JP2023031272A - 水中緑化用吹付材及び水域設置用構造物の製造方法並びに水中緑化工法 - Google Patents

水中緑化用吹付材及び水域設置用構造物の製造方法並びに水中緑化工法 Download PDF

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Abstract

【課題】水中微生物担体資材を吹き付けて基質の表面に波浪で剥離しないように強固に保持する水中緑化用吹付材の提供。【解決手段】水中緑化用吹付材は、酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、粒状塩化ナトリウムと、を含む粉粒状吹付基材と、水又は海水に溶解した塩化マグネシウムを含む吹付時添加剤とを備えた。さらに、粉粒状吹付基材には粒状塩化ナトリウムを加えてもよい。酸化マグネシウムを含む粉粒状吹付基材に塩化マグネシウムを含む吹付時添加剤を添加することにより、構造物に対する接着性が極めて大きく向上し、荒天時でも水中において構造物表面に形成される吹付層が剥離消失することが抑制される。綿状生竹繊維を混合することで、窒素固定菌の定着及び繁殖が誘導され、吹付層における水中微生物又は水生植物の繁殖がより大きく促進される。【選択図】図１０

Description

本発明は、水中又は水辺に設置する消波ブロック、河川護岸ブロック、魚礁、ケーソン、廃船などの構造物の表面に吹き付けて表面コーティングすることにより、それら構造物の表面に水中微生物又は水生植物の繁殖を誘導する水中緑化用吹付材及び水中緑化工法に関する。
近年、全国各地の沿岸水域の広い領域で、磯焼け（浅海の岩礁・転石域において海藻の群落（藻場）が季節的消長や多少の経年変化の範囲を越えて著しく衰退または消失して貧植生状態となる現象。）に代表される藻場（沿岸の浅海領域に於いて海藻や海草が繁茂している場所、或いはそれらの群落や群落内の動物を含めた群集。）の衰退が生じている（非特許文献１，非特許文献２（１９頁），非特許文献３（６０－７３頁）参照）。藻場が衰退する原因は海域によって様々であり、原因調査を行い原因に応じた対策を行う必要があるが、よく見られる藻場衰退原因の一つとして、浮遊砂による岩礁の埋沒や摩耗、海藻や海草の生長に必要な栄養塩の不足が挙げられる。このような藻場衰退原因に対する対策として、海藻の増殖を促進するための基質（ブロックや石材）の提供や、栄養塩（生物の成長や増殖に欠かせない無機塩類。窒素Ｎ，リンＰ，鉄Ｆｅなど。）の人為的供給が実際に行われている（非特許文献２（３７，４２頁），非特許文献３（１９５－１７３頁），非特許文献４参照）。尚、「基質」とは海藻着生表面の材料をいい、「栄養塩」とは生物の成長や増殖に欠かせない無機塩類のことをいう。このような基質提供及び栄養塩供給に関する技術としては、特許文献１～１４に記載のものが公知である。
（１）栄養塩供給に関する技術
栄養塩供給に関する技術に関する技術としては、窒素Ｎ，リンＰのような肥料三要素（カリＫは海中に豊富に存在）の不足分の供給を行うもの、鉄Ｆｅのような不足したミネラルの供給を行うもの、これら双方の供給を行うものがある。また、栄養塩供給の方法として、栄養塩を含む担体を水中に投入するもの（特許文献２－５）と、栄養塩である窒素Ｎを海底に固定する微生物の定着・増殖を誘導するもの（特許文献１）とがある。
特許文献１には、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維を袋体の内部に充填し封止し水中微生物担体資材が開示されている。この水中微生物担体資材を水中に沈設すると、水中微生物は、裂開した繊維細胞壁内に入り込み定着・繁殖しこの中で生態系を形成する。この生態系により水中の有機物は効率的に分解され、水中の富栄養化が抑制されて水質浄化が促進される。竹繊維は腐食・消失までに数年程度かかり、数年に亘り微生物担体は消失せずに維持される。また、自然環境水域では細胞壁内に発生する窒素固定菌が窒素固定し、水生植物の繁殖を促し、繁殖した水生植物が水中のリン酸イオンを取り込み、水中の富栄養化が抑制される。
また、栄養塩を含む担体を水中に投入して、直接栄養塩を水中に徐放させるものとして、特許文献２－５に記載の技術が開示されている。特許文献２には、石炭灰と鉄とキレート剤とを含有する施肥材を貝類又は藻類の増殖水域に配置し、前記貝類或いは前記藻類の生育を促進させる、水生生物の増殖方法が記載されている。特許文献３には、上面が開放された硬質容器又は１以上の孔部を有した硬質容器（鋼又はコンクリート、或いはそれらの組み合わせで作製されてなる硬質容器）に、鉄鋼スラグを含有する施肥材料、或いはこの施肥材料を充填させた透水性の袋体が収容されていることを特徴とする水域環境保全容器が記載されている。特許文献４には、鉄鋼スラグから供給される二価鉄（Fe2+）とアンモニア化成する窒素化合物から供給されるアンモニア(NH3)との間でつくられる可溶性の錯イオン[Fe(NH3)6]2+からなる鉄系肥料分と、窒素化合物中のリン、窒素からなる有機系肥料分を同時に生物に供給することを特徴とする施肥材料を、透水性の袋体および/または容器に充填し、これを水中に設置する施肥方法が記載されている。特許文献５には、ＳｉＯ２：６３．９～７８．３％（重量％、以下同じ）、Ａｌ２Ｏ３：１１．６～１４．２％，Ｆｅ２Ｏ３：３．６０～４．４０％，ＭｇＯ：１．５２～１．８６％，ＣａＯ：１．７３～２．１３％，Ｋ２Ｏ：２．７０～３．３２％，Ｐ２Ｏ５：０．０５４～０．０６８％を主成分とし、残部に他の微量元素を含有してなる広域変成岩を、水中に投入して水中動植物の育成場とする水中動植物増殖媒体が記載されている。この水中動植物増殖媒体については、水中動植物増殖媒体としての広域変成岩が有するミネラル分を利用しようとする水中植物の指向性により、水中植物が広域変成岩に良く着生し生育して、良好に生育した水中植物の周りに水中動物が集まる。したがって、製造が容易でコストが低いのに、水中動植物を極めて効率良く保護育成することができる効果があるとの記載がある。
（２）基質提供に関する技術
基質提供に関する技術としては、セメント系材料からなるブロックを用いて構成された基質を海底に沈設するもの（特許文献６－１３）や、廃船を利用して構成された基質を海底に沈設するもの（特許文献１４）などが公知である。また、これらの基質に、栄養塩を徐放する担体を含ませることで、同時に栄養塩供給ものが多く開示されている。
特許文献６には、セメント系材料からなるブロックまたは構造物の表面に海草が付着し易いようにするために、硬化前および硬化後のセメント系材料の表面に粗面加工を施す方法または破断面が粗で小さな空隙や窪み・ひび割れ等を有する固形廃棄物または自然石を表面に埋め込む方法などを用いてブロックまたは構造物を製造し、これを海水中へ敷設または設置して藻場の形成や海草の繁茂する人工漁礁を構築し、魚介類の生息環境を保全するものが記載されている。海水中へ敷設または設置する構造物は、硬化前または硬化後の適当な時期にセメント系材料の表面に砂、水または空気等を吹きつけ、あるいはブラッシング等を施してその表面を粗に加工してなるものが記載されている。特許文献７には、少なくとも表面が、廃棄物溶融スラグ（下水汚泥焼却溶融スラグ、ゴミ焼却溶融スラグ、フライアッシュ溶融スラグ、砕石スラッジ溶融スラグ、製紙スラッジ焼却溶融スラグ及び建設廃材焼却溶融スラグなど）を含有するスラグ粉末、アルカリ性刺激材（ポルトランドセメント、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及び弱酸のアルカリ金属塩）及び水を含む混合物の硬化体で形成された、魚礁、藻場等に用いられる生物易付着性硬化体が記載されている。特許文献８には、コンクリート製人工魚礁の表面にポルトランドセメントより低ｐＨのフォスフェートセメント（リン酸セメント）のアルカリ溶出抑制素材を被覆することに加えて、ミネラル徐放性素材（鋳物廃砂，フライアッシュ，鋳物廃砂，ゼオライト等。）及び／又は藻類付着性向上素材（表面に微細孔を形成する多孔質素材。有孔虫化石土、サンゴ化石、有孔虫化石土等。）で被覆して、アルカリ溶出を抑制しつつ、藻場形成に貢献する鉄分等のミネラルを徐放させ、魚礁の表面に遊走子や受精卵が着生しやすくする人工魚礁の表面改質方法が記載されている。特許文献９には、淡水域、海域または汽水域の岸辺や海岸、床面に設置されるコンクリート成形体であって、表面から露出する多数の空隙を有する微細骨格構造体（徐冷スラグなど）を含み、ポーラス状に形成されたコンクリート成形体が記載されている。微細骨格構造体の空隙は海藻の胞子などが着床し易くなり、ポーラスコンクリートの空隙は水生植物が容易に根を張ることができると共に、水生生物にとって生息に好適な空間となる。特許文献１０では、ポルトランドセメント１００重量部に対して、粉粒状の木質炭化物（竹炭・木炭・活性炭等）を１５～３５重量部，細骨材を４０～１５重量部の割合で配合し、所要量の水で混練し、表面に細突起を多数有する型枠内に流し込んで硬化させて製造された表面に細孔を多数有する多孔質炭入りコンクリート製品（魚礁ブロック，魚巣ブロックなど）が記載されている。このコンクリート製品では、従来の普通セメントでは混合できないとされた木質炭化物を多量混合させることができ、しかも脆性もなく普通コンクリート製品同等程度の強度を有させることができ、また、この多量の木質炭化物によって、水・空気の浄化力が高くなり、又多孔性の炭の構造から微生物の着生を促し、生物的浄化力も高まると記載されている。特許文献１１には、海底設置面との間に海流が流通可能な間隙を作る複数の脚部を底面に有する台座ブロックと、当該台座ブロックの上面に着脱自在に取付けられると共に、該台座ブロックを上下に貫通する海水が流通する中央孔を挟んで配置された海流に容易に流されない程度の重量を有する少なくとも一対の上部ブロックと、前記台座ブロック、上部ブロックのいずれか又は複数において、それらの側部に貝類が着生するための溝を有し、前記台座ブロック並びに上部ブロックは、セメントを主たる構成成分とし、これに鉄、必須アミノ酸を加えてなることを特徴とする海藻増殖用ブロックが記載されている。