JP2005240313A

JP2005240313A - コンクリート廃材の路盤材への使用方法およびその路盤材

Info

Publication number: JP2005240313A
Application number: JP2004048293A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kogiku; 史男小菊; Hisahiro Matsunaga; 久宏松永; Masato Takagi; 正人高木
Original assignee: JFE Steel Corp; Maeda Road Construction Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Maeda Road Construction Co Ltd
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【要約】
【課題】本発明は、コンクリート廃材の路盤材への使用方法およびその路盤材に関する。
【解決手段】 40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、粒径５mm以下が90質量％以上である高炉スラグを３質量部以上混合した後に路盤材として使用する。あるいは、40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、硫黄（Ｓ）を0.005質量％以上含んでなる高炉スラグ溶出水を３質量部以上混合した後に路盤材として使用する。
【選択図】無し

Description

本発明は、建設廃材であるコンクリート廃材からの六価クロムの溶出を防止し、路盤材として安全にリサイクルすることを可能とする技術に関する。

近年、循環型社会の構築を目指し、廃棄物のリサイクル利用が進められるようになってきている。特に、建設廃材であるコンクリート廃材を破砕し、リサイクル材として路盤材に用いるようにした路盤工事が行われるようになってきている。

なお、路盤工事に用いられるコンクリート廃材は、通常、40mm以下の粒径に破砕して使用されており、ここで適用するコンクリート廃材は、40mm以下の粒径に破砕したものを言うものとする。

ところで、そのようなコンクリート廃材を路盤材とした場合、時として工事後の路盤から土壌環境基準値を超える六価クロムが溶出することがあり、問題になってきている。

この六価クロム溶出による汚染は、土壌環境基準値（環境庁告示46号試験における溶出値）である0.05mg／ｌをわずかに超えるレベルのものから、せいぜい６倍程度と軽いものである。

このように六価クロムが溶出するのは、もともとのセメントを製造する過程において、セメント中にクロム（Cr）が混入することがあるためであり、路盤材としてクロムが混入したコンクリート廃材を用いることによって、このクロムが路盤材から溶出すると考えられている。

ところが、その問題に対する有効な対策はこれまで提案されておらず、早急な解決が急務となっている。

なお、一般の汚染土壌に対する六価クロム溶出対策としては、すでにいくつもの方法が提案されている。

例えば、特許文献１では、クロム鉱滓やCr⁶⁺イオンを含む廃液等によって汚染された土壌にスラグや高炉スラグ溶出水を接触させてクロムを還元し、クロムの溶出を抑制する技術が開示されている。

また、特許文献２は、可溶性六価クロムを含有する構築物廃材の無害化処理方法として、硫酸鉄(II)を添加して構築物廃材からの六価クロムの溶出を防止するとしている。

また、特許文献３では、重金属に汚染された土壌からの重金属の溶出抑制方法として、高炉スラグ微粉末、石膏、カルシウムを含有するアルカリ材料を混合してなる重金属溶出抑制材と重金属溶出抑制方法が開示されている。
特開2000-93934号公報特開2001-121109号公報特開2002-320954号公報

しかしながら、上述の特許文献１〜３は、いずれも六価クロム等の重金属に重度に汚染された土壌からの重金属の溶出を低減するものであり、六価クロムの汚染度が高く、例えば、土壌環境基準値の10倍〜400倍の六価クロムが溶出する恐れのある土壌に対する対策である。そのため、より軽度の汚染に対して効果的な方法であるとは言えない。

そのため、建設廃材、特に、コンクリート廃材のように六価クロムに軽度に汚染されているものから六価クロムの溶出を効果的に低減するとともに、路盤材として有効にリサイクル可能な資材とすることはできなかった。

本発明は、六価クロムに軽度に汚染されたコンクリート廃材からの六価クロムの溶出を低減させ、路盤材として再利用可能とすることで、リサイクル材としての有効活用を実現するものである。

既に説明したように、コンクリート廃材を破砕・混合して路盤材などにリサイクル使用した際、敷設後の路盤の溶出試験を実施すると、環境庁告示46号溶出試験で定める土壌環境基準値を超える六価クロムが検出され、路盤が六価クロムに汚染されていることが問題となる場合がある。

