JP2004175772A - コンクリート用抗菌剤、コンクリート組成物及びコンクリート製品 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート腐食の原因細菌、特に、下水施設等での硫黄酸化細菌、硫黄還元細菌、カルボン酸産生細菌等に対して優れた抗菌効果を有するコンクリート用抗菌剤、これを含有するコンクリート組成物、及びこれを用いて製造されたコンクリート製品を提供すること。
【解決手段】銀化合物、銅化合物及びイオン保持化合物を含むコンクリート用抗菌剤、これを含有するコンクリート組成物、これを用いて製造されたコンクリート製品。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート用抗菌剤に関し、更に詳しくは下水処理施設等におけるコンクリート腐食の原因細菌である硫黄還元細菌や硫黄酸化細菌に対する抑制効果を示すコンクリート用抗菌剤に関する。本発明はさらに、上記コンクリート用抗菌剤を含有するコンクリート組成物及びコンクリート製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より下水道処理施設等から発生する硫化水素や硫酸によって、コンクリート製の構造物や管路が腐食する問題があった。この腐食の原因は、土壌や水中に生存するチオバチルス属等の硫黄酸化細菌やデスルホビブリオ属等の硫黄還元細菌によって、下水中の硫酸塩が亜硫酸塩や硫黄を経由して最終的に生成した硫酸であることが確認されている。生成した硫酸はコンクリートとの化学反応によってコンクリートを石膏等の脆弱物質に変化させ、コンクリート構造物や管路の強度を一気に低下させ、損傷させる。これまでこの腐食対応技術としては、換気、中和剤投入、耐食材料による表面処理等が行われているが、長期対応やメンテナンスの面で充分な対策とはいえなかった。
【０００３】
その後、これらの問題を解決するために、硫黄還元細菌に抗菌作用があるチアベンタゾール等の有機薬剤、ニッケル金属等（特許文献１参照）、あるいは抗菌性金属イオン担持無機粉末（特許文献２参照）をコンクリート組成物に混入して防食させる技術が提案された。特に抗菌性金属イオン担持無機粉末をコンクリートに添加する技術は硫黄酸化細菌だけでなく硫黄還元細菌、カルボン酸産生細菌にも生育抑制効果がある有用な技術である。ところで、コンクリート構造物に所定の強度を付与するためには、コンクリート組成物に含まれるセメント、骨材、水の配合比を所定の範囲内にする必要がある。このため、コンクリート構造物に細菌の生育抑制効果を付与するのに必要な量の抗菌性金属イオン担持無機粉末をコンクリート組成物に充分に添加することができないという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１４９０５３号公報（２頁右上欄１２行〜左下欄４行）
【特許文献２】特開平９−６０７６８号公報（２頁右欄７行〜４７行）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、コンクリート腐食の原因細菌、特に、下水施設等での硫黄酸化細菌、硫黄還元細菌、カルボン酸産生細菌等に対して優れた抗菌効果を有するコンクリート用抗菌剤を提供することである。
本発明の第２の目的は、任意の配合比のコンクリート組成物に、コンクリート腐食の原因細菌に対して優れた抗菌効果を付与することができるコンクリート用抗菌剤を提供することである。
本発明の第３の目的は、上記コンクリート用抗菌剤を含有するコンクリート組成物を提供することである。
本発明の第４の目的は、上記コンクリート用抗菌剤を含有するコンクリート製品を提供することである。
本発明の第５の目的は、上記コンクリート組成物を用いて製造されたコンクリート製品を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下のコンクリート用抗菌剤、コンクリート組成物、コンクリート製品を提供するものである。
１．銀化合物、銅化合物及びイオン保持化合物を含むコンクリート用抗菌剤。
２．銀化合物が炭酸銀、酸化銀、及びリン酸銀からなる群から選ばれた少なくとも１種である上記１記載のコンクリート用抗菌剤。
３．銅化合物が炭酸銅、酸化銅、リン酸銅、及び水酸化銅からなる群から選ばれた少なくとも１種である上記１又は２記載のコンクリート用抗菌剤。
４．上記１〜３のいずれか１項記載のコンクリート用抗菌剤を含有するコンクリート組成物。
５．上記１〜３のいずれか１項記載のコンクリート用抗菌剤を含有するコンクリート製品。