この海藻増殖用ブロックでは、海藻増殖用ブロック周辺での海流を遮断することなく効果的に活用でき，海藻が着生・増殖しやすくなり、台座部分に着生している海藻により、新たな着脱部においてもより迅速な海藻の着生、増殖が期待できる。これらの効果により、より低コストで、迅速な磯焼け対策が可能となると記載されている。特許文献１２には、結合材と、１２０℃以上の蒸気により蒸気加熱した貝殻（水産業や食品加工業等で廃棄物として発生するカキ、帆立貝、アサリ、ハマグリ、アワビ、トコブシ、サザエ等の貝殻）又は少なくとも一部が炭化した木材（丸太状、板状、角材状、チップ状、粉状等の杉、松、楢、桧等の一般の木材や竹など）を含有してなるモルタル・コンクリートを用いてなる構造物及び魚礁が記載されている。この構造物及び魚礁によれば、ゴカイ類や甲殻類等のベントスが早期に付着及び／又は潜入することにより、それらを捕食する魚類が早期に蝟集する効果が早期に発現し長期間保持することが可能であると記載されている。特許文献１３には、コンクリートブロック本体と、前記コンクリートブロック本体の内部に配設される複数の木材とを含んで構成され、木材同士の間に隙間が設けられると共に、各木材の長手方向の少なくとも一方の端面が、コンクリートブロック本体の側面に露出した状態で配設された環境改善型魚礁ブロックが記載されている。この環境改善型魚礁ブロックによると、コンクリートブロック本体内に多くの木材を配設することが可能であるため、間伐材の利用促進が図られ、海底沈設後、木材が食害等により消失することにより、コンクリートブロック本体の内部に複数の空間が形成され、当該空間は魚介類にとって格好の隠れ場所、産卵場所として機能し、魚礁としての機能を併せ持った港湾構造物となると記載されている。
特許文献１４には、繊維強化プラスチックを船体の一部或いは全てに使用した船舶であって、正規用途に使用されなくなった船から、推進装置、操舵装置、デッキ、燃料タンク、その他の付属部品の内少なくとも１個以上を取除いた船体に、躯体内部に空洞部を内包する枠体ユニットを連結し、連結枠体の内部空間に中空構造を破壊した竹材或いは木質有機物を挿入し、連結枠体躯体内の空洞部に加圧空気を注入し或いは排気する事によって浮沈調節が出来、任意の位置に設置出来る事を特徴とする浮沈自在型の有機物漁礁が記載されている。これにより、海面近くに有機物の個体を提供し、浅瀬が再現され、これを食する水棲生物が繁殖する事によって魚類の餌が確保され、海藻が着床し、膨大な小空間が立体的に生まれて稚魚・幼魚の安全が確保され、食物連鎖が完成し、人間の活動によって絶たれた炭素の循環が復活すと記載されている。
特開２０１７－０７４０４１号公報 特開２０１５－２２６５１１号公報 特開２００７－３３０２５４号公報 特開２００６－３４５７３８号公報 特開２００７－１１７０６９号公報 特開２００７－２１５５３２号公報 特開平１１－２７６０１４公報 特開２０１９－２１６６９８公報 特開２００４－０３５３６６号公報 特開２００１－０３２４０２公報 特許第４９０４５６５号明細書 特開２００４－１４９３４５号公報 特開２０１３－２４５５３８号公報 特開２０１０－１０４２３７号公報 特開２０１０－０７０９６３号公報 特開２００６－７１２号公報 特開２００６－２５５６１７号公報
水産庁，平成18年度環境・生態系保全活動支援調査委託事業「沿岸域の環境・生態系保全活動の進め方（暫定指針）」，［online］，平成１９年３月，水産庁，［２０２１年８月１２日検索］，インターネット＜URL：https://www.jfa.maff.go.jp/j/kikaku/tamenteki/sankou/attach/pdf/index-4.pdf＞． 水産庁，「藻場の働きと現状」，［online］，２０２１年８月，水産庁，［２０２１年８月１２日検索］，インターネット＜URL：https://www.jfa.maff.go.jp/j/kikaku/tamenteki/kaisetu/moba/moba_genjou/＞． 水産庁，「磯焼け対策ガイドライン(第３版)」，［online］，令和３年３月，水産庁，［２０２１年８月１２日検索］，インターネット＜URL：https://www.jfa.maff.go.jp/j/gyoko_gyozyo/g_gideline/index.html＞． 水産庁漁港漁場整備部，「磯焼け対策における施肥に関する技術資料」，［online］，平成２７年３月，水産庁，［２０２１年８月１２日検索］，インターネット＜URL：http://www.jfa.maff.go.jp/j/gyoko_gyozyo/g_hourei/pdf/sehigijutsusiryou.pdf＞． Sam A. Walling and John L. Provis, "Magnesia-Based Cements: A Journey of 150 Years, and Cements for the Future? ", Chem. Rev. Vol.116 (2016) pp.4170-4204. Zhou, Z.; Chen, H.; Li, Z.; Li, H. "Simulation of the properties of MgO-MgfCl2-H2O system by thermodynamic method", Cem. Concr. Res. 2015, 68, 105-111. Deng, D. "The mechanism for soluble phosphates to improve the water resistance of magnesium oxychloride cement", Cem. Concr. Res. 2003, 33, 1311-1317. Tan, Y.; Liu, Y.; Grover, L. "Effect of phosphoric acid on the properties of magnesium oxychloride cement as a biomaterial", Cem. Concr. Res. 2014, 56, 69-74. 鷺猛，三宅泰雄，猿橋勝子，「海水中の窒素および リンについて」，日本海水学会誌，日本海水学会，1982年，第36巻，第4号，pp．253－262． 袋昭太，島多義彦，「カキ殻を利用した水環境改善技術の開発－カキ殻覆砂工法およびカキ殻フィルター工法－」，フジタ技術研究報告，株式会社フジタ，2005年，第41号，pp．63－68．
上述のような、基質提供及び栄養塩供給に関する技術には、次のような課題がある。
（１）栄養塩供給に関しては、特許文献２－５に記載の技術のように、栄養塩を含む担体を水中に投入するものは、担体内の栄養塩は徐放されることで消失するため、藻場が回復する前に枯渇する場合がある。そのため、同じ海域に定期的に栄養塩を含む担体を投入する必要があるが、過剰に投入しすぎると過栄養状態となり、逆に赤潮や青潮の発生にも繋がるため、適度な投入量の調節が難しい。一方、特許文献１のように、水中に存在する窒素固定菌を担体内で定着・増殖させ、栄養塩である窒素Ｎを海底に固定するは、長期間に亘り栄養塩の量が自然に調整されるため、定期的な栄養塩の投入や適度な投入量の調節などは必要ない。然し乍ら、本発明者は実際に海域に於いて試験を行ったところ、数月から数年程度の期間で、水中微生物担体資材（生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維）を収納する資材包持嚢袋自体が荒天時の波浪の影響などにより流亡したり、海底の漂砂に埋沒して藻場に対する栄養塩供給に支障を来す場合があるという問題があった。
（２）海底に沈設するブロックや廃船などの基質（特許文献６－１４）に関しては、多くの場合磯焼けした海域では栄養塩が不足しており、そのような海域では、基質に栄養塩を徐放する担体を含ませる必要があるが、どのようにして栄養塩を徐放する担体を基質に固定するかが問題となる。特許文献１４のように、基質内部に形成された空洞内に、間伐材や竹などの木材を直接入れる場合、荒天時の波浪の影響などにより木材が外部に流出し、散乱、漂流し、魚網に絡み、魚網破損を招く要因となるため漁業関係者に敬遠される。また、粉粒状の木質炭化物（竹炭・木炭・活性炭等）をセメントなどにより基質内部に封入する場合は、逆に、封入した木質炭化物に含まれる栄養塩が外部に徐放されにくくなるため、藻場の再生に十分な栄養塩が海域に放出されないという問題がある。また、栄養塩を徐放する担体の保持に樹脂製の袋や網や籠などを用いる場合、近年問題となっているマイクロ・プラスチックの海洋放出に繋がるため好ましくない。
本発明では、藻場回復のための栄養塩供給及び基質提供を行う技術提供を行うものとし、そのための手段に、海底に沈設するブロックや廃船などの基質の表面に栄養塩である窒素Ｎを固定する窒素固定菌を誘導増殖させる水中微生物担体資材（生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維）を海底漂砂に埋沒せず且つ流亡しないよう長期間海底に維持することを目的とする。これには、海底砂の砂面の季節変動幅の最高位よりも高所に水中微生物担体資材を固定し保持する必要があり、その手段として、ブロックや廃船などのように、大重量で海底砂面変動幅よりも大きい高さを持った基質に水中微生物担体資材を吹き付けにより固定する手法を採用する。そして、本発明の目的は、この水中微生物担体資材を吹き付けて基質の表面に波浪で剥離しないように強固に保持するとともに、水中で吹付層内に窒素固定菌の侵入を容易にすることが可能な水中緑化用吹付材及びそれを用いた水域設置用構造物の製造方法並びに水中緑化工法を提供することにある。
