JP2015029434A - 水中生物生育培体及び水中生物生育培体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水中生物の生育に必要な多種のアミノ酸などの栄養素を十分に備えた水中生物生育培体を提供できるようにする。
【解決手段】セメント６と骨材と砂５とから固化成形した水中生物生育培体であって、骨材の少なくとも一部が、多孔質材に水生生物に対する栄養素を含浸させると共に、その多孔質材の外表面を水中における栄養素の溶出を抑制する被覆層２で覆ってある栄養供給骨材３からなる。
【選択図】図１
【解決手段】セメント６と骨材と砂５とから固化成形した水中生物生育培体であって、骨材の少なくとも一部が、多孔質材に水生生物に対する栄養素を含浸させると共に、その多孔質材の外表面を水中における栄養素の溶出を抑制する被覆層２で覆ってある栄養供給骨材３からなる。
【選択図】図１
Description
本発明は、セメントと骨材と砂とから固化成形した水中生物生育培体及びその製造方法に関する。
一般的に、セメントと骨材と砂とからなる材料によって、固化反応させてブロック状の成形体を形成するには、セメントの成分である珪酸カルシウム中の酸化カルシウム（ＣａＯ）が、水（Ｈ2Ｏ）と水和反応して水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）を生成し、これらの反応の進行とともに、固化した微粒子がさらにセメント中の珪酸（ＳｉＯ2）イオンやアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）イオンと反応して、エトリンガイトと呼ばれるセメント水和物を生成し、更に水和物粒子同士が結合して固形物が形成されるものと考えられている。
しかし、上記セメント固化反応は、ＰＨの低下や、分散性のある因子の存在によって凝集作用が低下し、反応が阻害されて固化困難になるものと考えられている。
従来、前記水中生物生育培体を製造するのに、セメントと砂利などの骨材と砂との混合物に、水生生物に対する栄養素としてアミノ酸などを更に混入させて固化成形することが提案されているが、混入させる栄養素としては、セメント固化反応においてＰＨを低下させたり、固化反応により生成する微細な水和物同士の結合反応が抑制されたりすることがあり、水中生物生育培体を製造するのは困難であった。
そこで、混入するアミノ酸としてアルギニン単独の場合に限って水中生物生育培体を製造できることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上記セメント固化反応は、ＰＨの低下や、分散性のある因子の存在によって凝集作用が低下し、反応が阻害されて固化困難になるものと考えられている。
従来、前記水中生物生育培体を製造するのに、セメントと砂利などの骨材と砂との混合物に、水生生物に対する栄養素としてアミノ酸などを更に混入させて固化成形することが提案されているが、混入させる栄養素としては、セメント固化反応においてＰＨを低下させたり、固化反応により生成する微細な水和物同士の結合反応が抑制されたりすることがあり、水中生物生育培体を製造するのは困難であった。
そこで、混入するアミノ酸としてアルギニン単独の場合に限って水中生物生育培体を製造できることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上述した水中生物生育培体では、水中生物に必要な必須アミノ酸が不足して生育を十分に行えないという欠点があった。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、水中生物の生育に必要な多種のアミノ酸などの栄養素を十分に備えた水中生物生育培体を提供できるようにするところにある。
本発明の第１の水中生物生育培体の特徴構成は、セメントと骨材と砂とから固化成形した水中生物生育培体であって、前記骨材の少なくとも一部が、多孔質材に水生生物に対する栄養素を含浸させると共に、その多孔質材の外表面を水中における前記栄養素の溶出を抑制する被覆層で覆ってある栄養供給骨材からなるものであるところにある。
本発明の第１の特徴構成によれば、骨材の少なくとも一部が、多孔質材に水生生物に対する栄養素を含浸させると共に、その多孔質材の外表面を水中における前記栄養素の溶出を抑制する被覆層で覆ってある栄養供給骨材からなるものを使用して、その骨材とセメントと砂から水中生物生育培体を固化成形することにより、セメントの固化反応時に、多孔質材に含浸させた栄養素が溶出してセメントの固化反応を阻害する虞を防止でき、強度の高いコンクリート製の水中生物生育培体を提供できる。
従って、その水中生物生育培体を、水中に投入する漁礁や、テトラポット等に使用できる。
しかも、固化成形した水中生物生育培体における栄養供給骨材は、外表面を覆ってある被覆層によって、ゆっくりと時間をかけて、水中生物のために必要な栄養素が溶出してきて、水中生物の繁殖を促進させることができる。
