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256号目次〜火山とともに暮らす〜

つきあい方

シラスの工業的利用について
写真1 鹿児島市電の軌道敷緑化

袖山 研一
SODEYAMA Kenichi

鹿児島県工業技術センター
地域資源部/シラス研究開発室/室長

なかなか資源として扱われてこなかった火山噴出物のシラス。鹿児島にはシラスが豊富に分布することから、これを有効利用するため、半世紀以上にわたってシラスの研究・資源開発が進められてきた。その研究の歴史、シラスの特徴、利用の現状などについて紹介する。

シラスの資源開発

特殊なシラスと区別している。

鹿児島中央駅の桜島側の広場に降り立つと、路面

写真2 シラス緑化基盤地造成が完工した。

写真3 装飾シラスブロックを敷き詰めた天文館
いずろ大通りの舗道

骨材にシラスを用いたシラスコンクリートの実用化研

1999年には横浜市の企業により左官壁材が製品究を進めている。粗骨材として砕石を用い、シラスの化された。伝統的な左官壁は消石灰と海藻などの含水率調整、配合比、減水剤、製造方法などシラスを糊材と珪藻土等の材料を配合したものであるが、製細骨材として用いる研究を重ねた結果、完成したシ品化された左官壁材はシラスを珪藻土の代わりに用ラスコンクリートは普通コンクリートと同等の強度を有いてセッコウで硬化させるものである。このシラスし、ポゾラン反応により長期強度を発現すること、塩壁材は、（財）建材試験センターでの吸放湿性試験で害抵抗性や硫酸塩劣化抵抗性など過酷環境下で優調湿建材としての性能が確認され、民間分析機関にれた耐久性を示すことを明らかにしている。

おいてもアセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、メチル

鹿児島県土木部では、シラスコンクリートの特徴をメルカプタンに対する消臭性能が確認されている。

活かした38のモデル工事を行い、2002年からは温普通シラスは2mm以上の礫（主に軽石）を含み、幅霧島市にある上野原縄文の森展示館の内装壁材の泉環境下での橋梁基礎工事を行っている。霧島市

広い粒径から構成されており、大部分は砂分からな

シラス
ほか官民で累計233万m2 の施工実績があり、高千穂の丸尾の滝付近の建設現場には、地温が高く火山噴出物のシラスを用いた緑化基盤が採用されてる。火山ガラスを主成分とし、斜長石、輝石、石英、を用いた内外装材で年間55万m2 の市場に成長して硫酸イオン濃度の高い場所もある。その環境で、いる。景観向上はもとより、ヒートアイランド現象の軽磁鉄鉱などの副成分を含んでいる。化学組成はケイいる。

2008年までの間に4基の橋脚が建設され、その深礎減効果や路面電車の騒音低減も実証され、市民や観酸分が約70％と最も多く、次いでアルミナ分約14％、また、普通シラスには多くの軽石が含まれており、杭 基 礎（杭 径 8〜 10m、杭 長 20〜 25m）に 合 計 で光客に好評である。火山噴出物のシラスに覆われてアルカリ酸化物約8％と続く。普通シラスは道路の路垢すりなどの加工軽石の90％以上が鹿児島産であ5,000m 3 のシラスコンクリートが 使 用されて いる。

いる南九州においては、シラスが地域産業や生活に盤材料や舗装用材料として用いられ、鹿児島湾の大る。大きい軽石はくり抜いて鉢物にしたり、板状に加2006年には『シラスコンクリートの設計施工マニュア多大な影響を及ぼしている。この無尽蔵とも言える規模な埋立材として利用された。1972年に完工した

工して軽石タイルとして出荷されている。

ル（案）』を発刊し、県土木部の事業においては2007

シラスを工業資源化できれば、地域に計り知れない

鹿児島市の与次郎ヶ浜地区は、城山裏のシラス台地恩恵をもたらす。

から1,300万m3 のシラスを削り、汲み上げた海水と混電車の軌道敷芝生が目に飛び込んでくる。繁華街の天文館へと導く色鮮やかな緑の絨毯は、今や観光鹿児島のシンボルとなっている。この芝生の下には、普通シラスの利用

年からコンクリート積ブロック、2008年から歩車道境

シラスコンクリート

県立の試験機関である鹿児島県工業技術センター

ぜて、日本初の水搬工法によって66万m2 の土地造成

近年、西日本ではコンクリート用の細骨材として、枯は、前身の工業試験場時代から、依頼分析や研究開を行った。1978年には鹿児島市の祇園之洲も、54.5渇が心配される河川砂に代わり、海砂が大量に用い発を通して中小企業の支援をしている。先達からの万m3 のシラスと河川水を混ぜた水搬工法による土界ブロック、2010年から落蓋側溝の3製品について、原則シラスコンクリートを使用することとしている。
現在、鹿児島県内では、シラスコンクリートを使用られている。しかし、海砂採掘による環境破壊が問した積ブロックは7工場、歩車道境界ブロック（B型）

