標準偏差を平坦性の測定値とする。数値が１）

ホイールトラッキング試験方法」にて測定した。

試験の概要は、供試体上を載荷した小型のゴム車輪を大きいほど凹凸が大きい。

60℃にて、規定の速度で繰り返し往復走行させるもので、

３・３・５

ひびわれ率

ひび割れ率は舗装試験法便覧１）「６−４

単位時間あたりの変形量から動的安定度DS（Dynamic

舗装路面のひStability）：（回／mm）を求める。

び割れ測定方法」のスケッチ法により測定した。これは、３・３観測者が路面に生じたひび割れを写生して、面積率により路面の調査

ひび割れ率を測定する方法で、数値が大きいほどひびわれ

施工の品質管理、検査および維持修繕計画の立案、また試験舗装の調査等を目的として路面性状の測定が行われが多い。

る。試験舗装の追跡調査のため、すべり抵抗性、きめ深さ、

３・３・６ 維持管理指数（MCI）

わだち掘れ、平坦性、ひび割れ率の測定を行い、これら測舗装の供用性とは、ある期間に交通を供しうる能力であ

定結果より、電気炉スラグ骨材の供用性能を評価した。

り、時間と共に変化する。供用性を評価する方法としては、

３．３．１

PSI（供用性指数）やMCI（維持管理指数）があり、わだ

すべり抵抗性

すべり抵抗性とは、舗装面と自動車のタイヤ等との間にち掘れ量、平坦性、浸透水量、すべり抵抗値、段差量など発生する摩擦抵抗値のことで、大きいほどスリップしにくのうち、いくつかの項目を組合わせて作成した評価方式にくなる。舗装路面のすべり抵抗性は、舗装試験法便覧

よって算出する。

「６−５

１）

舗装路面のすべり抵抗の測定方法」に準拠する、代表的な評価式には、ASSHO（アメリカ道路協会）の振子式スキッドレジスタンステスター（Skid Resistance

PSIや、AASHO道路試験の成果を取り入れ、道路維持修繕

Tester）を使用する方法及び、ASTM E1911-98に規定

要綱（昭和53年版）にて採用された道路維持修繕要綱ののDFテスター（Dynamic Friction Tester）を用いる方法

PSIのほか、維持管理指数と呼ばれるMCIがある。MCIは、にて測定した。

PSIによる路面性状評価が実態と合わない面が出てきたた振子式スキッドレジスタンステスターは、タイヤゴムをめ、建設省（現国土交通省）が直轄国道調査結果を基に開装着した振子式のスライダーを落下させ、接地後にどこま発した舗装の供用性の評価指数で、式（４）により算出すで振れるかによって、BPN（British Pendulum (Tester)る １）。MCIの評価式は、全国の直轄国道を道路管理者がNumber）を測定する。DFテスターは、底面の円盤の回転

Table1の５段階で評価した得点を目的変数とし、路面性

速度が一定値に到達後、円盤に取りつけられたタイヤゴム状値を説明変数とした重回帰式である。
MCI＝10−1.48C0.3−0.29D0.7−0.47σ0.2・・・（４）ピースが路面と接触し、舗装路面の動的摩擦係数μを測定

Ｃ：ひびわれ率（％）

する。
３・３・２

Ｄ：轍ぼれ深さの平均（mm）

きめ深さ

σ：平坦性（mm）

きめ深さとは、路面粗さのおおよその目安となる指標であり、本調査においてはASTM E2157-01のCTメータ

４．測定結果（Circular Texture Meter）による方法にて測定した。CT
メーターは、CCDレーザー変位センサーを使用した路面

４・１

粗さ計で、表面粗さをMPD（Mean Profile Depth）とし
３・３・３

アスファルト骨材としての品質

当社電気炉スラグの成分例をTable2に、アスファルトてあらわす。きめ深さは数値が高いほど路面が粗い。

骨材としての物性をTable3に、重金属の溶出試験結果を

わだち掘れ

Table4に示す。電気炉スラグの成分は、酸化・還元・混

舗装路面の摩耗、地盤の沈下、アスファルト混合物の流36

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

Table1.

Rating for MCI

Table2. Examples of chemical compositions of EF slag and natural aggregate (mass%)

Table3. Properties of aggregate in asphalt mixture

Table4.