本発明に係る水中緑化用吹付材の第１の構成は、水底又は水辺に設置する構造物の表面に吹き付けることにより、該構造物の表面に水中微生物又は水生植物の繁殖を促進させるための水中緑化用吹付材であって、
酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、粒状塩化ナトリウムと、を含む粉粒状吹付基材と、淡水又は海水に溶解した塩化マグネシウムを含む吹付時添加液と、を備え、
又は、酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、粉粒状の無水塩化マグネシウムと、を含む粉粒状吹付基材と、淡水又は海水を含む吹付時添加液と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、
（１）酸化マグネシウムを含む粉粒状吹付基材に塩化マグネシウム及び水を含む吹付時添加液を添加することにより、又は酸化マグネシウム及び無水塩化マグネシウムを含む粉粒状吹付基材に水を含む吹付時添加液を添加することにより、オキシ塩化マグネシウムセメントが形成されて構造物に対する接着性が極めて大きく向上し、荒天時でも水中において構造物表面に形成される吹付層が剥離消失することが抑制される。また、吹きつけを行う構造物（基質）に、荒天時の波浪の影響で流亡したり海底の漂砂に埋沒しないものを用いれば、特許文献１の場合のような藻場に対する栄養塩供給に支障を来す問題も生じない。
（２）綿状生竹繊維は、吹付層内でフィラーとして機能し、吹付層が構造物から剥がれにくくなる。硬化した吹付層の内部は、水酸化マグネシウムと塩化マグネシウムの水和物（マグネシウムオキシクロライド）により強アルカリ性に維持されるため、竹繊維を腐蝕させる木材腐朽菌の繁殖は抑えられ、長期に亘り強度が維持される。
（３）綿状生竹繊維を混合することで、窒素固定菌の定着及び繁殖が誘導され、吹付層における水中微生物又は水生植物の繁殖がより大きく促進される。窒素固定菌は、綿状生竹繊維の細胞壁内の空間で繁殖し、吹付層の内部のアルカリ性環境でも繁殖することができる。窒素固定菌は、水中の窒素をニトロゲナーゼによる窒素固定反応により還元してアンモニア態窒素に変換するもので、綿状生竹繊維の繊維質自体を分解するものではない。
なお、本発明に於いて、構造物表面に形成される吹付層の強度をより大きくするために、粉粒状吹付基材には、砂，廃ガラス，クリンカーアッシュ，バガス（Bagasse）（サトウキビ搾汁後の残渣）などの細骨材を追加で加えることもできる。また、粉粒状吹付基材の各素材を混合しやすくするため、団粒剤などを追加で加えることもできる。
また、海底に沈設する水域設置用構造物に対して水中緑化用吹付材を適用する場合、吹付時添加液に、設置現場の海域の海水を利用することで、現場まで水の運搬を行う必要がなくなり、運搬コスト及び労力が大幅に軽減される。また、海水中にはマグネシウムイオンＭｇ２＋及び塩化物イオンＣｌ－が、それぞれ約３．６９溶質％（０．１２７２質量％），約５５．０５溶質％（１．８９８質量％）含まれており、塩化マグネシウムに換算すると、海水中の塩分（海域により変化するが海水の約３．４質量％が塩分で残りが水）のうち約９．６質量％が塩化マグネシウム（所謂「にがり」）である。この海水中の塩化マグネシウムも酸化マグネシウムと反応してオキシ塩化マグネシウムセメントを形成するため、海水を利用することで、別途添加が必要な塩化マグネシウムの量を減らすことが出来る。
本発明に係る水中緑化用吹付材の第２の構成は、前記第１の構成に於いて、前記粉粒状吹付基材は、さらに粒状塩化ナトリウムを含むことを特徴とする。
この構成によれば、粒状塩化ナトリウムを添加することで、構造物表面に形成される吹付層は、溶解していない粒状塩化ナトリウムを含む状態で凝固する。尚、塩化ナトリウムは潮解性はなく、水に溶解するのに時間がかかるため、粒状塩化ナトリウムは吹付層が凝固するまで固体粒のまま残る。そして、この吹付層で表面コーティングされた構造物を水底に沈設すると、吹付層に含まれた粒状塩化ナトリウムは長時間経過すると水中に溶解して消失しボイド（小孔）となり、吹付層はポーラスな状態となる。このポーラスな状態の吹付層の小孔内に微生物や水生植物の根又は付着器が侵入することで、吹付層における水中微生物又は水生植物の繁殖がより大きく促進される。また、塩化ナトリウムはもともと自然界に多量に存在する物質であり、有機系発泡剤を用いる場合と異なり、粒状塩化ナトリウムを吹付層のポーラス化のための資材として使用すれば公害を引き起こす恐れは全くない。
本発明に係る水中緑化用吹付材の第３の構成は、前記第２の構成に於いて、前記粒状塩化ナトリウムは、粒径が０．１ｍｍから１２ｍｍの塩化ナトリウム粒体が９０ｗｔ％以上含有されているものであることを特徴とする。
この構成によれば、粒状塩化ナトリウムの粒径を上記範囲とすることで、吹付層で表面コーティングされた構造物を水底に沈設した際に、吹付層は、微生物や水生植物の根又は付着器が侵入しやすく、且つ吹付層の付着強度が維持されて剥離消失しにくいような、適度にポーラスな状態となる。粒状塩化ナトリウムの粒径が０．１ｍｍより小さいと、吹き付け後に凝固する前に粒状塩化ナトリウムが水に溶解して凝固後に塩化ナトリウムの粒状の塊が殆ど残らなくなる。逆に、粒径が１２ｍｍよりも大きいと、吹き付け時に粉粒状吹付基材が吹付ホース内に詰まりやすくなるため、作業効率の低下を招く。また、吹き付け後に凝固した吹付層内に生じる塩化ナトリウムの塊の大きさが１２ｍｍよりも大くなると、その塊が溶解消失した後に生じる痕跡孔の大きさが大きくなり、吹付層の強度が低下し、水中において構造物表面に形成される吹付層が剥離消失し易くなる。
本発明に係る水中緑化用吹付材の第４の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成に於いて、前記粉粒状吹付基材の酸化マグネシウム１重量部に対し、淡水又は海水に溶解した塩化マグネシウムを含む前記吹付時添加液を調整する際に使用する塩化マグネシウム六水和物の量は０．５～２．０重量部であることを特徴とする。
この構成によれば、酸化マグネシウムと塩化マグネシウムの混合比を上記比率とすることで、構造物に対する接着性が非常に大きくなる。塩化マグネシウムが０．５重量部よりも小さくなると、構造物に対する接着性が低下し、水中において構造物表面に形成される吹付層が剥離消失し易くなる。２．０重量部よりも大きくなると、吹き付け時の吹付層の流動性が大きくなりすぎるため、構造物表面に適度な厚みの吹付層を形成するのが困難となる。
本発明に係る水中緑化用吹付材の第５の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成に於いて、前記粉粒状吹付基材の酸化マグネシウム１重量部に対し、粉粒状の無水塩化マグネシウムを含む前記粉粒状吹付基材の無水塩化マグネシウムは０．０２～０．１重量部であることを特徴とする。
この構成によれば、酸化マグネシウムと塩化マグネシウムの混合比を上記比率とすることで、構造物に対する接着性が非常に大きくなる。無水塩化マグネシウムの含有比が０．０２重量部よりも小さくなると、構造物に対する接着性が低下し、水中において構造物表面に形成される吹付層が剥離消失し易くなる。無水塩化マグネシウムの含有比が０．１重量部よりも大きくなると、吹き付け時の発熱量が大きくなり過ぎて、吹き付けを行った構造物表面が高温となり過ぎるため好ましくない。
本発明に係る水中緑化用吹付材の第６の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成に於いて、前記粉粒状吹付基材は、酸化マグネシウム１重量部に対し、前記綿状生竹繊維が０．４～０．８重量部含まれていることを特徴とする。
尚、竹繊維が０．４重量部よりも小さいと、微生物の誘導効果が低くなり、構造物の表面の水中微生物又は水生植物の誘導効果が低くなる。竹繊維が０．８重量部よりも大きいと、吹付層の強度が低下して、水中において構造物表面に形成される吹付層が剥離消失し易くなる。
本発明に係る水中緑化用吹付材の第７の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成に於いて、前記粉粒状吹付基材には、リン酸塩を含む粉粒体が混合されていることを特徴とする。
この構成によれば、粉粒状吹付基材にリン酸塩を含む粉粒体を混合することで、水中緑化用吹付材を構造物に吹き付けて構造物を吹付層で被覆して、該被覆構造物を水中に設置した際に、リン酸塩が水中の吹付層内部のＭｇ２＋イオンレベルを低下させてオキシ塩化マグネシウム（Magnesium Oxychloride；以下「ＭＯＣ」という。）セメント（ＭｇＯとＭｇＣｌ２とが水和して吹付層内に生成されるセメント）の水和物相を安定化させるため、吹付層の強度の劣化を抑止することができる。また、長期間に亘り吹付層から水中に徐放されるリン酸塩により、被覆構造物の周辺に植物の生長に必要なリンが供給されることとなり、吹付層における水中微生物又は水生植物の繁殖がより大きく促進される。
ここで、「リン酸塩」としては、具体的には、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ等のアルカリ金属の無機リン酸塩のほか、骨りん酸（骨を酸で溶かし、沈降したリン酸分を凝集して粒状にした肥料）、ようりん肥料（リン酸と石灰を含むリン鉱石と、硅酸と苦土を含む硅酸苦土含有鉱滓を主原料とし、これを電気炉又は平炉で１４００℃前後で溶かした後、水で急冷して製造される有機農産物適合肥料）などを用いることが出来る。
本発明に係る水中緑化用吹付材の第８の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成に於いて、前記粉粒状吹付基材には、硫酸第一鉄を含む粉粒体が混合されていることを特徴とする。
