下水道施設の防食被覆工法「スラスラエ法」

聡間組
前田照信

日本工業出版「建設機械」第36巻第9号
日エN0.2000.8.08. 1 00.

下水道施設の防食被覆工法「スラスラエ法」…(1)C0006-06

技術資料

下水道施設の防食被覆工法「スラスラエ法」（樹間組 前田照信

Terunobu Maeda

1 . 開発の背景
コ ンクリ ー トは、安価で、加工しやすく、耐久性に優れた材料として多最に使用されてきた。下水構造物
では50年の耐久性を考慮して設計されていることが 一般的であり、 コ ンクリ ー トの耐久性は永久との考え方もあった。しかし、1970年代後半から相次いで下水構造物の コ ンクリ ー トが早期劣化した事例が国内で報告され始めた。
劣化の例を写真1 (硫化水素濃度約80ppm、供用後10年） に示す。この劣化はイオウ酸化細菌が下水から発生する硫化水素を食べて硫酸を作りだし、この硫酸とセメント水和物が反応し硫酸カルシウムすなわち石写真1

セッコウ化した汚泥受槽の梁（硫化水素濃度約 80ppm 、 供用後 10 年）膏を生成するもので、石膏化部は容易に指を差し込めるほど脆弱化する。石膏化による劣化自体は20世紀初頭に見出され、1945年にはパ ー カ ー (!)によってイオ間健全な付着を確保することは困難である。このウ酸化細菌が単離され報告されている。イオウ酸化細結果10年間隔での再塗装が必要とされていた。 現菌による劣化速度は硫化水素の濃度に比例する。下水場からは、塗装に変わる50年以上の耐久性を有すが落ち込んだり、 ポンプ圧送直後の下水が激しく攪拌る防食工法の出現が待望されていた。

される部分では硫化水素濃度がlOOppmを越える部分●気体は高分子化合物を透過する。 このためレトルがあり、このような部分では10年で数cm程度の石膏化ト食品やお茶の包装シ ー トにはアルミ箔等をラミが進行する。劣化した部分の補修は劣化した部分を除去し、モルタル等を打設後、防食塗装する方法が 一 般

ネ ー トして酸素や水蒸気を遮断している。硫化水素も塗装やシ ー ト等の高分子材を透過する（硫酸的であった。のような液体に対しては高分子材を選べば透過は従来のこのような工法では、阻止可能である）。防食材を透過した硫化水素はー●劣化部の除去が完全でないと コ ンクリ ト打設面内部でイオウ酸化細菌に酸化され硫酸となり、接から剥離する。除去しすぎると不経済である。
•モルタル等の打設は母材との付着が充分取れず、着面を石膏化する。このため塗装では短期間で剥構造物と一体化せず強度の回復が充分でない恐れ細菌の活動を制御する方法の出現が望まれていた。
●硫酸が コ ンクリ ー トに浸透した初期には、セメンがある。
●塗装とは コ ンクリ ー トとヤング率、熱膨張係数、透水透気係数を面で付着させることであり、長期

38 建設機械2000. 9.

離することがあった。ユ ー ザ ー からはイオウ酸化卜鉱物と硫酸カルシウムとが反応、 エ トリンガイ
トと言う膨張性の化合物が生成する。このため 石下水道施設の防食被覆工法「スラスラエ法」…(2)

I I II I
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I I IIIII II II I IIII I IIII II II I IIII I I IIー0ー9 8 7 6 5 4 3 2 1 0A母＼昌）逐 架媒舘 O（I I II
I III

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I

I

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1 Vc=0.11· £n(C叫+0.23

CH2S:

1000

100

10

平均硫化水素濃度(ppm)

口無添加供試体
一回帰式（口）■ 防菌剤混和供試体
一一 回帰式（■）

第1固つ経済的な除去方法の開発が望まれていた。
以下にこれらの問題点の解決方法について述べる。

2. イオウ酸化細菌の制御
イオウ酸化細菌が原始的な細菌で、 コ ンクリ ー トの腐食に関与する多くのイオウ酸化細菌は絶対独立栄養細菌とよばれ、イオウや無機イオウを含む化合物、 一。。

第2図0, .
ーなど、多くの問題、要望があった。

ヽヽ

労力が必要とされる。この点についても効率的か

早忌 苺手） 。y ＼ay 丑 1入 ペ ー 出」＝（を持ち強度が倍近く上がるため、除去には多大の腐食速度
10080 60 40 20

膏化直前の コ ンクリ ー トはケミカルプレストレス

ロ

腐食速度の回帰式： Vc=0.40· £n (CH 辺+1.90 (R=0.176)
無添加供試体防菌剤混和供試体： Vc=0.11・£n (CH 辺+0.23 (R=0.251)
ここで、 Ve: 腐食速度(mm/年）
CH2S: 平均硫化水素濃度(ppm)
R: 相関係数(-)