Dissolution test results of heavy metals on the EF slag

合スラグが物理的に混在した骨材状態での値である。天然

かった。

砕石は、約60％のSiO 2と約20％のAI 2O 3を主成分とし、

４・２

電気炉スラグ骨材の均一性

CaOは微量でT−Feが７％程度である。これに対し、電気

アスファルト骨材としては、規格値を満足すると同時に、

炉スラグはCaOおよびT−Feが高く、特にFeをはじめとす製造の時期、ロットなどによらず、比重や吸水率等の骨材る金属元素を多く含むことから、天然砕石に比べ表乾比重、性状が安定している必要がある。骨材が規格を満足してい見掛比重が1.2倍程度大きい。

ても、ロット毎に比重や吸水率がばらつく場合、品質が安

アスファルト骨材用の鉄鋼スラグは、JIS A5015「道路定しないため、アスファルト混合物の配合をロット毎に設用鉄鋼スラグ」の単粒度製鋼スラグに該当し、比重の他、計せねばならず、製品としての利用が困難となる。

吸水率、すりへり減量等、Table3の規格があるが、当社

当社はおよそ１ヶ月を1サイクルとして、様々な鋼種を

電気炉スラグはこれらを全て満足しており、最も懸念され製造している。製鋼副生成物である電気炉スラグの骨材性る水浸膨張率もJIS規格の100分の１程度と十分に低い。

状が鋼の製造サイクルに依存するかを調査するため、１ヶまた、重金属の溶出については、Table4の溶出試験の結月間定期的に試料を採取し、比重および吸水率を測定した。

果、全て検出限界以下であり、重金属の溶出は確認されな

その結果をFig.1に示す。

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

当社の電気炉スラグは表乾比重、吸水率共に規格値を満比較した。使用したアスファルト混合物は、骨材の最大粒

足し、ばらつきが小さい。特に比重の均一性が高く、製造径が20mmである密粒度アスファルト混合物（20）としの時期、ロット等によらず骨材として安定していることがた。

確認された。
４・３

アスファルト混合物の剥離現象に対する抵抗性を評価す

アスファルト混合物の特性

る残留安定度は、規定浸漬時間である48時間のほか、製電気炉スラグ骨材を使用したアスファルト混合物の特性

鋼スラグアスファルト混合物の水浸膨張性試験方法１）であを、アスファルト混合物の代表的な試験方法であるマーシ

る72時間浸漬も実施し、目視による破壊を確認した後、

ャル安定度試験にて測定した。測定はアスファルト混合物

同供試体のマーシャル安定度を測定することにより、外観中の骨材のうち、６号（4.75〜13.2mm）のみ、５号

上の破壊だけでなく、内部の欠陥についても調査した。マ

（13.2〜19.0mm）及び６号、５，６，７号（2.36〜ーシャル安定度試験結果をTable5に、電気炉スラグの配4.75mm）をスラグ骨材に置き換えたアスファルト混合物

合率によるマーシャル安定度及びフロー値の変化をFig.2

供試体にて実施し、天然砕石のみのアスファルト混合物とに示す。

Fig.1 Changes of the Density and Coefficient of water absorption.

Table5.

Physical properties of asphalt mixture with EF slag and natural aggregate（Binder : Straight asphalt）

38

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

Fig.2

Changes of Marshall stability and flow value on EF slag grade.

Table5より、水浸72時間において供試体の破壊は目視観

足し、かつ均一な品質を有すること、またアスファルト混

察されず、48時間、72時間の残留安定度はいずれも天然合物の状態でも耐流動性に富む特性を示す骨材として、天骨材と同程度だった。これより、電気炉スラグ骨材の剥離

然骨材の代替利用が可能であることが示された。当社電気

抵抗性は天然砕石と遜色がなく、アスファルト混合物状態

炉スラグの発生・処理工程については２節で述べたが、一での電気炉スラグの膨張は、内部・外部ともに確認されな般に酸化スラグに比べて軽量 17）で、成分や物理性状の異かった。

なる還元スラグを含む当社の電気炉スラグ骨材が、均一か

また、Fig.2より、当社電気炉スラグ使用割合が６号のつ良好な骨材特性を示す理由として、当社還元スラグの大みの場合、安定度、フロー値は天然骨材と同等で、骨材の部分が混合スラグに改質されていることが挙げられる。

