溶融スラグの市場化準備（製品ニーズ調査）＊菅原 龍江**
溶融スラグの市場化を図るため、製品ニーズ調査を行った結果、新規用途として根固めブロックへの応用の可能性が高いことが分かった。そこで、基礎試験を実施したところ、十分な強度を得ることができ、根固めブロックへの応用が有望であることが分かった。
キーワード：溶融スラグ、市場化、根固めブロック

Preparation of Making to Market of Molten Slag
(Product Needs Investigation)
SUGAWARA Ryukou
As a result of having performed product needs investigation to plan a market of molten slag, a thing
very likely to be application to a root hardening block shared it as a new use. Therefore I could getenough strength when it carried out basics examination, and it shared it that application to a root
hardening block was promising.
key words : molten slag, a market, a root hardening block
1

緒

また、検討したスラグ利用方法により必要な強度が得

言

岩手県内では、廃棄物処理施設として溶融炉の導入がられるか調べるため、各種の供試体を作成し強度試験に進み、発生する溶融スラグが増加してきている。そのた供した。そして、選定したターゲットへ応用可能かどうめ、これらの新規用途の開発・製品化等、その有効活用か検討を加えた。

が求められている。
岩手県工業技術センターでは、産業廃棄物再資源化技

3

新規用途のターゲット選定

術開発事業（Ｈ15～Ｈ16、Ｈ17～Ｈ18）を進めており、外部有識者の意見を踏まえ、溶融スラグ新規用途のタ

岩手・青森県境不法投棄物の試験溶融スラグを建設材料ーゲットとして魚礁の錘、及び根固めブロックについてへ利用する実証試験を行い、溶融スラグの特性や問題点検討を行った。

を明らかにしてきている1,2）。また、溶融スラグを多角的に有効活用するため、試験研究機能強化推進事業（Ｈ17）として、他県先進地における活用事例等について広く調査を行った3） 。

3-1

魚礁の錘

既存のコンクリート製の箱型マスに溶融スラグを詰めてフタをし、魚礁の錘として使おうとするもの。
持ち運びが容易な軽量（50kg 以内）のものを試験的に今回、これらの知見を基に、具体的にどのような製品試作できるか検討したが、コンクリート製品は概して重であれば市場化できるかニーズ調査を行い、出口となる

く、それに溶融スラグを入れるとすぐ 100kg 以上になっターゲットの詳細を固めるための試験等を行ったので、てしまうことから、既製品のコンクリート製マスでは軽その結果について報告する。

量な製品は作れないことが分かった。
また、試作製造した場合の錘の強度測定等の試験も困

2

調査研究方法外部有識者３名（東京都内Ａ氏、仙台市内Ｂ氏、岩手県内Ｃ氏）と個別に、これまでの研究成果を示した上で、具体的な溶融スラグ新規用途のターゲットを検討し、そのためのスラグ活用手法、業界に提案可能なターゲットを選定した。

難であり、データを示して業界に提案できるターゲットとはなりにくい、と思われた。
3-2

根固めブロック

消波用あるいは河川で使う根固めブロックにコンクリート骨材の代替として溶融スラグを使おうとするもの。
根固めブロックは、重量があることが大切なので、強度は選定したターゲットに溶融スラグを活用するにあたっあまり問題にならない。しかし、大型製品のため、密度の異ては、利用しやすい使い方にするために、どのような利なる骨材（特に砂状の天然細骨材と水砕スラグ）を同一場所用方法にすべきかについて検討した。に固定することは難しく、重い骨材や溶融スラグは凝固前に* 基盤的・先導的技術研究開発事業** 環境技術部

岩手県工業技術センター研究報告第 14 号（2007）
表1

下方へ移動し、製品を均一化できなくなる可能性が高い。
したがって、溶融スラグをある程度の大きさの固まりにす配合量（この配合量で 3 回作成）れば移動しにくくなり、製品均一化に寄与することになることから、その方法を確立できれば、新規用途として有望である。また、供試体を作成すれば強度試験データも得やすいことから、ターゲットとして選定することとした。
4根固めブロック基礎試験

