地域循環共生概論 61

2022年10月27日 | 防災と琵琶湖


 作成日：2022.10.27｜更新日：
□　その後の彦根広域ごみ処理施設建設問題 Ⅶ


７．５　鉄筋コンクリート製の最終処分場設計
７．５．３　アルルカリ骨材反応の定量的評価と抑制
(2)コンクリートバー法の加速倍率の推定の基本概念
 図 7.5.8 にコンクリート 供試体を用いたアルカリ骨材反
応の温度による膨張挙動の違いを示す。この図における各
供試体の膨張曲線は、用いる骨材、コンクリート配合が異
なるのもですが、以下のように考察することができる。①
何れの供試体も養生初期には膨張が開始するまでの誘導期
を有し、その後、加速度的に膨張速度が増加し、減衰して
最大膨張量に達する、②温度が高ければ膨張は早期に生じ
るが膨張曲線の差異は小さい。③最大膨張量は温度が高い
ほど小さくなる。

これらのことから、膨張挙動は、用いる骨材、配合、温度
に係らず、同一の曲線として表すことができる可能性があ
る。また、アルカリ骨材反応における膨張は、直線的に生
じるものではなく、また、試験におけるコンクリートの膨
張測定では、最大膨張量に達するまでに時間を要するため
に限られた時間範囲での試験にならざるを得ないのですが、
膨張は直線的に生じるものではないため、単に、ある時間
における膨張量を把握しただけでは加速倍率を求めること
ができない。従って、ここでは、膨張挙動を曲線として捉
えることで、膨張挙動を表し、膨張曲線に与える様々な要
因をパラメータ化して膨張挙動の特性値として用いること
で、加速倍率を求めることとした。初期に誘導期を有して
時間とともに加速し、その後に緩やかとなって最大値に達
する曲線として、以下の式１に表されるロジスティック曲
線を仮定しました。この式における L∞は時間∞における
極大値を示し、b は傾きを、また、c はロジスティック曲
線の立上り開始までの時間を表す。
　　
RILEM で開発された AAR-3(38℃)および AAR-4(60℃)のア
ルカリ骨材反応における膨 張試験結果[2]のデータを元に、
式１で示される式を最小二乗法によって近似させた。アル
カリ骨材反応における膨張曲線は実測値とほぼ一致し、ロ
ジスティック曲線式で膨張挙動を表すことができると考え
られます。なお、この式をアルカリ骨材反応の膨張に適用し
た場合には、 L∞ は、限られた試験における時間から推定
される終局的な最大膨張量を示し、bは膨張における傾き、
cは膨張開始までの時間を表し、bはアルカリと骨材中のシ
カとの反応速度、c は骨材中にアルカリが浸透するまでの
時間と負の相関を有すると考えることができ、これらは化
学反応速度では温度による活性化エネルギーが関与すると
みなすことができる。(3)膨張曲線におけるパラメータ既往
の室内試験および暴露試験で得られた各種の反応性骨材、
配合による膨張において、前述の膨張モデルのパラメータ
に対する影響を調査した。
用いたデータは、14カ国の24機関が参加した、欧州で実施
されたアルカリ骨材反応抑制のための規格化プロジェクト
で実施された試験結果[3][4][5][6]のうち、屋外暴露試験、
AAR-3、および AAR-4 試験のデータである。収集した試験
体のデータは AAR-4(60℃)が 32データ、AAR-3(38℃)が26
データ、暴露試験が24データで、これらデータの総アルカ
リ量は、何れも5.2kg/㎥～5.5kg/㎥です。収集したデータ
を、式 1 を用いて最小二乗法で近似させ、L∞、bおよびc
を求めた。(4) 加速倍率の推定方法 以上の検討より、AAR
-4または、他の温度条件でのコンクリート試験から、暴露
環境など、任意の温度および総アルカリ量での膨張曲線を、
図 7.5.9で示したフローで求めた。なお、選定した関係式
からの変換式以下の通り。


推定における精度を検証するため、膨張曲線推定フローに
おける各式を用い、屋外暴露試験体から加速試験における
膨張量を推定。暴露試験体は、著しいペシマム現象 gを示
す安山岩骨材をペシマム条件で用い、約 2 年間暴露した３
つの試験体で、アルカリ総量はそれぞれ 3.25kg/m3、2.6kg
/m3および1.95kg/m3 である。推定では3.25kg/m3 を基準と
し、アルカリ量および温度の差異による L∞(T2R2)、b(T2R2)、
c(T2R2)を求め、ロジスティック曲線を用いて対象とした試
験 体での膨張率と比較しました。なお、暴露試験体は、暴
露環境温度の平均値である 17℃として計算。使用した骨材
はアルカリ反応性が極めて高いため、推定膨張曲線は文献
値から最もアルカリ濃度依存性が小さい骨材の値を用いて
計算し、結果 を図 7.5.10 に示す。推定膨張曲線と実測値
はほぼ近い値を示した。この結果から、膨張曲線の推定で
はコンクリート中アルカリ量に対する骨材の反応性を適切
に評価することで、より適切に膨張予測が出来ると考える。

