特許 6041006 土木材料用還元材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6041006

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】土木材料用還元材

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/00 20060101AFI20161128BHJP

   C04B 18/16 20060101ALI20161128BHJP

   C09K 17/02 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   B09B3/00 304J

   C04B18/16ZAB

   C09K17/02 P

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-32136(P2015-32136)

(22)【出願日】2015年2月20日

(65)【公開番号】特開2015-178097(P2015-178097A)

(43)【公開日】2015年10月8日

【審査請求日】2015年9月24日

(31)【優先権主張番号】特願2014-37919(P2014-37919)

(32)【優先日】2014年2月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083253

【弁理士】

【氏名又は名称】苫米地 正敏

(72)【発明者】

【氏名】高橋 克則

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 圭児

(72)【発明者】

【氏名】桑山 道弘

【審査官】 宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０９３９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３６１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５２７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１０５１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−５９１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２５９９４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０９Ｂ ３／００

Ｃ０４Ｂ １８／１６

Ｃ０９Ｋ １７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＦｅＯ量が８質量％以上、Ｔ-Ｆｅ量が１０質量％以上、Ａｌ_２Ｏ_３量とＦｅ_２Ｏ_３量の合計が２０質量％未満、ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）が１．０以上２．０未満の製鋼スラグ（Ａ）と、未エージングの高炉徐冷スラグ（Ｂ）とからなり、
製鋼スラグ（Ａ）は、８０℃温水に１０日間浸漬した際の膨張率が１．５％以下であり、
製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）の質量比が２０：８０〜８０：２０であることを特徴とする土木材料用還元材。

【請求項2】

高炉徐冷スラグ（Ｂ）は、水：スラグ＝１０：１の質量部割合で水と混合し、２００ｒｐｍで６時間振とう後、ろ過したときのチオ硫酸イオンの浸出量が３０ｍｇ／Ｌ以上となるスラグであることを特徴とする請求項１に記載の土木材料用還元材。

【請求項3】

製鋼スラグ（Ａ）は、Ｓｉ_２Ｏ量とＡｌ_２Ｏ_３量の合計が４０質量％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の土木材料用還元材。

【請求項4】

製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）は、粒径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の土木材料用還元材。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載の土木材料用還元材を、一部または全部がコンクリート廃材からなる土木材料に混合することを特徴とする土木材料の改質方法。

【請求項6】

請求項１〜４のいずれかに記載の土木材料用還元材による土木材料の改質方法であって、土木材料用還元材を構成すべき製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）を、一部または全部がコンクリート廃材からなる土木材料にそれぞれ添加したのち、混合することを特徴とする土木材料の改質方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、６価クロム等が微量溶出する可能性がある土木材料の環境特性を改善するための材料（還元材）に関するものであり、特に、コンクリート廃材を主体とする土木材料に好適な還元材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建設廃材等として発生するコンクリート廃材を、路盤材、再生砂、土工材（例えば、埋め戻し材）等のような土木材料として利用することが広く行われている。ところで、高度成長期などに生産されたセメントには、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ことが知られている。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。

【0003】

また、一般の土壌においても、おかれた環境や周辺の排水、あるいは自然由来によって、有害物質に汚染される場合があり、環境基準値を超える場合も発生しており、たとえば、６価クロムや砒素といった重金属類やトリクロロエチレン、ダイオキシン等の有機化合物が土壌環境基準等で上限値を定められている。
６価クロムは、還元して３価にすることによって、溶解度を大幅に低減し、安全性を確保できることから、還元材を混合することで溶出抑制する方法が良く知られており、還元材として、硫酸第一鉄を用いる方法（例えば、特許文献１など）、硫黄系還元材を用いる方法（例えば、特許文献２など）、鉄粉を用いる方法（例えば、特許文献３など）などが知られている。

