JP2002176877A

JP2002176877A - 水中沈設用ブロック

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Publication number: JP2002176877A
Application number: JP2000380677A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Numata; 哲始沼田; Tatsuto Takahashi; 達人高橋; Yoshio Sato; 義夫佐藤; Hidenori Sakai; 英典酒井
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-25

Abstract

(57)【要約】【課題】磯焼けが現に生じ又は生じるおそれがあり或
いは赤潮が発生するおそれがある広い海域に対して低コ
ストに施工でき、しかも優れた磯焼け防止効果や赤潮防
止効果などが得られる水中沈設用資材を提供する。【解決手段】鉄鋼製造プロセスにおいて副生成物とし
て得られる高炉水砕スラグが、水中へのケイ酸塩イオン
の溶出性に極めて優れた材料であることを見い出しなさ
れたもので、高炉水砕スラグを５０mass％以上含むこと
を特徴とする水中沈設用ブロックである。この水中沈設
用ブロックは、好ましくは結合材として高炉水砕スラグ
微粉末及び／又はＳｉＯ_２を４０mass％以上含有するシ
リカ含有物質を含み、全結合材中に占める前記高炉水砕
スラグ微粉末及び／又は前記シリカ含有物質の合計の割
合を８０mass％以上とする。特に好ましくは、骨材の全
部を高炉水砕スラグとし、結合材の８０mass％以上を高
炉水砕スラグ微粉末とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として磯焼け防
止材や赤潮防止材などの資材として水中に設置される水
中沈設用のブロックに関する。

【０００２】

【従来の技術】岩礁や人工魚礁などの海藻着生基盤の表
面が石灰藻に覆われる所謂“磯焼け”状態となった海域
は、魚介類の餌となる有用海藻（例えば、コンブ、ワカ
メ、アラメなど）が繁殖せず、その海域の漁業生産量が
著しく低下するという問題がある。従来、磯焼けが生じ
た海域に対しては鋼製の藻礁を設置するなどの対策が試
みられてきたが、鋼製藻礁を設置すると２年間程度は石
灰藻以外の海藻が藻礁に繁殖して藻礁部分は磯焼け状態
が解消されるが、３年程度経過すると鋼製藻礁も石灰藻
に覆われてしまい、その効果が無くなってしまう。この
ため再度鋼製藻礁を設置するなどの対策が必要となり、
磯焼け防止の抜本的な解決策とはなり得ていない。

【０００３】また、一般に外海に面した海域で生じる磯
焼けに対して、内海や湾など比較的閉鎖的な海域では赤
潮の問題がある。赤潮とは水中の微生物、とりわけ植物
プランクトンが異常増殖して海水が着色する現象であ
り、近年、養殖魚類（例えば、ハマチやタイなど）を大
量斃死させるなど、特に養殖漁業に大きな被害を及ぼし
ていることから、その防止対策が切望されている。赤潮
を起こす生物の種類は多岐にわたると考えられるが、そ
の中でもシャットネラなどの特定の鞭毛藻類の大増殖が
養殖魚類の大量斃死を招く赤潮の主要な原因であると考
えられている。赤潮は富栄養化の進行した海域において
発生することから、赤潮の防止には覆砂や浚渫、下水道
整備による河川流入栄養塩の低減化が有効であるとされ
ている。

【０００４】しかしながら、覆砂や浚渫は工事完了後に
新たに堆積する有機物によってその効果が失われてしま
い、また、工事可能な海域が比較的浅い海域に限られる
ため、赤潮の大発生が問題となる瀬戸内海中心部などへ
の適用は困難である。また、これらの工事には多大な費
用がかかり、このことも適用範囲が限られる要因とな
る。また、下水道整備による河川流入栄養塩の低減化
は、海域全体の栄養塩量を減らすには有効であるが、こ
れも瀬戸内海中心部のような海岸から離れた場所では、
夏期の海水停滞期に表層海水の貧栄養化の原因となり、
この貧栄養化によって表層海水中の珪藻類が減少するこ
とが、赤潮の原因となるシャットネラなどの鞭毛藻類の
増殖要因の一つとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、海水中のケイ酸
塩イオン濃度を高めることにより珪藻類が増殖し、その
結果として石灰藻の増殖が抑制されることが知られるに
至り、このようなメカニズムを利用した磯焼けの改善方
法として、コンクリート製などの藻礁の表面に成分の溶
解度を調整したガラスプレートを張り付け、これを磯焼
け海域に沈設する方法が提案されている。また、特開平
６−３３５３３０号公報には、構成成分の海水中への溶
出により海藻類を増殖させることを目的として、ケイ
素、ナトリウム及び／又はカリウム、鉄を含有するガラ
ス質材料からなる藻場増殖材を海中に沈設する方法が提
案されている。

【０００６】また、赤潮防止対策に関しても、可溶性の
ケイ酸塩イオンの海水中への付与により珪藻類を繁殖さ
せ、赤潮の原因となるシャットネラなどの鞭毛藻類の増
殖を抑制する方法が検討され、この方法に関して、可溶
性のケイ素を含有した人工のガラス質材料を浮体に装着
して海中に設置する赤潮予防方法が特開平１０−９４３
４１号公報に提案されている。可溶性のケイ素の海水中
への付与は貧栄養状態となった表層海水中の珪藻類を繁
殖させ、珪藻類は赤潮の原因となるシャットネラなどの
鞭毛藻類の競合種であり、しかも鞭毛藻類よりも増殖力
が高いため、珪藻類が表層海水中に安定に存在するとシ
ャットネラなどの鞭毛藻類の異常増殖が抑制され、その
結果、赤潮の発生が防止されることになる。

【０００７】しかし、これら磯焼け防止や赤潮防止のた
めの技術で用いられるガラス質材料は人工物であるため
高価であり、磯焼けや赤潮が発生するような広い海域に
大量に設置するとなると膨大な費用がかかる。また、本
発明者らが検討したところによれば、従来技術で用いら
れる人工のガラス質材料は海水などへのケイ素の溶出性
が必ずしも十分ではなく、このためケイ素の供給はその
設置場所近傍に限られてしまい、有効な磯焼け改善効果
や赤潮防止効果が得られないことが判った。

