地球温暖化時代のコンクリート技術
ー荒廃する日本とならないためにー

岡山大学大学院環境学研究科・教授
阪 田 憲 次

１、地球温暖化 （ＩＰＣＣ統合報告書）
地球温暖化は、確実に進行している。
１９０６～２００５年における気温上昇は0.74℃
海面水位の上昇は温暖化と整合性がある。
1961年以降、1.8 mm/年, 1993 年以降、3.14mm/年の速度で上昇している。
雪氷面積が縮小している。
北極の年平均海氷面積は、1978年以来、10年当たり2.7%縮小した。

平均気温の変化

平均海面水位の変化

北半球の積雪面積
1961-1990の間の平均値からの隔たり （IPCC Synthetic
Report より）

SRES 排出シナリオ（（独）環境再生保全機構ホームページより）

地表平均気温の上昇幅（IPCC Synthesis Report より）
A2：多元化社会シナリオ
A1B：調和型高成長社会シナリオ

B1：持続発展型社会シナリオ

2000年の濃度で一定2000～2100年までの温室ガス排出シナリオ
A２：多元化社会シナリオ地域の独自性が強く、人口は急増、経済成長や技術の進歩は遅い。環境への関心は低い。(3.4 ℃)
A1B：調和型高成長社会シナリオ
高い経済成長と技術開発が進む。すべてのエネルギー源のバランスを重視する。(2.8 ℃)
B1：持続発展型社会シナリオ
物質志向は減少し、クリーンな省資源の技術が導入され、経済発展も続く。（1.8 ℃）

将来展望：緩和と適応予想される気候変化による悪影響は、緩和により減少遅延、回避することができるが、今後20～30年間の緩和努力とそれに向けた投資が重要である。
適応能力は社会や経済の発展と密接に結びついているが社会間や社会内に等しくあるわけではない。
適応策と緩和策のどちらも、その一方だけでは全ての気候変化の影響を防ぐことはできないが、両者は互いに補完しあい、気候変化のリスクを大きく低減する。

2、コンクリート

セメント生産量（セメント協会ホームページより）ポルトランドセメント

混合セメント

輸出用クリンカー

100,000
90,00080,000
生産量（千トン）

70,00060,00050,00040,00030,00020,00010,0000Ｈ９Ｈ１０Ｈ１１Ｈ１２

Ｈ１３
年度

Ｈ１４Ｈ１５Ｈ１６Ｈ１７

世界のセメント生産量
1200

セメント生産量(百万トン）

1000

1000

800

1995年、世界計：1.440百万トン
2004年、世界計：2.100百万トン

600

479
400

200

96 74

77 98

1427036 40

21 20

ロシ ア

フランス0中国

日本

米国

イ ンド

原始初期：

ＣＯ2濃度

８９％（ＣＯ２) ＋ （Ｃａ＋） → ＣａＣＯ３
炭酸ガスが減少した

現在： ＣＯ2濃度

(石灰石）

０.０３％

熱
熱

ＣａＯ ＋ （ＣＯ２)
炭酸ガス排出↓セメント

セメント製造とCO2排出セメントクリンカ－1 tonを製造するとき、約1 tonのCO2を排出する。
2004年のセメント生産量：21億 ton↓
CO2 全排出量の5%を占める。

生コン出荷量の変遷（全生工組連ホームページより）出荷量
250

出荷量（百万m3)

200150100500Ｈ２Ｈ９Ｈ１０Ｈ１１Ｈ１２Ｈ１３年度

Ｈ１４Ｈ１５Ｈ１６Ｈ１７Ｈ１８コンクリート用骨材の現状と課題
コンクリートの品質は、容積の約70％を占める骨材の品質に支配されやすい。
コンクリート用骨材
1) 天然骨材：川砂・砂利、海砂・砂利、陸、山
2) 砕石、砕砂
3) 高強度フライアッシュ人工骨材
4) 軽量骨材(人工、天然、副産）
5) スラグ骨材(高炉、フェロニッケル、銅、電気炉酸化）6) 再生骨材（H,M,L)
7) 溶融スラグ日本砕石協会ホームページより

コンクリート構造物の早期劣化「コンクリートクライシス」(NHK 1984)1970年代後半
・建設ラッシュ・大量にコンクリートを使用
・河川産骨材の枯渇
・海砂、砕石の利用（骨材の低品質化）
・設計条件・環境条件の悪化
・コンクリート構造物建設の分業化
・管理体制の崩壊、・部分的最適化が全体の最適化につながらない。