【0004】

しかし、硫酸第一鉄は、速効性はあるものの、効果がすぐに失われてしまう欠点がある。また、硫黄系還元材は、比較的長期の還元性能が維持されるが、速効性を確保するためには、材料の粒度や特性を特定範囲に決めることが望ましいことが指摘されている。また、鉄粉は、同じ鉄系の還元材である硫酸第一鉄に比べて長期的な還元効果が期待できるものの、実際には、スラリー状にして混合することによる地盤の軟弱化などが指摘されている。これは、鉄粉と対象材料の混合条件に十分留意しないと、均質混合が難しいためである。

【0005】

このような問題に対応する技術として、特許文献４〜６には、粒度や混合等の条件を限定した高炉徐冷スラグをコンクリート廃材に混合することで、微量のクロム溶出を抑制する技術が示されており、この技術によって６価クロムの溶出特性が大幅に低下することが確認されている。しかし、さらに詳細な調査を行った結果、コンクリート廃材を処理する際に、周辺の土などが一緒に搬入されてコンクリート廃材と一緒に処理されたり、現地土木資材が併用されたりすることで、コンクリート廃材に様々な材料（土壌など）が混合される場合があり、このような場合に、条件によっては還元性能が低下することがあることが判った。

【0006】

一方、特許文献７〜９には、製鋼スラグを土壌改良に使用する技術が示されている。これらのうち、特許文献７の方法では脱硫スラグを用いており、硫黄による還元能力を期待したものであるが、酸化鉄や鉄粉の効果は不明瞭である。また、特許文献８には、製鋼スラグとアルカノールアミンからなる捕集材による有害物質の処理方法が示されており、同文献では、製鋼スラグのみを用いた場合には、種々の妨害性のアニオン濃度が高い環境下では効果が期待できないとしている。また、特許文献９には、重金属を含む廃棄物を転炉スラグ等の製鋼スラグを用いて安定化処理する方法が示されている。ただし、この方法では、温水環境下で共存させるなど、特殊な処理場と温度場が要求されており、土木資材との混合のような簡便な方法での溶出抑制の可能性は明確ではない。

【0007】

また、特許文献１０には、高炉徐冷スラグと製鋼スラグとからなる有害物質低減材が示されており、この技術は、高炉徐冷スラグにより還元効果を発揮させ、製鋼スラグのＦｅ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３で有害物質を不溶化するというものである。この技術では、重金属類の還元と不溶化が実現できると考えられるが、同文献で製鋼スラグであるとしている、Ｆｅ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３の濃度が高い酸化性のスラグは、一般的な鉄鋼製造プロセス（高炉一貫製鉄）で発生する製鋼スラグの組成と大きく異なっている。参考として、鉄鋼スラグ協会ＨＰに示されている代表的な転炉系スラグの組成（Ｔ-Ｆｅ中のＦｅＯ：Ｆｅ_２Ｏ_３は１：１〜２：１）と電気炉系スラグの組成を表１に示す。特許文献１０でも、使用する製鋼スラグは、カルシウムフェライト又はカルシウムアルミノフェライトを２０％以上含有すること、カルシウムフェライトとはＣａＯ源を含む原料と、Ｆｅ_２Ｏ_３源を含む原料とを混合して、キルンや電気炉で熱処理して得られる物質の総称であること（段落００１６）が記載されており、特許文献１０で使用する製鋼スラグとは、電気炉系酸化スラグか、一般的な鉄鋼製造プロセス（高炉一貫製鉄）で発生する製鋼スラグを原料として成分調整・熱処理したものであると考えられる。また、特許文献１０の技術は、上記の物質による反応機構から明らかなように、製鋼スラグが有する金属ＦｅやＦｅＯの反応を有効に活用するものではない。

【0008】

【表1】

【0009】

一方、特許文献１１には、製鋼スラグの金属ＦｅやＦｅＯの還元機能に着目した、特定組成を有する製鋼スラグからなる土壌改良材が提案されている。この土壌改良材は、Ｔ-Ｆｅ量が１５質量％以上、ＦｅＯ量が１０質量％以上、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が２以上５未満の製鋼スラグからなるもので、土壌に対して還元効果が発揮される。また、同文献には、土壌の特性が変動する場合には、製鋼スラグに未エージングの高炉徐冷スラグを混合することが有効であることが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開平０９−８５２２４号公報

