産業廃棄物由来の溶融スラグを用いたコンクリートの可能性―コンクリート用細骨材としての適用性を検証―

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環境への取り組み

産業廃棄物由来の溶融スラグを用いたコンクリートの可能性
―コンクリート用細骨材としての適用性を検証―

2026年9月4日
東北地区

弘前大学理工学部

　近年、天然骨材の採取制限や資源循環への関心の高まりを背景に、コンクリート材料への再生資源の活用が求められています。一般廃棄物由来の溶融スラグについては、2006年にコンクリート用骨材としてのJIS規格が整備され、利用が進められてきました。一方で、産業廃棄物由来の溶融スラグはJIS規格の対象外であり、コンクリート材料としての研究例はまだ多くありません。

　そこで本研究では、産業廃棄物由来の溶融スラグをコンクリート用細骨材として利用することを目的とし、モルタルおよびコンクリートの強度特性について検討しました。

使用した溶融スラグ

　本研究で使用した水砕スラグは、産業廃棄物を1200℃以上で溶融した後、水中で急冷固化して製造されたものです。その外観を図1に示します。なお、有害物質の含有量およびJIS A 5031で規定される化学成分を確認した結果、表1に示した通りに、いずれも基準値以下であることを確認しています。

図1 溶融スラグの外観

表1 溶融スラグの有害物質含有量

モルタルの強度特性

　モルタル試験では、細骨材の一部を溶融スラグで20％および30％置換した供試体を作製し、圧縮強度試験を実施しました。モルタルの配合を表2に、試験結果を図2にそれぞれ示します。溶融スラグを混入したモルタルは、天然細骨材のみを使用した場合よりも高い圧縮強度を示す傾向が確認されました。また、置換率20％の場合が最も良好な結果を示し、30％ではやや強度が低下する傾向がみられました。

　研究グループは、その要因として以下を考察しています。

スラグの粒形がモルタル内部のずれ変形に対する抵抗性を高める
一方で、溶融スラグはガラス質で親水性が低く、急冷製造に由来する脆弱部を有する
置換率が高くなると、こうした脆弱性や材料分離しやすい性質の影響が大きくなる

図2 モルタルの圧縮強度試験結果

コンクリートへの適用性

　コンクリート試験では、細骨材重量の20％を溶融スラグで置換した配合を対象としました。コンクリートの配合を表2に示します。施工時の実条件を考慮し、材料投入順序を変化させた複数のバッチにより検証を行いました。その結果、表3に示した通りに、すべての試験条件において設計基準である呼び強度30N/mm²を満足することが確認されました。研究結果から、溶融スラグを利用したことによる強度低下は実用上問題のない範囲であると評価されています。

表2 モルタルおよびコンクリートの配合

表3 コンクリートの圧縮強度

実構造物への試験施工

　本研究成果を踏まえ、溶融スラグを混入したコンクリートを用いた鉄筋コンクリート（RC）擁壁の試験施工が実施されました。試験施工したRC擁壁の状況を図3に示します。施工性や出来形は通常のコンクリートと同等であり、実施工への適用可能性が確認されています。また、現在は乾燥収縮などの耐久性に関する検討も進められており、将来的にはコンクリート二次製品やプレキャストコンクリート部材への応用も視野に入れられています。