4-1

溶融スラグ利用方法の検討

スラグモルタルブロックの配合量等

スラグ 75％
モルタル
ブロック
スラグ 60％モルタルブロック

作成
個数

平均質量

水セメント

スラグ

合計

90ｇ

110ｇ

600ｇ

800ｇ

63 個

33.4ｇ

120ｇ

200ｇ

480ｇ

800ｇ

63 個

33.4ｇ

ターゲットとして選定した根固めブロックに溶融スラグを利用するため、スラグをある程度の大きさの固まりにする効果的な方法について検討することとし、以下の各種サンプルを作成した。
①紙、②ポリ塩化ビニリデンフィルム、③不織布、④綿布を用いて、溶融スラグ 50ｇ及び 100ｇを各々包んだサンプル。
⑤セメント 12.5％、水 12.5％、スラグ 75％を練り混ぜて作ったスラグモルタルブロック。
これらのサンプルを、外部有識者（Ｃ氏）に提示して意見を聴取。その結果、スラグモルタルのブロック化の方法が良い、ということで、スラグ比率を変えたスラグモルタルブロックを作成し、供試体を作って圧縮強度試験に供した。

図２
4-2-2

スラグモルタルブロックの作成

供試体作成及び強度試験方法

供試体は粗骨材は使わず、細骨材主体のモルタル状で作成した。その理由は、①使用した溶融スラグは砂状であるため、細骨材主体の方が対比しやすいこと、②供試体（直径 100mm×高さ 200mm）の中に、１辺が 20mm 前後のスラグモルタルブロックを 10～25 個入れた上に、さらに粗骨材を入れると、均等に混合できなくなる可能性が高いこと、のためである。
溶融スラグの置換率は、0％、10％、20％とし、置換方法として、スラグモルタルブロックの形で置換する場合と、ブロック化を行わず溶融スラグのまま（単体）で置換する場合とで、それぞれ供試体を作成した。
図１ スラグモルタルブロック

混和剤は、変性リグニンスルホン酸化合物を主成分とする AE 減水剤（商品名ポゾリス 78S）を使用した。

4-2
4-2-1

スラグモルタルブロック試験
スラグモルタルブロックの作成

供試体の打設は、岩手県工業技術センターで実施し、標準養生（20±2℃の水中養生）とした。

家庭用製氷皿を用いて溶融スラグ 75％配合または溶

圧縮強度試験は、共和コンクリート工業(株)水沢工場

融スラグ 60％配合のモルタルブロックを表 1 の配合によにおいて材齢 14 日で実施した。試験機は、(株)森試験機

り作成した。２日後に脱型し、ヤスリで角取りをしたも製作所製の圧縮試験機（アムスラー型）を用いた（図３）。のを、供試体に入れるブロックとした（図１）。表１に示す平均質量は角取り後の質量である。
使用した溶融スラグは 2 種類で、１つは回転式表面溶融炉の水砕スラグで、溶融温度は 1300～1400℃程度、もう１つはシャフト式ガス化溶融炉の水砕スラグで、溶融温度は 1700～1800℃程度である。いずれも形状は砂状で、性状は非晶質である。

図３

圧縮強度試験

溶融スラグの市場化準備（製品ニーズ調査）
配合量については、溶融スラグをモルタルへ適用した
4）

なお、スラグモルタルブロックそのものの供試体の圧場合のモルタル計量表 を参考にしながら、県内におけ縮強度は、スラグ置換の供試体圧縮強度より大幅に低く、る配合状況を考慮して設定した。

