JP2001279640A - 水中構築物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波浪安定性に優れ、また港湾構造物の基礎に
新たな生態系を形成しあるいは既存の生態系を維持する
のに好適な環境を形成可能とし、さらに廃棄物の再利用
にも役立つ。 【解決手段】 銅がらみの粒子をセメントで固めてポー
ラスに成形されたブロックを用いて、水中構築物１の全
部あるいは一部を構成するようにしている。銅がらみの
粒子をセメントで固めて形成したポーラスなブロック
は、もともと銅がらみの比重が自然石やコンクートより
も大きい上に浮力の影響が小さく水中での単位体積重量
が大きいことから、波浪安定性に優れ、かつ微生物や藻
類の繁殖する魚礁や浄化構造物等として機能させ得るた
め好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水上ないし陸上構造
物を支えたり、波浪から保護する水中構築物に関する。
さらに詳述すると、本発明は例えば防波堤や護岸、岸壁
などの水上構造物の根固めブロック、捨て石マウンド、
裏込石、捨て石マウンドや石積み護岸の被覆ブロック、
消波ブロック、消波直積みブロック、人工リーフの構築
ブロックなどの水中構築物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の水中構築物は、自然石やコンクリ
ートブロックなどを使って構築されている。例えば防波
堤などの港湾構造物を支える基礎となる捨て石マウンド
の場合、自然石を海底に捨て込み、均すことによって台
形状に盛って構成している。そして、その捨て石マウン
ドの上に載せられて防波堤などの構造物を築造するケー
ソンなどは、その根元部分を根固めブロックで補強さ
れ、さらに捨て石マウンドの周囲が被覆ブロックで覆わ
れることによって強化されている。

【０００３】ここで、根固めブロックや被覆ブロックと
しては、従来、一般にコンクリートブロックが採用され
ている。例えば、根固めブロックには方形のコンクリー
トブロックが、被覆ブロックにはＸ形コンクリートブロ
ックあるいは波状の凹凸を有するコンクリートブロック
などが採用されている。これら、コンクリートブロック
による各種ブロックは、浮力の関係で空気中での単位体
積重量の割に水中での単位体積重量が小さくなるので、
根固めブロックや被覆ブロックなどとして必要な重量が
水中で得られるようにするため大形で相当な重量のブロ
ックとして成形される。このため、運搬するのが困難と
なることから、一般には岸壁際などで型枠などを使って
製造され、クレーン付台船などで所定の位置に運搬され
据え付けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
水中構築物は主にコンクリートブロックないし自然石を
用いたものであることから、浮力の影響を大きく受けて
水中単位体積重量を小さくするので、波浪安定性に劣る
問題を有している。そこで、根固めブロックや被覆ブロ
ック、消波ブロックなどの場合には、各ブロックとして
必要な重量を得る大きさのブロックとすると、大きな塊
となりセメントや砂利や砂などの自然骨材を大量に使用
することから製造コストも高くなると共に空中単位体積
重量が相当大きくなってその運搬も容易ではなくなる問
題を有している。特に、近年、砂利や砂などが不足して
いることからそれらの代用品が要望されているが、適切
なものがなかった。

【０００５】さらに、このような水中構築物には、藻類
が付着して繁茂したり、積み上げられたブロックや捨石
の隙間にバクテリアやプランクトン等の微生物が棲息す
る魚礁や浄化構造物としての機能が備わるが、波浪など
の影響を受けてブロックや捨石が崩れたりすれば、せっ
かく定着した生態系が崩れることにもなりかねず波浪安
定性に劣ることは環境保護の面からも好ましくない。

【０００６】そこで、本発明は、波浪安定性に優れる水
中構築物を提供することを目的とする。また本発明は、
港湾構造物等の基礎部分に新たな生態系を形成しあるい
は既存の生態系を維持し得る水中構築物を提供すること
を目的とする。更に、本発明は従来は産業廃棄物として
処理されていた銅がらみの有効利用を可能とする水中構
築物を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明者等が種々研究した結果、製銅過程で生じる
銅がらみ（スラグ）は、再利用の使途に乏しく一般的に
はそのまま産業廃棄物として廃棄されてしまうが、自然
石に比べて相当の重量密度を有しかつ有害物質の溶出が
ほとんどないことに着目し、ポーラスなコンクリートブ
ロックの骨材として混入することでみかけの体積変化を
伴うことなくブロックの重量を増加させ、水中での重量
密度を向上させ得る可能性を知見するに至った。本発明
は、かかる知見に基づくものであって、銅がらみの粒子
をセメントで固めてポーラスに成形されたブロックを用
いて、水中構築物の全部あるいは一部を構成するように
している。