６．上記４記載のコンクリート組成物を用いて製造されたコンクリート製品。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、銀化合物、銅化合物及びイオン保持化合物を含有するコンクリート用抗菌剤を提供するものである。
本発明においてコンクリート腐食抑制成分である銀及び銅を多く含有する銀化合物と銅化合物を配合することで、いかなる配合比のコンクリート組成物に対しても充分な抗菌性を付与することができるコンクリート組成物を作成できる。また本発明においてイオン保持化合物を配合することで、有用な銀及び銅成分の溶出を効果的に抑制し、優れた抗菌作用を長期間維持することができる。
従って、本発明のコンクリート用抗菌剤は、長期間にわたって細菌によるコンクリート腐食を抑制し、コンクリート製品の健常な状態を維持することができる。
【０００８】
本発明に使用する銀化合物は、銀を含むものであれば特に制限はないが、好ましくは銀を多量に含むもの、例えば、４０質量％以上、さらに好ましくは６０質量％以上、最も好ましくは７５質量％以上含むものが望ましい。好ましい銀化合物の例としては、炭酸銀（銀含有率７８％）、酸化銀（銀含有率９３％）、リン酸銀（銀含有率８７％）、塩化銀（銀含有率７５％）、フッ化銀（銀含有率８５％）、ヨウ化銀（銀含有率４６％）、臭化銀（銀含有率５７％）、硝酸銀（銀含有率６３％）、硫酸銀（銀含有率６９％）、酢酸銀（銀含有率６５％）、シュウ酸銀（銀含有率７１％）、銀ゼオライト（例えば銀含有率５％）等を挙げることができる。これらの中で、下水と接触した際に適当に溶解し抗菌効果を発揮しやすい観点から炭酸銀、酸化銀、リン酸銀が特に好ましい。なおここで下水と接触した際に適当に溶解する目安としては、人工下水における銀溶解度で１０〜１０００ｐｐｍが適当である。
人工下水の組成は以下のとおりである。
ペプトン ６７ｍｇ／Ｌ、グルコース ６７ｍｇ／Ｌ、
塩化アンモニウム １５６ｍｇ／Ｌ、リン酸第一カリウム １２ｍｇ／Ｌ、
リン酸第二カリウム １２ｍｇ／Ｌ
前記の銀化合物をコンクリート組成物に添加する量はセメント量に対して銀量で０．１〜２．０質量％が適当である。銀化合物の量が上記範囲より少ないと抗菌効果が不十分であり、上記範囲より多くても抗菌効果のさらなる向上はなく、不経済である。
【０００９】
本発明に使用する銅化合物は、銅を含むものであれば特に制限はないが、好ましくは銅を多量に含むもの、例えば、２５質量％以上、さらに好ましくは５０質量％以上、最も好ましくは６０質量％以上含むものが望ましい。好ましい銅化合物のして例としては、炭酸銅（銅含有率６８％）、酸化銅（銅含有率８０％）、リン酸銅（銅含有率５０％）、水酸化銅（銅含有率６５％）、塩化銅（銅含有率４７％）、フッ化銅（銅含有率６３％）、ヨウ化銅（銅含有率３３％）、臭化銅（銅含有率２８％）、硝酸銅（銅含有率３４％）、硫酸銅（銅含有率４０％）、酢酸銅（銅含有率３５％）、シュウ酸銅（銅含有率４２％）、銅ゼオライト（例えば銅含有率５％）等を挙げることができる。これらの中で、下水と接触した際に適当に溶解し抗菌効果を発揮しやすい観点から炭酸銅、酸化銅、リン酸銅、水酸化銅が特に好ましい。なおここで下水と接触した際に適当に溶解する目安としては、人工下水における銅溶解度で１０〜１０００ｐｐｍが適当である。
前記の銅化合物をコンクリート組成物に添加する量はセメント量に対して銅量で０．５〜２．５質量％が適当である。銅化合物の量が上記範囲より少ないと抗菌効果が不十分であり、上記範囲より多くても抗菌効果のさらなる向上はなく、不経済である。
【００１０】
本発明に使用するイオン保持化合物は、溶解した銀イオン及び銅イオンと結合して銀イオン及び銅イオンの溶出を抑制できるような化合物をいう。このようなイオン保持化合物の例としては、酸化アルミニウム、酸化鉄、シリカ、含水酸化チタン、含水酸化すず、含水酸化ジルコニウム、含水酸化アンチモン等の酸化物、モリブトリン酸塩、リンタングステン酸塩等のヘテロポリ酸、ゼオライト（結晶性アルミノケイ酸塩） 、エチレンジアミン四酢酸塩、トリニトロ三酢酸塩等のキレート化合物、トリポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩等のリン酸塩を挙げることができる。
前記のイオン保持化合物のコンクリート組成物に添加する量はセメント量に対して１０〜６０質量％が適当である。イオン保持化合物の量が上記範囲より少ないと抗菌効果の持続性が不十分であり、上記範囲より多くても抗菌効果のさらなる向上はなく、不経済である。
【００１１】
前記の銀化合物、銅化合物及びイオン保持化合物の粒子径は、特に限定されないが、コンクリート製造時のセメント粉、細骨材、粗骨材等との混合が容易であり、かつ均一な混合物が得られやすいという観点から、微粉末状であることが望ましく、特に、平均粒径が０．００１〜０．１ｍｍの微粉末であることが好ましい。