信念でもあるシラスの資源開発は、1951年のシラス・題化し、環境保全や海洋資源保護の立場から海砂の及び落蓋側溝は6工場で製造可能となっている。そセメント成形物を焼成した赤レンガ以来の伝統があ採取を規制する方向にあり、海砂依存率の高い西日れらの2010年度の施工実績はコンクリート積ブロッり、シラスコンクリートやシラス緑化基盤の製品化で本各県では細骨材の確保が喫緊の課題となっていク20,154m3、歩車道境界ブロック1,452t、落蓋側溝活路が拓かれつつある。これらは半世紀以上に渡る。その細骨材の代替品として、無塩砂であるシラス67tとなっている。課題はシラスの保水性が高いたって産学官で行われてきた研究開発の歴史の賜物でが着目されている。シラスは砂礫の集合体であるため、水分管理が難しく、細骨材に適する表面乾燥飽ある。

め、採取が容易で搬出し易く、粉砕の手間なく特定の水状態に調整するための屋根付保管施設が必要なふるい粒径だけを篩分け操作で分級することが出来る。

シラスの工業的利用の分類

しかし、コンクリート用の細骨材としては、細かすぎシラスは堆積形態や利用し易さから、大きく「普通る粒度（150µm以下の微粒分が平均30％）、高い吸水シラス」「降下軽石」「淘汰されたシラス」の3種類に分の3性質性、小さい密度（平均の粒子密度2.4g/cm3）類される。シラスの中で最も埋蔵量の多いのが、シがJISに不適合であり、さらに粒子形状も角張っていいとラス台地を形成する入戸火砕流堆積物である。これを普通シラスと称し、淘汰作用を受けた産地限定の024

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るという欠点を持つため利用が進まなかった。
図1 シラスの工業的利用の分類

鹿児島大学の武若耕司教授は、1980年代から細

写真4（左） シラスコンクリート製「積ブロック」
写真5（中） シラスコンクリート製「歩車道境界ブロック」
写真6（右） シラスコンクリート製「落蓋側溝」

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写真8 シラスバルーンを配合したクリーナーの洗浄効果（左：洗浄前洗浄後）

写真11 シラスを用いた洗顔料

右：シラス緑化基盤

写真9 毛髪上の微粒シラスバルーン

写真10 微粒シラスバルーンの破断面

近年、都市型水害やヒートアイランド現象が社会問
写真7 シラス大判瓦（右下）と屋根施工例

ガラスクリーナー

題化し、その対策として屋上緑化など都市緑化が進（吉田シラス、加久藤シラス）が産出する。これらは、められている。そうした中、2001年に緑化基盤を多火山ガラス成分を90％以上含むこと、強熱減量が約シラスの研磨効果は周知であったが、地元企業に孔質のシラスで作れないかと、地元人造大理石メー4％以上であることを特徴としている。研磨材、シラより、シラスバルーンを配合したクリーナーが、ガラスことと、粒径を5mm以下に分別する必要があること

カーからエコ商品開発の相談があり、共同研究を開

スオパールなどガラス製品、台所用クレンザー、洗顔やステンレスの水垢や油膜・酸焼けの除去・清浄機能が挙げられる。

始した。その結果、軽石と極少量のセメントを乾式料などの用途がある。に優れるとして製品化された。新幹線（車両と窓）や在来鉄道車両をはじめ、船舶及びバス、路面電車、混合してゼロスランプ状態（コンクリートの変形量が宮崎県工業技術センターで開発されたシラス多孔ゼロ）で混合して加圧成形し、加圧時にシラスからし質ガラス（SPG）
は、孔径制御された貫通細孔からな

モルタル製造においては、普通砂の代わりにシラみ出る水をセメントの硬化反応に利用し、シラスの複るAl2O3・SiO2 系ガラスである。シラス、石灰、ホウスを用いると、シラスの性質から単位水量の著しい雑な粒形により、強固な結合力を得て基盤を成形す

酸からなる基礎ガラスを熱処理により相分離させて増大は避けられず、強度や耐久性に劣るので、JISのる方法を開発した。この基盤は低コストで軽量かつ生成する。SPGを利用した膜乳化技術により、マイク

1992年に地元企業と共同で、平均粒径20µm以下配合・成形方法はシラスには適さない。そこで、地元透水性、保水性、断熱性、耐火性に優れており、芝生ロ／ナノサイズのエマルションや粒子、カプセルなどの微粒シラスバルーンを開発した。その後、微粒シ企業と共同で、加圧脱水成形により単位水量を少な植生に適する。雨水を保水しながら余分な水を地食品、医療、化粧品分野への展開のほか、ナノバブル

ラスバルーンを配合した洗顔料が製品化され、複数くしてセメント水比を増大させ、耐久性と強度を向上中に戻し、乾燥時には水分を蒸散して打ち水効果を生成機やマイクロハンダボールが実用化されている。

