銅 ス ラ グ の 特 徴 的 形 質 が ア ス フ ァ ル ト 混 合 物 に 与 え る 影 響 に つ い て
日 大 生 産 工 （ 院 ） ○ 大 野 駿 日 大 生 産 工 栗 谷 川 裕 造 日 大 生 産 工 秋 葉 正 一 日 大 生 産 工 加 納 陽 輔 １ ． は じ め に
近 年 ， 環 境 保 全 に 対 す る 関 心 が 高 ま り ， 生 産 ・ 消 費 ・ 廃 棄 型 の 一 方 通 行 社 会 か ら 資 源 循 環 型 社 会 へ の 移 行 が 強 く 望 ま れ て い る ． 中 で も ， 銅 を 精 錬 す る 際 に 副 次 的 に 精 製 さ れ る 溶 融 固 化 物 （ 以 下 ， 銅 ス ラ グ ） は こ れ ま で 埋 め 立 て な ど に よ っ て 大 部 分 が 処 理 さ れ て き た ． 近 年 で は ， 枯 渇 化 の 進 む 建 設 用 天 然 骨 材 の 代 替 材 の 一 部 と し て 銅 ス ラ グ の 有 効 利 用 が 進 め ら れ て い る が ， 品 質 指 標 や 適 用 基 準 が 明 示 さ れ て な い た め に 利 用 箇 所 の 拡 大 及 び 資 源 価 値 の 向 上 が 困 難 な 現 状 に あ る ．
本 研 究 で は ，銅 ス ラ グ の 高 品 質 化 と 有 効 利 用 に 向 け た 取 り 組 み と し て 形 質 改 良 の た め の 磨 砕 処 理 方 法 の 違 い を 検 討 し ， 骨 材 と し て の 物 性 試 験 及 び 銅 ス ラ グ を 配 合 し た ア ス フ ァ ル ト 混 合 物 の 性 能 試 験 よ り の 銅 ス ラ グ の 形 質 が 混 合 物 に 与 え る 影 響 に つ い て 評 価 し た ．
２ ． 使 用 骨 材
既 報 の 研 究 で 使 用 し た 精 錬 所 の 異 な る ２ 種 類 （ Ａ ， Ｂ ： 原 粒 ） を 用 い て ， そ れ ぞ れ ３ 通 り の 磨 砕 速 度 で 整 粒 処 理 し た も の を 供 し た ．ス ラ グ Ａ は 未 処 理 ，45m/s，50m/s，
55m/s（ 以 下 ，各 Ａ 45，Ａ 50，Ａ 55），ス ラ グ Ｂ は 未 処 理 ，45m/s，50m/s，55m/s（ 以 下 ， 各 Ｂ 45， Ｂ 50， Ｂ 55） の 計 ８ 種 類 を 用 い て 比 較 評 価 を 行 っ た ．
３ ． 試 験 結 果 ３ − １ ． 物 性 試 験
３ − １ − １ ． ふ る い 分 け 試 験
粒 度 分 布 を 表 す 指 標 と し て ふ る い 分 け 試 験 を 行 っ た ． 結 果 を 図 − １ に 示 す ．
ス ラ グ Ａ は Ａ
45の 目 標 下 限 を 超 え て い る こ と か ら 細 粒 部 分 が 少 な い も の と 考 え ら れ ， 舗 装 用 骨 材 に は 不 適 と 考 え ら れ る ． し か し ， 磨 砕 速 度 が 増 加 す る 毎 に 形 質 が 向 上 し て ， 粒 度 分 布 は 改
善 さ れ る 傾 向 が 見 ら れ た ． ３ − １ − ２ ． 比 重 及 び 吸 水 率 試 験
骨 材 の 硬 さ ， 耐 久 性 を 評 価 す る 試 験 と し て 比 重 ・ 吸 水 率 試 験 を 行 っ た ． 結 果 を 図 − ２ に 示 す ．
細 骨 材 の 規 定 で あ る 比 重
2.45以 上 ， 吸 水 率
3.0%以 下 を 十 分 に 満 足 し て い る ． 磨 砕 処 理 を 施 し て い な い ス ラ グ と
About the influence that a characteristic form and essence gives an asphalt mixture of copper slag
Shun OHNO，Yuzo KURIYAGAWA，Shouichi AKIBA and Yosuke KANO
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0
0.01 0.1 1 10
ふるい目寸法（㎜）
通過質量百分率（％）
Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ55 Ｂ60
Ｂ65 上限 下限 Ａ Ｂ
図 ‑1 粒 度 曲 線
同 様 に 整 粒 後 に つ い て も 比 重 は 高 く ， 吸 水 率 は 低 い 結 果 で あ る ． 特 に ス ラ グ Ｂ の 比 重 は ， い ず れ の 磨 砕 条 件 も 原 粒 に く ら べ て や や 大 き い 結 果 が 確 認 さ れ た ．
３ − １ − ３ ． 単 位 容 積 重 量 試 験 骨 材 の 形 質 ， 粒 度 分 布 を 表 す 指 標 と し て 単 位 容 積 重 量 試 験 を 行 っ た ． 結 果 を 図 − ３ に 示 す ．
ス ラ グ Ｂ は ス ラ グ Ａ に 比 べ 単 位 容 積 重 量 が 高 い ．ス ラ グ Ａ