アルカリシリカ反応（ＪＣＩ，コンクリート診断技術‘０７より）

３、ホリスティック・アプローチ
Holistic Approachとは？
いくつもの部分から成る複合体や複合組織は、その個々の構成要素を足した和を超えた存在であるとする理論「ホリズム（全体論）」に由来する言葉
Holistic:全体論的な、総合的なHolistic Approach:包括的、全体的な解決を考える戦略

Ｈｏｌｉｓｔｉｃ Ａｐｐｒｏａｃｈ （江崎玲於奈）
20世紀に科学が偉大な進歩を遂げた原動力の一つにミクロの解析手法が挙げられる。特に「還元論」と呼ぶ手法が大きく寄与した。還元論とは基本的な構成要素に還元して説明することで、例えば「遺伝子の性質がわかれば生命体も生命現象もミクロの立場からとらえることができる」というアプローチだ。
20世紀にノーベル賞受賞対象となった主要な研究成果を見ると、還元論的な手法で創造性が発揮されてきた傾向が強い。
還元論に対して、組織化された全体に意義を求める解析手法を「全体論」と言う。例えば医師が患者を診断する場合、個別の器官だけでなく、体全体をシステムとしてとらえて処置するやり方だ。21世紀は全体論の時代だ。人類が直面する環境や資源・エネルギーなどの問題は全体論のアプローチでとらえるべきだ。

Holistic Approach (P. K. Mehta)
The holistic approach has its roots in the idea thatthe whole exists before the parts.
Holistic approach would consider society as awhole, and the concrete industry as a part of thewhole. Therefore, in addition to providing a low
cost building material, the concrete industry must
assume responsibility for other society needs – forexample, conservation of the earth’s natural
resources and safe disposal of polluting wastes
produced by other industries.

４、コンクリート構造物のライフサイクルと環境設計
計画

施工
供用設計
リサイクル
維持管理
廃棄解体

コンクリート構造物の設計
構造物の要求性能
安全性

使用性

耐久性

環境性

設計構造物の性能照査
力学的性能

耐久性能

環境性能

環境側面
１) 地球環境
温室効果ガスの放出
資源・エネルギーの消費
廃棄物の排出２) 地域環境
大気汚染
土壌汚染
水質汚染
廃棄物排出

3) 作業環境
騒音および振動環境性能の評価法
温室効果ガスの放出、資源・エネルギーの消費、廃棄物の排出、大気汚染物質の放出の評価にはLCA手法を用いる.
水質・土壌汚染における原因物質の特定、含有量などの定量評価には適当な試験・測定方法を用いる.
騒音・振動などの環境性能に対する評価は、直接、測定を行う方法や信頼できる予測手法あるいは両者の組み合わせによるものとする。

インベントリー分析
ライフサイクルインベントリー分析とは、 対象とする製造システムに対する、ライフサイクル全体を通しての入力および出力のまとめ、ならびに定量化を行うライフサイクルアセスメン
トの構成段階と定義される（ISO 14040)
入力

セメント

エネルギー

出力
材料のリサイクル
廃棄物の排出
CO2 放出SOx 放出NOx 放出５、廃棄物およびリサイクル
産業廃棄物
建設廃棄物
コンクリートのリサイクル
廃棄物のコンクリート材料としての利用

産業廃棄物（出展：環境省調査）

産業廃棄物の種類別排出量（平成１７年：総計4億１、７００万トン）
その他, 27,486, 7%
電気機械器具,3,856, 1%
食料品製造業,9,805, 2%
窯業, 9,949, 2%

電気・ガス, 97,068,24%

鉱業, 14,039, 3%
化学工業, 16,796, 4%

鉄鋼業, 43,176, 10%

パルプ・紙, 35,493,8%
建設業, 76,466, 18%

農業, 87,543, 21%

単位 千ton/年、％

建設廃棄物種類別排出量（平成17年）
その他, 360,5%
建設発生木材,470, 6%
建設混合廃棄物, 290, 4%
建設汚泥,750, 10%

コンクリート塊,3,220, 41%

アスファルト・コンクリート塊,2,610, 34%

全国計 7,640万ton（単位：万ton)

建設廃棄物のリサイクル比率
92.2

全体5868.2

建設発生木材4074.5

建設汚泥

1498.1

コンクリ ート塊

6598.6

ｱｽﾌｧﾙ ﾄ・ ｺﾝｸﾘｰﾄ塊

81020

4060（ ％）

平成7 年度

平成1 7 年度

80100

コンクリートのリサイクル

建設廃棄物：７，６４０万トン（平成1７年度）
コンクリートがら：全体の4１％を占める。
再資源化率（平成1７年度）
建設廃棄物全体：９２.２％
コンクリートがら：98.1％