【０００８】したがって本発明の目的は、磯焼けが現に
生じ又は生じるおそれがある或いは赤潮が発生するおそ
れがある広い海域に対して低コストに施工でき、しかも
優れた磯焼け防止効果や赤潮防止効果などが得られる水
中沈設用資材を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは海水などへのケイ素の溶出性などの点
に優れ、しかも安価で且つ大量に入手することができ、
広い海域に大量に投入することができる材料を見い出す
べく検討を重ね、その結果、鉄鋼製造プロセスにおいて
副生成物として得られる高炉水砕スラグがその条件に極
めてよく合致すること、したがってこの高炉水砕スラグ
をブロック化したものを磯焼け防止材として磯焼けが現
に生じ又は生じるおそれがある海域に沈設することによ
り、或いは赤潮防止材として赤潮多発海域に沈設するこ
とにより、非常に有効な磯焼け防止対策又は赤潮防止対
策を低コストに実現できることを見い出した。

【００１０】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴は以下の通りである。 [1] 高炉水砕スラグを５０mass％以上含むことを特徴と
する水中沈設用ブロック。 [2] 上記[1]のブロックにおいて、高炉水砕スラグの少
なくとも一部が、ブロック外周面又はブロック内部の開
気孔面に露出していることを特徴とする水中沈設用ブロ
ック。

【００１１】[3] 上記[1]又は[2]のブロックにおいて、
高炉水砕スラグが骨材及び／又は結合材としてブロック
中に含まれることを特徴とする水中沈設用ブロック。 [4] 上記[1]〜[3]のいずれかのブロックにおいて、結合
材として高炉水砕スラグ微粉末及び／又はＳｉＯ_２を４
０mass％以上含有するシリカ含有物質を含み、全結合材
中に占める前記高炉水砕スラグ微粉末及び／又は前記シ
リカ含有物質の合計の割合が８０mass％以上であること
を特徴とする水中沈設用ブロック。 [5] 上記[1]〜[4]のいずれかのブロックにおいて、骨材
の全部が高炉水砕スラグであり、結合材の８０mass％以
上が高炉水砕スラグ微粉末であることを特徴とする水中
沈設用ブロック。

【００１２】[6] 上記[1]〜[5]のいずれかのブロックに
おいて、ブロックが水和硬化体であることを特徴とする
水中沈設用ブロック。 [7] 上記[6]のブロックにおいて、ブロックが蒸気養生
を経て製造された水和硬化体であることを特徴とする水
中沈設用ブロック。 [8] 上記[6]又は[7]のブロックにおいて、ブロックが水
和硬化体を破砕して得られた不定形の破砕物であること
を特徴とする水中沈設用ブロック。

【００１３】[9] 磯焼けが生じている海底部に、磯焼け
防止材として上記[1]〜[8]のいずれかのブロックを設置
することを特徴とする磯焼け海域の藻場造成方法。 [10] 上記[9]の藻場造成方法において、天然又は人工の
海藻着生基盤の周囲又は近傍にブロックを設置すること
を特徴とする磯焼け海域の藻場造成方法。 [11] 磯焼けが生じるおそれがある海底部に、磯焼け防
止材として上記[1]〜[8]のいずれかのブロックを設置す
ることを特徴とする磯焼け防止方法。

【００１４】[12] 上記[11]の磯焼け防止方法におい
て、天然又は人工の海藻着生基盤の周囲又は近傍にブロ
ックを設置することを特徴とする磯焼け防止方法。 [13] 磯焼けが発生している海底部又は磯焼けの発生を
予防すべき海底部に設置される磯焼け防止材であって、
上記[1]〜[8]のいずれかのブロックからなることを特徴
とする磯焼け防止材。 [14] 海水域、汽水域又は淡水域のいずれかにおいて、
水中に赤潮防止材として上記[1]〜[8]のいずれかのブロ
ックを設置することを特徴とする赤潮防止方法。

【００１５】[15] 上記[14]の赤潮防止方法において、
水深１５ｍ以内の水中にブロックを設置することを特徴
とする赤潮防止方法。 [16] 上記[14]又は[15]の赤潮防止方法において、ブロ
ックを水底に直接設置することを特徴とする赤潮防止方
法。 [17] 上記[14]又は[15]の赤潮防止方法において、ブロ
ックを水面上又は水面下に浮設した浮体に保持させるこ
とにより水中に設置することを特徴とする赤潮防止方
法。 [18] 上記[1]〜[8]のいずれかのブロックからなること
を特徴とする赤潮防止材。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の水中沈設用のブロックは
高炉水砕スラグを５０mass％以上含むものであり、この
高炉水砕スラグがブロックに磯焼け防止材や赤潮防止材
などとしての優れた機能を付与する。高炉水砕スラグは
鉄鋼製造プロセスにおいて副生成物として大量に生産さ
れ、しかも非常に安価な材料であるため海中への大量投
入が可能であり、例えば、これをブロック化したもので
あっても１つの磯焼け海域や赤潮多発海域に百万トンオ
ーダーで投入することが可能である。ブロックに用いる
高炉水砕スラグとしては、鉄鋼製造プロセスにおいて副
生成物として得られたスラグのままのもの、或いはスラ
グを地鉄（鉄分）除去したもの、破砕処理したもの、地
鉄除去の前又は後に破砕処理したものなどを用いること
ができる。

【００１７】高炉水砕スラグはＳｉＯ_２成分とＣａＯ成
分とを多量に含むガラス質材料（一般に、ＳｉＯ_２：３
０mass％以上、ＣａＯ：３５mass％以上）であり、この
ため海水中に設置（沈設）されたブロック中の高炉水砕
スラグは、これに含まれるＣａＯの溶解により生じたＣ
ａイオンのケイ酸塩網目構造へのアタックによりケイ酸
塩網目構造が分断され、この結果、海水中にケイ酸塩イ
オンを溶出させる。すなわち、高炉水砕スラグの場合に
は、水分子によるケイ酸塩網目構造の切断により徐々に
ケイ酸塩イオンが海水中に溶解する作用に加えて、スラ
グから溶解したＣａイオンによるケイ酸塩網目構造の分
断によりケイ酸塩イオンが海水中に溶解する作用が得ら
れ、したがって、このような高炉水砕スラグのケイ酸塩
イオンの溶出機構は、先に従来技術として挙げた人工の
ガラス質材料と同様の水分子によるケイ酸塩イオンの溶
出作用と、Ｃａイオンのアタックによるケイ酸塩イオン
の溶出作用とが組み合わされたものとなり、人工のガラ
スよりもはるかにケイ酸塩が溶出しやすい。

