(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート成型品の表面に、サポニン含有剤を混入したセメントペースト、モルタル或いはコンクリートを、塗布、塗り込み、或いは打ち込みにより一体化させたことを特徴とするコンクリート成型品。
【請求項２】
コンクリート構築物の表面に、サポニン含有剤を混入したセメントペースト、モルタル或いはコンクリートを、塗布、塗り込み、或いは打ち込みにより一体化させたことを特徴とするコンクリート構築物。
【請求項３】
既設のコンクリート成型品や構築物の表面に、サポニン含有剤を混入したセメントペースト、モルタル或いはコンクリートを、塗布、塗り込み、或いは打ち込みにより一体化させたものであるコンクリート成型品或いはコンクリート構築物。
【請求項４】
セメントに骨材や水とともにサポニン含有剤を加えて成型したコンクリート成型品を、破砕してなることを特徴とするコンクリート礫。
【請求項５】
セメントとサポニン含有剤（天然サポニン１０％含有物）を、重量比で0.０１〜0.５の割合で使用したものである請求項４記載のコンクリート礫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サポニン含有剤を混入したコンクリート成型品やコンクリート構築物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近来、微生物を利用する生物的排水処理において、サポニン含有剤を使用することが、行なわれつつある。これは、サポニン含有剤が微生物の生理活性を高めたり酸素移動効率の増大作用を呈することが判明し、また界面活性作用を有していることの結果である。そして、サポニン含有剤を排水に添加することにより、活性汚泥処理装置の処理能力の増大や処理水質の安定化、余剰汚泥の減少、ノルマルヘキサン抽出物の分解によるスカムの減少等、様々な優れた効果を奏する。最近では、その機序の理論的解明がかなりなされている。
【０００３】
一方ここ十〜数十年来、河川や湖沼、ダム、海等の底部にヘドロが溜まるとか河川水の汚濁が甚だしくなるなど、天然水系の水質の悪化が言われて久しい。これは、工業排水の増大とともに、家庭排水などが未処理のまま放流ているのが原因であると言われている。しかし、護岸工事の普及で汚濁物質を分解する微生物の住処である落葉などの植物体が、水辺から姿を消したことも大きな原因の一つと思われる。即ち、多くの植物、特に落葉樹の葉には程度の差こそあれサポニン成分が含まれており、これが微生物の活性化に大きな役割を果たしていたと考えられる。因みに、禿山の場合はその下流にある河川や沿岸の水が濁るとともに、魚介類が減少する事実が各所で観察されている。これは、サポニン含量の低下により魚介類の餌となる微生物や原生動物が減少したためと思われる。
【０００４】
従って、サポニン含有剤を河川や湖沼等に投入して不足がちなサポニン成分を追加すれば、微生物の活性化が図られて天然水系の浄化が進行するものと思われる。ただ、現在の排水処理に於けるサポニン含有剤は、処理効率を上げるためにかなり高濃度で使用されている。例えば、キラヤサポニン（トリテルペノイド系サポニンとして1.９％、天然サポニンとして約４％）を含むシャボンの木の抽出液の場合、0.１〜１０ppm 、より好ましくは0.５〜４ppm （ノルマルヘキサン抽出物が多い場合は４〜１０ppm ）程度が必要とされている。また、その使用態様は、液状のサポニン含有剤をポンプ等で処理槽中に定量的に投入することにより行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、河川水等の場合にサポニン濃度を排水処理施設並みにするには、莫大量のサポニン含有剤が必要になり、とても対応できない。しかも、広い範囲にわたって、液状のサポニン含有剤をポンプ等で定量的に投入することも不可能である。しかし、サポニン濃度は高いことが好ましいが、実際上はそこまで必要はなく、要は、従前の落葉から溶出する程度のものを加えてやれば十分であるし、例え僅かでもそれなりの効果は期待できる。
【０００６】
一方、河川や湖沼、海岸等の護岸等の目的で、コンクリート成型品やコンクリート構築物が広く用いられている。これらは、強度的には優れているが、従来の土壌を固めた護岸とは異なり、微生物の住処には不適である。そこで、コンクリート成型品や構築物を利用して、サポニンの溶出を行なわせることができれば、一挙両得である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上のような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明を完成させたものであり、その特徴とするところは、サポニン含有剤をセメント、骨材及び必要量の水とともに混合して、河川や湖沼、海岸等に敷設する護岸ブロックや消波ブロック或いは水中に投入する礫状の成型品を成型したり、水路等を構成する構築物を打設することにある。或いは、成型品や構築物は従来通りに製造し、その成型品や構築物の表面に、サポニン含有剤を混入したセメントペースト、モルタル或いはコンクリートを、塗布、塗り込み、或いは打ち込みにより一体化させてもよい。表面に施す方法は、河川等に既設のコンクリート成型品や構造物に対しても応用できる。