【特許文献2】特許第３２９９１７４号公報

【特許文献3】特開２００１−１９８５６７号公報

【特許文献4】特許第４６９２０６４号公報

【特許文献5】特許第４９７２２４２号公報

【特許文献6】特許第４９７２２４３号公報

【特許文献7】特開２００３−２０６１７２号公報

【特許文献8】特開２００５−７４２８０号公報

【特許文献9】特開２０００−３７６７６号公報

【特許文献10】特許第４２６４５２３号公報

【特許文献11】特開２０１１−９３９４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

コンクリート廃材は、路盤材や埋め戻し材に適用されることが多く、この場合、一般の土壌に較べて体積安定性が同時に必要となる。これは、路盤材や埋め戻し材は、締め固めなどをして対荷重や平坦性を確保した状態で維持される必要があるためである。したがって、コンクリート廃材を主体とする土木材料には、体積安定性を確保しつつ、還元特性を有する還元材を適用する必要があるが、特許文献１１に示される土壌改良材では、適切な体積安定性を確保できないことが判った。

【0012】

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、コンクリート廃材などの土木材料に微量に含まれる６価クロム等を還元できる優れた還元性能を有し、土木材料からの６価クロム等の溶出を効果的に抑制できるとともに、土木材料の適切な体積安定性を確保することができる土木材料用還元材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明者らは、上記課題を解決できる最適な還元材を見出すべく検討を重ねた結果、（i）コンクリート廃材を主体とする土木材料を対象とする場合には、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が比較的低い製鋼スラグでも所望の還元性能を発揮できること、（ii）一方において、土木材料の体積安定性の観点からは、還元材としてＣａＯ／ＳｉＯ_２が比較的低く且つ低膨張性の製鋼スラグを用いる必要があること、（iii）製鋼スラグに未エージングの高炉徐冷スラグを混合し、複数の還元ルートを与えることで、対象材料が変化することによる溶出抑制効果の変動を抑えられること、などの事実を見出した。

【0014】

本発明は、以上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］ＦｅＯ量が８質量％以上、Ｔ-Ｆｅ量が１０質量％以上、Ａｌ_２Ｏ_３量とＦｅ_２Ｏ_３量の合計が２０質量％未満、ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）が１．０以上２．０未満の製鋼スラグ（Ａ）と、未エージングの高炉徐冷スラグ（Ｂ）とからなり、製鋼スラグ（Ａ）は、８０℃温水に１０日間浸漬した際の膨張率が１．５％以下であり、製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）の質量比が２０：８０〜８０：２０であることを特徴とする土木材料用還元材。

【0015】

［2］上記［1］の土木材料用還元材において、高炉徐冷スラグ（Ｂ）は、水：スラグ＝１０：１の質量部割合で水と混合し、２００ｒｐｍで６時間振とう後、ろ過したときのチオ硫酸イオンの浸出量が３０ｍｇ／Ｌ以上となる高炉徐冷スラグであることを特徴とする土木材料用還元材。
［3］上記［1］または［2］土木材料用還元材において、製鋼スラグ（Ａ）は、Ｓｉ_２Ｏ量とＡｌ_２Ｏ_３量の合計が４０質量％以下であることを特徴とする土木材料用還元材。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの土木材料用還元材において、製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）は、粒径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする土木材料用還元材。

【0016】

［5］上記［1］〜［4］のいずれかの土木材料用還元材を、一部または全部がコンクリート廃材からなる土木材料に混合することを特徴とする土木材料の改質方法。
［6］上記［1］〜［4］のいずれかの土木材料用還元材による土木材料の改質方法であって、土木材料用還元材を構成すべき製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）を、一部または全部がコンクリート廃材からなる土木材料にそれぞれ添加したのち、混合することを特徴とする土木材料の改質方法。