【００１８】さらに、高炉水砕スラグは高温の溶融状態
にある高炉スラグ（溶融スラグ）を噴流水で急冷して得
られるものであるため、その形態や組織において人工の
ガラス質材料には無い以下のような特質がある。すなわ
ち、一般に人工のガラス質材料は組織が緻密であるのに
対し、高炉水砕スラグの場合には、溶融状態にあるスラ
グを噴流水で急冷する過程でスラグ中に溶け込んでいる
窒素や水分などによってスラグが発泡するため、得られ
るスラグ粒子は無数の内部気孔を有する多孔質組織のガ
ラス質材料となり、しかも相当に細かい粒子（通常、Ｄ
_５０が１．０〜２．０ｍｍ程度の粒度）となる。また、
同様の理由から高炉水砕スラグの粒子は角張った形状
（表面に多数の尖った部分を有する形状）を有してい
る。したがって、このような形態及び組織面での特質か
ら、高炉水砕スラグは人工のガラス質材料を破砕装置で
破砕して得られたような粒状物に較べて比表面積が格段
に大きく、その分ケイ酸塩イオンが溶出しやすいという
特徴がある。さらに、高炉水砕スラグ粒子表面に多数存
在する尖った部分は微細な形態であるため、微細な粉体
が成分の溶解性が高いのと同様に、ケイ酸塩の溶解に非
常に適している。

【００１９】また、上記のような形態上の特徴から、高
炉水砕スラグの集合物は人工のガラス質材料を破砕装置
で破砕して得られたような粒状物の集合物に較べて充填
間隙が大きく、このため通水性に優れたブロックを得る
ことができ、このブロックはケイ酸塩イオンの溶出性に
優れ且つ溶出したケイ酸塩イオンがブロック外部に拡散
し易いという特徴がある。

【００２０】また、本発明のブロックは、水中に沈設さ
れた場合に海藻類などの生物の着生基盤としても機能す
るが、特に、高炉水砕スラグはＣａイオンを溶出するた
め、海中に設置された場合に硫化水素の発生抑制効果を
有し、このため高炉水砕スラグの集合体内では硫酸還元
が起こりにくく、天然の砂やガラスの集合体内に較べて
硫化水素が少なく溶存酸素の多い状態となる。この状態
は着生する生物にとって棲息しやすい状態であると言
え、したがって、海中に設置された高炉水砕スラグを含
むブロックはケイ酸塩イオンの供給源であるとともに、
生物の着生基盤としても高い機能を有する。

【００２１】ところで、鉄鋼製造プロセスにおいて副生
成物として得られるスラグとしては、高炉水砕スラグ以
外にも高炉徐冷スラグや製鋼スラグ（例えば、脱炭スラ
グ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、電気炉製鋼
スラグなど）などがあるが、これらのスラグ粒子は組織
が緻密で高炉水砕スラグのような多孔質組織ではなく、
しかも、スラグ粒子の粒径も高炉水砕スラグに較べて格
段に大きく、またこれを粉砕処理した場合でも個々のス
ラグ粒子の形状は高炉水砕スラグのような角張った形状
（表面に多数の尖った部分を有する形状）にはならな
い。このため比表面積は高炉水砕スラグに較べて格段に
小さい。また、高炉徐冷スラグは、硫化物の溶出量が大
きいため、海水のＣＯＤを高めたり、スラグの充填間隙
中で硫化水素の濃度が高くなるという問題がある。ま
た、製鋼スラグの多くはＳｉＯ_２の含有量が少なくＣａ
Ｏの含有量が多いため、この面からもケイ酸塩イオンの
溶解量が少ない。したがって、これらのスラグからは海
水中へのケイ酸塩イオンの供給が十分にできず、いずれ
も本発明のブロックのケイ酸塩イオン供給源には適さな
い。

【００２２】なお、高炉水砕スラグの塩基度は四成分塩
基度（ＣａＯ＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ_２で１．
６〜２．５、望ましくは１．６〜２．０であることが好
ましい。高炉水砕スラグの上記塩基度が１．６未満では
スラグ中でのＳｉＯ_２の安定度が高まるためケイ酸塩イ
オンの海水中への溶出性が低下する傾向がある。一方、
上記塩基度が２．０を超え、特に２．５を超えるとスラ
グ中の結晶質の量が増加し、ケイ酸塩の溶出と同時にＣ
ａの溶出も増加するため、ケイ酸塩がＣａと沈殿物を生
成してケイ酸塩の海水中への供給量が低下する場合があ
る。

【００２３】水中沈設用のブロック中の高炉水砕スラグ
の含有量が５０mass％未満ではケイ酸塩イオンの溶解量
が不充分である。また、このような観点からブロック中
の高炉水砕スラグの好ましい含有量は７０mass％以上、
より好ましくは８０mass％以上である。本発明のブロッ
クは、通常、骨材、結合材、必要に応じて配合される充
填材などからなるが、ブロック中の高炉水砕スラグは、
骨材又は結合材のいずれか若しくはその両方として含ま
れていよい。高炉水砕スラグを結合材として用いる場合
には、高炉水砕スラグ微粉末（通常、Ｄ_５０が５〜２０
μｍ程度の粒度のもの）を用いる。したがって、この場
合には通常高炉水砕スラグを粉砕処理して微粉末化す
る。

