コンクリートがらの漁場施設への適用性に関する検討
Examination concerning the applicability of concrete wastes in fishery facilities
伊藤 靖*・不動 雅之**・綿貫 啓***・田中 浩生****Yasushi ITO , Masayuki FUDO , Akira WATANUKI and Kousei TANAKA* （財）漁港漁場漁村技術研究所

第 2 調査研究部 部長** （財）漁港漁場漁村技術研究所

第 2 調査研究部 次長*** （財）漁港漁場漁村技術研究所**** （財）漁港漁場漁村技術研究所

専門技術員

第 2 調査研究部 主任研究員

Huge quantities of waste and refuse were generated in the Great East Japan Earthquake, and aprompt treatment of such waste has been a big issue. Keeping in mind the necessity toeffectively utilize concrete waste, a type of waste and refuse generated from the disaster, as amaterial for fishing ground construction (fish propagation reefs (bottom-landing substrate)
and aquaculture facilities etc.), this paper verified the appropriateness of the use of waste
based on each tests. The main purpose of this research was to obtain the basic data for future
treatment of wastes and refuses generated from disaster (concrete wastes) as well as for theefficient restoration of fishing ground facilities.
Keywords: wastes and refuses due to disaster, concrete waste, recycling

表-1 検討項目概要

1．はじめに
東日本大震災では膨大な量の災害廃棄物が発生し，その迅速な処理が大きな課題となっている.本検討は災害廃棄物の一つであるコンクリートがらを効果的に漁場施設（増殖礁（着定基質）・養殖施設等）の材料として活用することを念頭に置き，各種試験によりその適性を検証し，今後の災害廃棄物（コンクリートがら）の処理と漁場施設の効率的な修復のための基礎情報を得ることを主目的とした.

2．検討概要本検討では，比較的容易に製作できる無筋のブロック（海藻などの着定基質）としての利用を想定した.発生したコンクリートがらに特別な処理を施さず，なるべくそのまま使用することを目標とし，ブロック製作の一材料としてのコンクリートがらの適用可否を検証した（表-1
参照）.

検討項目

評価内容

①がら実績率

容器の容積に占めるコンクリートがらの体積の割合（コンクリートがら使用量の把握）②充填モルタル配合

コンクリートがらの隙間に充填するモルタル配合の選定③製作方法

プレパックド方式およびポストパックド方式（製作方法を上記 2 方法より選定）④がら寸法

500mm・300mm・50～200mm（施工性：充填性・ハンドリング）⑤強度試験

テストピース（圧縮・割裂引張・曲げ）
コア供試体（圧縮強度）（ブロックの力学的性能）⑥転置試験

吊り作業による損傷度確認
ブロックの重量確認

検証項目は，コンクリートがらの実績率・ブロックの製作方法・コンクリートがら寸法・打設方法等とし，最適な製作方法選定のための判断材料とした.また各種強度試験および施工に関わる試験を実施し，コンクリートがらを用いたブロックの品質についても検証した.本検討の流れを図-1 に示す.室内試験は，①コンクリートがらの実績率の変動幅の把握，②充填モルタルの配合検討を実施し，後に続く現地試験のための事前情報を得た.現地試験では，③製作方法（プレパックドコンクリートとポストパックドコンクリート(図-2)）による施工性比較，

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④がらサイズ（500mm・300m・50～200mm）による施工性比較（モルタル充填性・ハンドリング），⑤各種強度試験（小サイズのがらを用いたテストピースおよび製作したブロックから採取したコア供試体）による力学的性能把握，⑥転置試験によるブロックの損傷程度の把握および重量確認等により適用性の検証を行った.

図-3 実績率の測定（左：容積最大・右：容積最小）
START① がら実績率
② 充填モルタル配合

室内試験
③製作方法
④がら寸法

現地試験

⑤強度試験
⑥転置試験

コンクリートがら使用量・最適なブロック製作方法・力学的性能の把握

図-4 P 漏斗および流下時間の測定概要

図-1 本検討の流れ

表-2 モルタル基本配合
モルタル注入配合

コンクリートがら投入

C：S

W/C

C(H)
(kg)

W(kg)

S(kg)

1:1.8

65.0%

603

392

1085

3.2 現地試験（製作方法・実際の実績率）
ポストパックド方式
プレパックド方式
図-2 製作方法

3．検討結果3.1 室内試験
1)実積率：実績率は型枠の大きさと骨材のサイズにより変化するので，型枠の大小でコンクリートがら（サイズ：40～80mm）の実積率を求めた.コンクリ－トがらを詰めた型枠内に水を投入し，実績率を算定した（図-3）ところ，型枠の容積が大きいと 57％，小さいと 47%であった.
2)施工方法：モルタル打設は，プレパックド方式とポストパックド方式の 2 方式が考えられた.そこで，充填性を評価するため P 漏斗試験（JSCE-F521，図-4 参照）での流下時間を，「コンクリート標準示方書」1)および「コンクリートと資源の有効利用」2)を参考に，10～25 秒を目標としてセメントと砂の割合（C:S），水セメント比（W/C），混和剤の有無などを変化させ，配合を検討した.その結果，経済性（セメント量）やブリーディング性状，圧縮強度（必要強度：18N/mm2）等を勘案し，表-2 に示す配合比が得られた.