【発明の効果】

【0017】

本発明の土木材料用還元材は、コンクリート廃材などの土木材料に微量に含まれる６価クロム等を還元できる優れた還元性能を有し、土木材料からの６価クロム等の溶出を効果的に抑制できるとともに、土木材料の適切な体積安定性を確保することができる。このため、コンクリート廃材を路盤材などに用いる場合に特に有用である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】還元材の製鋼スラグと高炉徐冷スラグの配合比率（質量比）と、還元材を添加した土木材料（コンクリート廃材＋土壌等）の６価クロム溶出値比との関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の土木材料用還元材は、製鋼スラグ（Ａ）と未エージングの高炉徐冷スラグ（Ｂ）とからなり、製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）の質量比は２０：８０〜８０：２０である。また、製鋼スラグ（Ａ）は、ＦｅＯ量が８質量％以上、Ｔ-Ｆｅ量が１０質量％以上、Ａｌ_２Ｏ_３量とＦｅ_２Ｏ_３量の合計が２０質量％未満、ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）が１．０以上２．０未満である組成を有するとともに、８０℃温水に１０日間浸漬した際の膨張率が１．５％以下である。

【0020】

製鋼スラグ（Ａ）は、これに含まれるＦｅＯや金属Ｆｅにより６価クロム等の還元作用が得られる。製鋼スラグ（Ａ）としては、転炉脱炭スラグ、溶銑予備処理スラグ（例えば、脱燐スラグ、脱珪スラグ）、電気炉スラグ、二次精錬スラグ、造塊スラグなどが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。製鋼スラグのなかでも溶銑予備処理スラグが好ましく、そのなかでも特に、Ｆｅ分の存在比率や体積安定性の観点から脱燐過程で発生するスラグ（一般には脱燐スラグ）が好ましい。

【0021】

製鋼スラグ（Ａ）は、ＦｅＯ量が８質量％以上、好ましくは１０質量％以上、Ｔ-Ｆｅ量（トータル鉄元素量）が１０質量％以上、好ましくは１５質量％以上とする。ＦｅＯ量が８質量％未満、Ｔ-Ｆｅ量が１０質量％未満では、十分な還元性能が得られない。製鋼スラグ中の鉄分は、ＦｅＯ以外に金属鉄や水酸化鉄、３価の鉄酸化物などで存在することが考えられるが、還元作用の観点から金属鉄が１質量％以上含まれることが望ましく、２質量％以上含まれることがより好ましい。

【0022】

製鋼スラグ（Ａ）のＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）は、１．０以上２．０未満、好ましくは１．２〜１．９、より好ましくは１．２〜１．７とする。
特許文献１１の発明では、土壌用の還元材としてＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）が比較的高い製鋼スラグを用いている。これに対して本発明では、土木材料用の還元材、特にコンクリート廃材を主体とする土木材料用の還元材について検討した結果、ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）が比較的低い製鋼スラグを用いた場合でも、有効な還元作用が得られることを見出した。この理由は必ずしも明らかではないが、適用材料であるコンクリート廃材からＣａが供給され、これが製鋼スラグからの溶出Ｃａの不足を補い、その結果、有効な還元作用が得られるものと考えられる。一方、土木材料の体積安定性の観点からは、製鋼スラグのＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）は低いことが非常に望ましい。ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）が２．０以上では、２ＣａＯ・ＳｉＯ_２という鉱物相に対してＣａＯが余剰となり、遊離ＣａＯが発現しやすくなる。遊離ＣａＯは、水分と容易に反応し、Ｃａ（ＯＨ）_２となって体積膨張が起こる。特に路盤材や再生砂などの土木材料は、締め固めして利用される場合が多く、通常の土壌に比べて膨張の影響が出やすくなる。還元材に使用する製鋼スラグ（Ａ）のＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）が２．０以上では、蒸気エージングなどの追加的な処理を施さない場合には、体積膨張により路盤面の変形や盛り上がりなどの問題を生じやすい。
一方、ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）が１．０未満では製鋼スラグの冷却時に非晶質化しやすくなり、Ｆｅ^２＋の供給速度が低下しやすくなることがあるので、好ましくない。