【０００８】銅がらみの粒子同士をセメントで連結して
ポーラス状に形成したブロックは、多孔質となっている
分だけ重量も減る。しかし、銅がらみは密度が高いので
ブロック全体としての重量が極端に軽くなることはな
い。しかも、多孔質であるため浮力が少なくなるため水
中での重量はコンクリートブロックほど軽くならない。
したがって、水中単位体積重量は比較的大きく波浪安定
性が良い。

【０００９】加えて、このブロックは、多孔質であるこ
とからその隙間部分に微生物が棲息したり、も藻類が根
付く魚礁や浄化構造物等として機能し得る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１に水中構築物の一実施形態として港湾
構造物例えば防波堤を構成するケーソン３の基礎を例示
している。この防波堤の基礎は、ケーソン３を載せて支
える捨て石マウンド２と、ケーソン３の端部の捨石が波
浪により洗掘されない様に保護するための根固めブロッ
ク４と、マウンド２の周りを固める被覆ブロック５とか
ら構成されている。尚、図中６は海底である。

【００１２】これら捨て石マウンド２、根固めブロック
４並びに被覆ブロック５などの水中構築物１は、その全
部あるいは一部が、銅がらみの粒子をセメントで固めて
ポーラスに成形されたブロック（以下、ポーラスブロッ
クと呼ぶ）を用いて構成されている。即ち、捨て石マウ
ンド２の場合には、ポーラスブロックを捨て石として水
中に捨て込み、同じ高さとなるように均して台形状に整
えて構成される。この場合、捨て石の全てにポーラスブ
ロックを用いても良いし、捨て石の一部の自然石の代わ
りにポーラスブロックを用いても良い。また、根固めブ
ロック４や被覆ブロック５の場合には、根固めブロック
あるいは被覆ブロックとして必要となる重量のポーラス
ブロックが所望の形状に成形されて用いられる。このと
き、ブロックの全部がポーラスブロックで構成されるこ
とが好ましいが、場合によっては一部のブロックにおい
てポーラスブロックを用いるようにしても良い。更に
は、根固めブロック４や被覆ブロック５あるいは捨て石
マウンド２の全てをポーラスブロックで構成しても良い
が、一部は従来の構築物例えば自然石やコンクリートブ
ロックで構成するようにしても良い。例えば、捨て石マ
ウンド２は自然石によって形成し、その上に載せる根固
めブロック４や被覆ブロック５にポーラスブロックを用
いてもよい。

【００１３】ポーラスブロックは、本実施形態の場合、
水粉砕などにより例えば粒径０．３ｍｍ〜５．０ｍｍ程
度にされた銅がらみ（銅スラグ）にセメントパウダーを
からませそれに適量の水と混和剤を添加して混練したも
のを、所定形状の型枠等に投入して固め、粒子同士がセ
メントで連結されたポーラス構造をなすように製造され
ている。即ち、図２に示すように、粒子状の銅がらみ１
０はセメント１１で粒子同士が固着し合い、隙間１２を
保ちながらブロック状に一体化される。

【００１４】銅がらみは製銅過程で生じる鉱滓（スラ
グ）であり、鉄およびＳｉＯ_２が約半々ずつのガラス質
の組成で、水粉砕により角ばりのある形状を有し、セメ
ントで固めた場合にポーラスな構造を構成し易い。この
銅がらみは、一般にはそのまま廃棄せざるを得ないもの
であることから入手コストがきわめて低く、かつ相当の
重量密度を有するため、ブロックにすることで大きな体
積変化を伴うことなくブロックの重量を増やし重量密度
を向上させることができる。

【００１５】なお、本実施形態で銅がらみの粒子同士を
連結するセメントは、パウダー状のものをミキサー内で
の空練により銅がらみ表面に均一に塗してから水と混和
剤を加えて混練するようにしているが、互いの銅がらみ
１０同士を空隙１２を残して安定に固着させ得るもので
あればこの製法に限定されることはない。