5015

平均硫化水素濃度5ppmにおける供用年数と強度（抵抗曲げモ ー メント）の関係（ヒュ ー ム管呼び径¢1000の場合）部の細菌では2価鉄を酸化して栄養とし、必要な炭素や鉄筋が激しい腐食を受けているにも拘わらずステン

は大気中の炭酸等から採取し、酸素と水があれば生息レス攪拌翼が損傷を受けていないことに着目し、ステ一する細菌である。重金属に対しても 部のイオウ酸化ンレスを構成する金属を中心にスクリ ーニ ングし、ニ ッ細菌は耐性を持ち、硫化カドミウムを硫酸カドミウムケルが有効なこと、またイオウ酸化細菌の酸化酵素ににして溶出し、農作物を汚染した結果発症したイタイ結合し酵素の働きを阻害することを見出した。さらに、イタイ病、あるいは硫化銅や硫化砒素を同様に溶出しタング ステンも同様の作用を持ち、特に酸性領域ではた足尾鉱毒事件の原因菌でもある。工業的にはイオウ際だった阻害効果を示すことを見出した。効果は単離

一フェロオキシダ

された数十の細菌あるいは実曝露によって確認していンスが有用金属含有量の少ない硫化銅や硫化銀から硫る。また、販売してから現在で7年になり実績も日々酸化細菌の 種であるチオバチルス

・ー酸銅あるいは硫酸銀の形で回収するバクテリオリ チ積み重ねられている。この生育阻害剤を当社では防菌ングに使用されている。このことは、現在流行してい剤と呼称し、毎年 コ ンクリ ート換算5万tを出荷してる銀や銅系の抗菌剤が一 部のイオウ酸化細菌には効果いる。また、国内外で特許を取得すると共に1998年度がなく、銀や銅を溶出させる可能性を示している。 この下水道新技術推進機構の技術評価を取得している。のためにはイオウ酸化細菌用の生育阻害剤を開発する

硫化水素濃度と腐食速度の関係を第1図 に示 す (2)必要があった。

また、第2図に硫化水素濃度5ppmでの標準的なヒュ ーハザマでは1987年の調査工事実施時に コ ンクリ ー ト

ムの耐用年数の関係を示す (2) 。 図 から硫化水素濃度

建設機械2000. 9.

39下水道施設の防食被覆工法「スラスラエ法」…(4)荷重(t)士0.5 t (0.5Hz)
制御およびデ ー タ処理装置（サイクル数と歪みを計測）(2)

4

試験装置概要

3(1)

2

゜
゜

歪みゲ ー ジサイクル

加力方法

000400530003一標準供試体
一モルタル補修供試体

005200020051（ぶ）性 1k怨ぺ幽＿モルタル＋シ ー ト補修供試体

00010051800サイクル

0100

10サイクル（匝）(3)

疲労試験結果第3図J.
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写真2

スラスラエ法用各種突起付きシ ー ト

写真3

シ-卜溶接状況

建設機械2000. 9.

41下水道施設の防食被覆工法「スラスラエ法」…(5)

写真4 スラスラエ法で補修した下水道施設

第4固 工事の概要

第1表 主要工事数量
工種
劣化部除去エ（機械）
劣化部除去エ（人力）
防食 溶接金網設置工
アンカーエ工モルタル吹付けエコンクリートガラ処分工
漏水処理工

仕様

数量

エアー打撃式ハツリ厚2 cm

7,680.0m'

トンネル周長6.4m X延長1,200m

ハツリ厚2 cm

190.6m'

立坑部、流入路部

SUS304¢2 mmlOO X100

7,870.6m'

劣化部除去工の（機械）＋（人力）

SUS304 T6 X 40

3本/m似上防菌剤入りモルタル厚さ2 cm

7,870.6m'
7,870.6m23本/m'以上

ハツリガラの処分

160.6m'