【００１２】
本発明のコンクリート用抗菌剤中の、銀化合物、銅化合物及びイオン保持化合物の質量比率は、上記範囲内であれば特に限定されないが、好ましくは１：０．１：１〜１：１０：８０、さらに好ましくは１：０．５：８〜１：５：４０である。
本発明のコンクリート用抗菌剤は、水、セメント粉、細骨材、粗骨材等のコンクリート原料中に直接添加しても良く、あるいは、水、セメント粉、細骨材、粗骨材等のコンクリート原料の少なくとも１種に添加したコンクリート組成物を予め製造しておいてこれを使用しても良い。
本発明のコンクリート用抗菌剤のセメント中の量は、好ましくは０．５〜３．０質量％、さらに好ましくは０．８〜１．５質量％である。コンクリート用抗菌剤の量が上記範囲より少ないと抗菌効果が不十分であり、上記範囲より多くても抗菌効果のさらなる向上はなく、不経済である。
【００１３】
本発明のコンクリート用抗菌剤は任意の配合のコンクリート原料、コンクリート組成物、コンクリート製品に添加して抗菌性を付与することができる。このようなコンクリート製品の例としては、従来より知られているマンホール（人孔）、ヒューム管、ボックスカルバート、レディミクストコンクリート、モルタル等を挙げることができる。なおこれらコンクリート製品には、減水剤、流動化剤、防せい剤、急結剤、硬化促進剤、凝結遅延剤、膨張材、フライアッシュ、クリンカ等を添加することもできる。
これらコンクリート製品の製造方法は従来より知られている遠心成型法や振動成型法等いずれも可能である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のコンクリート用抗菌剤を適用したコンクリート製品はいかなる配合比のコンクリート組成物においても長期間にわたって細菌によるコンクリート腐食を抑制し、健常な状態を維持することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
実施例１〜５、及び比較例１〜３（コンクリート用抗菌剤の調製及びモルタル供試体の作成）
セメント（普通ポルトランドセメント）１００質量部、砂２００質量部、水５０質量部からなるモルタル成分に、表１に示す銀化合物、銅化合物、イオン保持化合物を表１に示す量で加え、モルタルミキサーにより充分混合攪拌した後、４×４×１０ｃｍに成型しモルタル供試体を作成した。比較例として同様な方法にて、無添加のものと平均粒子径が０．１ｍｍの銅粉とチアベンタゾールを添加したモルタル供試体も作成した。各供試体の配合割合（質量部）を表１に示す。
【００１６】
試験例１（モルタル供試体の微生物腐食試験）
得られたモルタル供試体をチオバチルス菌（Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｉｏｏｘｉｄａｎｓｅ）の培養液（菌数１０^６個／ｍｌ）に３ヶ月間２０±５℃において浸漬した。培養液組成を表２に示す。その後モルタル供試体をハンマー等により割裂し、その面に１％フェノールフタレン溶液を数秒間噴霧し、１０分後、赤色に変化する位置までの深さを「腐食深さ」として計測した。フェノールフタレンで染色して赤色になった部分は健全部で、赤色にならなかった部分が中性となり脆弱化した部分である。この赤色にならなかった部分の深さ方向の距離をノギスで１面当たり５個所測定する。平均値を処理前の試料寸法から差し引きその１／２を腐食深さとする。腐食深さの測定値を表３に示す。浸漬開始直前の「腐食深さ」はいずれの試料も０ｍｍであった。
【００１７】
【表１】
表１ コンクリート用抗菌剤の調製及びモルタル供試体の作成データ

（配合量の単位は質量部である。）
【００１８】
【表２】
表２ チオバチルス菌培養液組成

【００１９】
表３ モルタル供試体の微生物腐食試験結果

【００２０】
表３から、本発明のコンクリート用抗菌剤を含有するモルタルは、従来の抗菌剤と比較して抗菌作用が長期間持続することがわかる。

Claims (6)

1. 銀化合物、銅化合物及びイオン保持化合物を含むコンクリート用抗菌剤。
2. 銀化合物が炭酸銀、酸化銀、及びリン酸銀からなる群から選ばれた少なくとも１種である請求項１記載のコンクリート用抗菌剤。
3. 銅化合物が炭酸銅、酸化銅、リン酸銅、及び水酸化銅からなる群から選ばれた少なくとも１種である請求項１又は２記載のコンクリート用抗菌剤。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のコンクリート用抗菌剤を含有するコンクリート組成物。
5. 請求項１〜３のいずれか１項記載のコンクリート用抗菌剤を含有するコンクリート製品。
6. 請求項４記載のコンクリート組成物を用いて製造されたコンクリート製品。