g ある種の高い反応性を示す骨材は、単独では膨張を示さ
ない場合があるが、ある一定割 合(例えば 30％)で反応性
を示さない骨材と組み合わされることで著しい膨張を示す
ようになることが知られており、これをペシマム現象と呼
ぶ。
膨張曲線推定には、未だ課題は あるものの、検討した膨張
曲線推 定法を用いて加速倍率の推定を行う。基準とした膨
張量測 定データは、AAR-4 による試験 [2]で、アルカリ骨
材反応の反応性 が"Normal"に分類される骨材 G1 を用いた
結果であり、ここでは、アルカリ骨材反応による劣化は、
膨張率が 0.05%に達した時にコンクリートにひび割れを生
じ劣 化が開始すると仮定する。結果を図 7.5.11 に示す。
60℃における AAR-4 に対して、修正 JASS 5N に相当する
40℃の試験の加速倍率は 3.8 倍、AAR-4 と同じ総アルカリ
量 5.5kg/m3 で 20℃環境下の暴 露試験では 15.6倍、総ア
ルカリ量を 4.5 kg/m3 とした場合は 23.4 倍、さらに総ア
ルカリ量 を 3.5 kg/m3 とした場合は膨張を生じず、加速
倍率は無限大(∞)となる。 これら加速倍率は、用いる骨材
により、あるいは、暴露における湿度や日射の有無などの
環境条件によって異なるものであり、また、課題として、
アルカリ骨材反応を生じたコンクリートの長期間における
膨張曲線に関するデータが極めて少なく、長期における膨
張の 推定結果の検証が難しいこと、先に示したように最大
膨張量に与える総アルカリ量の影響が挙げられ、例えば、
アルカリ量を変化させて試験を行うなど、今後のデータ蓄
積が必要。

７．６　まとめ
セメント･コンクリート技術を汚染廃棄物の処理･処分に活
用する観点から種々の情報を説明。まず、セメント･コンク
リート技術の活用の全体像を説明。さらに ここの技術の展
開について、以下のような説明を行う

・ 汚染コンクリートについては表面汚染を除染することで
汚染廃棄物量を減量できる可 能性がある。
・ コンクリートの放射能汚染は表面数 mm に留まり、より
高濃度の汚染があったとして も汚染深さは限定的と考えら
れる。
・ 鉄筋コンクリートせいの処分場で安定的に処分するには
水溶性の Cs を高い割合で含有 する焼却飛灰が問題となる。
・ 飛灰は吸湿･潮解性の高い CaCl2 を塩化アルカリと同時
に含む。
・ 飛灰をフレコンに入れ保管すると通常の温度湿度条件で
は 100 年は潮解による漏水は 起きないと予想できる。
・ 水溶性 Cs の固定化を混合セメントやゼオライトなどを
用いて行おうとしても効果は限 定的である。
・ 飛灰をセメント固型化することにより溶出速度を大幅に
低減できる。
・ フェロシアン化ニッケルを用いることで、飛灰中の水溶
性 Csを不溶化でき、かつ、高pH を示すセメントを用いた固
型化も可能である。
・ 環境省が提示している遮断型相当の鉄筋コンクリート製
最終処分場(コンクリートピット)の平常時、事故時、万が
一の事故時に発生しえる現象を整理した。
・ コンクリートピット内への水の浸透防止が最も重要であ
るが、処分場は多重の遮水構造となっており、安全である
と考えられる。
・ 万が一の事故時を想定すると、塩害、アルカリ骨材反応
(ASR)、化学侵食へ備えることが好ましい
・ コンクリートへの飛灰からの漏出液によるCsの浸透予測
 を行ったところ、Clの浸透に比べ、Csの浸透は大幅に少な
 く、塩害に十分抵抗性を持つコンクリートからはCs漏洩は
 起きないと考えられる。
・ 長期間にわたるASRの抑制効果は、加速コンクリートプ
 リズム試験を行い、試験の加速倍率を考慮することで予測
 可能である