従って、その水中生物生育培体を、水中に投入する漁礁や、テトラポット等に使用できる。
しかも、固化成形した水中生物生育培体における栄養供給骨材は、外表面を覆ってある被覆層によって、ゆっくりと時間をかけて、水中生物のために必要な栄養素が溶出してきて、水中生物の繁殖を促進させることができる。
本発明の第２の特徴構成は、前記多孔質材が有機多孔質体または無機多孔質体であり、前記被覆層が水硬性材料からなるところにある。
本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、有機多孔質体または無機多孔質体からなる多孔質材に栄養素を含浸させるのに、一般的には栄養素を溶解させた水溶液で含浸させることで、容易に多孔質材中に担持させることができ、その状態で、その外表面を水硬性材料で覆うことで、多孔質体中の水分を吸収して硬化反応をおこさせて、被覆層を簡単に形成することができる。
本発明の第３の特徴構成は、前記有機多孔質体は、木片、魚粉、繊維材、海綿体の中の少なくとも１種であるところにある。
本発明の第３の特徴構成によれば、木片、魚粉、繊維材、海綿体の中の少なくとも１種で有機多孔質体を形成してあることにより、一般的に廃棄物として放出させるものを利用でき、安価で環境にやさしい材料を使用できる。
本発明の第４の特徴構成は、前記被覆層は、セメント、生石灰（ＣａＯ）、漆喰、の中から選択されたものによって形成されたものである。
本発明の第４の特徴構成によれば、セメント、生石灰（ＣａＯ）、漆喰、の中から選択された被覆層は、安価な材料により、多孔質材から水分を吸収して容易に栄養素の溶出を抑制する保護膜を形成できる。
本発明の第５の特徴構成は、前記栄養素は、フィッシュミールのソリブルである。
本発明の第５の特徴構成によれば、栄養素として使用するフィッシュミールのソリブルは、安価で入手しやすい材料で、水生生物の生育に必要な必須アミノ酸を多く含んでいる。
そのために単一のアミノ酸を含んだだけの従来提案のテトラポットに比べて、水中生物の繁殖を、良好に行わせることができる。
そのために単一のアミノ酸を含んだだけの従来提案のテトラポットに比べて、水中生物の繁殖を、良好に行わせることができる。
本発明の第６の水中生物生育培体の製造方法の特徴構成は、多孔質材に水生生物に対する栄養素の溶解液を含浸させた後、その栄養素含浸多孔質材の表面に水硬性材料の粉体を接触させ、前記栄養素含浸多孔質材に含浸した前記溶解液中の水分を前記水硬性材料に吸水させて前記水硬性材料を硬化反応させ、前記水硬性材料の硬化反応により前記多孔質材の表面に、栄養素の溶出を抑制する被覆層を形成した栄養供給骨材を形成し、前記栄養供給骨材を、セメントと砂とに混入させる骨材の少なくとも一部に使用して固化成形するところにある。
本発明の第６の特徴構成によれば、多孔質材の表面に、栄養素の溶出を抑制する被覆層を形成した栄養供給骨材を形成するのに、多孔質材に水生生物に対する栄養素の溶解液を含浸させた後、その栄養素含浸多孔質材の表面に水硬性材料の粉体を接触させ、前記栄養素含浸多孔質材に含浸した前記溶解液中の水分を前記水硬性材料に吸水させて前記水硬性材料を硬化反応させることで、多孔質材中に溶解液の状態で容易に栄養素を含浸させられると共に、溶解液中の水分を、水硬性材料によって吸水除去させることができ、多孔質材から簡単に栄養素が溶出しないようにできる。
しかも、水硬性材料の硬化反応により、多孔質材の外表面を強固に保護でき、骨材としての機能を十分に発揮させることができる。
そして、前記栄養供給骨材を、セメントと砂とに混入させる骨材の少なくとも一部に使用して固化成形することにより、強度の高いコンクリート製の水中生物生育培体を製造できる。
しかも、水硬性材料の硬化反応により、多孔質材の外表面を強固に保護でき、骨材としての機能を十分に発揮させることができる。
そして、前記栄養供給骨材を、セメントと砂とに混入させる骨材の少なくとも一部に使用して固化成形することにより、強度の高いコンクリート製の水中生物生育培体を製造できる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、本発明の水中生物生育培体は、多孔質材として廃棄物木片１を多数準備して、その多数の木片１に、水生生物に対する栄養素としてのフィッシュミールのソリブル４を含浸させ、そのソリブル４の含浸した木片１の外表面に、水硬性材料としてセメント６粉体を付着させて木片１中の水分を吸水させることで固化反応させ、木片１の外表面を覆う固化した被覆層２によって、木片１の外表面から栄養素が水中に溶出するのを抑制する不動化機能を備えた栄養供給骨材３を形成する。そして、前記栄養供給骨材３を全骨材の少なくとも一部として、砂５とセメント６に混入させてコンクリート材料を構成させ、そのコンクリート材料に水を添加し固化反応させてコンクリートブロック７を形成し、水中生物生育用の培体に構成する。