【０００８】
セメントは、サポニン含有剤を抱え込む力が大きく、水中に徐々に溶出させる。従って、サポニン含有剤を混練した成型品や構築物の場合は、その大きさにもよるが、内側のサポニンが溶出するにはかなりの時間がかかるし、永久に残存したままのことも考えられる。そこで、大形の成型品や構築物の場合には、表面部分のみにサポニン含有剤を混入したセメントペーストやモルタル、コンクリートを使用すれば、コストも安いしサポニンの有効利用が図られる。但し、大形の成型品を破砕して礫等を製造する場合には、一体に混練したものを使用する。尚、成型や構築は従来方法で行なう。
【０００９】
セメントとは、石灰質原料に粘土質原料を混合してその一部が溶融するまで焼成して得たクリンカーに、適量の石膏を加えて粉砕したものである（ポルトランドセメント）。本発明では、ポルトランドセメントの他に、スラグを混入粉砕した高炉セメントや、シリカ分を混入粉砕したシリカセメント、フライアッシュを混入粉砕したフライアッシュセメントなども用いられる。
【００１０】
次に、液状のサポニン含有剤とは、サポニンを多く含む植物体の抽出液のことである。ここにサポニンとは、植物体に含有される配糖体の一種で、セッケンのように著しくアワ立つコロイド水溶液を作るものの総称であり、多くの植物から見出されている。本発明では用いるサポニンの種類は問わないが、コストや安定供給の点から、植物体中の含有量が多く且つその植物が大量に存在し安定して入手できるものが好ましい。この観点から、キラヤサポニンやユッカ、砂糖大根、なぎいかだ、大豆等から得られるサポニンが好ましい。サポニン含有剤は、植物体から抽出した抽出液（溶媒を含む）をそのまま用いてもよく、それを精製したもの自体でもよい。抽出の方法は通常の方法でよく、水やエタノール等の低級アルコール等で抽出できる。更に、この抽出液を精製したり濃縮したものも使用できるし、液状のものを真空乾燥等、従来公知の方法で粉末にしたものも使用できる。
【００１１】
この内特に、南米のチリー、ボリビア、ペルー等に自生するシャボンの木（学名：Quilaia saponaria Mol.バラ科）から抽出したキラヤサポニンが好適である。これは、化１の構造を有するキラヤ酸をアグリコン（配糖体の非糖質部分）とするトリテルペン系の配糖体であり化２で表わされもので、構造及び分析技術が解明されている数少ないサポニンであるし、比較的サポニン含有濃度の高い抽出液が得られることによる。尚、現在市場に供給されているキラヤサポニンは、前述したトリテルペノイド系サポニン1.９％含有のもの（水やエタノール等の溶媒約７０％、糖類約２０％を含有）や、これを濃縮したトリテルペノイド系サポニンを4.３％（天然サポニンとして１０％含有、その他溶媒として水が約４４％、エタノールが約１０％、糖類約３０％含有）含有するものものである。また、キラヤサポニンを精製して濃縮したものや、更にこれらを粉末化したものも提供されている。
【化１】
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【化２】
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【００１２】
また、ユッカサポニンは、北アメリカ南部や西インド諸島に産するユッカ種の植物の茎から抽出したもので、ステロイド系サポニンの一種である。現在市場に提供されているものは、抽出液中に約１〜1.５％程度の活性ステロイドサポニンを含有（溶媒約８０％、糖類約９％含有）しており、同様に排水処理に用いられている。ただ、キラヤサポニンに比べて、消臭力は優れるが生物活性能力は幾分劣る。その他砂糖大根から得られるビートサポニン（オレアノール酸の配糖体で、トリテルペノイド系サポニンの一種）も原材料が大量にあるので、安定供給される可能性がある。
【００１３】
サポニン含有剤としては、上記した液状のサポニン含有剤の他に、これを従来公知の方法で粉末化したものも使用できる。もっとも、セメントを硬化させるのに必ず水が必要なので、わざわざ粉末にする必要はあまりない。ただ、セメントと水（液状サポニン含有剤）の混合割合にはある許容範囲があるので、高サポニン化を図るためには、粉末のものを併用するとよい。
【００１４】
次に、本発明のコンクリート成型品の製法について説明する。まず、セメントに適量の骨材を混ぜ、これに適量のサポニン含有剤（液状）を水とともに加えてよく混合し、型にいれて硬化させる。この操作は従来と同じである。成型品の大きさは特に限定はないが、用途に合わせて成型する。大きな板状のものを作り、これを小割りにしてもよい。セメントとサポニン含有剤（シャボンの木の抽出液：キラヤサポニン、水分４４％のものの場合）の割合は、重量比で１：0.０１〜0.５程度である。尚、セメントは糖分（シャボンの木の抽出液中に多い）を混ぜると、硬化速度や強度が低下すると言われている。従ってこのサポニン含有剤の場合、成型品の種類にもよるが0.５以上の混入は危険である。また、添加量が少なければ、溶出量も少なくなる。より好ましくは、１：0.１〜0.３程度である。もっとも、シャボンの木の抽出液から糖分を除去したものや、糖分が少ない他のサポニン含有剤を使用する場合、或いは強度をさほど要求されない成型品の場合には、等量程度までは使用可能である。水分調整が困難であれば、サポニン濃度を高めるか粉末状にしたものを使用すればよい。コンクリート構築物の場合も、成型品と同様にサポニン含有剤を混練したコンクリートを、型枠内に打設する。