【0023】

製鋼スラグ（Ａ）は、Ａｌ_２Ｏ_３量とＦｅ_２Ｏ_３量の合計を２０質量％未満とする。Ａｌ_２Ｏ_３量の比率が高すぎると、Ａｌ_２Ｏ_３がＦｅＯ等と化合物を形成することで、実効的なＦｅ^２＋の供給速度が減少する。また、Ｆｅ_２Ｏ_３は、本発明の還元材の還元性能に対しては寄与していないと考えられ、むしろ通常の製鋼スラグでＦｅ_２Ｏ_３が増えることはＦｅＯが減少することともなるため、少ない方が好ましい。このためＡｌ_２Ｏ_３量とＦｅ_２Ｏ_３量の合計は２０質量％未満とする。

【0024】

また、ＳｉＯ_２量が高すぎる場合にも、ＳｉＯ_２がＦｅＯ等と化合物をつくることで、Ｆｅ^２＋の供給速度が減少する。このためＳｉ_２Ｏ量とＡｌ_２Ｏ_３量の合計は４０質量％以下が好ましい。
製鋼スラグ（Ａ）は、８０℃温水に１０日間浸漬した際の膨張率を１．５％以下、好ましくは０．７％以下とする。製鋼スラグ（Ａ）の膨張率が１．５％を超えると、土木材料の体積安定性が低下する。なお、ここでの膨張率は、ＪＩＳ−Ａ−５０１５「道路用鉄鋼スラグ」の附属書に記載される水浸膨張試験方法によるものである。

【0025】

未エージングの高炉徐冷スラグ（Ｂ）は、これから供給される多硫化物やチオ硫酸などが６価クロム等の還元作用を有する。
高炉徐冷スラグのエージングとは、ＪＩＳ−Ａ−５０１５「鉄鋼スラグ路盤材」に規定されるものであり、未エージングの高炉徐冷スラグとは、破砕後のエージング期間が６ヶ月に満たないものである。
このように高炉徐冷スラグとして未エージングのものを用いるのは、未エージングの高炉徐冷スラグからは多硫化物やチオ硫酸イオンが浸出するのに対し、大気中でエージングを進めた高炉徐冷スラグでは表面から硫化物の酸化が進み、硫酸塩（ＳＯ_４^２−）に変わり、還元能力が大きく低下してしまうためである。

【0026】

未エージングの高炉徐冷スラグは、特に、コンクリート廃材に対して有効な還元性材料である。また、未エージングの高炉徐冷スラグなかでも、還元能力が高いものがより望ましく、特に、水：スラグ＝１０：１の質量部割合で水と混合し、２００ｒｐｍで６時間振とう後、ろ過したときのチオ硫酸イオンの浸出量が３０ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは５０ｍｇ／Ｌ以上となる高炉徐冷スラグを用いることが好ましい。チオ硫酸イオンは、還元剤として知られるイオンであるが、高炉徐冷スラグに含まれる硫黄成分が一部酸化された状態で溶出してくる。チオ硫酸イオンの浸出量が３０ｍｇ／Ｌ未満の高炉徐冷スラグでも効果は期待できるが、妨害性のアニオンなどの影響に対して安定した還元効果を得るためには、チオ硫酸イオンの浸出量が３０ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは５０ｍｇ／Ｌ以上のものが望ましい。

【0027】

製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）の粒径に特別な制限はないが、表面積が大きいほど還元性物質が土木材料に供給されやすくなるので、粒径は１０ｍｍ以下が好ましい。同様の理由から、粒径５ｍｍ以下の比率が９０質量％以上の粒度を有することがより好ましく、さらに、粒径２ｍｍ以下の比率が９０質量％以上の粒度を有することが特に好ましい。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、ＪＩＳ１−Ｚ−８８０１等に代表されるものが使用できる。

