JP6516711B2 - コンクリート製人工礁 - Google Patents
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Description
2.木材、稲藁、麦藁、籾殻のうち、いずれか1又は2以上のバイオマスの粉砕物が含まれる前記1の人工礁。
3.バイオマス粉砕物が木粉である前記1の人工礁。
4.生コンクリートの構成成分に、石炭灰及び/又はスラグが含まれる前記1〜3のいずれか1の人工礁。
5.生コンクリートの構成成分に、砂、及び砂利を含まない、前記4の人工礁。
6.人工礁が藻礁である前記1〜5いずれか1の人工礁。
本発明の人工礁には漁礁、藻礁等が含まれる。漁礁は主に魚の住処を提供するものであるが、藻類が生育することもある。藻礁は主に藻類の着生を目的とするが、魚の住処となることもある。
粒子径が小さいほど、藻類の生育には良いと考えられる。これは、粒子径を小さくすることで、木粉内のセルロースがより低分子化して、アルカリ環境下のコンクリート内から、藻類の生育に有用な成分が溶出しやすくなるためと考えられる。
また、木材のセルロースには結晶領域と非晶領域が存在するが、本発明の木粉は、結晶領域が50%以下になるよう破壊されているのが好ましく、30%以下であればより好ましく、10%以下であればさらに好ましい。結晶領域が破壊されれば、木粉内のセルロースが低分子化され、より溶出されやすくなると考えられるからである。
。
人工礁(藻礁)の製造
(1)微粉砕木粉の製造
製材工場から排出されたスギ鋸屑を、目開き5mmの篩にかけて、これより大きいスギ鋸屑を取り除いた。この篩を通過したスギ鋸屑を、ミルで3時間粉砕処理して、最大粒径100μm以下とし、これを微粉砕木粉とした。
(2)粗粉砕木粉の製造
目開き5mmの篩にかけたスギ鋸屑を、振動式分級機で分画し、目開き250〜1000μmの画分を集めた。これを粗粉砕木粉とした
(3)人工礁(藻礁の製造)
表1に示した4種類の組成の生コンクリートを調製した。1は普通コンクリート、2はフライアッシュとスラグを使用した特殊コンクリート、3は微粉砕木粉を混合した特殊コンクリート、4は租粉砕木粉を混合した特殊コンクリートである。それぞれのコンクリートで、3つの形状(図1A〜C)の人工礁(藻礁)を製造した。Aは表面(側面)平滑タイプ、Bは表面(側面)凹凸タイプ、CはAを中抜きしたものである。これらを比較藻礁1−A、1−B、1−C、2−A、2−B,2−C、実験藻礁3−A、3−B、・・・・4−Cとした。
人工礁(藻礁)を使用した培養実験
[栄養塩不添加の培養実験]
人工礁(藻礁)にホンダワラとワカメをタネ付した。水槽を準備し、海水を入れ、12時間ごとにON/OFFが切り替わるように照明し、エアストーンをとりつけ常時エアレーションを行った。この1つの水槽に人工礁(藻礁)12個をいれ、ホンダワラとワカメのタネを注入した。タネを注入してから1週間静置した(図2)。
続いて、人工礁(藻礁)を水槽から取り出し、1〜4のコンクリートの組成ごとに、No.1〜No.4の4つの水槽に分けて、移設した。例えば水槽No.1には、1−A、1−B、1−Cの人工礁(藻礁)を移設した。水槽の模式図、測定事項を図3に記載した。1週間ごとに、写真を撮影し着生を観測し、水温、pH、塩分濃度を測定した。培養は移設した日から約1.5月継続した(10月13日〜12月4日)。
[栄養塩を添加した培養実験]
上記12個の人工礁に付着した藻類を取り除き、再び実験に使用した。栄養塩を添加しないときと同様、ホンダワラとワカメをタネ付し、1週間後4つの水槽に移設した。移設先の水槽にはあらかじめ栄養塩を加えておいた。栄養塩の添加量は表2に示した。移設後培養を開始した(12月11日〜)。さらに、培養開始から約1月後(翌年1月6日)と約2月後(2月19日)にも、再度栄養塩を添加した。培養開始から約1.5月後(1月26日)に、水槽No.3の実験藻礁3−A、3−B、3−Cから、顕著に繁茂していたシオミドロを除去した。
各種測定や人工礁の写真撮影を、栄養塩不添加のときと同様に行った。培養開始から約1.5月後(1月27日)、2月後(2月9日)、4月後(3月8日)に、各人工礁(藻礁)に生育した藻類を適宜採取した。撮影した写真と採取したサンプルから着生・生育した海藻リストを作成した。
藻類の着生・生育状態を撮影した人工礁(藻礁)写真のうち、栄養塩不添加実験の、培養開始後1週間(10月20日)(図4)と約1.5月(12月2日)(図5、図6)のものを示した。図6は、各組成の形状B(比較藻礁1−B、2−B、実験藻礁3−B、4−B)について上から見た平面写真である。