この構成によれば、粉粒状吹付基材に硫酸第一鉄を含む粉粒体を混合することで、水中緑化用吹付材を構造物に吹き付けて構造物を吹付層で被覆して、該被覆構造物を水中に設置した際に、吹付層の耐水性が向上する（長時間水中に浸漬しても圧縮強度の減少が抑制される）。また、吹付層が硫酸第一鉄を含むことで、時間の経過と共に吹付層が茶色く変色するため、周囲の環境に違和感なく溶け込ませることができる。また、海藻や海草の生育に必要なミネラルとして鉄分があるが、これは日本の多くの海域で不足している。従って、吹付層が硫酸第一鉄を含むことで、海域に不足した鉄分を補給することにもなり、海藻や海草の生育が促進される。
本発明に係る水域設置用構造物の製造方法の第１の構成は、水底又は水辺に設置する構造物の表面に水中緑化用吹付材を吹き付けて凝固させて水域設置用構造物を製造する吹付工程を有し、
前記水中緑化用吹付材は、酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、粒状の塩化ナトリウムと、を含む粉粒状吹付基材と、水又は海水に溶解した塩化マグネシウムを含む吹付時添加液からなり、
前記吹付工程においては、第１の吹付器により前記粉粒状吹付基材を第１の吹付ホースを通して該第１の吹付ホース先端の吹付ノズルに圧送するともに、第２の吹付器により前記吹付時添加液を第２の吹付ホースを通して前記第１の吹付ホースの先端の前記吹付ノズルから２ｍ以内の位置に設けられた混合バルブに圧送し、該混合バルブにおいて前記粉粒状吹付基材と前記吹付時添加液を混合させて、前記構造物の表面に噴射することによって吹き付けを行うことを特徴とする。
この製法によれば、吹付工程において、水底又は水辺に設置する構造物の表面に水中緑化用吹付材を吹き付けて凝固させることで、該構造物の表面に、綿状生竹繊維を含む吹付層が形成される。吹付層には、セメント基材として酸化マグネシウム（マグネシアセメント）が用いられるが、塩化マグネシウムを添加することによって、構造物の表面への接着強度が極めて大きくなる。一方で、塩化マグネシウムは潮解性が非常に大きいため、空気中の水分を吸収して容易に溶解する。そのため、酸化マグネシウム粉末に塩化マグネシウム粉末を混合した状態では、吹き付け作業時にミキサやホッパ内で酸化マグネシウム粉末が溶解した塩化マグネシウムによって凝固し作業に困難を来す。そこで、酸化マグネシウム粉末を含む粉粒状吹付基材を第１の吹付ホースを通して該第１の吹付ホース先端の吹付ノズルに圧送するともに、第２の吹付器により塩化マグネシウム溶液を含む吹付時添加液を第２の吹付ホースを通して第１の吹付ホースの先端の吹付ノズルから２ｍ以内の位置に設けられた混合バルブに圧送し、該混合バルブにおいて粉粒状吹付基材と吹付時添加液を混合させて、構造物の表面に噴射することによって、吹き付け装置の内部で酸化マグネシウムが凝固することなく吹き付け作業を行うことが可能となる。
ここで、吹付時添加液において、塩化マグネシウムは水又は海水に溶解したものを使用できるが、作業現場が淡水水域であれば水を使用し、作業現場が海水水域であれば海水を使用することができる。このように、現場にある淡水又は海水を利用することで、別途で水を現場に運搬する必要がなくなり、作業労力が低減される。また、海水を使用する場合、吹きつけを行ってから吹き付け層が凝固するまでの間に、粒状塩化ナトリウムがより溶解しにくくなるため好適である。
本発明に係る水域設置用構造物の製造方法の第２の構成は、水底又は水辺に設置する構造物の表面に水中緑化用吹付材を吹き付けて凝固させて水域設置用構造物を製造する吹付工程を有し、
前記水中緑化用吹付材は、
酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、粒状の塩化ナトリウムと、粉粒状の無水塩化マグネシウムと、を含む粉粒状吹付基材と、
淡水又は海水を含む吹付時添加液とからなり、
前記吹付工程においては、第１の吹付器により前記粉粒状吹付基材を第１の吹付ホースを通して該第１の吹付ホース先端の吹付ノズルに圧送するともに、第２の吹付器により前記吹付時添加液を第２の吹付ホースを通して前記第１の吹付ホースの先端の前記吹付ノズルから２ｍ以内の位置に設けられた混合バルブに圧送し、該混合バルブにおいて前記粉粒状吹付基材と前記吹付時添加液を混合させて、前記構造物の表面に噴射することによって吹き付けを行うことを特徴とする。
無水塩化マグネシウムは、塩化マグネシウム水和物とは異なり、潮解性を有さないため、酸化マグネシウム，綿状生竹繊維，粒状の塩化ナトリウムと混合しても、吹付機のポンプやホース内に付着することはない。一方、無水塩化マグネシウムは、水と混ぜると激しく発熱するため、吹き付けを行う際には、安全性の観点から、吹付機の内部では水とは分離して取り扱う必要がある。従って、無水塩化マグネシウムを用いる場合には、塩化マグネシウムは粉粒状吹付基材に混合して吹付ノズルへ圧送する。そして、淡水又は海水を含む吹付時添加液は、粉粒状吹付基材とは分離して吹付ノズルへ圧送する。そして、吹き付け直前の混合バルブにおいて、粉粒状吹付基材と吹付時添加液とを混合して構造物の表面に噴射する。これにより、吹付機の内部での発熱は回避され、且つ吹き付け装置の内部で酸化マグネシウムが凝固することなく吹き付け作業を行うことが可能となる。
本発明に係る水中緑化工法は、前記水域設置用構造物の製造方法により水域設置用構造物を製造する水域設置用構造物製造工程と、 前記水域設置用構造物を水底に沈降させて設置する沈設工程を有することを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、（１）酸化マグネシウムを含む粉粒状吹付基材に塩化マグネシウムを含む吹付時添加液を添加することにより、構造物に対する接着性が極めて大きく向上し、荒天時でも水中において構造物表面に形成される吹付層が剥離消失することが抑制され、（２）粒状塩化ナトリウムを添加することで、水中緑化用吹付材の吹付層で表面をコーティングされた構造物を水底に沈設すると、吹付層内の粒状塩化ナトリウムが水中に溶解して消失して吹付層内に小孔を生じ、小孔内に微生物や水生植物の根又は付着器が侵入することが促進され、（３）竹繊維を混合することで、窒素固定菌の定着及び繁殖が誘導され、吹付層における水中微生物、水生動物又は水生植物の繁殖が大きく促進される。
綿状生竹繊維の外観写真である。 綿状生竹繊維を拡大したて撮影した電子顕微鏡写真である。（ａ）２００倍，（ｂ）１０００倍，（ｃ）９００倍，（ｄ）２０００倍． 実施例１で実際に使用した粒状塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び水（又は海水）に溶解する前の塩化マグネシウム六水和物（ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）の外観写真である。 （ａ）面剪断試験における試験片、及び（ｂ）割裂引張試験における試験片を表す図である。 各供試体の剪断強さと引張強度の比較をグラフで示した図である。 一軸圧縮試験で測定された各供試体の平均一軸圧縮強度のグラフを示した図である。 実施例２の水域設置用構造物の製造方法に係る設備工程図である。 吹付ノズル１０及び混合バルブ１０ａの周辺の模式構造図である。 吹付作業の様子を示す写真である。 実施例３の水中緑化工法の工程図である。 水域設置用構造物に用いる、水中緑化用吹付材の吹付対象とされる構造物の一例を示す図である。 （ａ）水中又は水辺に設置前の吹付層の表面を示す図、（ｂ）水中又は水辺に設置後の吹付層の表面を示す図である。 蛎殻に実施例１の水中緑化用吹付材を吹き付けることにより凝結・硬化させたサンプルの写真である。 カキ殻充填袋として使用される麻袋の例を示した図である。 粉粒状吹付基材として、酸化マグネシウム，綿状生竹繊維，粒状塩化ナトリウム，粉粒状無水塩化マグネシウム，リン酸マグネシウム及び硫酸第一鉄を含む粉粒状吹付基材と、海水からなる吹付時添加液とを用いた水中緑化用吹付材を使用して、海底沈設用のＸブロックに吹き付けを行った例を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施例では、本発明に係る水中緑化用吹付材の一実施例について説明する。本実施例の水中緑化用吹付材は、粉粒体状の粉粒状吹付基材と液状の吹付時添加液とから構成されている。粉粒状吹付基材は、粉粒体状であり、酸化マグネシウム（マグネシア）ＭｇＯ，綿状生竹繊維，粒状塩化ナトリウムを基本構成とし、必要に応じて、追加的に細骨材（砂，高炉スラグ，真砂土等），団粒材などが添加される。吹付時添加液は、液状であり、水又は海水に溶解した塩化マグネシウムを含む溶液が用いられる。市販の塩化マグネシウム六水和物は、高い潮解性を有するため、粉粒状吹付基材に混合すると、空気中の水分を吸収して潮解し、吹付機やホースの内部に付着して機械故障の原因となる。従って、市販の塩化マグネシウム六水和物を使用する場合には、塩化マグネシウムは水又は海水に溶解した吹付時添加液として、粉粒状吹付基材とは分離しておき、吹き付け時に、吹付ノズル付近において粉粒状吹付基材と混合するようにする。
尚、塩化マグネシウムとして、無水塩化マグネシウムを使用する場合には、粉粒状の無水塩化マグネシウムは潮解性を有しないことから、粒状無水塩化マグネシウムは粉粒状吹付基材の側に添加して用いる。粉粒状吹付基材の側に混合した方が取り扱いが容易であり、また、酸化マグネシウムとの均一な混合も行い易いからである。この場合には、吹付時添加液としては、水又は海水が使用される。尚、無水塩化マグネシウムの粒径は、およそ５ｍｍφ以下の粉粒状のものが使用される。
また、さらに粉粒状吹付基材又は吹付時添加液には、さらにリン酸マグネシウム（第一リン酸マグネシウム（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ），第二リン酸マグネシウム（ＭｇＨＰＯ４・３Ｈ２Ｏ），第三リン酸マグネシウム（Ｍｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏ），ピロリン酸マグネシウム（Ｍｇ２Ｐ２Ｏ７），メタリン酸マグネシウム（Ｍｇ（ＰＯ３）２）等），リン酸カルシウム，骨りん酸，ようりん肥料などのリン酸塩の粉粒体や、硫酸第一鉄を含む粉粒体を添加（吹付時添加液に添加する場合は水に溶かして添加）することもできる。