違いによる差は見られないが、５号＋６号、５号＋６号＋Fig.3に酸化・還元・混合スラグの組成をCaO−SiO 2−７号と電気炉スラグの使用比率を上げるにつれ、安定度のAI2O3三元系状態図で示す。また、製鋼工程より採取した増加及びフロー値の微増が確認された。アスファルト混合

酸化・還元・混合スラグのＸ線回折結果をFig.4に示す。

物中の電気炉スラグ使用比率が増加するに伴って、安定度

成分表及び三元系状態図より、混合スラグの組成が酸化が増加する原因は、フロー値の増加が安定度の増加に比べスラグと還元スラグの中間にあることがわかる。また、Ｘ

僅かなこと及び、Table5の残留安定度が骨材使用量によ

線回折より、酸化スラグは2CaO・SiO2及びFeO、還元ス

らず90％近い良好な値で、剥離抵抗性に変化がみられな

ラグはCaO及び3CaO・AI 2O 3、混合スラグは12CaO・

かったことから、スラグ形状、すなわち電気炉スラグ表面

7AI 2O 3, 2CaO・SiO 2, FeO等のピークが確認されるが、の凹凸が大きいことや、骨材の比重が大きいため、噛み合混合スラグには、酸化スラグ・還元スラグのいずれにも存せが良好であることに起因すると考えられる。

在しない12CaO・7AI 2O 3が検出されている。以上より、

また、このマーシャル安定度の増加傾向は、５，６，７

混合スラグは酸化スラグと還元スラグが単に物理的に混在

号の骨材を電気炉スラグ骨材に置き換えたアスファルト混した状態のものではなく、混合により12CaO・7AI2O3が合物が、耐流動性に優れることを示唆していると考えられ生成し改質されたものであることが確認された。

るため、アスファルト混合物の耐流動性を評価する、ホイ

４・４・２

改質処理による膨張特性の改善

電気炉スラグをアスファルト骨材等の道路用途に供するールトラッキング試験を実施した。
ホイールトラッキング試験結果である、動的安定度

際、最も問題となるのが、電気炉スラグの膨張による路面（Dynamic stability）を、Table5に示す。天然骨材の動的の劣化である。未溶融の生石灰である遊離石灰（free

安定度が1750回/mmであるのに対し、５，６，７号砕石

Lime、以下f−CaO）が電気炉スラグ中にある場合、そのに当社電気炉スラグを用いた場合の動的安定度は2520回

f−CaOが水と反応〔CaO＋H2O→Ca（OH）2〕すると体積/mmと向上しており、アスファルト混合物中の電気炉スラが２倍になり、アスファルトが下から押され花咲（ポップ

グ骨材の割合を増加させることにより、耐流動性が向上すアウト）を起こす等、路面性状に悪影響を及ぼす。このたることが示された。

め事前にf−CaOを水分と反応させて消石灰に変え、体積安４・４定化処理をするエージング処理が一般的に行われている10〜15）。

電気炉スラグの改質処理

４・４・１

エージングには、①破砕後、安定するまでヤードに山積

混合スラグの組成

するエージング、②ピットに搬入した電気炉スラグを蒸気

これまでの調査で、当社の電気炉スラグ骨材は規格を満

39

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

Fig.3

Compositions of oxidizing, reducing, and mixed slags.

Fig.4 X-ray diffractions of oxidizing, reducing, and mixed slags.
（高温･水分多）で処理する方法、③オートクレーブに搬入

化・還元・混合スラグを最長６ヶ月まで大気エージング

した電気炉スラグを高圧蒸気（高圧・高温・蒸気）で処理し、電気炉スラグの膨張の要因とされるf−CaOの減少をの３種類が主に実用化されており、②、③の測定した。Fig.5にその結果を示す。ここで、電気炉スラ方法は促進エージングと呼ばれる 。当社においては、現