9.55Ｎ/mm2～18.6Ｎ/mm2の範囲の値であった。

圧縮強度試験は、最初に回転式表面溶融炉スラグを用いた供試体について実施したが、モルタルブロックその4-4ものの圧縮強度は、スラグ 75％含有のモルタルブロック

4-4-1

考察
スラグモルタルブロックの密着性に比べて、スラグ 60％含有のブロックの方が約 2 倍の強スラグモルタルブロック入り供試体おける強度試験時度を示すと共に、スラグ置換による圧縮強度試験においの破断状況を確認するため、圧縮強度試験実施後に供試てもスラグ 60％含有のブロックの方が高い強度を得ら体に横方向に圧力をかけて縦割りにし、その破断面を観れたことから（10％スラグ置換時）、シャフト式ガス化溶察した。回転式表面溶融炉スラグ 60％含有モルタルブロ

融炉スラグを用いた試験では、スラグ 60％含有のブロッックによるスラグ 20％置換の供試体の破断面を図５にクのみとした。

示す。

4-3

強度試験結果両スラグのモルタルブロックの圧縮強度（表１の配合により供試体を作成して測定）を表２に示す。
また、両スラグのスラグ置換率 0％。10％、20％の圧縮強度試験結果を図４に示す。
これらの試験の結果、スラグモルタルブロックによるスラグ置換及びブロック化しないスラグ（単体）による

図５

供試体の破断面スラグ置換とでは、後者の圧縮強度が高くなる傾向が見られたが、いずれの場合でも、27.9Ｎ/mm2以上の値であった。

その結果、スラグモルタルブロックの破断面は供試体の破断面とほぼ連続しており、スラグモルタルブロック

また、回転式表面溶融炉スラグを用いた場合とシャフの界面で破断している箇所は少なかった。

ト式ガス化溶融炉スラグを用いた場合とでは、スラグモ当初はスラグモルタルブロック界面での破断が多く、ルタルブロックによるスラグ置換ではシャフト式ガス化圧縮強度も大幅に低下するのではないかと予想していた

溶融炉スラグの方が、またブロック化しないスラグ（単が、実際にはそうではなく、スラグモルタルブロックと体）によるスラグ置換では回転式表面溶融炉スラグの方供試体モルタルとの密着性は高いことが分かった。このが、各々圧縮強度が高いことが分かった。

密着性の高さにより、圧縮強度も高いレベルを維持できたのではないか、と思われる。

表２ スラグモルタルブロックの圧縮強度
スラグモルタルブロックの種類
圧縮強度
回転式表面溶融炉スラグ 75％含有モ
9.55 N/mm2
ルタルブロック
回転式表面溶融炉スラグ 60％含有モ
18.6 N/mm2
ルタルブロック
シャフト式ガス化溶融炉スラグ 60％
16.7 N/mm2
含有モルタルブロック

4-4-2

根固めブロックへの応用の可能性

一般的な根固めブロックの設計基準強度（呼び強度）は、18Ｎ/mm2以上となっている5）。
今回実施した 2 種類のスラグによるモルタルブロック入りの供試体における圧縮強度試験では、27.9Ｎ/mm 2～35.1Ｎ/mm2のデータが得られている。したがって、スラグモルタルブロックを根固めブロックに応用するには、少なくとも溶融スラグ 20％置換相当の範囲までは、圧縮

表面スラグ75％
ブロック置換

圧縮強度（N/mm2）3836

強度としては問題ないと考えられる。
ただし、今回は砂状の溶融スラグを固まりにするため

表面スラグ60％
ブロック置換

3432

表面スラグ
単体置換

3028

シャフトスラグ60％
ブロック置換2601020

スラグ置換率（％）

シャフトスラグ
単体置換に、モルタルブロック化の作業を行い、これを骨材のよう扱って供試体を作ったが、骨材をそのままの形で利用する場合に比べて工程が増えるほか、スラグモルタルブ
ロックそのものの圧縮強度が、スラグ置換の圧縮強度より大幅に低いという問題点がある。
また、ブロック化しない溶融スラグ（単体）で置換した供試体の方が、スラグモルタルブロック入り供試体よりも圧縮強度が高く、溶融スラグ単体利用の方が強度的