酸化マグネシウムＭｇＯとしては、
（ａ）マグネサイト（ＭｇＣＯ３）鉱石のか焼により製造されるもの（乾式ルート）や、
（ｂ）溶解採鉱鹹水（ＭｇＣｌ２リッチな塩層に水を注入し、静水圧下で地表に戻して得られる鹹水）又は海水から沈殿によって生成される水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２を濾過し、洗浄し、焼成して製造されるもの（湿式ルート）
などを使用することができる（非特許文献５，第１．２章参照）。尚、湿式ルートでは、例えば、溶解採鉱鹹水又は海水をイオン交換樹脂を介して脱ホウし、ＣａＣｌ２鹹水を添加してＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを沈殿させることにより硫酸塩濃度を下げてＭｇＣｌ２リッチ鹹水を精製し、これを消石灰又はドライム（dolime）と反応させて水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２を沈殿させ、沈殿によって生成される水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２を濾過し、洗浄し、焼成して製造される。然し乍ら、マグネサイト鉱石にはＭｇＣＯ３以外にも不純物としてクロムＣｒなどの重金属が含まれる場合もあり、本発明の水中緑化用吹付材を水域に投入した際に公害を生じさせない観点から、海水から湿式ルートにより製造される酸化マグネシウム（「海水由来マグネシア」という。）を用いることが好ましい。マグネシアは、一般に、か焼温度によって、（ａ）軽焼（又は仮焼）（light-burned），７００～１０００℃、（ｂ）硬焼（hard-burned），１０００～１５００℃、（ｃ）死焼（dead-burned），１５００～２０００℃、のようにグレード分けされており（非特許文献５，第１．２章参照。尚、か焼温度のグレードに関しては、本明細書では非特許文献５記載のもので統一する。）、このグレードによりマグネシア粒子の表面積が異なることに起因して水和反応性が異なる。本発明ではか焼温度の限定まではしないが、吹き付け後の硬化強度をできるだけ高くするため、死焼又は硬焼の海水由来マグネシアを使用するのが好適である。軽焼のものは、硬化強度が弱く吹付層が硬くならずに剥がれ落ちやすいため、本発明の用途としてはあまり適さない。
綿状生竹繊維は、以前に本発明者らが共同開発したもので、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するように圧縮粉砕することにより製造されるものを使用する（特許文献１５参照）。原料としては、生竹を使用する。「生竹」とは、青竹の伐採後乾燥前の状態の竹をいい、稈の表皮が緑色から茶色に変色する（枯れ竹となる）より前の状態の竹をいう。生竹を原料とするのは、枯れて硬くなった竹を使用すると粉砕時に粉状となって繊維状とならないからである。この生竹を、二軸スクリュ押出機の、噛合し又は近接して回転する二本のスクリュ間に通すことによって圧縮し潰砕するとともに、該両スクリュ終端に設けられた固定歯の歯間から圧縮潰砕された竹材を押し出し、該固定歯の歯板面に接して回転する回転刃によって押し出される圧縮潰砕された竹材を切断することによって、綿状に繊維化することにより綿状生竹繊維を製造する。「二軸圧縮粉砕機」とは、長尺筒状のシリンダ内に、螺旋状の磨砕歯（又は磨砕臼）を備えた二本のスクリューが噛合った状態で挿入され、シリンダの後端には多数の透孔が形成された固定歯と、該固定歯の歯板面に接して回転駆動される回転刃とが設けられており、各スクリューは同方向または異方向に回転駆動されることによって、シリンダ内に投入された被磨砕物を圧縮し磨砕しながら前端から後端へ搬送し、固定歯の各歯間から圧縮磨砕された被磨砕物を押し出し、回転刃によって押し出される被磨砕物を切断するように構成された磨砕装置をいう（例えば、特許文献１６，１７を参照）。
図１に綿状生竹繊維の外観写真を示す。図１（ａ），（ｂ）は綿状生竹繊維の拡大写真、図１（ｃ），（ｄ）は、バックに梱包された綿状生竹繊維の全体写真である。この綿状生竹繊維は、通常の竹チップや竹の大鋸屑とは異なり、大半の繊維細胞の細胞壁が裂開した状態にある。図２に、綿状生竹繊維の繊維組織の電子顕微鏡写真を示す。このように、繊維細胞の細胞壁が裂開した状態とすることで、細胞壁内に水中の窒素固定菌が侵入し、水中に溶け込んだ窒素Ｎを繊維細胞の細胞壁内に固定するように作用する（特許文献１５，１参照）。綿状生竹繊維は、篩分級で目開き１ｍｍの網目を通過する破砕された粒子又は繊維の割合が６０重量％以上とされる。または、Ｈｉｌｇａｒｄ法（一定容器に試料を詰め、底面から自然吸水させてその増加量を計るは最大容水量の測定法。（特許文献１５〔００３１〕参照））により測定される最大容水量が７０％以上とされる。
粒状塩化ナトリウムは、粒状のものを固体状態で使用する。粒状塩化ナトリウムは、水中緑化用吹付材を構造物に吹き付けて吹付層を形成した後も、吹付層の内部に粒状を維持したまま固体の塊として残留する。そのため、粒状塩化ナトリウムの粒径は、吹き付けを行ってから吹付層が凝結するまでの間、マグネシアと水和せずに吹付層内に残る遊離水に溶解することなく粒状を保ち続ける程度の大きさが必要とされる。塩化ナトリウムは潮解性はなく、常温では水に溶解するのには時間が掛かるため、比較的小さい粒径でも凝結するまでの間、粒状を保ち続けることができる。そこで本発明では、粒状塩化ナトリウムの粒径は、０．１ｍｍから１２ｍｍの塩化ナトリウム粒体が９０ｗｔ％以上含有されたものを使用する。適度な大きさの粒径を維持すると共に、吹付層の強度を過度に弱めないようにするには、粒状塩化ナトリウムの粒径は、好ましくは３ｍｍ～８ｍｍのものが９０ｗｔ％以上とすることが好適である。また、粒状塩化ナトリウム全体の含有量としては、ＭｇＯの重量に対し、５～２０Ｗｔ％とするのが好ましい。
図３に、実施例１で実際に使用した粒状塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び水（又は海水）に溶解する前の塩化マグネシウム六水和物（ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）の外観写真を示す。図３の上側の写真は粒状塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、下側の写真は粒状塩化マグネシウム六水和物（ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）である。塩化マグネシウム六水和物（ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）については、潮解性が大きいため、大気中に放置すると水分を吸収して溶解するので、海岸などの実際の作業現場で粒体としてハンドリングするのは困難が伴う。そのため、使用時には淡水又は海水に溶かして使用するので粒径は特にどのようなものであってもよい。粒状塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）については、上述のように、吹付層が凝結するまでの間、粒状を保ち続けることができるサイズである必要がある。図３の上側の写真を解析すると、３１個の粒状塩化ナトリウムの球形換算した粒径は、最小値３．６８ｍｍ，最大値７．７６ｍｍ，平均値４．９７ｍｍ，標準偏差値０．９７ｍｍである。この粒状塩化ナトリウムで吹き付け試験を行ったところ、吹付層が凝結するまで十分に粒状を保ち続けることができることが確認されている。
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）は、反応性マグネシア（ＭｇＯ）の吹き付け後の強度及び構造体との結着力を高めるために、混和剤として添加するものである。塩化マグネシウムを混和したマグネシアセメントは、オキシ塩化マグネシウムセメント（Magnesium oxychloride (MOC) cement）又はソレルセメント（Sorel cement）として知られている（非特許文献５，第５章参照）。反応性マグネシアに塩化マグネシウムを混和して水と混合することにより、例えば、次のような水和反応により水和物ｘＭｇ（ＯＨ２）・ｙＭｇＣｌ２・ｚＨ２Ｏを形成して凝結・硬化する。比ｘ／ｙが３のものを３相（3 phase）、５のものを５相（5 phase）という（非特許文献５，第１．２章参照）。
Figure 2023031272000002
本発明者は、反応性マグネシア（ＭｇＯ）に塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）及び綿状生竹繊維を混和して凝結・硬化させることにより、吹付層と構造物の結着力が大幅に向上するとともに強度も増加することを、実際に、普通ポルトランドセメントのコンクリート構造物に対して吹きつけを行う吹き付け試験により見いだした。そこで、この吹き付け試験の結果について、結着力及び強度を定量的に測定するため、面剪断試験及び割裂引張試験を行った。以下、この面剪断試験及び割裂引張試験の結果について説明する。
（１）供試材料
供試材料としては、次の表の配合物を用いる。尚、今回の試験では用水には淡水を使用した。尚、この試験の目的は、ＭｇＣｌ２混和剤が構造物に対する結着力に及ぼす効果を確認することを目的としているため、粒状塩化ナトリウムは添加しないこととする。
Figure 2023031272000003