45は ス ラ グ Ａ よ り 低 い の は 粒 度 分 布 が 影 響 し て い る も の と 考 え ら れ る ． ま た ， 磨 砕 速 度 の 増 加 に 伴 い ， 密 度 の 増 加 傾 向 が 認 め ら れ る ．
３ − １ − ４ ． 安 定 性 試 験
骨 材 の 凍 結 融 解 作 用 に 対 す る 耐 久 性 を 評 価 す る 試 験 と し て 硫 酸 ナ ト リ ウ ム に よ る 安 定 性 試 験 を 行 っ た ． 結 果 を 図 − ４ に 示 す ．
磨 砕 条 件 の 異 な る ス ラ グ に お い て も 原 粒 よ り 損 失 百 分 率 は 上 昇 し ， 良 好 な 効 果 が 得 ら れ な か っ た ． し か し ， ア ス フ ァ ル ト 舗 装 要 綱 の 安 定 性 の 基 準 値 と し て ， 規 定 は ア ス フ ァ ル ト 混 合 物 骨 材 で は
12％ 以 下 ，上 層 路 盤 用 で は20％以 下 で あ り ， い ず れ も 満 足 し て い る ． ３ − １ − ５ ．突 き 固 め に よ る 硬 さ 試 験 細 骨 材 の 硬 さ を 評 価 す る 試 験 は 未 だ 確 立 さ れ て い な い が ， 過 去 の 研 究 で 用 い ら れ た 硬 さ 試 験 評 価 と し て ， 突 き 固 め に よ る 硬 さ 試 験 を 行 っ た ． 試 験 方 法 は ，過 去 の 研 究 と 同 様 な 方 法 で 75 回 と 125 回 突 き 固 め 試 験 を 行 っ た ． 結 果 を 図 − ５ に 示 す ．
い ず れ の ス ラ グ も 磨 砕 条 件 に お い て 細 粒 化 率 が 減 少 し て い る ． し た が っ て ， 耐 久 性 の 向 上 が 確 認 さ れ た ．
３ − １ − ６ ． 形 状 判 別 試 験
ス ラ グ の 磨 砕 条 件 と 形 状 の 違 い に 着
図 ‑3 単 位 容 積 重 量
図 ‑4 骨 材 損 失 百 分 率
0 1 2 3 4 5 6
Ａ Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ Ｂ55 Ｂ60 Ｂ65
骨材損失百分率（％）
0 1.5 3 4.5
Ａ Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ Ｂ55 Ｂ60 Ｂ65
比重
0 1 2 3
吸水率（％）
比重 吸水率
図 ‑2 比 重 及 び 吸 水 率
2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500
Ａ Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ Ｂ55 Ｂ60 Ｂ65
単位容積重量
目 し ，形 状 試 験 を 行 っ た ．試 験 方 法 は 過 去 の 研 究 を 参 考 に し て ，目 視 に よ る 細 骨 材 の 形 状 判 別 を 実 施 し た ．
結 果 を図 − ６ に 示 す ．
磨 砕 処 理 を 施 し て い な い ス ラ グ と 比 較 し て い ず れ の ス ラ グ も 脆 形 率 の 大 幅 な 減 少 が 伺 え る ． ス ラ グ Ａ で は ， 45m/s と 50m/s は 同 等 で ，55m/s は 減 少 し て い る の が 認 め ら れ る ．し た が っ て ， 磨 砕 条 件 は 速 度 が 増 す 事 で 脆 形 率 が 減 少 し て い く ． ま た ， ス ラ グ Ｂ も 同 様 な 傾 向 が 認 め ら れ る ．
３ − １ − ７ ． ロ ー ト 通 過 試 験
３ − １ − ６に 述 べ た 形 状 判 別 試 験 の 結 果 を 基 に ，よ り 簡 便 な 細 骨 材 の 形 状 判 別 試 験 と し て 本 研 究 室 で 開 発 し た ロ ー ト 通 過 試 験 を 行 っ た ．試 験 方 法 は 過 去 の 研 究 を 参 考 に ロ ー ト 傾 斜 角 4 5° と 6 0 ° で 行 っ た ． 結 果 を図 − ７ に 示 す ．
ス ラ グ Ａ は い ず れ の 磨 砕 条 件 に お い て も 通 過 時 間 が 短 縮 さ れ て い る ． こ れ は 磨 砕 処 理 に よ り 脆 形 率 の 減 少 が 大 き く 影 響 さ れ た こ と と 考 え ら れ ， 品 質 が 向 上 し た も の と 推 察 で き る ．
３ − ２ ． 混 合 物 試 験
混 合 物 の 試 験 の 結 果 を 示 す ． な お ， い ず れ の 試 験 も ス ラ グ 混 入 率 が 10%の 場 合 の 比 較 検 討 で あ る ．
３ − ２ − １ ． マ ー シ ャ ル 安 定 度 試 験 ア ス フ ァ ル ト 混 合 物 の 一 般 的 性 状 を 知 る た め に マ ー シ ャ ル 安 定 度 試 験 を 行 っ た ． 結 果 を 図 − ８ に 示 す ．