【００１５】
成型品や構築物の表面にサポニン含有剤を混練したセメントペースト、モルタル或いはコンクリートを、塗布、塗り込み、或いは打ち込みにより一体化させる場合、強度は本体が保つので、モルタル等に含まれるサポニン含有剤の量は、全体に混練する場合よりも多くすることが可能になる。
【００１６】
このようにして得られたコンクリート成型品、或いはコンクリート構築物は、河川や湖沼、ダム、海等に設置或いは投入すると、１〜数年或いはそれ以上の長期にわたって徐々にサポニン成分を溶出するので、微生物の活性化ひいてはヘドロの減少に役立つものである。従って、液状のものを定量添加するような手間も不要で、しかも天然水系に常にサポニンが供給される。
【００１７】
また、コンクリート成型品や構築物からサポニン含有剤が溶出した跡は、微細な空隙となって、微生物に最適な住処を与える効果もある。
【００１８】
【実施例】
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
（実施例  １）
セメント１Ｋｇに、骨材として砂７Ｋｇ、サポニン含有剤（天然サポニンとして１０％含有、水分約４４％）４００ｇ、及び水／セメント比が４５％になるように２７４ｇの水を加え、十分に混合して護岸用の間知ブロックの型に入れ、約２４時間後に脱型した。
【００１９】
この間知ブロックを砕いてその小片をシャーレに入れ、水を加えて約１月間放置しておいた。この水の一滴を採って、４００倍の顕微鏡で観察したところ、図１に示すように、多くのバクテリアが活発に活動している状態が見られた。一方、サポニン含有剤を含まない間知ブロックの破片を、同様にして観察したところ、図２に示すようにバクテリアは全く見出せなかった。これは、水中に溶出したサポニンが、バクテリアの栄養及び活力源となったことの左証である。
【００２０】
（実施例  ２）
骨材として、砂２Ｋｇ、小粒の採石５Ｋｇを使用した以外は実施例１と同様な配合のコンクリートを、型枠に流し込んで、厚み５ｃｍ、幅２０ｃｍ、長さ５０ｃｍ程度の板状コンクリート成型品を得た。これを、脱型後に拳大に割り、長さ１０ｍ、幅及び水深が３０ｃｍ程度の人工水路に、約１０ｃｍ程度の深さに敷き詰めた。この水路に、河川の水を流し込んで２時間滞留させ、処理の前後に於ける水質を比較測定したところ、以下のような効果が得られた（単位はｍｇ／リットル）。実験は５回行い、その平均を取った。尚、比較水質とは、普通の礫を同様に敷き詰めた場合の測定値である。
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この結果、本発明のコンクリート成型品の場合、礫がない場合は勿論、普通の礫を用いた場合に比べても、処理水質が向上していることが判る。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のコンクリート成型品或いはコンクリート構築物は、セメントと骨材及びサポニン含有剤を主成分とするものである。そして、セメントの優れたサポニン含有剤保持（抱き込み）能力により、サポニン徐溶出性の成型品或いは構築物を提供するものである。
【００３２】
従って、以下の様な効果を生じる。
１）セメントと骨材及びサポニン含有剤を材料とし、これらを混合して成型するだけであるから、特別な装置や技術を必要とせずに、安価大量に製造することができる。構築物の場合も、従来と同様の方法で簡単に打設できる。
２）成型されているので、通常の成型品と同様に単に河川等に設置するだけですみ、特殊なサポニン供給装置等は必要としない。構築物の場合も同様である。
河川等に既設したコンクリート成型や構造物の場合、その表面にサポニン含有剤を含むモルタル等を塗り込む等により、容易に対応させることができる。
３）サポニン含有剤はセメントに抱き込まれた状態で均一に含まれており、しかもセメントにより徐溶出性が与えられているため、サポニン成分は１年或いはそれ以上の長期にわたってほぼ均等に溶出する。
４）サポニン含有剤の溶出量は、混練するサポニン含有剤の割合や、設置する成型品の数や表面積、構築物の面積によって簡単に調節することができる。
５）河川や湖沼、ダム、海岸等に設置或いは投入することにより、サポニン成分を徐々に溶出し、その周囲や流域に棲息する微生物を活性化してヘドロ等の除去に大きな効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンクリート成型品を破砕し、水を加えて放置したその水の図面に代える顕微鏡写真である。
【図２】サポニン含有剤を含まないコンクリート成型品を破砕し、水を加えて放置したその水の図面に代える顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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