グ骨材は酸化・還元・混合スラグが物理的に混在してお在、①の大気エージング処理を行っている。

り、酸化スラグ、還元スラグ、混合スラグはノロ畑にて採（１）f−CaO含有量の低減

取後、アスファルト骨材向け電気炉スラグと同等の粒度に

する方法

15）

15）

当社の電気炉スラグを代表するよう、1ヶ月間定期的に破砕し、大気エージング試験を行った。

採取した電気炉スラグ骨材および、ノロ畑から採取した酸Fig.5より、還元スラグ≫混合スラグ＞酸化スラグの順

40

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

当社の電気炉スラグ骨材の水浸膨張率は、エージング処理を行う以前から文献値に比べて十分低い。３ヶ月以上エージングを行った電気炉スラグ骨材の膨張率は最大で0.028％で、JIS規格値2.0％の100分の１程度だった。
また、酸化スラグと、改質処理によって得られた混合スラ
グについて、エージングを行う前の水浸膨張率を測定した
結果、酸化スラグは0.14％、混合スラグは0.05％というJIS規格を十分満足する低い膨張率が得られ、電気炉スラグの改質により膨張特性が改善されていることがわかった。

５．試験舗装結果
以上より、当社電気炉スラグがアスファルト骨材として使用可能な物性を有することが明らかとなったので、当社
Fig.5 Relation between aging period and f-CaO%.

の電気炉スラグ混入アスファルト混合物が舗装の性能基準を満足することを検証し、施工実績を得るため、平成17にf−CaO含有量が高く、混合スラグでは、還元スラグの年１月に構内にて試験舗装を実施した。試験舗装の概要を

約1／3程度までf−CaO含有量が減少していることがわか

Fig.7に、舗装材料をTable6に示す。

る。電気炉スラグ骨材のf−CaO含有量は混合スラグと同

５・１

試験舗装場所の交通状況

等以下であり、大気エージングによりf−CaOの減衰が確

施工場所は、スクラップや副産物を積載した、20ｔ車認できる。還元スラグも大気エージングによりf−CaOの程度の大型トラックが約80台/日、30km/h以下の低速に減衰が確認できるが、その割合は0.2％程度である。一方、て走行する、港への通用門前道路であり、通用門付近の図改質により発生する混合スラグのf−CaO含有量は還元ス

中１工区にて示される区間は、緩やかな上り坂及びカーブ

ラグに比べ0.8％程度低い。これらのf−CaOの減少傾向かで、極めて負荷の高い道路である。また、原料倉庫に面しら、電気炉スラグの改質によるf−CaOの低減効果は、３ているため、図中２，３工区は倉庫に出入りする重機によ

ヶ月間の大気エージングによる低減効果よりも大きいこと

るねじり作用がかかる。このため、舗装破損が早期に生じ、がわかる。

当社電気炉スラグの供用性が早期に評価できる重車両走行（２）水浸膨張率の改善道路である。なお、事前に路床のCBR試験を実施し、施工

当社の電気炉スラグ骨材及び大気エージングを行ってい場所の路床が十分な支持力を有していることを確認していない酸化スラグ、混合スラグの水浸膨張試験結果を、電気る。

炉スラグのエージング期間と水浸膨張率の関係を示した文

５・２

舗装の材料及び構成上に示す（Fig.6）。図中破線は文献値の存在範囲

試験舗装は既設舗装の破損状況及び、当社電気炉スラグを示しており、エージング期間により水浸膨張率は減少しのアスファルト骨材としての供用性評価の観点から、舗装ている。

区間を３区間に分けて施工を実施した。

献図

18）

１工区は高負荷の坂道+カーブ部で、既設舗装は多数の亀甲割れや最大16cmわだち掘れが生じているなど、路床まで破損が進行していたため、５，６，７号電気炉スラグ
骨材を用いたアスファルト舗装と100％電気炉スラグの路盤工をおこなった。この工区では、電気炉スラグ路盤の供用性評価と、坂道＋カーブという高負荷条件による電気炉
スラグ骨材の耐久性が評価できる。２工区、３工区は電気炉スラグ骨材と天然骨材を比較する為の工区であり、既設路盤の上に２工区は５，６，７号電気炉スラグ骨材、３工区は天然骨材にて施工を行った。今回のアスファルト舗装に用いた電気炉スラグ骨材アスファルト混合物は、２mm以上の砕石を全て電気炉スラグに置き換えたもので、電気炉スラグを最大量使用することにより、電気炉スラグ骨材の特性を最大限評価できる仕様とした。
Fig.6 Relation between the expansion ratio and theaging period for EF slags.
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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

Fig.7 Outline of test paving.