但し、この六価クロムによる汚染は、土壌環境基準値をわずかに上回る程度か、高い場合で基準値の６倍程度であるような軽度の汚染である。

本発明は、上記のような六価クロムによる汚染を防止するものであり、以下の各項記載のコンクリート廃材の路盤材への使用方法あるいはその路盤材である。
(1) 40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、粒径５mm以下が90質量％以上である高炉スラグを３質量部以上混合した後に路盤材として使用することを特徴とするコンクリート廃材の路盤材への使用方法。
(2) 40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、粒径５mm以下が90質量％以上の高炉スラグを３質量部以上混合してなることを特徴とする路盤材。
(3) 40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、硫黄（Ｓ）を0.005質量％以上含んでなる高炉スラグ溶出水を３質量部以上混合した後に路盤材として使用することを特徴とするコンクリート廃材の路盤材への使用方法。

本発明によれば、土壌環境基準値を超えて六価クロムを溶出する恐れのあるコンクリート廃材に対し、高炉スラグあるいは高炉スラグ溶出水を混合するだけで、六価クロムの溶出を防止でき、路盤材としてのリサイクルが可能となって、コンクリート廃材の有効利用が可能になる。

まず、高炉スラグについて説明する。

高炉スラグには、その冷却形態、形状により、高炉徐冷スラグ、高炉徐冷スラグ微粉末、高炉水砕スラグ、高炉水砕スラグ微粉末がある。高炉スラグは、徐冷すると結晶質の固体になり、含有成分の水への溶出が多くなるという傾向がある。

高炉徐冷スラグは、高炉スラグを徐冷したものであり、結晶質の固体になることから、５mm以下の径にするには、破砕処理が必要となる。また、更に微粉砕したものが高炉徐冷スラグ微粉末である。

一方、高炉水砕スラグは、溶融した高炉スラグを水で急冷微細化したもので、大部分が５mm以下の径になっており、それをさらに微粉砕して得られるものが高炉水砕スラグ微粉末である。

また、高炉水砕スラグを急冷するのに用いた後の水は、高炉スラグ溶出水と呼ばれ、通常、硫黄（Ｓ）を0.005質量％以上含んでいる。

六価クロムの溶出低減には、以上のような高炉スラグからの溶出物質を利用することが有効であり、特に、高炉徐冷スラグや高炉徐冷スラグ微粉末、あるいは、高炉スラグ溶出水を用いるのが効果的であるとされている。

それに対し、高炉水砕スラグは、高炉スラグを溶融状態から急冷するので非晶質となり、含有成分の水への溶出は少なくなるという傾向がある。

従って、高炉水砕スラグや高炉水砕スラグ微粉末の六価クロムの溶出低減の効果は、高炉徐冷スラグ等に比較して劣るものの、一方で水硬性が大きいという特徴がある。そのため、コンクリート廃材の強度を確保するためには高炉水砕スラグや高炉水砕スラグ微粉末を用いることも好適である。また、六価クロムの溶出低減の効果は劣るとは言え、本発明で対象とする軽度の六価クロムの汚染を防止するには十分である。

すなわち、汚染度合いとして、環境庁告示46号溶出試験で土壌環境基準値をわずかに上回る程度か、汚染度が高い場合でも６倍程度であるような比較的軽度の汚染に対しての六価クロムの溶出低減に用いるには、いずれも十分の性能を有しているのである。

本発明は、上記の点に着目してなされたものであり、コンクリート廃材の改良に、上記の高炉スラグ、あるいは、高炉スラグ溶出水を用いることで、軽度に汚染された六価クロムの溶出低減の効果が得られるのである。

本発明者らは、種々の実験と調査研究を重ねた結果、六価クロムに軽度に汚染された40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材に、粒径５mm以下が90質量％以上となる高炉スラグを３質量部以上混合することで、六価クロムの溶出が抑えられることを見出した。なお、３質量部未満であると溶出低減効果が弱くなってしまう。

また、六価クロムに軽度に汚染された40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、硫黄（Ｓ）を0.005質量％以上含んでなる高炉スラグ溶出水を３質量部以上混合することで、六価クロムの溶出が抑えられることを見出した。なお、３質量部未満であると同様に溶出低減効果が弱くなってしまう。