図４

スラグ置換による圧縮強度には有利であることも分かった。

岩手県工業技術センター研究報告第 14 号（2007）

溶融スラグを根固めブロックへ応用する際に課題となの応用を図るため、2 種類の溶融スラグをモルタルで固る製品の均一化を図るために溶融スラグのモルタルブロめてブロック化し、そのスラグモルタルブロックを用いック化を試みたものであるが、問題点も明らかになってて供試体を作成し、圧縮強度試験を実施した。

きたことから、本技術の実用化のためには、モルタルブその結果、一般的な根固めブロックの設計基準強度（呼ロック化の方法等について、さらに検討を加えることがび強度）を満たす圧縮強度が得られ、スラグモルタルブ必要と思われる。

ロックを根固めブロックに応用するには、少なくとも溶融スラグ 20％置換相当の範囲までは、圧縮強度としては4-4-3

根固めブロック応用のための現場的考察

問題ないと考えられた。

通常、根固めブロックを製造する場合、当該ブロック今後の課題としては、モルタルブロック化の作業を行の設置場所付近に型枠を作っておき、生コンプラントでうことで工程が増えること、ブロック化しない溶融スラ製造された生コンクリートを専用の生コン車で現地に運グ（単体）の利用の方が高い圧縮強度を得られることをび、型枠に流し込んでいる。

踏まえて、モルタルブロック化の方法等について、例えこの生コンプラントでの製造時に砂状スラグを入れることは可能ではあるが、同じ生コンプラントにおいて、ばインターロキングブロックのように定型化するなど、さらに検討を加えることが必要と思われる。

各方面の生コンクリートを供給しているので、特定の場

なお、本研究の実施にあたり、ニーズ調査にご協力頂所向けにスラグ入り生コンクリートを作ろうとすると、いた外部有識者の方々、また圧縮強度試験を快くお引き製造後にそのプラントに残ったスラグを洗い直す必要が受け頂いた共和コンクリート（株）岩手支店、同水沢工生じ作業量が大幅に増大する。したがって、よほど大量場の関係者の方々に感謝いたします。のスラグ入り生コンクリートを連続して製造する場合でない限り、プラント側でスラグ入り生コンクリートを作るのは現実的ではない。

文献1) 佐々木秀幸、平野高広、藤原智徳、藤原忠司、小山

一方、設置場所では、砂状スラグは飛散の恐れがある

田哲也、安部隆司、中南真理子：岩手・青森県境不ため保管できないが、ある程度の大きさのものなら保管

法投棄物の焼却及び溶融特性、廃棄物学会論文誌は可能であり、生コンクリート投入後に別途型枠に入れ

Vol.16 No.6,492-500（2005）

ることは可能である。特に定形的なもの（例えばインタ2）菅原龍江、平野高広、佐々木秀幸、藤原忠司、小山ーロッキングブロック）であれば数量管理等も容易であ田哲也：岩手・青森県境不法投棄物の分析と溶融処り、発注者側でスラグ使用を仕様に盛り込んだ場合、ス

理 、 第 16 回 廃 棄 物 学 会 研 究 発 表 会 講 演 論 文

ラグのブロック化は極めて有効な方法になりうる。

集,639-641（2005）

また、インターロッキングブロックのような形なら、

3) 菅原龍江：溶融スラグの多角的有効活用について、既存の設備が活用でき、大量生産が可能で作り溜めも容

地方独立行政法人岩手県工業技術センター研究報告

易なことから、根固めブロックのように大量の骨材を短VOL13,152-155（2006）時間に調達する必要がある場合は、スラグの大量使用に有効であるとも考えられる。

4) 鈴木大介、中田善久、永尾弘孝、田辺英男、伊藤学、菅田雅裕、松井勇、大塚秀三：溶融スラグ細骨材を用いた左官モルタルへの適用に関する実験的研究、

5

結言

溶融スラグの市場化を図るため、製品ニーズ調査を行った結果、新規用途として根固めブロックへの応用の可能性が高いことが分かった。そこで、根固めブロックへ

第 17 回廃棄物学会研究発表会講演論文集,641-643（2006）
5) JIS A5308(2004)推奨仕様 4-1 積みブロック、宮城県
土木設計マニュアルⅡ（設計施工編）ほか