劣化部除去工面積X2 cm

Vカット深5 cm

2,152.0m

漏水クラック延長

1,250.0m

施工延長1200m +50m

坑内清掃工

7. スラスラエ法の施工例
2項~6 項の工法をスラスラエ法と呼び、(l!t)下水道新技術推進機構の下水道技術 ・ 技術審査証明を2000年3 月に取得した (4) 。なお、スラスラエ法は§heet�in­ing with Anchor, 翌hotcrete 1_ining with A_nti­
bacterial agent の略である。実際に供用している下水構造物を補修するにはエ期が渇水期に限定されることが多い。さらに、1999~2000年にまたがる工事では2000年問題のため12月31~1月1日にかけて供用可能な工程を組む必要性のある現場があり、短工期での施工が望まれる。ここに示す神戸の高松汚水幹線の防食工事ではイオウ酸化細菌による劣化は軽微であ ったものの震災によるクラックおよび漏水が著しく、 その対策と今後50年間の防食を兼ねて20mmの防菌剤を配合したモルタル吹き付け工を行った。防食の観点からは劣化部（数~20m吋呈度）を除去して防菌剤配合モルタルを吹き付けだけでも施工は可能であるが50年の耐久性を確保するためには20mmの厚さが計算上必要であり、

42 建設機械2000. 9.

備考

r

断面積を変更しないためにハ ツリエも20mmとした。 エ事の概要を第4図および第1表に、手順を第5図（写真5、写真6) に、補修の断面を第6図に示す 。 工程はハツリエ程が最大のネックである。このため、専用のレ ー ル上を移動する台車に円周方向とトンネルの前後方向に移動可能なスパイキ ーハ ンマー を取り付けた
ハ ツリ機を2台製作し、作業に供した（第7図、写真7)。このハ ツリ機2台をで24時間体制で運用l日当
2たり300m を施工した。これ らの機械は空気圧で作動し、ハ ツリ厚さは空気圧と送り速度で調整した。ハ ッリは1.5 ヶ月で終了し、エ期内に無事施工を終了す ることができた。
あとがき
スラスラエ法を開発してから5年、施工実績はモルタル仕上げが2万5千m2、シ ート仕上げが7千mたなった。また、1997年に研究会を設立、 昨年度はハ ザマ、
エヌエムビ ー、 カ ー ボフォル ・ ジャパンの3社連名で

下水道施設の防食被覆工法「スラスラエ法」…(6)流入管切り回しエ

坑内清掃工

坑内仮設備の設置工

＇＇
＇＇＇＇，
＇＇＇

-----------------------------------

写真6

金網エ

3.8
0.13

.

[繰り返し作業］'-: -- ---- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - -·坑内仮設場撤去工
第5図

施工の手順

一↓

アンカ ー ボルト
M6X30rnrn
防菌コンクリ ー ト
第6図

写真5

モルタル吹き付けエ

補修する下水道の断面図

闘下水道新技術推進機構の技術評価を取得した。現在協会とすべく準備中である。協会設立後は技術の普及と溶接等特殊技術を必要とする部分について資格制度を確立する予定である。現在研究会には12社が参加している。み後は下水構造物の防食のみならず温泉水の流入するダムや発電施設、化学プラントの防食等広く社会資本の整備に寄与すべく研究中である。

建設機械 2000. 9.

43下水道施設の防食被覆工法「スラスラエ法」・・・(7)ー□2.0を]

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スパイキ ー ハンマ ー

1駆動装置
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第7固

スパイキ ー ハンマ ー 付専用コンクリ ー トはつり機

く参考文献＞(1) C.D.Parker, Aust.J.EXP.Biol.Med.Sci., 23. 81(1945).
(2) 下水道技術・技術審査証明報告書「ビックリ ー ト（防菌コンクリ ー ト）」日本ヒュ ーム管（樹、（樹間組(1999年3月）。
日本下水道事業団・（梯間組・日本ヒュ ーム管（聡、共同研究「硫黄酸化細菌 による劣化に対するコンクリ ー トの補修、防食工法に関する技術開発 報告書」(1998)。
(3)建設省土木研究所・（樹間組、「下水道施設における経済的な硫化水素対策技術の 開発に関する共同研究報告書」(1998)。
(4) 下水道技術・技術審査証明報告「スラスラエ法」（樹間組、（樹エヌエムビ ー 、カ ー ボフォルジャパン（株(2000年3月）

写真7 劣化部除去工（昭和25年1月26日生・兵庫県出身）（樹間組技術・環境本部環境修復事業部〒305-0822茨城県つくば市苅間515-1
TEL : (0298) 58-8825
FAX: (0298) 58-8829
E-mail:m3477@hazama.co.jp

44

建設機械2000: 9.

紹

前田照信者

【筆介】

く主なる業務歴および資格＞
博士（農学）、技術士（応用理学部門、衛生工学部門、建設部門）。

水中コンクリ ー ト用薬剤の開発、コンクリ ー ト防食工法の開発、水中PCB除去方法の開発、六価クロム還元剤の開発、 トリクロロエチレン等汚染土壌修復工法に関する開発。