図１〜図３に示すように、本発明の水中生物生育培体は、多孔質材として廃棄物木片１を多数準備して、その多数の木片１に、水生生物に対する栄養素としてのフィッシュミールのソリブル４を含浸させ、そのソリブル４の含浸した木片１の外表面に、水硬性材料としてセメント６粉体を付着させて木片１中の水分を吸水させることで固化反応させ、木片１の外表面を覆う固化した被覆層２によって、木片１の外表面から栄養素が水中に溶出するのを抑制する不動化機能を備えた栄養供給骨材３を形成する。そして、前記栄養供給骨材３を全骨材の少なくとも一部として、砂５とセメント６に混入させてコンクリート材料を構成させ、そのコンクリート材料に水を添加し固化反応させてコンクリートブロック７を形成し、水中生物生育用の培体に構成する。
前記栄養素として使用するフィッシュミールのソリブル４は、水揚げされた魚や一般的に廃棄処分される魚のアラを蒸煮して圧搾により脂と水溶液とを分離し、その分離した水溶液（スティックウォーターと称する）を更に水分５０〜６０％にまで濃縮したものである。
尚、前記脂と水溶液を分離した物を乾燥したものがフィッシュミール（魚粉）で、前記脂(魚油)と共に利用される。
前記水溶液(スティックウォーター)は、約９０％が水分で、粗タンパク質１０％、粗脂肪分０．３０％、粗繊維質０．１％未満、粗灰分０．４０％、全窒素１７０００ｍｇ／Ｌ、リン０．１３％、ＰＨ６．１（２３℃）の成分をしめすものであり、これに対し、ソリブル４は、その成分分析によれば、水分５４．６％、粗タンパク質３９．５％、粗脂肪２．８％、粗灰分４．７％のものや、水分６０％、粗タンパク質３５．８％、粗脂肪分２．５％、粗灰分４．１％の物で、これらを使用する。
前記スティックウォーターを水分約５０〜６０％にまで濃縮したソリブル４は、一般的には肥料に使用されたり廃棄されたりするのであるが、廃棄するには経費のかかる水処理が必要となる。しかし、ソリブル４中には、水生生物としての魚介類や藻類などの生育のための多種の必須アミノ酸や窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）などの栄養素が多く含まれる。
そのために安価な栄養材料としてソリブル４を使用するが、単純に木片１に含浸させたものを骨材として、セメント６と砂５に混入させただけでは、ＰＨが低下するためにセメント６の固化反応が阻害されやすい。
尚、前記脂と水溶液を分離した物を乾燥したものがフィッシュミール（魚粉）で、前記脂(魚油)と共に利用される。
前記水溶液(スティックウォーター)は、約９０％が水分で、粗タンパク質１０％、粗脂肪分０．３０％、粗繊維質０．１％未満、粗灰分０．４０％、全窒素１７０００ｍｇ／Ｌ、リン０．１３％、ＰＨ６．１（２３℃）の成分をしめすものであり、これに対し、ソリブル４は、その成分分析によれば、水分５４．６％、粗タンパク質３９．５％、粗脂肪２．８％、粗灰分４．７％のものや、水分６０％、粗タンパク質３５．８％、粗脂肪分２．５％、粗灰分４．１％の物で、これらを使用する。
前記スティックウォーターを水分約５０〜６０％にまで濃縮したソリブル４は、一般的には肥料に使用されたり廃棄されたりするのであるが、廃棄するには経費のかかる水処理が必要となる。しかし、ソリブル４中には、水生生物としての魚介類や藻類などの生育のための多種の必須アミノ酸や窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）などの栄養素が多く含まれる。
そのために安価な栄養材料としてソリブル４を使用するが、単純に木片１に含浸させたものを骨材として、セメント６と砂５に混入させただけでは、ＰＨが低下するためにセメント６の固化反応が阻害されやすい。
本発明では、ソリブル４を含浸した木片１の外周面にセメント６粉体を塗して、そのセメント６粉体に木片１の水分を吸水させて、固化反応を起こさせて被覆層２を形成する。その被覆層２による保護のために、骨材や砂５と混入したコンクリート材料中のセメント６固化反応時に、木片１中の栄養素が溶出せずに、セメント６固化反応を阻害するのを防止できる。
尚、本発明の水中生物生育培体として固化成形したコンクリートブロック７は、テトラポットのような形状以外に、図４（ａ）から図５（ｈ）に示すように、漁礁や、水中構造物としての自由な形状に成形してもよい。
尚、本発明の水中生物生育培体として固化成形したコンクリートブロック７は、テトラポットのような形状以外に、図４（ａ）から図５（ｈ）に示すように、漁礁や、水中構造物としての自由な形状に成形してもよい。
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
〈１〉 前記多孔質材としては、廃棄物としての木片以外に、間伐材を粉砕した木片や、魚粉、繊維材、海綿体等の有機質多孔体を利用する例や、活性炭、軽石等の無機多孔質体を利用してもよい。
〈２〉 前記被覆層を形成する材料としては、セメント以外に、生石灰（ＣａＯ）、漆喰など無機水硬性材料の少なくとも１種が使用でき、また、通水性を確保できるものであれば合成樹脂等の有機硬化性材料も使用できる。
〈３〉 前記栄養素としては、フィッシュミールのソリブル以外に、特定して生育させる水生生物の種類に応じて、必須アミノ酸の配合割合を調整するべく意図的に合成したものでもよい。