その他廃棄物のコンクリート用材料としてのリサイクル(土木学会全国大会）
鉄鋼スラグ、電気炉酸化スラグ、ごみ熔融スラグ
帆立貝、牡蠣殻
瓦、陶器廃材
廃石膏ボード発砲スチロール
ゴム
木材
電化製品プラスチック

６、 コンクリート構造の持続可能性
コンクリート材料の保全
コンクリートにおける廃棄物･産業副産物の利用
コンクリート構造物の耐久性改善
コンクリート構造物の維持管理

コンクリート材料の保全
骨材：リサイクル骨材、代替骨材、低品質
骨材の利用
セメント：単位セメント量の低減
フライアッシュや高炉スラグ等の産業副産物の利用

コンクリートにおける廃棄物・産業副産物の利用
フライアッシュ（石炭灰）
高炉スラグ
もみがら灰
リサイクル
コンクリートコンクリート構造物の耐久性向上（長期効用）
高強度コンクリートの開発
・高性能AE減水剤を用いた水セメント比の低減
・シリカフューム、高炉スラグ微粉末、分級フライアッ
シュ等による水和物量の増大とマイクロフィラー効
果による高密度化
水密性の向上（有害物質の侵入を防止）
ひび割れ防止耐久性照査型示方書

耐久性照査型示方書における耐久性の照査
・設計の段階で耐久性を保証する
予測式← コンクリートの配合条件等↓(安全係数)X(劣化現象の設計値）≦(制限値）↑
実験、実績

中性化の照査
構造物係数:1.0（重要構造物1.1）

yd
＜1.0
γi
ylim

中性化深さの設計値=γcb･αd√tαk･βe･γc
αk:中性化速度係数の特性値
βe:環境作用の程度を表す係数
γc:コンクリートの材料係数

鋼材腐食発生限界深さ＝C－Ck
C：かぶりの期待値：設計かぶり
Ck：中性化残り
通常環境10mm
塩分環境下10～25mmとするのがよい.

中性化に対する耐用年数（年）各種係数等予測値
・中性化速度係数：αp = 3.57 + 9.0・W/B
・塩化物イオンに対する拡散係数：
普通ポルト； log Dp = -3.9(W/C)2 + 7.2(W/C) - 2.5
高炉､シリカ； log Dp = -3.0(W/C)2 + 5.4(W/C) - 2.2・相対動弾性係数：試験 JIS A 1148(A法)で求めてよい。
最大 W/C を表で与える。
・耐化学的侵食性：最大 W/C を表で与える。
・コンクリートの透水係数：試験で求める。
log Kp = 4.3(W/C) - 12.5

コンクリート構造物の維持管理「荒廃するアメリカ」
1981年：Pat Choate博士
アメリカの公共施設への投資の縮小のため欠陥橋梁が占る割合が45%にも上る状況に警鐘を鳴らした。
’60～’75:ヴェトナム戦争
傷病兵の為の社会福祉予算

橋梁の劣化状況

わが国の橋梁の今後

「厳しい選択」（連邦議会合同経済委員会報告）
１９８４年
議会による徹底した調査の上に立った体系的な政策の提案
社会資本の充実に向けての大胆な政策提言
・全米橋梁点検基準の策定
・点検員の資格及び点検員養成の制度化
・ガソリン税の税率引き上げによる道路財源の確保
・21世紀交通最適化法による道路整備財源の確保

ミネアポリス (I-35W) 落橋事故コンクリート構造物の維持管理
社会基盤（インフラ）の長寿命化・長期効用（千年ダム、１万年コンクリート）↓

維持・管理の時代↓＊維持管理システムの構築＊専門技術者の資格認定、確保＊補修・補強技術の開発＊財源の確保おわりにコンクリートは、今後も、鋼とともに主要な建設材料である。地球温暖化に対する緩和策および適応策
として、社会基盤の長期効用が叫ばれている昨今、コンクリート構造物の持続可能性を支えるため、コンクリート材料の保全およびコンクリートの耐久性の向上を図る必要がある。また、維持管理システ
ムの構築、専門技術者の資格認定と確保および補修・補強技術の開発が望まれる。コンクリート構造物と環境負荷についても、そのライフサイクル全体にわたり、検討しなければならない。