ここで、用水の比重は１．０ｋｇ／ｌであり、綿状生竹繊維の比重は０．２５ｋｇ／ｌである。「飛び砂」及び「真砂土」は骨材である。「飛び砂」は、大きな川の河口付近の砂浜海岸及びその周辺に飛散する粒径の小さい砂であり、今回は福岡県の遠賀川河口の芦屋海岸周辺の飛び砂を使用した。これらの骨材に、綿状生竹繊維をフィラーとして添加すると共にセメントバインダとして反応性マグネシア（ＭｇＯ）を混合してセメントミキサで混練して粉粒状吹付基材を作る。一方で、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）混和剤に用水を加えて溶かし吹付時添加液を作る。そして、この粉粒状吹付基材に吹付時添加液を加えて混練して型枠に流し込み凝結・硬化させることにより、供試体を生成する。
（２）試験項目及び試験方法
基盤材と吹付材との付着面のせん断強度(粘着力)を評価する試験は（Ａ）一面せん断試験（JGS 0560 / JGS 0561）により行う。また、基盤材と吹付材の付着面の引張強度を評価する試験は（Ｂ）割裂引張強度試験（JISA1113）により行う。
（Ａ）面剪断試験（JGS 0560-2020）
内直径が６０ｍｍの円筒形の型枠に、普通ポルトランドセメント，砂，水を配合したモルタル（配合比：１：３：０．６）（以下「対接モルタル」という。）を高さ１０ｍｍとなるように充填して、常温空気中で４８時間放置して凝結・硬化させて、基板構造物を作成する。その後、（表１）の各配合物又は対接モルタルと同配合のモルタル（以下「供試体」という。）を該円筒形型枠内の基板構造物上に高さ１０ｍｍとなるように充填して、温度２０℃，湿度６０％の恒温恒湿状態で２週間養生して凝結・硬化させることにより、図４（ａ）に示すような供試体を作成する。この供試体を用いて、一面剪断試験（地盤工学会型 一面剪断試験機MIS-233-1-04：株式会社マルイ）により、図４（ａ）に示すような剪断載荷Ｐを加え、基板構造物に対する供試体の付着面の剪断強度(粘着力)（最大剪断力（最大剪断載荷）及び剪断強さ（最大剪断力を境界面積で割った値））を測定する。剪断載荷をＰ[Ｎ]、付着面の面積をＡ（＝２８．２７×１０－４ｍ２）とすると、剪断応力τはτ＝Ｓ／Ａである。垂直応力が０のとき、剪断応力τは付着面の粘着力に等しくなる。
（Ｂ）割裂引張試験（JIS A1113(2006)）
内直径が５０ｍｍの円筒形の型枠に円筒中心軸に沿って半分に仕切る仕切板を入れ、その片側に、普通ポルトランドセメント，砂，水を配合したモルタル（配合比：１：３：０．６）（以下「対接モルタル」という。）を高さ１００ｍｍとなるように充填して、常温空気中で４８時間放置して凝結・硬化させて、基板構造物を作成する。その後、仕切板を除去して、基板構造物の逆側半分の空間に、（表１）の各配合物又は対接モルタルと同配合のモルタル（以下「供試体」という。）を高さ１００ｍｍとなるように充填して、温度２０℃，湿度６０％の恒温恒湿状態で２週間養生して凝結・硬化させることにより、図４（ｂ）に示すような試験片を作成する。この試験片を用いて、割裂引張試験（万能試験機UH-2000ｋN1：島津製作所）により、図４（ｂ）に示すような圧縮載荷Ｐを加え、基板構造物に対する供試体の最大荷重（最大圧縮載荷）及び引張強度（最大荷重を境界面積で割った値）を測定する。
（３）試験結果１
（表２）に面剪断試験の試験結果を示す。（表３）に割裂引張試験の試験結果を示す。（表２）（表３）において「モルタル」は対接モルタルと同配合のモルタルを示す。「配合物１」「配合物２」は（表１）に示した配合物を示す。面剪断試験及び割裂引張試験は、配合物５（ＭｇＣｌ２混和剤無し）についても実施したが、配合物５の供試体は、基板構造物との結着力が極めて弱く、手で押した程度で両者が容易に剥がれてしまったため、測定不能であった。
Figure 2023031272000004
Figure 2023031272000005
図５に、各供試体の剪断強さと引張強度の比較をグラフで示す。面剪断試験及び割裂引張試験の結果から、ＭｇＣｌ２混和剤を添加することによって基板構造物との結着力が飛躍的に増大することが確認された。また、普通ポルトランドセメント，砂，水を配合したモルタルと比較しても、ＭｇＣｌ２混和剤を添加した、綿状生竹繊維を含むＭＯＣセメントバインダの結着力のほうが大きく、より剥がれにくくなることが確認された。
尚、本実施例で示した粉粒状吹付基材には、リン酸塩（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ等のアルカリ金属の無機リン酸塩、骨りん酸、ようりん肥料など）を含む粉粒体を加えることも出来る。非特許文献５の第５．５章によれば、ＭＯＣバインダは、湿った状態では、結合相がＭｇ（ＯＨ）２溶液とＭｇＣｌ２溶液に溶解し、強度が低下することが報告されている。Zou et al.（非特許文献６）の計算では、３相はＭｇ重量モル濃度が２．２５ｍｏｌ／ｋｇ未満の溶液で不安定であり、５相はＭｇ重量モル濃度が１．４７ｍｏｌ／ｋｇの溶液で不安定であることが報告されている。また、少量のリン酸塩を混和すると、リン酸塩が溶液中に必要な遊離Ｍｇ２＋イオンのレベルを低下させ、５相を安定化させることにより、ＭＯＣバインダの強度低下が押さえられることが報告されている（非特許文献５，７，８）。このことから、粉粒状吹付基材にリン酸塩を含む粉粒体を加えることで、水中での吹付層の強度低下を抑制することができる。更に、一般に海水中に於いては、カリウムは十分な濃度があるが（非特許文献３，１６６頁参照）、窒素やリンは不足する傾向がある。窒素に関しては、上述したように、綿状生竹繊維を含むことにより、窒素固定菌による海水中の溶存窒素（溶存濃度４４～４８μｇ at N／ｌ（非特許文献９参照））を固定することで供給を行うことが出来、リンは、上述の粉粒状吹付基材に含まれるリン酸塩が吹付層内に混和されており、これが時間の経過と共に水中に徐放されることで、リン酸が供給される。これにより、吹付層の周辺に植物の生長に必要な窒素及びリンが安定供給されることとなり、吹付層における水中微生物又は水生植物の繁殖がより大きく促進される。
（４）試験項目及び試験方法並びに試験結果２
次に、本発明に於いて使用する水中緑化用吹付材の強度特性と耐水性についての試験を行ったので、以下に説明する。この試験では、粉粒状吹付基材に、酸化マグネシウム及び綿状生竹繊維に加えて、リン酸塩（第二リン酸マグネシウム）及び硫酸第一鉄を添加したもので試験を行った。
本発明に於いて、水中緑化用吹付材は、水域設置用構造物に対する高い付着性は要求されるものの、機械的強度についてはあまり高い強度が要求されるものではない（寧ろ、粒状塩化ナトリウムを添加しポーラスとしたことで、強度は低下する）。然し乍ら、水中緑化用吹付材を吹き付けた水域設置用構造物を水底に沈設した場合、水中内で生じる水流によってある程度の負荷がかかることから、容易に剥がれ落ちないという観点から、吹付層の強度が高いに超したことはない。そこで、一軸圧縮試験によって強度の測定を行った。また、一般には、リン酸塩や竹繊維などの添加剤を含まない単体のマグネシアセメントは耐水性が低いことが知られていることから、水に浸漬することによる強度特性の変化についても試験を行った。
Figure 2023031272000006
供試体としては、（表４）に示すような配合の供試材料を用いた。ここで、表４の「砂」は表１と同じ「飛び砂」である。配合物１（実施例１．１１）及び配合物２（実施例１．１２）は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に対し、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、リン酸塩（第二リン酸マグネシウム）、及び硫酸第一鉄を添加したセメント配合物に、骨材として砂を混合し、さらに竹繊維を混合したものである。配合物３（比較例２）及び配合物４（比較例３）は、（表４）の配合物１，２の成分中の竹繊維の代わりに、竹粉（竹を粉状（大鋸屑状）にしたもの）を添加したものである。配合物５（比較例４）及び配合物６（比較例５）は、（表４）の配合物１，２の成分中から竹繊維を取り除いたものである。
（表４）の各配合物は、円筒形状の型枠に流し込んで成型し、凝結・硬化させて供試体を作成した。それぞれの供試体は、高さ１０ｃｍ、直径５ｃｍの円柱形状とした。また、（表４）の各配合物に対して、それぞれ３つの供試体を作成した。これらの供試体は、室温・空気中で２８日間養生してから、一軸圧縮試験（JIS A 1216，JGS 0511）により一軸圧縮強度を測定した。また、（表４）の配合物２，４，６については、２８日間の養生後に、海水中に２４時間投入した後に一軸圧縮強度を測定した。一軸圧縮試験の測定結果は（表４）の「平均強度」の欄に示した通りである。（表４）の「平均強度」は、各配合物に対し作成した３つの供試体の一軸圧縮強度の平均値である。また、図６に、各供試体の一軸圧縮試験で測定された平均強度のグラフを示す。
竹繊維や竹粉を混合した場合、竹繊維や竹粉が水を吸収するため、配合物の混練時に混ざりにくくなる。そこで、十分均一に混練するために、竹繊維や竹粉を混合した配合物（（表４）の配合物１～４）には、竹繊維や竹粉を入れない配合物（（表４）の配合物５，６）に比べ、用水を約１．８倍多く添加した。そのため、竹繊維や竹粉を混合した配合物（（表４）の配合物１～４）は、竹繊維や竹粉を入れない配合物（（表４）の配合物５，６）に比べ、一軸圧縮強度が低下した。然し乍ら、竹繊維を混合した配合物（（表４）の配合物１，２）では、平均の一軸圧縮強度は１００００ｋＮ／ｍ２を超えており、本発明が目的とする、水域設置用構造物への吹付材としては十分な強度であると考えられる。また、竹繊維や竹粉を入れない配合物（（表４）の配合物５，６）は、海水中に２４時間浸漬しただけで強度の低下が見られたが、竹繊維や竹粉を混合した配合物（（表４）の配合物１～４）では、海水中への２４時間浸漬では強度低下は見られなかった。従って、竹繊維や竹粉を混合した場合には、これらを入れない場合に比べて耐水性が向上すると考えられる。また、竹繊維を混合した場合は、竹粉を混合した場合に比べ、一軸圧縮強度は大きくなった。このことから、竹繊維はフィラーとして機能し、強度向上に寄与していると考えられる。