栄養塩添加については、培養開始後3日(12月14日)(図7)と約1.5月(1月26日)(図8)の人工礁(藻礁)の写真を示した。作成した海藻リストは、図9に示した。組成1(表1)を基準として、各海藻ごとの着生(+)、各組成ごとの生育状況(基準、優、良)を示した。
培養後の写真(図5、6、8)と海藻リスト(図9)をみると、栄養塩添加、不添加ともに、組成3(微粉砕木粉入り)が、藻類の着生及び生育が適していることが分かった。特にワカメの生育は、組成3(微粉砕木粉入り)が優れていた(図9)。さらに、実験結果は示さないが、栄養塩添加の組成3は、培養開始後約4月後(3月15日)において、他の3つの組成と比較して、アオノリが繁茂しており、アオノリの着生及び生育についても、他の組成より適していることがわかった。
人工礁(藻礁)の形状による着生のしやすさは、海藻ごとに異なった。ワカメは凹凸をつけた形状Bの表面(側面)への着生が顕著であったが、それ以外の海藻は平滑面へ着生した。また、形状Cの貫通孔には、海藻の着生は確認できなかった。なお、本実施例では、実海域の海水を使用したため、タネ付した以外の海藻も着生・生育した。
測定した水温、pH、塩分濃度の推移を図10に示した。各水槽ごとのデータに違いはほとんどなかった。ただし、組成3の人工礁(藻礁)を設置した水槽No.3において、pHが他の水槽より、0.1〜0.3程度高かった。
人工礁(藻礁)の物理的特性
各人工礁(藻礁)と同じ組成(表1)で、コンクリートを試作し、物理的特性をJIS等の規格に従い測定した(表3)。
測定結果を図11、図12に示した。配合強度とは、コンクリート材料の配合割合を決めていく際に目標とする値で、表3の目標値にバラツキを考慮して決めるが、組成1、2の木粉を含まないコンクリートは配合強度以上の強度を示した。一方で、組成3,4については配合強度以下の強度であった。特に、組成2と、組成3、4の違いは、木粉添加の有無だけであるが、大きな差となった。さらには、組成3の微粉砕木粉を含むものは、配合強度と比べても強度は80%以下であり(図11)、さらに、組成4の粗粉砕木粉よりも強度が低い結果となった。
また、フライアッシュを含むコンクリート(組成2〜4(表1))は含まないもの(組成1)に比べ、単位容積質量が小さく、有効吸水率は高かった(図12)。
木粉を含むコンクリートで強度が低下するのは、アルカリ環境下でコンクリート内の木質成分から低分子の糖が溶出し、これがコンクリートの硬化阻害を引き起こすことが想定される。実際、実験結果の詳細は示さないが、出願人の実験によると、コンクリート内のアルカリ環境と同じpHのアルカリ溶液で処理すると微粉砕木粉は14.8%、粗粉砕木粉は3.8%、重量が減少し、木質成分が流出することが示唆された。
環境安全性の評価
人工礁(藻礁)は食物となる魚介類の生育環境となるので、海中において有害な物質が溶出することがないか調べた。特に、フライアッシュやスラグ類で可能性のある重金属類について調べた。試験は、「コンクリート用骨材又は道路用スラグ類に化学物質評価方法を導入する指針に関する検討会総合報告書」及び「秋田県フライアッシュコンクリート混合プレキャストコンクリート製品使用基準」に準拠して行った。具体的には、直径10cm、高さ7cmの円柱状の模擬供試体を製造し、これを海水を意図した3重量%食塩水に浸して、その後、JIS(JIS K 0058−1、−2)に準拠して食塩水中の重金属類を分析した。
[結果]
全ての項目において、測定下限値未満であり、基準値を満たした(表4)。
Claims (6)
- コンクリートを主材料とする人工礁であって、生コンクリートの構成成分にバイオマス粉砕物が含まれ、該バイオマス粉砕物の最大粒径が250μm以下である、人工礁(スチール缶とアルミ缶を共に含む場合、及び又はカーバイドを含む場合を除く)。
- 木材、稲藁、麦藁、籾殻のうち、いずれか1又は2以上のバイオマスの粉砕物が含まれる請求項1の人工礁。
- バイオマス粉砕物が木粉である請求項1の人工礁。
- 生コンクリートの構成成分に、石炭灰及び/又はスラグが含まれる請求項1〜3のいずれか1の人工礁。
- 生コンクリートの構成成分に、砂、及び砂利を含まない、請求項4の人工礁。
- 人工礁が藻礁である請求項1〜5いずれか1の人工礁。
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