上記のようにすることで、コンクリート廃材からの六価クロムの溶出が抑えられ、また、路盤材としての性能をあらわす指標である修正ＣＢＲを変えることがないか、あるいは、大きくすることを可能とする。

ここで、修正ＣＢＲ（modified ＣＢＲ）とは、以下の指標を言う。

まず、ＣＢＲ（California bearing ratio）とは、路盤材料や盛土材料の品質基準を表わす指標であり、現場締固め条件に合せて求めた砕石、砂利、スラグなどの粒状路盤材の状態を示す指標である。はじめに、JIS A 1211（ＣＢＲ試験方法）に従い、３層92回の突固めで求めた最適含水比で、３層92、42および17回の突固め回数で締固めた供試体の乾燥密度と４日間水浸後のＣＢＲの関係グラフを求める。このグラフを用いて施行時に予想される締固め度に対応する乾燥密度よりＣＢＲを求める。

そして、現場締固め条件に合せてもとめた砕石、砂利、スラグなどの粒状路盤材のＣＢＲが、その材料の修正ＣＢＲである。なお、ここでの締固め度は、通常３層92回突固めたときの乾燥密度の95％とする。

舗装施工便覧では、下層路盤材の修正ＣＢＲは、道路用砕石の場合、道路用鉄鋼スラグで30％以上、上層路盤材の修正ＣＢＲで80％以上と規定している。

なお、本発明において、コンクリート廃材を40mm以下に破砕して用いる理由は、路盤材として使用される材料は、通常40mm以下とされているためである。

コンクリート廃材を破砕後に環境庁告示46号による溶出試験で0.3mg／ｌの六価クロムが溶出する40mm以下のコンクリート廃材の100質量部に対し、粒径５mm以下が90質量％以上となる高炉徐冷スラグ（表1では「５mm以下の高炉徐冷スラグ」と記載）、粒径５mm以下が90質量％以上となる高炉水砕スラグ（表1では「５mm以下の高炉水砕スラグ」と記載）、高炉水砕スラグ微粉末のそれぞれの質量部を変えて混合し、混合後の六価クロム（Cr⁶⁺）の溶出量と、修正ＣＢＲ値を比較した。なお、コンクリート廃材を破砕時に混ぜた場合と、破砕後に混ぜた場合のそれぞれについて比較している。結果をまとめて表１に示す。

表１から、高炉スラグを３質量部以上混合した実施例では、いずれの場合も六価クロム（Cr⁶⁺）の溶出量が0.03mg／ｌ未満に抑えられており、また、修正ＣＢＲ値も改善されている。一方、３質量部に満たない比較例では、六価クロム（Cr⁶⁺）の溶出が抑えられなかった。

次に、高炉スラグ溶出水を適用した実施例を表２に示す。この高炉スラグ溶出水は、高炉徐冷スラグを冷却するための散水として循環使用された水のブロー水であり、硫黄を0.005質量％以上含んでいる。

表２から明らかなように、コンクリート廃材を破砕時に混ぜた場合と、破砕後に混ぜた場合のいずれの場合でも、高炉スラグ溶出水を３質量部以上適用した実施例では、混合後の六価クロム（Cr⁶⁺）の溶出量が0.03mg／ｌ未満に抑えられている。また、高炉スラグ溶出水を混ぜても修正ＣＢＲ値には変化がなく、路盤材として何ら悪い影響を与えないことは明らかである。一方、高炉スラグ溶出水が３質量部に満たない比較例では、六価クロム（Cr⁶⁺）の溶出が抑えられていない。

Claims

40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、粒径５mm以下が90質量％以上である高炉スラグを３質量部以上混合した後に路盤材として使用することを特徴とするコンクリート廃材の路盤材への使用方法。
40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、粒径５mm以下が90質量％以上の高炉スラグを３質量部以上混合してなることを特徴とする路盤材。
40mm以下の粒径に破砕してなるコンクリート廃材100質量部に対し、硫黄（Ｓ）を0.005質量％以上含んでなる高炉スラグ溶出水を３質量部以上混合した後に路盤材として使用することを特徴とするコンクリート廃材の路盤材への使用方法。