企業によりシラス微粉を配合したものやシャンプーなさせる方法を開発した。まず、シラスとセメントと水発揮し、植物も根付き易いので緑化基盤に適する。

をオムニミキサーで混合してモルタルを作成し、それ緑化用以外にも、シラス基盤の表層に桜島溶岩等のをプレスマシンで脱水成形して瓦を成形した。シラ

自然石の砕砂や視覚障害者用の黄色顔料を配合しシラスに含まれる火山ガラス粒子は、焼成するとスには微粒分が多いため層間剥離を起こす欠点がて一体成形した装飾シラスブロックも開発され、天文内部に含まれる水分が蒸発して発泡する。この粒径あった。そこで、砕砂を5〜18％添加することと、加館のいずろ大通りなどの市街地や広場での舗道に用20µm〜1.4mm程度のガラス質中空発泡体がシラス

日本は火山大国であり、膨大な火山噴出物を有し圧脱水工程において2段加圧により層間剥離を抑えいられている。

バルーンと呼ばれ、低かさ比重、不燃性、高融点、低ている。シラスは際立った特徴が無いため、資源とシラス瓦ホテル・病院・温泉などで利用されている。

洗顔料

ど多様な製品が生まれ、全国通販でのヒット商品もシラスバルーン複数出ている。

グリーンなビジネスモデルにる工夫を行った。このシラス瓦は断熱性に優れ、軽鹿児島市では、シラスブロックを全長6,460m、緑化

熱伝導率、無色、無害、低価格という特徴をもつ。

して扱われなかったが、有効な利用技術が開発され量で大判化が可能であり、意匠性や施工性に優れ、面積24,700m2 の全国初となる路面電車の軌道敷芝

1970年代に九州工業技術試験所（現在の産業技術総れば地域経済が活性化する。近年、機能性に優れた民営・公営住宅など25,214m2 の屋根施工実績を有し生の基盤に採用され、夏場に軌道敷の温度をアスフ合研究所九州センター）で開発された後、kg当たりシラス製品が登場し、住宅、生活、美容関連のほかている。

ァルトと比べて約16℃下げる効果が確認された。ま100〜200円台で、1991年に14,250t生産され、製造各

緑化やインフラに活用され、都市景観の向上や広域た、電車走行時の騒音低減に効果があること、ビル社合わせて50種類以上の品種がある。原料としての環境改善にも貢献している。シラス資源開発が、の屋上緑化施工においては、夏季におけるビル室内は、吉田シラスや加久藤シラスなどが用いられてい先進的かつ グリーン なビジネスモデルとして発展す

入戸火砕流堆積物の下層に厚さ8mほどの軽石層の温度を2.3℃下げる効果が確認されており、都市景る。二次製品としては、軽量モルタルなどセメント成ることを期待している。

が大隅半島の鹿屋市と垂水市を中心に分布してい観も向上した。さらに、切断加工や釘打ちも容易で、形品等の軽量建材用、ポリエステル系パテ材などのる。これは大隅降下軽石と呼ばれ、主に軽石礫の集太陽光反射の緩和、炭酸ガスの固定化、憩いの場の樹脂系部材、建築用外装、機械塗装、下地処理用等合体からなり、入戸火砕流と同時期に噴出した。こ提供、ビオトープとしての役割など広域の環境改善にの塗料用、紙粘土、接着材、磁器がある。2003年にの降下軽石は固い軽石からなり、篩分けするだけで役立つほか、畜舎床材として飼育環境も改善でき、今は、シラスバルーン等と無機系繊維を複合して成形し良質の天然軽量骨材となりJISの適合品になること

後、都市型水害対策用の雨水貯留浸透基盤などへのた建築用ボードがJIS A5440「火山性ガラス質積層板から、軽量骨材用、洗濯（ストーンウォッシュ）用、汚水展開も期待されている。

（VSボード）」として認定されている。シラスバルーン

降下軽石の利用処理用、垢擦り用、グランド材、耐火材料、内装タイル、化粧ブロック、園芸用、吸音板、バンカー砂としての用途がある。軽石単体としては、鹿児島県で2004
年に54,613t出荷されている。
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を用いた遮熱・断熱塗料は1990年代から地元企業で淘汰されたシラスの利用製品化されており、累計142,000m2 の施工実績があ鹿児島市吉田町や宮崎県えびの市周辺では、細かる。この塗料は断熱・省エネ効果も認められ、建築い砂分からなる自然水の作用で淘汰されたシラス塗装のほか工事用ヘルメット用にも利用されている。

＜参考資料＞
1）鹿児島県資源開発協議会編『明日の資源シラス』
鹿児島県資源開発協議会（1979）
2）武若耕司 コンクリート工学 Vol.48 No.1 pp.73-79（2010）
3）鹿児島県土木部『2005年制定 シラスを細骨材として用いるコンクリートの設計施工マニュアル（案）（2006）』
4）VSI研究会編『新時代を築く火山噴出物』
リアライズ社（1995）
5）袖山研一監修『二十一世紀の民家をつくる シラス物語』
農山漁村文化協会（2005）＜取材協力・資料提供＞
1）鹿児島県コンクリート製品協同組合
2）鹿児島県積ブロック工業組合＜図・写真提供＞
図1 写真2、4、5、6、7、9、10、11 袖山研一
写真1 佐々倉賢一
写真3 上中 誠
写真7 瀬戸口和徳
写真8 迫 正人

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