【0028】

製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）の配合比率は、質量比で２０：８０〜８０：２０とする。この範囲を外れると、両スラグの還元作用を複合化することによる効果が十分に得られない。
製鋼スラグ（Ｔ-Ｆｅ量：１６．７質量％、ＦｅＯ量：１０質量％、金属Ｆｅ量：４質量％、Ａｌ_２Ｏ_３量：５．５質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３量：７質量％、ＳｉＯ_２量：２５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ_２：１．２、膨張率：０．２％）と未エージングの高炉徐冷スラグ（チオ硫酸浸出量７０ｍｇ／Ｌ）を混合した本発明条件を満足する還元材（製鋼スラグと高炉徐冷スラグの質量比が２０：８０、５０：５０、８０：２０の３水準の還元材）、上記製鋼スラグ単味からなる還元材、上記未エージングの高炉徐冷スラグ単味からなる還元材をそれぞれ用い、これら還元材をコンクリート廃材に土壌等を混合した土木材料（コンクリート廃材：９６質量％）に対して５質量％添加して、環境庁告示４６号法による溶出試験方法に基づく溶出試験を行い、６価クロムの溶出量を測定した。コンクリート廃材とこれに混合した土壌等には、いくつかの場所で採取した建設発生土を使用し、これにより異なる種類の土木材料を対象とした試験を行った。

【0029】

この試験での６価クロム溶出抑制効果について、６価クロム溶出量比（還元材の添加なしの場合の６価クロム溶出量を“１”とし、それに対する６価クロム溶出量比）の平均値とバラツキの程度を図１に示す。これによると、製鋼スラグ単体からなる還元材は、６価クロムの溶出抑制効果は認められるものの、その程度はそれほど高くない。一方、未エージングの高炉徐冷スラグ単体からなる還元材は、６価クロムの高い溶出抑制効果は認められ、平均値は低いが、ケースによって６価クロムの溶出抑制効果が小さくなることがあり、抑制効果のバラツキが大きくなっている。これに対して、製鋼スラグと未エージングの高炉徐冷スラグを混合した還元材（製鋼スラグと高炉徐冷スラグの質量比が２０：８０、５０：５０、８０：２０の３水準の還元材）は、未エージングの高炉徐冷スラグ単体からなる還元材に較べて、平均値はさほど変化せずに、バラツキが小さくなっている。このように製鋼スラグと未エージングの高炉徐冷スラグを混合した本発明条件を満足する還元材は、２つの還元作用が複合化することによって、６価クロムの溶出抑制効果が幅広い条件（対象材料）に対して有効に得られることが判る。

【0030】

本発明で規定する製鋼スラグの組成条件は、例えば、ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）、
Ａｌ_２Ｏ_３量、ＳｉＯ_２量については、精錬中の副原料（石灰、珪石等）の調整などにより、また、Ｔ-Ｆｅ量、ＦｅＯ量、Ｆｅ_２Ｏ_３量および金属Ｆｅ量については、製鉄操業時の酸化鉄の添加条件や酸素吹きの条件の調整、磁選条件の調整、冷却条件の調整などにより、それぞれ実現することができる。また、スラグの膨張率は、ＣａＯ成分の投入原料の選定、投入量や投入タイミングの調整などにより実現することができる。

【0031】

本発明の還元材が適用される土木材料とは、例えば、路盤材、再生砂、土工材（例えば、埋め戻し材、炉床材、路盤材以外の敷設材など）などである。特に、上述したような理由から、一部または全部がコンクリート廃材からなる土木材料が好適であり、とりわけ、コンクリート廃材を主体とする土木材料、一般には５０質量％超、好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上がコンクリート廃材からなる土木材料（ただし、コンクリート廃材のみからなる土木材料を含む。）が好適である。コンクリート廃材が５０質量％を超える土木材料であれば、本発明の効果が十分に期待できるが、土の鉱物相によっては反応などに影響が現れたり、品質の変動が大きくなる可能性があるため、好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上がコンクリート廃材からなる土木材料が好適である。
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。