以下に他の実施の形態を説明する。
〈１〉 前記多孔質材としては、廃棄物としての木片以外に、間伐材を粉砕した木片や、魚粉、繊維材、海綿体等の有機質多孔体を利用する例や、活性炭、軽石等の無機多孔質体を利用してもよい。
〈２〉 前記被覆層を形成する材料としては、セメント以外に、生石灰（ＣａＯ）、漆喰など無機水硬性材料の少なくとも１種が使用でき、また、通水性を確保できるものであれば合成樹脂等の有機硬化性材料も使用できる。
〈３〉 前記栄養素としては、フィッシュミールのソリブル以外に、特定して生育させる水生生物の種類に応じて、必須アミノ酸の配合割合を調整するべく意図的に合成したものでもよい。
次に、セメント６と骨材と砂５との混合物を各種準備して、それらの混合成分に水を添加してコンクリートブロック７を成形し、強度を確認するために、３０〜５０ｃｍの高さから落下試験を行い割れるかどうかを確認する実験をした。
[実施例１]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた木片で漆喰などの水硬性材料により形成した被覆層で覆ったものとの比が、９：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた木片で漆喰などの水硬性材料により形成した被覆層で覆ったものとの比が、９：１である。
[実施例２]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた木片で上記被覆層で覆ったものとの比が、３：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた木片で上記被覆層で覆ったものとの比が、３：１である。
[比較例１]
セメント：砂：骨材：ソリブル＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材は、全てバラスと呼ばれる一般的な砕石を使用する。
セメント：砂：骨材：ソリブル＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材は、全てバラスと呼ばれる一般的な砕石を使用する。
[比較例２]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５（体積比）
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：２である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５（体積比）
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：２である。
[比較例３]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：１である。
[比較例４]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、３：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、３：１である。
[比較例５]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５（体積比）
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：２である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５（体積比）
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：２である。
[比較例６]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：１である。
[比較例７]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、３：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、３：１である。
[結果]
上記の実施例１及び実施例２は、セメントが固化して強度も十分にあった。
比較例１は、全体が固化せずに形状が保てなく崩壊した。
従って、水の代わりに投入したソリブルがＰＨを低下させ、そのＰＨ低下によって、セメントの固化反応が阻害されたものと思われる。
比較例２〜比較例６は、ソリブルを含浸した木片が、被覆層で覆われていないために、セメントの固化反応中に木片中のソリブルが溶出してきて、セメントの固化反応を阻害し、そのために、セメントの固化反応が悪く、強度が十分なく落下試験で砕けてしまった。
比較例７は、セメントが固化したが、強度が不十分で、落下試験で割れてしまった。これは、木片の混入率が低く、且つ、乾燥後の木片からのソリブルの溶出量が少なかったために、セメントが一応固化したものの、やはり、溶出ソリブルによるセメント固化反応の阻害が原因で、強度不足になったものと思われる。