本実施例では、本発明に係る水域設置用構造物の製造方法の一実施例について説明する。
図７は、本実施例の水域設置用構造物の製造方法に係る設備工程図である。図７において、本実施例の水域設置用構造物の製造方法に係る設備は、ダンプトラック１，ホイールローダ２，貯溜ホッパ３，第１コンベヤ４，計量ミキサ５，第２コンベヤ６，第１吹付機７，コンプレッサ８，第１吹付ホース９，吹付ノズル１０，溶液タンク１１，第２吹付機１２，及び第２吹付ホース１３を備えている。
水中緑化用吹付材に混合する砂などの骨材は、ダンプトラック１によって輸送され、荷下ろしされる。荷下ろしされた骨材は骨材スタック１４として現場の敷地内に積み上げて置かれる。骨材としては、砂（飛砂、海砂、川砂等），高炉スラグ，真砂土等を用いることが出来る。
骨材は、ホイールローダ２により貯溜ホッパ３内に投入され、貯溜ホッパ３の排出口から送出される骨材は、第１コンベヤ４により計量ミキサ５に投入される。計量ミキサ５には、さらに、酸化マグネシウム，綿状生竹繊維，粒状塩化ナトリウムを含む粉粒状吹付基材が投入され、骨材と混合される。粉粒状吹付基材は、実施例１で説明したものが用いられる。骨材と粉粒状吹付基材の混合物は、第２コンベヤ６により計量ミキサ５から第１吹付機７に送られる。第１吹付機７には、コンプレッサ８により圧縮空気が入力されており、骨材・粉粒状吹付基材混合物は、圧縮空気による空気輸送によって第１吹付ホース９を通して吹付ノズル１０へと送られる。
一方、溶液タンク１１には、淡水又は海水に溶解された塩化マグネシウム溶液である吹付時添加液が貯溜されている。この吹付時添加液は、第２吹付機１２により、第２吹付ホース１３を通して吹付ノズル１０から２ｍ以内の位置に設けられた混合バルブ１０ａに送られる。混合バルブ１０ａにおいて、吹付時添加液は骨材・粉粒状吹付基材混合物と混合されて、構造物Ｂの表面に吹き付けられ、構造物Ｂの表面に吹付層が形成される。このとき、吹付時添加液を調整する際に使用する塩化マグネシウム六水和物の量が、第１吹付ホース９を通して吹付ノズル１０に送られる粉粒状吹付基材中の酸化マグネシウム１重量部に対し、０．５～２．０重量部となるように、第２吹付機１２の吐出流量を調整する。吹付層の厚さは、現場水域の状況に応じて適宜設定されるが、通常は１ｃｍ～１０ｃｍ程度とされる。
構造物Ｂは、消波ブロック、廃船、魚礁、蛎殻を充填した籠など、水底又は水辺に設置する構造物である。構造物Ｂの表面を吹付層でコーティングした後、吹付層を空気中に放置して凝結・硬化させることにより水域設置用構造物が完成する。
図８は、吹付ノズル１０及び混合バルブ１０ａの周辺の模式構造図である。図８において、図７と対応する部分には同符号が附されている。図８（ａ）に示すように、第１吹付ホース９の先端側（吐出側）のホースコネクタ９ａに混合バルブ１０ａが接続され、混合バルブ１０ａの吐出側には中間ホース１０ｂの基端側のホースコネクタ１０ｃが接続され、中間ホース１０ｂの先端側（吐出側）のホースコネクタ１０ｄに吹付ノズル１０が接続される。中間ホース１０ｂの長さは２ｍ以下とされ、また、中間ホース１０ｂを省略して混合バルブ１０ａの吐出側に吹付ノズル１０を直接接続することもできる。
混合バルブ１０ａは、図８（ｂ）に示すように、弁筐２１ａ，弁体２１ｂ，ハンドルホイール２１ｃを備えた開閉バルブ２１と、開閉バルブ２１の流入側に設けられた第２吹付ホース１３を接続するホースカップリング２２と、第１吹付ホース９の先端側（吐出側）のホースコネクタ９ａに接続する混合筒２３と、開閉バルブ２１の吐出側と混合筒２３とを接続するエルボ２４とを備えている。開閉バルブ２１を開くことで、第２吹付ホース１３から混合筒２３へ吹付時添加液が供給され、混合筒２３において吹付時添加液は骨材・粉粒状吹付基材混合物と混合される。混合筒２３の内部には、骨材・粉粒状吹付基材混合物が流通する主流路２３ａと、主流路２３ａの側部に接続する枝流路２３ｂが形成され、枝流路２３ｂにはエルボ２４を介して開閉バルブ２１が接続される。主流路２３ａ内には、図８（ｃ）に示すようなウォーターリング２３ｃ及びボディーパッキン２３ｂが図８（ｂ）のように設けられており、ウォーターリング２３ｃの周囲全体に設けられた孔から吹付時添加液が主流路２３ａ内に噴射されることで、骨材・粉粒状吹付基材混合物に吹付時添加液が供給される。
このように、粉粒状吹付基材と吹付時添加液を混合バルブ１０ａに別々に供給して、混合バルブ１０ａから吹付ノズル１０の間で両者を混合して構造物Ｂの表面への吹きつけを行うことで、粉粒状吹付基材と吹付時添加液の混合による凝結・硬化反応は構造物Ｂの表面の吹付層内で進行する。従って、計量ミキサ５や第１吹付機７の内部で凝結・硬化反応が生じることがないため、機械内部での詰まりなどが発生することが防止される。また、混合バルブ１０ａと吹付ノズル１０との間に中間ホース１０ｂを設けた事で、吹き付け作業における作業者の負担が軽減される。
図９（ａ）は、中間ホース１０ｂを設けた場合の吹付作業の様子、図９（ｂ）は、中間ホース１０ｂを設けない場合の吹付作業の様子を示す写真である。中間ホース１０ｂを設けない場合（図９（ｂ））、混合バルブ１０ａと吹付ノズル１０は一体となるため、作業者Ｐは、混合バルブ１０ａが附属した吹付ノズル１０を手で操作して吹き付け作業を行う必要があり、大きな腕力が必要とされる。一方、１～２ｍくらいの長さの中間ホース１０ｂを設けた場合（図９（ａ））、混合バルブ１０ａは吹付ノズル１０から離れた位置となり、中間ホース１０ｂを作業者Ｐの背中から腰のあたりに紐やベルトで固定しておけば、混合バルブ１０ａの重量は分散され、作業者Ｐは小さな腕力で作業を行うことが出来るため、作業者Ｐの負担は軽減される。また、中間ホース１０ｂの長さは２ｍ以下であるため、中間ホース１０ｂの内部で吹付時添加液と吹付時添加液の混合による凝結・硬化反応が生じることはなく、ホースやノズル内部での詰まりなどが発生することも防止される。
また、吹付時添加液に用いる「水又は海水」には、水域設置用構造物を河川や湖沼に設置する場合にはその設置現場の河川や湖沼から汲み上げた水を使用し、海に設置する場合にはその設置現場の海から汲み上げた海水を使用することができる。これにより、資材の運搬作業で大きな労力を要する水の運搬を行う必要がなくなるため、労力が大幅に低減される。
尚、本実施例では、粉粒状吹付基材として、酸化マグネシウム，綿状生竹繊維，粒状塩化ナトリウムを含む粉粒状吹付基材を使用し、吹付時添加液として、水又は海水に溶解された塩化マグネシウム溶液を使用する例について説明した。
一方、塩化マグネシウムとして無水塩化マグネシウムを使用する場合には、粉粒状吹付基材として、酸化マグネシウム，綿状生竹繊維，粒状塩化ナトリウム，及び粉粒状無水塩化マグネシウムを含む粉粒状吹付基材を使用し、吹付時添加液として、水又は海水を使用する。この場合も、上述した水域設置用構造物の製造方法と同様な方法により、吹きつけを行って水域設置用構造物を製造することができる。無水塩化マグネシウムは、水と水和反応して激しく発熱する性質があるため、吹付機の内部では水と隔離して取り扱う必要がある。従って、粉粒状無水塩化マグネシウムは、水を含まない粉粒状吹付基材に混合して吹き付けを行う。そして、混合バルブ１０ａにおいて、水（又は海水）と混合して構造物Ｂへの吹きつけを行い、構造物Ｂの表面に於いて、無水塩化マグネシウムを水及び酸化マグネシウムと反応させる。従って、吹き付け直後には構造物Ｂの表面の吹付層は発熱して高温となる。そのため、酸化マグネシウム１重量部に対し、無水塩化マグネシウムは０．０２～０．１重量部となる範囲で使用する。無水塩化マグネシウムの割合を０．１重量部より多くすると、吹き付け直後の吹付層は、手で触れないほど高温となるからである。また、無水塩化マグネシウムの割合が０．０２重量部より少ないと、塩化マグネシウムと反応しない余剰な酸化マグネシウムが多くなり、これら余剰の酸化マグネシウムが水と反応してゲル状の水酸化マグネシウム相を形成して、強度と耐水性が低下する。そのため、吹付層が構造物Ｂの表面から剥離し易くなる。
本実施例では、本発明に係る水中緑化工法の一実施例について説明する。
図１０は、本実施例の水中緑化工法の工程図である。まず、現場水域に設置するための構造物（消波ブロック、廃船、魚礁、蛎殻を充填した籠など）、骨材（砂、高炉スラグ，廃ガラス，クリンカーアッシュ，バガスなど）、実施例１で説明した粉粒状吹付基材、塩化マグネシウムなどの資材を、水域設置用構造物を設置する水域（以下「設置水域」という。）の近辺の陸地（以下「作業現場」という。）に搬送する（Ｓ１）。次に、作業現場において、溶液タンク１１に所定量の塩化マグネシウムを投入し、所定量の設置水域の水を汲み上げて溶液タンク１１内に充填し攪拌することで、吹付時添加液の調製を行う（Ｓ２）。次に、実施例２で説明したプロセスによって、構造物の表面を吹付層によりコーティングし、水域設置用構造物を作成する（Ｓ３）。
図１１は、水域設置用構造物に用いる、水中緑化用吹付材の吹付対象とされる構造物の一例である。吹付対象とされる構造物としては、図１１（ａ）のような廃船や、図１１（ｂ）のような人工魚礁用ブロックや、図１１（ｃ）のような海底沈設用のＸブロックなどが挙げられる。
図１２（ａ）は水中又は水辺に設置前の凝結・硬化した吹付層の表面を示す図である。吹付層の表面は、骨材とＭＯＣセメント（場合によりリン酸塩を添加）のモルタルからなるセメントバインダの中に、粒状塩化ナトリウムと綿状生竹繊維が散在して覗いた状態となる。最後に、作成した水域設置用構造物を設置水域に運搬して設置する（Ｓ３）。