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現地試験は，幅 2.0m×長さ 2.0m×高さ 1.5m（体積 6㎥）のブロックを製作することとした.製作方法（プレパックド方式，ポストパックド方式）や，コンクリートがらのサイズなどの条件を変えて製作し，試験を行った.
1)実積率：実積率についてはブロックと同程度の容積（約6 ㎥）のノッチタンクに，各サイズの実際のコンクリートがらを充填し，水をノッチタンクの天端まで注入して，注入した水量から実績率を測定した.結果を表-3 に示す.
コンクリートがらのサイズが大きいほど，実績率は小さくなった.また，50～200mm サイズでの実績率の値（58.0%）
は，別途行った室内実験で 40~80mm サイズのコンクリー
トがらを用いた実績率の値（57.3%）に近かった.
表-3 実際のがらによる実績率
がらサイズ（mm）

投入水量
（L)

実績率（%）

500271054.8300268355.3

50～2002475

58.0まえて現地試験では材齢7日での強度確認を基本とした.
製作したブロックからのコア供試体による圧縮強度試
験結果は，圧縮強度 18N/mm2 を満足する供試体とそうでない供試体が認められ，4.1～29.9 N/mm2 とばらつく結果であった.これはコアの径100mmに対してコンクリートがらのサイズが 200～500mm と大きいことから，モルタルとコンクリートがらの界面の位置関係により，コア供試体の強度が大きく影響を受けた結果と考えられる（図-7）.特に強度が低い供試体は，がらとモルタルの境界面が供試体内部全体に渡っており，それが弱部となっていると考えられる.界面が鉛直方向（圧縮試験時の載荷方向に平行）の場合では境界の影響が大きく，境界面が水平方向（載荷方向に直角）に入っている供試体は 20N/mm2 を確保していた.

図-5 プレパックド方式による製作手順

強度が低い部分
検体数：48
圧縮強度：4.3～14.0N/mm2
がらとモルタルの境界面が斜め，または様々な方向に部分的に位置する.

強度がモルタルと同程度
検体数：16
圧縮強度：18.4～31.9N/mm2
がらとモルタルの境界面が少ない，または水平方向に位置する.

図-6 ポストパックド方式による製作手順
図-7 モルタルとがらの界面の状況

2)施工方法：次に図-5 および図-6 にプレパックド方式およびポストパックド方式によるブロックの製作手順を示す.プレパックド方式とポストパックド方式では，型枠組立完了からの施工速度や作業性を考えるとポストパックド方式に優位性があると考えられる.また，プレパックド方式ではモルタルポンプの操作に習熟している必要があり，施工の容易性という点においてもポストパックド方式の方が適していると考えられた.
また，コンクリートがらのサイズでは 500mm 程度のコンクリートがらは非常に大きく，型枠内に配するのに大きな労力を要した.作業性の点では，プレパックド方式・ポストパックド方式の双方において，使用するコンクリートがらのサイズは比較的容易に扱える 300mm 以下にする方が良いと考えられた.

表-4 は①ブロック打設時に採取したモルタルのテストピースの圧縮強度，②製作したブロックと同様にコンクリートがらにモルタルを充填して作成したテストピースの圧縮強度，③製作したブロック本体のシュミットハンマーによる圧縮強度の各試験結果の一覧である.②のテストピースは，コンクリートがら（200～500mm）のサイズで試験体を製作して強度試験することは実用的ではないので，テストピースの直径（φ125mm）を考慮して 40mm以下のコンクリートがらにモルタルを充填して作成した.

3.3 現地試験（強度試験）
強度試験の強度は「漁港・漁場の施設の設計の手引き(2003 年版)」に従い，設計基準強度を 18N/mm2 以上として設定した.また，冬季施工なのでセメントは早強ポルト
ランドセメントを用いることとし，試験練りの結果を踏111