【００２４】しかし、先に述べたように高炉水砕スラグ
のスラグ粒子は多孔質組織で且つ角張った形状を有して
いるため比表面積が大きく、ケイ酸塩イオンの溶出性が
非常によいという特質があり、このような特質を有効に
利用するためには、高炉水砕スラグは少なくともブロッ
クの骨材として用いることが好ましい。また、特にケイ
酸塩イオンの溶出性に優れたブロックとするには、骨材
の８０mass％以上、望ましくは全部を高炉水砕スラグと
することが好ましい。高炉水砕スラグを骨材として用い
る場合には、高炉水砕スラグのスラグ粒子そのものが骨
材に適した粒度（通常、Ｄ_５０が１．０〜２．０ｍｍ程
度の粒度）を有しているため、特別な粉砕処理を施すこ
となく（場合により粉砕処理してもよいが）そのまま骨
材として使用することができる。

【００２５】また、本発明のブロックでは、高炉水砕ス
ラグの少なくとも一部がブロック外周面又はブロック内
部の開気孔面に露出していることが好ましく、これによ
りブロックを水中に沈設した場合の高炉水砕スラグから
のケイ酸塩イオンの溶出を十分に確保することができ
る。ここで、ブロック内部の開気孔とは、ブロック内部
に存在する気孔部であって、ブロック表面に通じている
気孔部を指す。

【００２６】ブロックに用いる結合材としては、上述し
た高炉水砕スラグ微粉末の他に、ＳｉＯ_２を４０mass％
以上含有するシリカ含有物質（例えば、粘土、フライア
ッシュ、ケイ砂、シリカゲル、シリカシューム）、セメ
ント、消石灰、ＮａＯＨなどを適宜組み合わせて使用で
きるが、ケイ酸塩イオンの溶出性を十分に確保するため
には、全結合材中に占める前記高炉水砕スラグ微粉末及
び／又は前記ＳｉＯ_２を４０mass％以上含有するシリカ
含有物質の合計の割合を十分に確保することが好まし
く、これらの合計の割合を全結合材中の８０mass％以上
とすることが好ましい。高炉水砕スラグ微粉末及び／又
は前記シリカ含有物質の合計の割合が全結合材中の８０
mass％未満では、残りの結合材（例えば、コンクリー
ト、消石灰など）の割合が多すぎることにより、ブロッ
クからのケイ酸塩イオンの溶出性が損なわれるおそれが
ある。

【００２７】また、結合材の一部若しくは充填材（密度
調整材）として、フライアッシュやクリンカーアッシュ
を用いることもできる。これらは火力発電所等において
石炭燃焼により生じるもので、一般にフライアッシュは
４５〜７５mass％程度、クリンカーアッシュは５０〜６
５mass％程度の可溶性シリカを含有している。また、結
合材としてセメント、消石灰、ＮａＯＨのいずれか又は
それらの２種以上を用いる場合、それらの全結合材中で
の割合は、セメント：２０mass％未満、消石灰：１０ma
ss％未満、ＮａＯＨ：１０mass％未満とすることが好ま
しい。これは、Ｃａの含有量が増えると結合材の反応生
成物がセメントの反応生成物と同様となり、ケイ酸塩の
供給効果が少なくなるからである。また、ＮａＯＨが多
過ぎると結合材の硬化にとって好ましくないからであ
る。

【００２８】また、特にケイ酸塩イオンの溶出性に優れ
たブロックとするには、結合材の８０mass％以上、望ま
しくは全部を高炉水砕スラグ微粉末とすることが好まし
い。したがって、結合材の代表的な組み合せとしては、
例えば、以下のような形態が考えられる。高炉水砕スラグ微粉末及び／又はＳｉＯ_２を４０mas
s％以上含有するシリカ含有物質：８０mass％以上、セ
メント：２０mass％未満高炉水砕スラグ微粉末及び／又はＳｉＯ_２を４０mas
s％以上含有するシリカ含有物質：９０mass％以上、消
石灰：１０mass％未満高炉水砕スラグ微粉末及び／又はＳｉＯ_２を４０mas
s％以上含有するシリカ含有物質：９０mass％以上、Ｎ
ａＯＨ：１０mass％未満高炉水砕スラグ微粉末：８０mass％以上、セメン
ト：２０mass％未満高炉水砕スラグ微粉末：９０mass％以上、消石灰：
１０mass％未満高炉水砕スラグ微粉末：９０mass％以上、ＮａＯ
Ｈ：１０mass％未満高炉水砕スラグ微粉末及び／又はＳｉＯ_２を４０mas
s％以上含有するシリカ含有物質：１００mass％高炉水砕スラグ微粉末：１００mass％

【００２９】また、ブロック中での骨材、結合材及び充
填材の割合は、通常、骨材１００質量部に対して、結合
材を０〜５０質量部、好ましくは１０〜３０質量部、特
に好ましくは１５〜２０質量部程度の範囲、充填材を０
〜５０質量部、好ましくは０〜２０質量部程度の範囲と
する。また、これらの粒度（篩通過粒度）は、骨材につ
いては７４μｍ〜１０ｍｍ、充填材については２ｍｍ以
下、結合材については７４μｍ未満が、それぞれ８０ma
ss％以上のものとすることが好ましい。

【００３０】本発明のブロックにおいて高炉水砕スラグ
の特質を十分に生かすには、先に述べたように少なくと
も高炉水砕スラグを骨材として用いることが好ましく、
特にケイ酸塩イオンの溶出性に優れたブロックとするに
は、骨材の８０mass％以上、望ましくは全部を高炉水砕
スラグとすることが好ましい。さらに、結合材からのケ
イ酸塩イオンの溶出性や高炉水砕スラグの有効利用を考
慮した場合、結合材についてもその８０mass％以上を高
炉水砕スラグ微粉末とすることが好ましい。このような
ブロックは、例えば、高炉水砕スラグ（骨材）：８０ma
ss％、高炉水砕スラグ微粉末（結合材）：１６mass％、
セメント（結合材）：４mass％の粉末原料に対して水を
外掛けで１２mass％添加し、これをモルタルミキサーで
混合後、型枠に流し込んで４週間養生し、水和硬化体を
作製する。

【００３１】本発明のブロックの形状は任意であり、例
えば、ケイ酸塩イオンの溶出性を高めるために凹凸部や
貫通穴を設けたものでもよい。また、水和硬化体などの
成型体を破砕などの方法で複数に分割したものでもよ
く、この場合のブロックの形状は不定形である。