【００１６】このブロックは銅がらみ粒子間をセメント
で充填するのではなく、粒子同士をセメントで連結した
ポーラス（多孔質）構造とされていることから、空隙の
存在により単位体積重量が減るが、その反面密度の大き
い銅がらみが含まれることから、全体としての重量を確
保することが可能となる。

【００１７】また、ポーラスブロックの形状は、特に定
められたものはなくその用途に応じて適宜選択される
が、根固めブロックには多くの場合には方形の塊に、被
覆ブロックや人工リーフ用のブロックには波形の凹凸を
有する板状の塊やＸ板状の塊に形成される。また、自然
石の代わりの捨て石や裏込石として用いられる場合に
は、自然石に類似した形状や三角錐状、その他の多角錐
状、立方体などの様々の形状のブロックすることが可能
であり、特定の形状に限定されることはない。また、そ
れぞれのブロックの形状や大きさは揃っていなくても構
わないし、場合にはよっては中空としても良い。

【００１８】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、上述の実施形態では、防波堤の基礎につ
いて主に説明したが、これに特に限定されないことは言
うまでもなく、図３に示すような人工リーフ７や石積み
護岸（図示省略）などに適用することも可能である。人
工リーフ７の場合、構築ブロックとして銅がらみのポー
ラスブロックを採用している。このとき、人工リーフ全
体を銅がらみのポーラスブロックで構成しても良いし、
自然石や無害の廃棄物の周りをポーラスブロックで被覆
するようにして構成しても良い。

【００１９】また、本実施形態ではセメントパウダー４
を銅がらみにからめてから水と混和剤を混ぜて型枠で所
定の形に成形する例について説明したが、これにも特に
限定されることはない。例えば銅がらみをある程度の粘
性を有するセメントペーストにどぶ付けしてから引き上
げ残留したものを利用して固着したり、あるいはセメン
トペーストを吹き付けてから一定の大きさに固めること
も可能であるし、型枠などを使わずに適当な大きさのブ
ロックにしても良い。いずれの場合にも銅がらみの粒子
１０の間に空隙１２が形成されてポーラスな構造に形成
できるのであればその製造方法には特に限定されない。

【００２０】また、捨て石マウンド２を構成する周囲部
分を銅がらみのポーラスブロックで構成し、マウンド内
部を環境に悪影響を与えない廃材などを投入してでき
る。

【００２１】さらに、上述した固着工法は捨て石マウン
ド２以外の形成、例えば捨石堤の形成に利用することも
可能である。このような捨石堤としては例えば護岸や潜
堤などがあり、このような捨石堤を銅がらみのポーラス
ブロックを用いて強固に形成することが可能となる。

【００２２】

【実施例】銅精錬において排出された銅がらみ（水粉砕
された銅スラグ）１８００ｋｇにセメントパウダー３０
０ｋｇをからませてから、水１６０ｋｇと混和剤３ｋｇ
とを入れて混練し、型枠に投入して固化させることによ
ってブロックを製造した。このブロックは１ｍ^３あたり
の空中単位体積重量が２２６３．０ｋｇ／ｍ^３であり、
このときの実容積は銅がらみ０．５１４ｍ^３（１８００
ｋｇ）、セメントペースト０．２５５ｍ^３（４６３ｋ
ｇ）であり、合計実容積は０．７６９ｍ^３、空容積は
０．２３１ｍ^３となった。このブロックは、粒径０．３
ｍｍ〜５ｍｍ程度の銅がらみの表面にセメントをからめ
て相互に連結する構造のため、空隙率２３．１％程度の
ポーラスな構造となっている。したがって、水中単位体
積重量は、ポーラスで浮力が少ないことから２．２６３
−０．７６９×１．０３＝１．４７１ｔ／ｍ^３となっ
た。

【００２３】このポーラスな銅がらみでマウンドを構成
すれば、通常の捨石マウンドと同じ空隙とすると、１．
８／２．６５＝０．６８であるから、マウンドのみかけ
の単位体積重量は１．４７１×０．６８＝１．０００ｔ
／ｍ^３となる。これは通常の捨石マウンドの水中単位体
積重量１．０ｔ／ｍ^３と同一である。