表-4 強度試験結果一覧（テストピース等）
モルタル

テストピース（φ125）

圧縮（σ7）
N/mm2

圧縮（σ7）
N/mm2

シュミット
ハンマー
N/mm2

試験練り W/C=65％

27.4

――

プレパックド①
がら：500mm

19.0

11.7

22.6

プレパックド②
がら：500mm

19.0

11.8

24.4

プレパックド①
がら：300mm

25.7

10.2

25.3

19.6

10.5

24.9

18.4

10.3

25.2

プレパックド②
がら：50～200mm

19.0

10.1

24.1

ポストパックド①がら：500mm

22.4

12.0

26.5

ポストパックド②
がら：500mm

20.5

12.1

24.3

ポストパックド①
がら：300mm

21.8

13.3

24.6

ポストパックド②
がら：300mm

22.8

14.4

24.5

ポストパックド①
がら：50～200mm

22.0

13.0

22.6

ポストパックド②
がら：50～200mm

21.6

12.5

20.1

打設方法等

プレパックド②
がら：300mm
プレパックド①
がら：50～200mm

表-5 圧縮試験結果（σ7 およびσ28）

打設時に採取したモルタルの強度は試験練りの値を下回る結果であった.この理由として，試験練りは打設直後からほぼ 20℃の環境下で養生されたのに対して，現地試
験では供試体は打設直後から翌日まで外気温の低い現場で養生せざるを得なかったことが挙げられる.試験期間中の最低気温（夜中～早朝）は氷点下で，日中の平均気温もほぼ 0℃であった.採取した供試体はブロックを覆ったブルーシート内に置き，その内部は練炭で保温したが，練炭の熱でブルーシート内の空間が温まるまで時間がかかり，凍害を受けないまでも初期強度の発現が遅れたと考えられる.
一方，シュミットハンマーによって得られたブロック自体の圧縮強度はすべてのケースにおいて 18N/mm2 を満足していた.テストピースの結果はシュミットハンマーによる推定強度と乖離があるが，これは増殖ブロックに比べテストピースのサイズが極めて小さく，熱伝達率の大きい鋼製型枠を用いたこともあり，低い気温の影響を大きく受けたことで強度発現が遅れたためと考えられる.
養生期間の影響を確認するために，予備の供試体を用いてテストピースの材齢 28 日強度を確認した.その強度の結果を材齢 7 日強度と併せて表-5 に示す.

ケース

圧縮（σ7）
N/mm2

圧縮（σ28）
N/mm2

モルタル

22.4

34.4

テストピース

12.021.5

このように，強度発現に必要な条件（温度・養生期間等）が確保されればテストピース強度は求められる18N/mm2 を超える強度が得られることが確認された.
以上の結果，コアによる強度試験では強度は低くでる供試体もあったが，強度発現に必要な条件を確保したコンクリートがら（粒径 40mm 以下）とモルタルにより作製したテストピース（φ125mm）では目標強度の 18N/mm2 以上を確保している.これは，ブロックの均質性が確保されれば本体強度も確保される事を示唆している.
また，コンクリートがら（粒径 40mm 以下）とモルタルにより作製したテストピース（φ125mm）では７日強度は低くでているが，モルタルテストピース，及びシュミットハンマーによる本体強度は 7 日で目標強度 18 N/mm2 をクリアしている.この乖離の原因は明らかでないが，この乖離を考慮して充填するモルタルに高強度にすれば本体強度も確保できることを示唆している.したがって，本体の強度を確保するには①コンクリートがらの均質性を確保するためにコンクリートがらの実積率を下げる（施工性も考慮すれば 40％程度）②モルタルの強度を高強度にする，ことにより求められる所定の強度が確保されるものと考えられた.

3.4 現地試験（転置試験）
転置試験では，実施工のブロック製作→転置→仮置→運搬→積込→据付までの吊回数を 6 回とし，クレーンによりブロックの転置試験を行った（図-8）.試験結果は，
図-8 に示すように吊筋位置でモルタルに若干の局所的なひび割れや剥離が認められたが，据付けに支障は無く，着定基質としての機能を損なうような損傷は認められなかった.
また転置試験において，ロードセルを使用しブロックの重量を測定した.測定結果は 13.4～13.9t の範囲（平均値 13.6t）で，ブロック体積を 6m3 とすれば単位体積重量は 2.23～2.31t/m3 であり，無筋コンクリートの単位体積重量 2.3t/m3 とほぼ同じであった.

図-8 転置試験実施状況112

4．まとめ謝辞

コンクリートがらを粗骨材としたブロック（海藻などの着定基質）への適用性を検証した.製作方法としてはポストパックド方式とし，コンクリートがらのサイズは作業性，モルタルの充填性を考慮すると 300mm 以下が望ましい.モルタルは流動性を確保した上で可能な限りW/Cを低減し，ブリーディングの少ない配合とすることが肝要である. ブロック本体の強度と施工性の点からコンクリートがらの実績率を 40％程度に設定し，均質性を確保する事で所定の強度が確保される可能性が示唆された.また，モルタルの強度を高強度にすることによってブロック自体の強度を担保することも考えられる.

本稿で報告したコンクリートがらの漁場施設への適用性に関する検討については，水産庁水産基盤整備調査委
託事業「災害廃棄物の有効利用実証試験調査」の一部を報告したものである.調査を行うにあたり，ご協力を頂いた被災地の青森県・岩手県・宮城県の担当者，現場を担当した(株)竹中土木，(株)本間組，畑中建設工業(株)，検討委員会においてご指導を頂いた検討委員会委員の方々に，ここに記して深謝申し上げる.

参考文献
1)
2)
3)

4)

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コンクリート標準示方書 2007［施工編］，土木学会
コンクリートと資源の有効利用，コンクリート技術
シリーズ，土木学会
河井ら，コンクリートの再利用例－解体骨材を用いたプレパックドコンクリート工法－ ，コンクリート
工学，Vol.29，No.7，July 1991
渡辺ら，解体骨材転圧コンクリート工法の研究 ，日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道），1995 年 8月