【００３２】本発明の水中沈設用のブロックは、海水
域、汽水域、淡水域のいずれに沈設してもよく、また、
潮の干満や水量の増減による水位の変化などにより、一
部又は全部が一時的に水面から露出するような箇所に設
置してもよい。水中に沈設された本発明のブロックは、
ケイ酸塩イオンを水中に溶出することによりケイ酸塩イ
オンの水中への供給源となり、この溶出したケイ酸塩イ
オンはブロックの設置場所に応じて種々の働きをする。
例えば、後述するようにブロックの設置場所が赤潮多発
海域の場合には、ブロックから溶出したケイ酸塩イオン
が珪藻類を増殖させて赤潮の発生を防止する。すなわ
ち、この場合にはブロックは主として赤潮防止材として
機能する。また、後述するようにブロックの設置場所が
磯焼け海域又は磯焼けが発生するおそれのある海域の場
合には、ブロックから溶出したケイ酸塩イオンが珪藻類
を増殖させて磯焼けを解消し或いは磯焼け発生を防止す
る。すなわち、この場合にはブロックは主として磯焼け
防止材として機能する。

【００３３】また、本発明のブロックから溶出するケイ
酸塩イオンは上記のような特定の海域に限らず、あらゆ
る海域、水域において珪藻類などの増殖を促し、これに
伴う海藻類の増殖などに寄与する。したがって、本発明
のブロックは磯焼け防止材、赤潮防止材以外に、例え
ば、水中構造物用である石材やコンクリートの代替物と
しての使用も可能である。たとえば、消波ブロック、根
固めブロック、魚礁ブロック、藻礁ブロック、築磯材、
割ぐり石、護岸材などに適用できる。

【００３４】また、高炉水砕スラグをそのまま海底に敷
設した場合には海流などにより流失してしまう恐れがあ
るが、本発明のブロックはそのようなおそれは全く無
く、定置安定性に優れている。さらに、浮泥が堆積しや
すい海域の海底に高炉水砕スラグをそのまま敷設した場
合には、上記浮泥によりスラグ層が覆われてしまい、ス
ラグからのケイ酸塩イオンの溶出性が損なわれる恐れが
あるが、海底面などに置かれた本発明のブロックは海底
面から突出した状態にあるため、ブロックの側面が浮泥
に覆われることがなく、また、ブロックの上面に堆積し
た浮泥は海流や時化などの際の水流によりブロック下方
に容易に払い落とされるため、ケイ酸塩イオンの溶出性
が損なわれにくいという利点もある。

【００３５】本発明の水中沈設用のブロックは、通常、
高炉水砕スラグを含むブロックの原材料を水和硬化させ
て製造される。また、その際にオートクレーブ養生や通
常の常圧蒸気養生を経て製造することもでき、この場合
には高炉水砕スラグの水和反応が活性化されるので骨材
である高炉水砕スラグのみからブロックを得ることもで
きる。水和硬化によるブロックの製造は、原料を水と混
練後、型枠に入れ、通常１〜４週間養生することによっ
て製造される。結合材の少ない場合は強度が低いので脱
型するまで長期間かけるか、脱型後或いは型枠に入った
状態で長期の湿空養生又は水中養生を行う。強度が充分
な場合は気中養生でもよい。このように結合材又は高炉
水砕スラグと水とを反応させることにより水和硬化体が
製造される。さらに、蒸気養生（通常の常圧蒸気養生や
オートクレーブ養生など）によって水和反応を短時間で
行わせることも可能である。

【００３６】水和硬化により製造されたブロックであっ
て、骨材として高炉水砕スラグが用いられるとともに、
結合材に高炉水砕スラグ微粉末以外の材料が用いられて
いるものについては、水中に沈設した際にケイ酸塩イオ
ンの溶出性を高めるために、水に曝される表面になるべ
く高炉水砕スラグを露出させるようにすることが好まし
く、このため水和硬化により得られたブロック体を破砕
して破砕面を形成させ、この破砕面において骨材である
高炉水砕スラグが露出するようにすることもできる。し
たがって、この場合はブロックは水和硬化体を破砕して
得られた不定形の破砕物となる。上記破砕は水和硬化体
を例えばバックホーなどで複数に分割するなどの方法で
行ってもよい。また、同様の目的から水和硬化により得
られたブロック体の表面に所謂洗い出しを施し、骨材を
ブロック表面になるべく多く露出させるようにすること
もできる。

【００３７】次に、本発明の水中沈設用のブロックを用
いた磯焼け海域の藻場造成方法について説明する。な
お、本法が適用される磯焼けが生じている海底部とは、
岩礁や人工藻礁などの海藻着生基盤の表面が石灰藻に覆
われることにより、コンブ、ワカメ、アラメなどの有用
海藻が消失し又は消失しつつある海底部を指す。本発明
のブロックを用いた磯焼け海域の藻場造成方法では、磯
焼けが生じている海底部に磯焼け防止材として前記ブロ
ックを設置（沈設）するものである。

【００３８】珪藻類の増殖に必要な海水中のケイ酸塩イ
オンの濃度は１０μmol／Ｌ以上とされているが、この
ようなケイ酸イオン濃度は高炉水砕スラグを所定割合以
上含む前記ブロックの設置によって容易に達成される。
これにより海底の海藻着生基盤表面に珪藻類が安定的に
繁殖し、この結果、石灰藻の増殖が抑えられるととも
に、昆布やアラメなどの大型の海藻類が繁殖する。ま
た、海藻着生基盤表面に繁殖した珪藻類は、石灰藻とは
異なり魚介類の餌となるため、珪藻類が繁殖すれば磯焼
け海域において水産資源が増加する。また、ブロック中
の高炉水砕スラグからのケイ酸塩イオンの溶出は長期間
継続するため、珪藻類の増殖及びこれに伴う磯焼け防止
効果も長期間に亘って継続することになる。