安 定 度 は い ず れ の ス ラ グ も ほ ぼ 同 等 以 上 の 結 果 が 得 ら れ た ． ま た ， い ず れ の ス ラ グ も 磨 砕 後 の 原 粒 に 比 べ て フ ロ ー 値 は 上 昇 し て い る ． な お ， 重 交 通 量 の 表 層 に 対 す る 安 定 度 の 目 標 値 で あ る 7.35kN を 満 足 し て ，フ ロ ー 値 の 規 定 値 で あ る 20〜 40 の 範 囲 内 も 満 足 し て い る ．
図 ‑6 脆 形 率
図 ‑7 ロ ー ト 通 過 時 間
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
Ａ Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ Ｂ55 Ｂ60 Ｂ65
ロート通過時間（sec）
45° 60°
図 ‑5 突 き 固 め 試 験 結 果
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Ａ Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ Ｂ55 Ｂ60 Ｂ65
細粒化率
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
細粒化度
75回 125回 ロータップによる細粒化試験
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Ａ Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ Ｂ55 Ｂ60 Ｂ65
脆形率（％）
３ − ２ − ２ ．ホ イ ー ル ト ラ ッ キ ン グ 試 験
流 動 抵 抗 性 を 評 価 す る 試 験 と し て ホ イ ー ル ト ラ ッ キ ン グ 試 験 を 行 っ た ． 結 果 を 図 − ９ に 示 す ．
ス ラ グ Ａ は ，磨 砕 速 度 が 増 加 す る と 動 的 安 定 度 の 減 少 傾 向 が 見 ら れ る ． 圧 密 変 形 量 は 原 粒 と 比 較 し て 殆 ど の 磨 砕 後 の ス ラ グ に 減 少 が 認 め ら れ ， 流 動 抵 抗 性 の 向 上 が 発 現 し て い る ．
３ − ２ − ３ ． 単 純 曲 げ 試 験
ひ び 割 れ 抵 抗 の 関 す る 評 価 と し て 単 純 曲 げ 試 験 を 行 っ た ． 結 果 を 図 − １ ０ に 示 す ．
い ず れ の ス ラ グ も 曲 げ 強 度 は 原 粒 よ り 磨 砕 後 の 方 が 高 い こ と が 確 認 さ れ た ．ま た ，温 度 が ‑10℃ 〜 10℃ で は 曲 げ 強 度 が 上 昇 傾 向 に あ る ． こ の 傾 向 は 低 温 脆 性 の 低 下 と 考 え ら れ る ． し か し ， 20℃ で は 大 幅 に 減 少 し ，‑10℃ よ り 下 回 る 結 果 と な っ た ． こ れ は 粘 性 的 な 性 質 の 増 加 に よ る も の で 剛 性 が 低 下 し て 強 度 を 低 下 さ せ た も の と 考 え ら れ る ． ４ ． ま と め
今 回 の 物 性 試 験 ， 混 合 物 試 験 の 結 果 を 以 下 に ま と め る ．
・ 磨 砕 速 度 を 増 加 す る こ と に よ り ，粒 度 分 布 が 改 良 さ れ る ．
・ 改 良 に よ り 脆 形 率 の 減 少 や ロ ー ト 通 過 時 間 の 短 縮 等 の 結 果 ，ス ラ グ の 品 質 向 上 が 伺 え る ．
５ ． 今 後 の 課 題
・ 物 性 試 験 の 細 骨 材 の す り 減 り 減 量 の 調 査 ， 試 験 装 置 の 開 発
・ ス ラ グ 混 入 率 を 変 化 さ せ た 時 の 混 合 物 の 比 較 検 討
＜ 参 考 文 献 ＞
・ ? 日 本 道 路 協 会 ： 舗 装 試 験 法 便 覧 1988.11.
・ ? 日 本 道 路 協 会：ア ス フ ァ ル ト 舗 装 要 綱 1987.4.
図 ‑9 動 的 安 定 度 と 圧 密 変 形 量
図 ‑10 曲 げ 強 度
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Ａ Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ Ｂ55 Ｂ60 Ｂ65
動的安定度（回/㎜）
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50
圧密変形量（㎜）
動的安定度（回/㎜） 圧密変形量（％）
図 ‑8 安 定 度 と フ ロ ー 値
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00
Ａ Ａ45 Ａ50 Ａ55 Ｂ Ｂ55 Ｂ60 Ｂ65
安定度（kN）
0 5 10 15 20 25 30 35 40
フロー値
標準（kN） フロー値
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00
-10℃ 0℃ 10℃ 20℃
曲げ強度（MPa）
Ａ Ａ45 Ａ50
Ａ55 Ｂ Ｂ55
Ｂ60 Ｂ65