【００２４】ブロックがポーラスであるのにこのような
結果となったのは、銅がらみが通常の石材（比重２．６
５）よりも比重が大きい（同３．５）ためである。

【００２５】また、水中構築物としての根固めブロック
や被覆ブロック、捨て石マウンド、石積み護岸ブロッ
ク、人工リーフなどには、波浪に対する安定性が要求さ
れる。この波浪安定性は水中重量に支配されるため、水
中重量が大きいほど安定性が高いということとなる。一
方、ポーラスな銅がらみの水中単位体積重量は、上述の
通り、１．４７１ｔ／ｍ^３であり、通常の天然石の水中
単位体積重量１．６２ｔ／ｍ^３（２．６５−１．０３）
に比べ１０％小さいが、無筋コンクリートの水中単位体
積重量１．２７ｔ／ｍ^３（２．３−１．０３）より１６
％大きい。したがって、本発明の銅がらみを用いたポー
ラスブロックによって築造される構築物は、自然石を用
いた場合に比べて遜色なく、無筋コンクリートを用いた
場合に比べて遙かに有利である。

【００２６】しかも、この銅がらみの主含有成分は、Ｃ
ｕ０．７０％，Ｆｅ３８．００％，ＳｉＯ_２３２．００
％，ＣａＯ２．５０％，Ａｌ_２Ｏ_３４．３０％であり、
吸水率が２．２％と低い上に、有害物質の溶出も無かっ
たと言えるほどの許容限度よりも遙かに少ないものであ
った。したがって、水中構築物として使用された場合に
も環境に与える悪影響はない。

【００２７】これらのことから、根固めブロックあるい
は被覆ブロックなどは、銅がらみの比重が大きいという
長所が生かされ、水中での重量が大きく、かつ、ポーラ
スであることにより空中では軽く運搬や均し施工が容易
であり、さらに微生物が生息し得る空隙を確保できるた
め浄化や水産効果も期待できる。捨石としてだけでなく
被覆ブロックや消波ブロックとして用いるとコンクリー
トより安定性も高いという効果が期待できる。

【００２８】なお、以上の試算は１つの配合例をもとに
行ったものであり、空隙の増減は多少の範囲であれば調
整可能である。更に、圧縮強度は２０Ｎ／ｍｍ^２ 程度
は確保でき、強度的には実用上問題ない。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の水中構築物によると、体積変化を伴うことなく水中単
位体積重量を増加させことができるので、水中構築物と
しての波浪安定性を高めることができる。また、無筋コ
ンクリートブロックによる構築物に比べると、同じ水中
単位体積重量を得る場合には空中単位体積重量を小さく
でき、セメント使用量や骨材量等を少なくしてコスト低
減を可能とするときに運搬等もより容易になる。

【００３０】しかも、このブロックは多孔質であること
から、バクテリアやプラクトンなどの微生物や藻類の繁
殖が可能となり、周囲海域の海水浄化や魚礁などとして
の新たな環境を提供することができる。特に、銅がらみ
はＦｅを約４０％含むため藻類の繁茂が期待できる。ま
た多孔質であるため微生物や胞子などの付着や根付きも
良い上に、その隙間部分を海水が通過して栄養分を補給
するため、繁殖に適した環境を維持できる。また、この
銅がらみは重金属などの有害物質の溶出もないことが確
認された。したがって、周辺海域への環境に与える影響
も問題ない。

【００３１】また、従来産業廃棄物として廃棄せざるを
得なかった銅がらみを安全な状態で再利用できるように
し、かつ自然骨材を全く使用せずに少ないセメントで従
来の無筋コンクリートブロックよりも水中での重量が大
きな水中構築物を安価に築造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる水中構築物の一実施形態を捨石
マウンド、根固めブロック並びに被覆ブロックとしての
横断面図である。

【図２】ポーラスブロックの構造を拡大して示す説明図
である。

【図３】本発明にかかる水中構築物の一実施形態として
人工リーフに適用した場合の説明図である。

【符号の説明】

１ 水中構築物 ２ 捨て石マウンド ３ ケーソン ４ 根固めブロック ５ 被覆ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟田 邦雄 東京都目黒区下目黒２−23−18 若築建設 株式会社内 (72)発明者 後藤 俊明 東京都目黒区下目黒２−23−18 若築建設 株式会社内 (72)発明者 本田 友之 福島県いわき市小名浜島字高田町35−１ 東北菱光コンクリート工業株式会社小名浜 工場内 Ｆターム(参考） 2D018 BA11 EA00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅がらみの粒子をセメントで固めてポー
   ラスに成形されたブロックを用いて、全部あるいは一部
   が構成されたことを特徴とする水中構築物。