【００３９】また、この藻場造成方法では、磯焼けが生
じている海底部において海藻着生基盤の周囲又は近傍に
前記ブロックを設置するのが好ましい。これによりブロ
ック中の高炉水砕スラグから溶出したケイ酸塩イオンに
より海藻着生基盤周囲の海水が高ケイ酸塩濃度化し、海
藻着生基盤に珪藻類を効果的に繁殖させることができ
る。海藻着生基盤は天然又は人工のいずれでもよく、前
者の場合は岩礁などであり、後者の場合には鋼製ブロッ
ク、コンクリートブロック、天然石、スラグ塊などであ
る。また、この後者の場合には、磯焼け防止材である前
記ブロックを設置した後に海藻着生基盤を設置してもよ
い。人工の海藻着生基盤を設置する場所は、岩礁帯、砂
地などを問わない。

【００４０】磯焼けが生じるのは外海に面した海域が多
く、一般にこのような海域は海流が速いので、高炉水砕
スラグをそのまま海底に設置すると海流により流失して
しまうおそれがあるが、本発明のブロックの場合には海
流による流失のおそれは全くない。また、磯焼け防止材
は、現に磯焼けを生じている海域だけでなく、磯焼けが
生じる恐れのある海底部において、上記と同様にして設
置することができる。なお、上述した藻場造成方法や磯
焼け防止方法が適用される海域（磯焼けを現に生じ又は
生じるおそれのある海域）は主として外海に面した海域
であり、したがって所謂赤潮が生じるような河川流入栄
養塩などにより富栄養化した海域とは対照をなすような
海域である。

【００４１】次に、本発明の水中沈設用のブロックを用
いた赤潮防止方法について説明する。この赤潮防止方法
では、海水域などの水中（以下、海水中に適用する場合
について説明する）に赤潮防止材として高炉水砕スラグ
を所定割合以上含む前記ブロックを設置（沈設）する。
上述したように珪藻類の増殖に必要な海水中でのケイ酸
塩イオンの濃度は１０μmol／Ｌ以上とされているが、
このようなケイ酸イオン濃度は前記ブロックを海中に設
置すること、好ましくは水深１５ｍ以内（より好ましく
は水深１０ｍ以内）の海中に設置することによって容易
に達成される。これにより表層海水中に珪藻類（シャッ
トネラなどの鞭毛藻類の競合種）が安定的に繁殖し、赤
潮の原因となるシャットネラなどの鞭毛藻類の異常増殖
が防止される。また、珪藻類の安定的な繁殖は、これを
食料とする魚介類の増殖にも効果があり、水産資源の増
加にも効果がある。また、ブロック中の高炉水砕スラグ
からのケイ酸塩イオンの溶出は長期間継続するため、珪
藻類の増殖及びこれに伴う赤潮防止効果も長期間に亘っ
て継続することになる。

【００４２】まず、この赤潮防止方法において、前記ブ
ロックは水深１５ｍ以内（以浅）、好ましくは１０ｍ以
内（干潮時の水深）に設置するのが望ましい。これは、
ブロックの設置深度があまり大きいと溶出したケイ酸塩
イオンが表層海水に到達しにくくなり、表層海水のケイ
酸塩濃度を高める上で効率が悪いからである。また、赤
潮発生海域が沿岸に近い場合（例えば、沿岸から数ｋｍ
以内の場合）には、図１に示すように水深１５ｍ以内、
好ましくは１０ｍ以内の海底に機能性ブロックＡを設置
すればよく、このブロックＡから溶出したケイ酸塩イオ
ンにより沿岸海域の海水が高ケイ酸塩濃度化し、この海
水が海流によって沖合に流されるため、その海域一帯の
表層海水のケイ酸塩濃度が高まり、珪藻類を効果的に増
殖させることができる。ブロックを海底に設置するに
は、ブロックをそのまま海底に設置する以外に、ブロッ
クを潜提の上に設置することもできる。これにより赤潮
の問題となる表層海水へのケイ酸塩の効率的な供給が可
能となる。

【００４３】一方、赤潮発生海域が沿岸から離れた沖合
の場合（例えば、沿岸から数ｋｍ以上離れた沖合の場
合）には、図１のように沿岸に前記ブロックを設置する
方法でもよいが、この方法の場合には、ブロックの設置
により高ケイ酸塩濃度化した海水が海流よって赤潮発生
海域に安定的に流れ込まなければならなず、事前に海流
などの調査が必要となる。したがって、赤潮発生海域が
沿岸から離れた沖合の場合は、図２に示すように沖合の
赤潮発生海域にブイや筏等の浮体Ｂを浮かべ、この浮体
ＢにブロックＡを保持させるようにすることが好まし
い。また、この場合にもブロックは水深１５ｍ以内、望
ましくは１０ｍ以内に設置することが好ましい。

【００４４】この場合に用いるブロックの形状は板状や
棒状の方が保持しやすく、また、ブイや筏を係留するロ
ープに固定するため穴付きのものが好ましいが、本発明
のブロックはそのような形状にも容易に成型できる。図
３はそのようなブロックの形状の一例を示しており、板
状ブロックＡの両端に穴ａが形成されている。このよう
な方法によれば、赤潮発生海域に対して前記ブロックか
ら直接ケイ酸塩イオンを供給することができ、赤潮発生
海域の表層海水が容易に高ケイ酸塩濃度化し、珪藻類を
効果的に増殖させることができる。また、浮体としては
海面上に浮設されるもののほかに、海面下に浮設される
ものでもよい。

【００４５】図２（ａ）は、海面に浮設されたブイＢ_１
を利用したもので、ブイＢ_１を海底に係留するロープＣ
に適当な間隔で図３に示すようなブロックＡを取付けた
ものである。また、図２（ｂ）は、海面に浮設された筏
Ｂ_２を利用したもので、筏Ｂ _２を海底に係留するロープ
Ｃに適当な間隔で図３に示すようなブロックＡを取付け
たものである。さらに、図２（ｃ）は海面に浮設された
ブイＢ_１を海底に係留するロープＣに適当な間隔で板状
又は箱状などの支持基盤Ｄを取付け、この支持基盤Ｄに
ブロックＡを載せたものである。