Table6.

５・３

Materials used in the test paving

舗装後の追跡調査結果

５・３・１

わだち掘れ

試験舗装の調査を目的として、本報では、施工12ヶ月

わだち掘れの測定結果をFig.9に示す。既設舗装で最もまでの追跡調査を行った。Fig.8に施工12ヶ月後の試験舗破損が大きかった１工区Ｌ側で１mm程度の変化が見られ装場所の写真を示す。ひびわれは発生しておらず、外観上たが、他は天然工区・スラグ工区共に差が見られず、変化の劣化は確認されなかった。当該試験場所において、すべ量も0.5mm程度と僅かだった。

り抵抗性、きめ深さ、わだち掘れ、平坦性の路面調査を行った。

５・３・２

すべり抵抗性19〜21）

れる路面のきめ深さ

平坦性

及びすべり抵抗性に影響すると言わ３ｍプロフィールメーターによる、路面の平坦性の測定については、天然工区およびス

結果をFig.10に示す。試験舗装工区は、周囲のヤードの19、20）

ラグ工区で同様の傾向を示す事を確認している。

隆起に合わせて作られており、施工直後から平坦ではない。

施工直後から12ヶ月までのわだち掘れ、平坦性の測定

天然工区とスラグ工区を比較するため、施工直後からの変結果を以下に示す。

化率に換算し、Fig.11に示した。

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

Fig.8 Appearance of test paving place after 12 months from paving.

Fig.9 Transition of rut depth of the pavement surface.

Fig.11 Transition of the pavement surface roughness.

Fig.10 Transition of the pavement surface roughness.

Fig.1243

Maintenance control index.

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

Fig.11の３工区（Ｌ）は夏季に当たる供用６ヶ月で平ーシャル試験及びホイールトラッキング試験より、アスフ坦性の変化が著しいが、12ヶ月には減少している。夏季

ァルト混合物中の電気炉スラグ含有量が増加すると耐流動

は路面温度の上昇によりアスファルトが軟化し、路面の流性が向上することが示唆された。

動が起こりやすいが、流動した路面が冬季に戻ることは考３．当社電気炉スラグ骨材は酸化スラグ、還元スラグ及びえ難いため、３工区（Ｌ）の供用６ヶ月の値は測定誤差に還元スラグを改質処理した混合スラグが物理的に混在してよるものと考えられる。

いた。この還元スラグを含む電気炉スラグ骨材が規格を満

その他の測定結果は、夏季に当たる６ヶ月で微増した変足し、かつ安定した性質を有する理由として、還元スラグ

化率が12ヶ月まで維持されていた。天然工区、スラグ工の大半が改質処理されていることが考えられる。

区共に同様の傾向を示したが、天然工区に比べスラグ工区

４．改質処理により、電気炉スラグの膨張特性が改善されの変化率がやや低かった。４・３節でも電気炉スラグ骨材た。当社の電気炉スラグ骨材の水浸膨張率は、改質された使用率の高いアスファルト混合物は耐流動性に富む実験結

混合スラグを含め、大気エージング前から基準値に比べ十果が得られていることを述べたが、今回の追跡調査結果か分に低かった。

らも、実路でも電気炉スラグを用いた工区は、平坦性の悪５．当社の電気炉スラグ混入アスファルト混合物を使用し化が小さく、電気炉スラグの優れた耐流動性が実証された。

て試験舗装した結果、スラグ工区、天然工区共、供用12

５・３・３ 維持管理指数（MCI）

ヶ月まで良好な状態が維持されていた。すべり抵抗性やき

ひびわれ率、わだち掘れ、平坦性の測定結果より算出しめ深さは、スラグ工区、天然工区とも同様の傾向を示し、た、供用12月までの維持管理指数（MCI）をFig.12に示

いずれの工区でもひびわれは発生していなかった。また、す。MCIの評価はTable1により評価した。

平坦性の変化はスラグ工区が良好な結果が得られ、実路で試験舗装の各工区はいずれも、施工直後から供用12月

も電気炉スラグ骨材が耐流動性に富む傾向が得られた。

までＢの「幾分欠陥があるが良好とみなされる」に該当す

６．これらの取り組みにより、鉄鋼スラグとしては初めてる。一般的には、３以下は早急に修繕が必要な区間、４以

姫路市の資源循環型舗装のアスファルト骨材として採用さ

下は修繕が必要な区間、５以上は望ましい管理水準の区間れた。

とされるため、天然・スラグ工区共に、良好な状態が維持

参考文献

されているといえる。
５・４

姫路市

資源循環型舗装への適用

01）舗装試験法便覧,(社)日本道路協会，丸善，東京，(1988)