放射能汚染のレベルが高い焼却飛灰などは、鉄筋コンクリー
ト製の遮断型相当の最終処分場建設が予定されているが、
飛灰の特性を考慮し、安全安心の観点から万が一のの事故
にも耐える対策を講じることが必要となる可能性もありえ
る（当然、費用対効果の観点での検討も必要）。上記の研
究成果を最終処分場建設に活かすことが今求められている。
国立環境研究所では、汚染廃棄物処分にかかわる事業の安
全確保に資するため、最新の知見をまとめ、最終処分場の
設計と施工に活用するべく、コンクリートに関する専門家
の協力を得て、「汚染廃棄物等最終処分場へのセメント・
コンクリート技術適用に関する研究」に係る研究会を設置
し、以下の内容に関して検討を重ねております。
・ 処分対象物の特性を考慮した処分場の評価シナリオの設
定
・ 設計すべき事象、事故時などマネージメントすべき事象
の整理
・ 望ましい構造や材料の例示（例えば構造として、上部か
らの漏水を防止、検出、補修が 可能なプレストレストコン
クリートによる屋根構造、コンクリート容器、材料として
フライアッシュセメント、膨張材、エポキシ塗装鉄筋など

８．２　飛灰洗浄技術の導入による汚染廃棄物に関する課
題の解決
８.２.１　 焼却施設における保管スペースのコンパクト化
発生した飛灰をそのままフレコンで保管する場合と、飛灰
洗浄を適用して二次廃棄物（廃吸着剤）のみを保管する場
合を比較すると、例えば、原飛灰が2万Bq/kgであったとす
ると、二次廃棄物の放射能濃度を 10万 Bq/kgまで濃縮した
場合の減容率はおおよそ 86%（約 1/10 に減容化）、1,000
万Bq/kgまで濃縮した場合は 99.8%（約 1/1,000 に減容化
）と大幅に保管スペースを小さくできる可能性がある。（
詳細は 8.4.4 洗浄排水からの放射性セシウムの除去を参照）

８.２.２ 地域の除染の促進
一般廃棄物焼却施設において、飛灰処分ができずに保管し
きれなくなった場合、焼却施設 でのごみの受入を停止せざ
るを得ないという危機的状況に陥る危険性がある。また、
地域で進められる除染事業においては、可燃性の除染廃棄
物が発生することが想定されるが、焼却施設への受け入れ
により飛灰濃度が上昇し、保管せざるをえない状況になれ
ば、 除染自体に支障をきたすことにもなりかねない。除染
廃棄物の仮置場の設置は困難であり、また設置できた場合
でも、最終処分場や中間貯蔵施設（福島県の場合）での受
入が始まるまでに腐敗・変質することが危惧され、管理上
の大きな支障が生じる可能性もる。一般廃棄物焼却施設に
おいて、飛灰洗浄技術を適用し、当該除染廃棄物を受け入
れることにより、上記のような問題を回避でき、仮置場の
運用がスムーズに進むことで、地域に散在していた除染廃
棄物を適切に処理し、集中的かつ安全に管理できるものと
考えられる。

８.３ 飛灰洗浄技術の概要
８.３.１ 飛灰洗浄技術の基本原理
飛灰洗浄技術の基本原理を図 8.2 に示す。飛灰中の放射性
セシウムは水に溶けやすいため、保管や処分においては十
分な管理が必要となりますが、本技術は、水に溶けやすい
という特性を逆に利用し、保管・処分の前処理として、水
洗浄を行おうとする。水に飛灰を加えて一定時間撹拌し、
これを脱水機で絞ると大部分の放射性セシウムが除去され
た脱水ケーキ（洗浄飛灰）が得られる。飛灰の性状にもよ
るが、ビーカー試験やベンチ試験において、概ね 8～9割
程度が除去される結果が得られる。水（洗浄排水）に移行
した放射性セシウムは吸着法等によって水から除去・濃縮
することができます。このとき、水中には放射性セシウム
とともに飛灰から溶出した塩類（Na、Ca、K等）が多く含
まれている。このような共存するイオンはしばしば放射性
セシウムの吸着を阻害することが指摘されておりますが、
セシウム選択性の高い吸着剤の使用や工学的なプロセス設
計により、十分に吸着・除去可能であることがビーカー試
験やベンチ 試験において明らかとなった。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく
----------------------------------------------------
【エピソード】


□　地球温暖化はなぜ起きる Ⅱ　
海洋研究開発機構・環境変動予測研究センタ・河宮未知生
氏の「その仕組みや2050年カーボンニュートラルの必要性
の概説」　via 環境ビジネス 2022年秋季号
-----------------------------------------------------
１．運動方程式（ニュートンの法則）　２．連続の式　３．
熱力学第一法則　４．状態方程式

これら基本的な方程式に基づき地球の気候をコンピュータ
ーでシミュレーションする｢気候モデル｣を最初につくった
のが真鍋淑郎氏でノーベル物理学賞の快挙になった。同氏
は、大気の高さ方向の温度分布を明らかにする３次元のモ
デルをつくり、大気中の二酸化炭素濃度が変化すると気温
がどう変化するのか研究を行ってきた。1989年に同モデル
を使ってシミュレーションした予測結果は、その後の約30
年間に観測された気候の変化パターンをよく再現している
といわれる。