【0032】

したがって、以上述べたような本発明の土木材料用還元材を用いて土木材料を改質する場合の好ましい実施形態では、土木材料用還元材を、一部または全部がコンクリート廃材からなる土木材料に混合する。より好ましくは、土木材料用還元材を、コンクリート廃材を主体とする土木材料（一般に５０質量％超、好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上がコンクリート廃材からなる土木材料）に混合する。

【0033】

本発明の土木材料用還元材を土木材料に混合する方法としては、製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）を混合した状態の土木材料用還元材を土木材料に加えて混合してもよいし、土木材料用還元材を構成すべき製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）を、土木材料にそれぞれ（別々に）添加したのち、混合するようにしてもよい。後者の場合、例えば、１つの混合ラインで、製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）をそれぞれ計量して土木材料に別々に添加した後、全体を混合するようにしてもよい。また、製鋼スラグ（Ａ）または高炉徐冷スラグ（Ｂ）を土木材料に添加して混合したのち、残りの高炉徐冷スラグ（Ｂ）または製鋼スラグ（Ａ）を添加して混合するようにしてもよい。
土木材料用還元材を土木材料に混合する方法（製鋼スラグ（Ａ）と高炉徐冷スラグ（Ｂ）を、土木材料にそれぞれ添加したのち、混合する場合を含む）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。

【実施例】

【0034】

還元材用の製鋼スラグとしては、鉄鋼製造プロセスの脱燐過程で発生した溶銑予備処理スラグ（粒度０−５ｍｍ）を用いた。同じく未エージングの高炉徐冷スラグとしては、銑鉄を製造する際に高炉から発生するスラグを放流・徐冷した後、破砕し、放流から１ヶ月以内にロッドミルで再破砕したスラグ（粒度０−５ｍｍ）を用いた。なお、各スラグは、冷却後にクラッシャーで破砕し、条件にあわせて粒度を整えて使用した。製鋼スラグの組成のうち、金属Ｆｅ量は磁選の条件を選択することで調整し、ＦｅＯ量、Ｆｅ_２Ｏ_３量は製鉄操業時の酸化鉄の添加条件や酸素吹きの条件を選択することで調整し、Ｔ-Ｆｅ量は磁選条件（磁場の強さ、距離など）を選択することで調整し、それぞれ分析値をもとに適用した。Ｔ-Ｆｅ量は、金属Ｆｅ、ＦｅＯおよびＦｅ_２Ｏ_３のＦｅ分の合計量である。また、ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比）、Ａｌ_２Ｏ_３量、ＳｉＯ_２量は、副原料添加量を管理し、得られたスラグを選択することで調整し、分析値をもとに適用した。また、製鋼スラグの膨張率は、ＣａＯの投入量を調整し、さらに得られたスラグを膨張試験して確認したものを用いた。
土木材料はコンクリート廃材と土壌の混合物とし、この土木材料に対する還元材の添加量は５質量％とした。なお、篩い分けから、混合物（対象土木材料）中のコンクリート含有率は、発明例１〜８および比較例１〜８では９０質量％以上、発明例９では７０質量％であった。

【0035】

還元材を添加した土木材料の膨張試験は、ＪＩＳ−Ａ−５０１５「鉄鋼スラグ路盤材」の附属書２で規定される方法で測定した。ただし、養生条件を規格の「１０日間の加熱−放冷」から「１０日間連続８０℃加熱」に変更した。その際の最終膨張量が０．５％以下の場合を“○”、０．５％超１．０％以下の場合を“△”、１．０％超の場合を“×”と評価した。
また、溶出試験は、環境庁告示４６号法による溶出試験方法で行った。サンプルは、各条件で作成したサンプルを山積みし、それの異なる場所５ヶ所から採取し、平均と幅を確認した。表２中の数値は、還元材の添加なしの場合の６価クロム溶出量を“１”とし、それに対する６価クロム溶出量比である。
それらの試験結果を、還元材の構成（組成など）とともに表２に示す。これによれば、本発明の還元材では、土木材料からの６価クロムの溶出量が小さいバラツキで基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に抑えられ、しかも、土木材料の膨張が小さく、体積安定性も維持できることが判る。

【0036】

【表2】

【図1】