姫路市では地球環境保全という観点から、「リサイクル」

02）アスファルト舗装要綱, (社)日本道路協会，丸善，東京，(1992)について、各方面での取り組みを行っている。道路舗装の

03）舗装施工便覧, (社)日本道路協会，丸善，東京，(2001)

分野においてもアスファルト混合物の骨材として、道路外

04）舗装設計施工指針,(社)日本道路協会，丸善，東京，(2001)

副産物を利用しようという試みが行われており、 資源循

05）国等による環境物品等の調達の推進等に関する法律（グリーン購入

環型公共工事への可能性 をテーマに舗装を推進している。

法）,環境省総合環境政策局，平成12年5月

当社においても、上述した当社電気炉スラグ骨材のアスフ

06）水渡英昭，横幕豊一，林田由美子，高橋愛和：鉄と鋼，63(1977)，

ァルト骨材への適用調査結果および試験舗装に関する資料

2316に基づき、姫路市建設局道路整備改善課に働きかけてきた。

07）成田貴一，尾上俊夫，高田仁輔：鉄と鋼，64(1978)，1558

その結果、平成17年５月の試験舗装を経て、資源循環型

08）桑山忠，山田優，本田淳裕，三瀬貞，小林繁：材料，40(1991)，

舗装のアスファルト骨材として採用され、同年９月および154512月に公道にて舗装工事された。５月の試験舗装は約09）水渡英昭：製鋼スラグの発生量低減と資源化−鉄鋼スラグの基礎と応550m の農道の舗装であり、９月の資源循環型舗装では用研究会最終報告書−，日本鉄鋼協会(1997)，85

一般道約1800m2の、12月は2660m2の舗装がなされた。

10）桑山忠，山田優，本田淳裕：建設用原材料，1(1991)，29

211）鉄鋼スラグの道路用材への利用，鐵鋼スラグ協会，(2004)

６．結言12）亀井和郎，門口維人，伊藤良治，西川恒明，中嶋実：材料とプロセス，8(1995)，1103

当社電気炉スラグのアスファルト骨材への適用を目的と

13）橋本透，杉正法，寿崎益夫，高山俊一，出光隆：製鋼スラグの発生量

して種々の調査及び試験舗装を行い、以下の知見を得た。

低減と資源化−鉄鋼スラグの基礎と応用研究会最終報告書−，日本鉄

１．当社電気炉スラグ骨材は、天然砕石に比べ約1.2倍程鋼協会，(1997)，235

度高比重で、アスファルト骨材としての品質を満足し、重14）井出秀夫：製鋼スラグの発生量低減と資源化−鉄鋼スラグの基礎と応金属の溶出も無かった。また、鋼種等によらず均一な品質用研究会最終報告書−，日本鉄鋼協会，(1997)，251を有していた。

15）小出浩：鐡鋼スラグ協会西日本支部技術グループ第6回技術交流会，

２．アスファルト混合物としても規格を満足していた。マ

鐵鋼スラグ協会，(1995)，62

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電気炉スラグのアスファルト骨材への適用

16）特許公報第2711779号「アーク炉精錬における還元性スラグの処理方法」
17）桑山忠，山田優，本田淳裕：建設用原材料，1(1991)，2918）製鋼スラグ路盤設計施工指針，鐵鋼スラグ協会，昭和60年９月
19）佐藤正和，安部勝義：土木学会第５８回年次学術講演会，(2003)，
134720）安部勝義，佐藤正和，西山茂：土木学会第59回年次学術講演会，(2004)，1203
21）七五三野茂：土木学会舗装工学論文集，4(1999)22）市原薫，小野田光之：路面のすべりとその対策−道路・滑走路・路
面・雪氷面−，技術書院
23）阿部裕也，亀山修一，玉井昭典，笠原篤，斎藤和夫：土木学会舗装工学論文集，4(1999)15

■著者

市原

明恵

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