【００４６】ブロックＡを浮体Ｂに保持させる構造は図
２の形態に限定されるものではなく、例えば、ブロック
Ａを適当な固定手段により浮体Ｂの下部に直接取り付け
るようにしてもよい。また、ブロックを沿岸又は沖合に
設置する場合においては、ブロックを水底または陸上に
支持基盤を持つ構造物（例えば、海洋構造物）に保持さ
せること、例えば構造物から吊り下げるようにすること
もできる。

【００４７】なお、上述した赤潮防止方法が適用される
海域（旧来の赤潮多発海域）は主として内海や湾などに
おいて河川流入栄養塩などにより富栄養化した海域であ
り、したがって所謂“磯焼け”が生じるような海域とは
対照をなすような海域である。また、以上の実施形態で
は赤潮防止方法を海水域に適用する場合について説明し
たが、赤潮は汽水域や淡水域でも発生するものであり、
したがって、上記赤潮防止方法はこれらの水域に対して
も適用することができる。

【００４８】

【実施例】［実施例１］表１に示す配合割合にしたがっ
て原料を配合した後、コンクリートミキサーで混練し、
１ｍ×１ｍ×５０ｃｍの型枠に流し込んだ。成型には棒
状バイブレーターを用いた。なお、バイブレーターは混
練水を調整すれば使用しなくてもよく、また、水が少な
い場合は振動加圧成形してもよい。振動加圧成形の場合
は、即時脱型も可能である。１週間後に脱型し、その後
３週間気中で養生した。これからサンプルを採取し、圧
縮強度を測定した。また、製作したブロックを磯焼けの
海底に設置し、設置から２ヶ月後にブロック直上５０ｃ
ｍのポイントでのケイ酸塩イオン量を測定した。それら
の結果を表２に示す。なお、いずれのブロックも比重は
１．６であった。表２によれば、得られたブロックの強
度は２８日圧縮強さで１００ｋｇ／ｍ^２以上あり、沈設
材として充分な強度を有している。ケイ酸塩の溶出につ
いては、ブロックより５０ｃｍ離れたところで比較例以
外のものは１０μｍｏｌ／Ｌ以上であり、珪藻類の増殖
に十分な溶出量である。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】［実施例２］沿岸から沖合５００ｍ〜１ｋ
ｍの赤潮多発海域（湾内）において、海岸近くの海底に
高炉水砕スラグを主成分とする１ｍ×３ｍ×２ｍのサイ
ズのブロック（高炉水砕スラグ（骨材）：８０mass％、
高炉水砕スラグ微粉末（結合材）：１５mass％、消石灰
（結合材）：５mass％からなる原料を水と混練し、４週
間水中養生して得られたブロック）を赤潮防止材として
敷設した。その敷設範囲は海岸線から沖合に４０ｍ（水
深２〜７ｍ）までの範囲であって、海岸線の総延長２０
０ｍの範囲とし、敷設間隔は５ｍとした。

【００５２】ブロックの設置後（設置時期は夏期）、そ
の設置場所と旧来の赤潮発生ポイント（海域）の表層海
水中のケイ酸塩濃度と珪藻量とを継続的に調査した。そ
の結果を表３に示す。これによれば、ブロックの設置２
週間後には、その設置場所と旧来の赤潮発生ポイントで
の表層海水中のケイ酸塩濃度が増加しており、元々ケイ
酸塩濃度の低かった赤潮発生ポイントでも珪藻量が増加
していた。また、ブロックの設置後３年間調査を継続し
たが、この間赤潮の発生は全く認められず、またブロッ
クの設置場所では海藻や魚介類も多数観察された。

【００５３】

【表３】

【００５４】［実施例３］沿岸から沖合５ｋｍの水深約
４０ｍの赤潮多発海域（内海）にブイを浮かべ、高炉水
砕スラグを主成分とする径０．７ｍ×長さ５ｍのサイズ
のブロック（高炉水砕スラグ（骨材）：７０mass％、高
炉水砕スラグ微粉末（結合材）：２５mass％、ＮａＯＨ
（結合材）：５mass％からなる原料を水と混練し、２週
間気中養生して得られたブロック）を赤潮防止材として
前記ブイから吊した。前記ブロックを取り付け固定した
ロープの上部をブイに固定するとともに、ロープ下部に
アンカーを取り付けてブイを海底に係留した。そして、
このようなブロックを取り付けたロープを上記赤潮多発
海域の５００ｍ四方に１００ｍ間隔で設置した。

【００５５】ブロックの設置後（設置時期は夏期）、ブ
ロック設置海域とその外側海域（ブロック設置場所から
３ｋｍ離れた海域）の表層海水中のケイ酸塩濃度と珪藻
量とを継続的に調査した。その結果を表４に示す。これ
によればブロックの設置１週間後にはブロック設置海域
における表層海水中のケイ酸塩濃度と珪藻量はその外側
海域よりも増加していた。また、赤潮がブロック設置海
域の外側海域で発生した場合にも、ブロック設置海域に
は赤潮は流入せず、顕著な赤潮防止効果が確認された。

【００５６】

【表４】

【００５７】［実施例４］磯焼けした岩礁性の海底の凹
部に高炉水砕スラグを主成分とする２ｍ×４ｍ×１ｍの
サイズのブロック（高炉水砕スラグ（骨材）：６０mass
％、フライアッシュ（結合材）：１０mass％、高炉水砕
スラグ微粉末（結合材）：２０mass％、セメント（結合
材）：１０mass％からなる原料を水と混練し、６時間常
圧蒸気養生した後、１週間気中養生して得られたブロッ
ク）を磯焼け防止材として１００ｍ×１０ｍの範囲に２
０個設置した。その後、この付近の海底部での珪藻類及
び大型海藻類の着生の調査を継続して行った。その結
果、ブロック設置１週後には、ブロック設置場所近傍の
岩礁に付着珪藻が観察され、ブロック設置１ヶ月後には
ブロック設置場所から海流の下流側３０ｍまで付着珪藻
が観察された。また、大型の海藻類は、ブロック設置１
ヶ月後にスラグ設置場所の近傍に観察され、ブロック設
置６ヶ月後には海流の下流側２０ｍの範囲で観察され
た。また、長期の観察では、５年経過した後も６ヶ月後
と同様に珪藻類と大型の海藻類が観察された。特に大型
の海藻類はその種類も増加した。