その後、より解像度の高いシミュレーションモデルが確立
され、現在も将来の気候予測や過去の気候の再現などに活
用されている。
現実とは違う地球環境を作り出せるため、例えば人間が二
酸化炭素排出してこなかった場合のシミュレーションも可
能で、逆に、人為的な二酸化炭素排出量を組み込んだパタ
ーンにすると、実際の観測でみられる近年の気温上昇が再
現される。
近年の温暖化傾向を人間活動の影響によることに疑う余地
がないと断言した(IPCC第６次評価報告書を引用して海洋研
究開発機構作成)が、変化すると気温がどう変化するのか研
究を行ってきた。1989年に同モデルを使ってシミュレーシ
ョンした予測結果は、その後の約30年間に観測された気候
の変化パターンをよく再現しているといわれる。

その後､ より解像度の高いシミュレーションモデルが確立
され、現在も将来の気候予測や過去の気候の再現などに活
用されている。現実とは違う地球環境を作り出せるため、
例えば人開か二酸化炭素を排出してこなかった場合のシミ
ュレーションも可能で、逆に、人為的な二酸化炭素排出量
を組み込んだパターンにすると、実際の観測でみられる近
年の気温上昇が再現される。
近年の温暖化傾向を人間活動の影響によることに疑う余地
がないと断言した(IPCC第６次評価報告書を引用して海洋研
究開発機構作成)が変化すると気温がどう変化するのか研究
を行ってきた。1989年に同モデルを使ってシミュレーショ
ンした予測結果は、その後の約30年間に観測された気候の
変化パターンをよく再現しているといわれる。

□　2050カーボンニュートラルその背景には科学的根拠
昨年公表されたIPCC第6次評価報告書では、「人間の影響が
大気､海洋および陸域を温暖化させてきたことにぱ疑う余地
がない」と初めて明記された。つまり、地球の気温上昇は
人間がどれくらい二酸化炭素を排出するかに強く依存して
いるといえる。
シミュレーションでは、気温上昇を産業革命前に比べて２
℃未満に抑制するためには、2070年頃までに二酸化炭素排
出量を実質ゼロとする力－ボンニュートラルの達成が必要
とされる。また､国連気候変動枠組条約（ＵＮＦＣＣＣ）締
約国の目標である1.5℃目標の達成には、2050年頃までにカ
ーボンニュートラルを実現しなければならない。「2050年
カーボンニュートラルを掲げる背景には、こうした科学的
根拠があることを意識してもらいたい」と河宮氏。

二酸化炭素排出シナリオを気候モデルにインプットすれば､
気温と降水量などの変化を予測することもできる。「気温
が上昇すると大気中に含まれる水蒸気が増えて、それが降
水量の増加を引き起こす。気温が１℃上がると降水量は７
％増えるといわれている。降水量が10％えると、洪水の確
立は約２倍になると予測されており、近年の豪雨や水害に
地球温暖化が関係している可能性が高いと考えられていま
す」と話す。
近年の温暖化に関して、一部では「過去に氷期（寒冷期）
と間氷期（温暖期）がほぼ周期的に繰り返されてきたため、
この気候変動も自然のサイクルの一つではないか」という
懐疑論もささやかれている。これに対して、府営氏は「過
去には約10万年ごとに寒冷期と温晩期が繰り返されており、
現在くらい暖かい時期も確かにありました，けれど、ここ
百年、20世紀後半からの温暖化に関しては人間活動による
温室効果ガスの排出が最も大きな要因だと考えられる。気
候変動シミュレーションでは、温室効果ガスの急速な増加
がなければ、近年の温暖化傾向は算出されません。46億年
という地球の長い歴史を考えれば、現在の温暖化はとるに
足らないことなのかもしれません。ただ、私たち人間は現
在の気候状態で暮らし、そこに調和してきた。その環境が
大きく変わろうとしていることに､強い危機感を抱くべきで
す」と警鐘を鳴らしている。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項了

                       -
「桐一葉落ちて天下の秋を知る」落葉が早い 青桐 あおぎり
の葉が一枚落ちるのを見て、秋の来たことを知る。わずか
な前触れから将来の大きな動きを予知できることのたとえ
ではないが、つるべ落としのごとく一年が過ぎようとして
います。昨日、"街活"で彦根市に要望書を提出と相談で町
役員と窓口出かけたところ、「婚姻・出生届で記念撮影」に
出合い驚きました。『秋のひこにゃん大躍進！商標使用料
の無償化、婚姻・出生届で記念撮影』（10.10「しが彦根新
聞ウエブ」※）ということでした。冠婚葬祭、訃報、少子
高齢化、空き家問題、出口の見えないコロナパンデミック
に、豪雪被害対策等々。気がつけば手詰り状態の日々。皆
様方のご健勝を祈念いたします。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　幹事敬白
【脚注及びリンク】
----------------------------------------------------

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