図１２（ｂ）は水中又は水辺に設置後の吹付層の表面を示す図である。水中又は水辺に設置した後は、吹付層の表面は、設置水域の水に曝されるため、長時間経過後には、粒状塩化ナトリウムは水に溶解して消失し、粒状塩化ナトリウムが消失した跡はボイド（小孔）となる。このボイドの孔内に微生物や水生植物の根又は付着器が侵入することで、吹付層における水中微生物又は水生植物の繁殖がより大きく促進される。また、このボイドは、吹付層の表面積を大きくするため、セメントバインダ内の綿状生竹繊維に窒素固定菌が入りやすくなる。また、粉粒状吹付基材にリン酸塩（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ等のアルカリ金属の無機リン酸塩、骨りん酸、ようりん肥料など）を添加した場合には、セメントバインダの表面から離れた層深部のリン酸塩も水中に放出しやすくなる。
また、実施例１で説明したように、酸化マグネシウムを含む粉粒状吹付基材に塩化マグネシウムを含む吹付時添加液を添加することで、構造物に対する接着性が極めて大きく向上し、荒天時でも水中又は水辺において構造物表面に形成される吹付層が剥離消失することが抑制される。また、綿状生竹繊維は、吹付層内でフィラーとして機能し、吹付層をより剥がれにくくする。凝結・硬化した吹付層の内部は強アルカリ性であるため、竹繊維を腐蝕させる木材腐朽菌の繁殖は抑えられ、長期に亘り強度が維持される。さらに、綿状生竹繊維を混合することで、窒素固定菌の定着及び繁殖が誘導され、吹付層の表面にチッソ成分が蓄積するため、吹付層における水中微生物又は水生植物の繁殖がより大きく促進される。
図１３は、蛎殻に実施例１の水中緑化用吹付材を吹き付けることにより凝結・硬化させたサンプルの写真である。水中緑化用吹付材を吹き付けは、実施例２の水域設置用構造物の製造方法と同様の方法により行っている。現在、牡蠣養殖において廃棄物として生じる蛎殻は、籠や麻袋に充填して「カキ殻充填籠」「カキ殻充填袋」として海底に設置して水域の水湿改善に用いられている（例えば、非特許文献１０参照）。図１４は、カキ殻充填袋として使用される麻袋の例を示した図である。尚、カキ殻充填袋として麻袋を使用するのは、十分な強度を有すると共に、天然素材なので自然界で生物分解され、海洋プラスチックゴミのように海の生態系に甚大な影響を与える恐れがないからである。
しかしながら、牡蠣養殖において廃棄物として生じる蛎殻には、貝柱の残りや鰓の端など、身の部分の残渣が付着しており、これが腐敗して悪臭を放つという問題があった。そこで、本実施例の水中緑化工法において、現場水域に設置するための構造物として、このカキ殻充填籠やカキ殻充填袋を用いれば、身の部分の残渣が付着した蛎殻はＭＯＣセメント（場合によりリン酸塩を添加）のモルタルからなるセメントバインダの中に封入されるため、悪臭を放つことなく処理することが可能となり、また、水質浄化資材に加えて水中緑化用の資材としても有効活用することが可能となる。
図１５は、粉粒状吹付基材として、酸化マグネシウム，綿状生竹繊維，粒状塩化ナトリウム，粉粒状無水塩化マグネシウム，リン酸マグネシウム及び硫酸第一鉄を含む粉粒状吹付基材と、海水からなる吹付時添加液とを用いた水中緑化用吹付材を使用して、海底沈設用のＸブロックに吹き付けを行った例を示す図である。図１５（ａ）は、水中緑化用吹付材の吹き付け作業時の様子を示す写真、図１５（ｂ）は水中緑化用吹付材の吹き付け直後のＸブロックの外観写真、図１５（ｃ）は水中緑化用吹付材の吹き付け後、養生３日目のＸブロックの外観写真である。この例では、海中での海藻の着生試験を行うため、Ｘブロックの半分はカバーで被覆して水中緑化用吹付材の吹き付けを行っている。図１５（ｂ）（ｃ）において「吹付層あり」の部分が水中緑化用吹付材の吹き付けがされた部分、「吹付層なし」の部分が水中緑化用吹付材の吹き付けがされていない部分である。
図１５はグレースケール画像であるが、実際の色は、図１５（ｂ）では、「吹付層あり」の部分は砂色～灰汁色を呈している。図１５（ｃ）では、「吹付層あり」の部分が鉄分の酸化によって茶色く変色して空五倍子色～榛色を呈している。このように、硫酸第一鉄を入れることで、吹付層は茶系統の色となり、水中に於いて周囲の環境に違和感なく溶け込ませることができる。また、吹付層にリン酸塩（リン酸マグネシウム）や硫酸第一鉄を添加することで、吹付層の水中での強度低下（ＭＯＣセメントの３相又は５相が、水酸化マグネシウムのゲル層へ変化することによる強度低下）を緩和し、長期に亘り吹付層がＸブロックから剥落しにくくできる。更に、吹付層にリン酸塩（リン酸マグネシウム）や硫酸第一鉄を添加することで、多くの海域で不足している、海藻や海草の生育に必要なリンや鉄分の補給源とすることもできる。
１ ダンプトラック
２ ホイールローダ
３ 貯溜ホッパ
４ 第１コンベヤ
５ 計量ミキサ
６ 第２コンベヤ
７ 第１吹付機
８ コンプレッサ
９ 第１吹付ホース
１０ 吹付ノズル
１１ 溶液タンク
１２ 第２吹付機
１３ 第２吹付ホース
Ａ 骨材スタック
Ｂ 構造物
２１ 開閉バルブ
２１ａ 弁筐
２１ｂ 弁体
２１ｃ ハンドルホイール
２２ ホースカップリング
２３ 混合筒
２３ａ 主流路
２３ｂ 枝流路
２３ｃ ウォーターリング
２３ｂ ボディーパッキン
２４ エルボ

Claims (11)

  1. 水底又は水辺に設置する構造物の表面に吹き付けることにより、該構造物の表面に水中微生物又は水生植物の繁殖を促進させるための水中緑化用吹付材であって、
    酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、を含む粉粒状吹付基材と、淡水又は海水に溶解した塩化マグネシウムを含む吹付時添加液と、を備え、
    又は、酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、粉粒状の無水塩化マグネシウムと、を含む粉粒状吹付基材と、淡水又は海水を含む吹付時添加液と、を備えた水中緑化用吹付材。
  2. 前記粉粒状吹付基材は、さらに粒状塩化ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１記載の水中緑化用吹付材。
  3. 前記粒状塩化ナトリウムは、粒径が０．１ｍｍから１２ｍｍの塩化ナトリウム粒体が９０ｗｔ％以上含有されているものであることを特徴とする請求項２記載の水中緑化用吹付材。
  4. 前記粉粒状吹付基材の酸化マグネシウム１重量部に対し、
    淡水又は海水に溶解した塩化マグネシウムを含む前記吹付時添加液を調整する際に使用する塩化マグネシウム六水和物の量は０．５～２．０重量部であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の水中緑化用吹付材。
  5. 前記粉粒状吹付基材の酸化マグネシウム１重量部に対し、
    粉粒状の無水塩化マグネシウムを含む前記粉粒状吹付基材の無水塩化マグネシウムは０．０２～０．１重量部であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の水中緑化用吹付材。
  6. 前記粉粒状吹付基材は、酸化マグネシウム１重量部に対し、
    前記綿状生竹繊維が０．４～０．８重量部含まれていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の水中緑化用吹付材。
  7. 前記粉粒状吹付基材には、リン酸塩を含む粉粒体が混合されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の水中緑化用吹付材。
  8. 前記粉粒状吹付基材には、硫酸第一鉄を含む粉粒体が混合されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の水中緑化用吹付材。
  9. 水底又は水辺に設置する構造物の表面に水中緑化用吹付材を吹き付けて凝固させて水域設置用構造物を製造する吹付工程を有し、
    前記水中緑化用吹付材は、
    酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、粒状の塩化ナトリウムと、を含む粉粒状吹付基材と、
    水又は海水に溶解した塩化マグネシウムを含む吹付時添加液とからなり、
    前記吹付工程においては、第１の吹付器により前記粉粒状吹付基材を第１の吹付ホースを通して該第１の吹付ホース先端の吹付ノズルに圧送するともに、第２の吹付器により前記吹付時添加液を第２の吹付ホースを通して前記第１の吹付ホースの先端の前記吹付ノズルから２ｍ以内の位置に設けられた混合バルブに圧送し、該混合バルブにおいて前記粉粒状吹付基材と前記吹付時添加液を混合させて、前記構造物の表面に噴射することによって吹き付けを行うことを特徴とする水域設置用構造物の製造方法。
  10. 水底又は水辺に設置する構造物の表面に水中緑化用吹付材を吹き付けて凝固させて水域設置用構造物を製造する吹付工程を有し、
    前記水中緑化用吹付材は、
    酸化マグネシウムと、生竹稈を繊維細胞の細胞壁が裂開するよう圧縮粉砕した綿状生竹繊維と、粒状の塩化ナトリウムと、粉粒状の無水塩化マグネシウムと、を含む粉粒状吹付基材と、
    淡水又は海水を含む吹付時添加液とからなり、
    前記吹付工程においては、第１の吹付器により前記粉粒状吹付基材を第１の吹付ホースを通して該第１の吹付ホース先端の吹付ノズルに圧送するともに、第２の吹付器により前記吹付時添加液を第２の吹付ホースを通して前記第１の吹付ホースの先端の前記吹付ノズルから２ｍ以内の位置に設けられた混合バルブに圧送し、該混合バルブにおいて前記粉粒状吹付基材と前記吹付時添加液を混合させて、前記構造物の表面に噴射することによって吹き付けを行うことを特徴とする水域設置用構造物の製造方法。
  11. 請求項９又は１０に記載の製造方法により水域設置用構造物を製造する水域設置用構造物製造工程と、
    前記水域設置用構造物を水底に沈降させて設置する沈設工程を有する水中緑化工法。
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