【００５８】［実施例５］砂質の海底で、その周囲２０
ｍの岩礁性海底部が磯焼け状態となっている海域におい
て、砂質部に高炉水砕スラグを主成分とする１ｍ×１ｍ
×２ｍのサイズのブロック（高炉水砕スラグ（骨材）：
９０mass％、高炉水砕スラグ微粉末（結合材）：１０ma
ss％からなる原料を水と混練し、２４時間オートクレー
ブ養生して得られたブロック）を磯焼け防止材として３
０ｍ×３０ｍの範囲に１８個設置した。さらに、その上
に製鋼スラグ硬化体及び製鋼スラグを設置し、人工の岩
礁を作った。その後、この付近の海底部での付着珪藻及
び大型海藻類の着生の調査を継続して行った。その結
果、ブロック設置１週間後には、ブロック設置場所の人
工岩礁に付着珪藻が観察され、ブロック設置１ヶ月後に
はブロック設置場所から２０ｍ離れた岩礁においても付
着珪藻が観察された。また、大型の海藻類については、
ブロック設置１ヶ月後にブロック設置場所の人工岩礁に
観察され、ブロック設置６ヶ月後には設置場所から２０
ｍ離れた岩礁においても観察された。長期の観察では、
５年経過した後も６ヶ月後と同様に人工岩礁と天然岩礁
の双方に珪藻類と大型海藻類が観察された。特に大型の
海藻類はその種類も増加した。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように本発明の水中沈設用ブ
ロックは、安価で且つ大量に入手でき、しかもケイ酸塩
イオンの溶出性が高く且つこれが長期間継続する高炉水
砕スラグを主原料としたものであるため、これを利用し
て磯焼け防止や赤潮防止対策を広い海域に対して低コス
トに実施でき、しかも従来法に較べて格段に優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水中沈設用ブロックを赤潮防止材とし
て用いる場合の一実施形態を示す説明図

【図２】本発明の水中沈設用ブロックを赤潮防止材とし
て用いる場合の他の実施形態を示す説明図

【図３】本発明の水中沈設用ブロックを赤潮防止材とし
て用いる場の一形状例を示す説明図

【符号の説明】

Ａ…ブロック、Ｂ_１…ブイ、Ｂ_２…筏、Ｃ…ロープ、Ｄ
…支持基盤、ａ…穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 7/14 Ｃ０４Ｂ 7/14 18/14 18/14 Ｃ (72)発明者酒井英典広島県福山市鋼管町１番地鋼管鉱業株式会社研究所内Ｆターム(参考） 2B003 AA01 AA03 BB01 BB02 BB03 BB06 BB07 CC04 DD01 DD04 EE04 2B026 AA05 AB04 AB05 AB06 AC01 AC03 EA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉水砕スラグを５０mass％以上含むこ
とを特徴とする水中沈設用ブロック。
【請求項２】高炉水砕スラグの少なくとも一部が、ブ
ロック外周面又はブロック内部の開気孔面に露出してい
ることを特徴とする請求項１に記載の水中沈設用ブロッ
ク。
【請求項３】高炉水砕スラグが骨材及び／又は結合材
としてブロック中に含まれることを特徴とする請求項１
又は２に記載の水中沈設用ブロック。
【請求項４】結合材として高炉水砕スラグ微粉末及び
／又はＳｉＯ_２を４０mass％以上含有するシリカ含有物
質を含み、全結合材中に占める前記高炉水砕スラグ微粉
末及び／又は前記シリカ含有物質の合計の割合が８０ma
ss％以上であることを特徴とする請求項１、２又は３に
記載の水中沈設用ブロック。
【請求項５】骨材の全部が高炉水砕スラグであり、結
合材の８０mass％以上が高炉水砕スラグ微粉末であるこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の水中沈
設用ブロック。
【請求項６】ブロックが水和硬化体であることを特徴
とする請求項１、２、３、４又は５に記載の水中沈設用
ブロック。
【請求項７】ブロックが蒸気養生を経て製造された水
和硬化体であることを特徴とする請求項６に記載の水中
沈設用ブロック。
【請求項８】ブロックが水和硬化体を破砕して得られ
た不定形の破砕物であることを特徴とする請求項６又は
７に記載の水中沈設用ブロック。
【請求項９】磯焼けが生じている海底部に、磯焼け防
止材として請求項１、２、３、４、５、６、７又は８に
記載のブロックを設置することを特徴とする磯焼け海域
の藻場造成方法。
【請求項１０】天然又は人工の海藻着生基盤の周囲又
は近傍にブロックを設置することを特徴とする請求項９
に記載の磯焼け海域の藻場造成方法。
【請求項１１】磯焼けが生じるおそれがある海底部
に、磯焼け防止材として請求項１、２、３、４、５、
６、７又は８に記載のブロックを設置することを特徴と
する磯焼け防止方法。
【請求項１２】天然又は人工の海藻着生基盤の周囲又
は近傍にブロックを設置することを特徴とする請求項１
１に記載の磯焼け防止方法。
【請求項１３】磯焼けが発生している海底部又は磯焼
けの発生を予防すべき海底部に設置される磯焼け防止材
であって、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８に
記載のブロックからなることを特徴とする磯焼け防止
材。
【請求項１４】海水域、汽水域又は淡水域のいずれか
において、水中に赤潮防止材として請求項１、２、３、
４、５、６、７又は８に記載のブロックを設置すること
を特徴とする赤潮防止方法。
【請求項１５】水深１５ｍ以内の水中にブロックを設
置することを特徴とする請求項１４に記載の赤潮防止方
法。
【請求項１６】ブロックを水底に直接設置することを
特徴とする請求項１４又は１５に記載の赤潮防止方法。
【請求項１７】ブロックを水面上又は水面下に浮設し
た浮体に保持させることにより水中に設置することを特
徴とする請求項１４又は１５に記載の赤潮防止方法。
【請求項１８】請求項１、２、３、４、５、６、７又
は８に記載のブロックからなることを特徴とする赤潮防
止材。