また、上記実施例１のように砕石の混入割合が多くなればなるほどブロックとしての強度は上がるが、水中生物生育能が低減し、実施例２のように、木片の混入割合が多くなればなるほど、水中生物生育能は向上するがブロックとしての強度が低下する。
上記の実施例１及び実施例２は、セメントが固化して強度も十分にあった。
比較例１は、全体が固化せずに形状が保てなく崩壊した。
従って、水の代わりに投入したソリブルがＰＨを低下させ、そのＰＨ低下によって、セメントの固化反応が阻害されたものと思われる。
比較例２〜比較例６は、ソリブルを含浸した木片が、被覆層で覆われていないために、セメントの固化反応中に木片中のソリブルが溶出してきて、セメントの固化反応を阻害し、そのために、セメントの固化反応が悪く、強度が十分なく落下試験で砕けてしまった。
比較例７は、セメントが固化したが、強度が不十分で、落下試験で割れてしまった。これは、木片の混入率が低く、且つ、乾燥後の木片からのソリブルの溶出量が少なかったために、セメントが一応固化したものの、やはり、溶出ソリブルによるセメント固化反応の阻害が原因で、強度不足になったものと思われる。
また、上記実施例１のように砕石の混入割合が多くなればなるほどブロックとしての強度は上がるが、水中生物生育能が低減し、実施例２のように、木片の混入割合が多くなればなるほど、水中生物生育能は向上するがブロックとしての強度が低下する。
従って、上記試験で、固化したコンクリートブロックでは、漁礁や消波ブロックのように強度を上げるためには、骨材中の木片の混入割合を減らす必要があるが、コンクリートブロックの用途によっては、例えば、海砂採取によって生じた海中の凹部に投入する貧配合コンクリートに使用する場合には、低強度でも木片の配合比を多くすることができる。
１ 木片(多孔質材)
２ 被覆層
３ 栄養供給骨材
４ ソリブル
５ 砂
６ セメント
２ 被覆層
３ 栄養供給骨材
４ ソリブル
５ 砂
６ セメント
本発明は、セメントと骨材と砂とから固化成形した水中生物生育培体及びその製造方法に関する。
一般的に、セメントと骨材と砂とからなる材料によって、固化反応させてブロック状の成形体を形成するには、セメントの成分である珪酸カルシウム中の酸化カルシウム（ＣａＯ）が、水（Ｈ2Ｏ）と水和反応して水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）を生成し、これらの反応の進行とともに、固化した微粒子がさらにセメント中の珪酸（ＳｉＯ2）イオン
やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）イオンと反応して、エトリンガイトと呼ばれるセメント水和物を生成し、更に水和物粒子同士が結合して固形物が形成されるものと考えられている。
しかし、上記セメント固化反応は、ＰＨの低下や、分散性のある因子の存在によって凝集作用が低下し、反応が阻害されて固化困難になるものと考えられている。
従来、前記水中生物生育培体を製造するのに、セメントと砂利などの骨材と砂との混合物に、水生生物に対する栄養素としてアミノ酸などを更に混入させて固化成形することが提案されているが、混入させる栄養素としては、セメント固化反応においてＰＨを低下させたり、固化反応により生成する微細な水和物同士の結合反応が抑制されたりすることがあり、水中生物生育培体を製造するのは困難であった。
そこで、混入するアミノ酸としてアルギニン単独の場合に限って水中生物生育培体を製造できることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）イオンと反応して、エトリンガイトと呼ばれるセメント水和物を生成し、更に水和物粒子同士が結合して固形物が形成されるものと考えられている。
しかし、上記セメント固化反応は、ＰＨの低下や、分散性のある因子の存在によって凝集作用が低下し、反応が阻害されて固化困難になるものと考えられている。
従来、前記水中生物生育培体を製造するのに、セメントと砂利などの骨材と砂との混合物に、水生生物に対する栄養素としてアミノ酸などを更に混入させて固化成形することが提案されているが、混入させる栄養素としては、セメント固化反応においてＰＨを低下させたり、固化反応により生成する微細な水和物同士の結合反応が抑制されたりすることがあり、水中生物生育培体を製造するのは困難であった。
そこで、混入するアミノ酸としてアルギニン単独の場合に限って水中生物生育培体を製造できることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上述した水中生物生育培体では、水中生物に必要な必須アミノ酸が不足して生育を十分に行えないという欠点があった。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、水中生物の生育に必要な多種のアミノ酸などの栄養素を十分に備えた水中生物生育培体を提供できるようにするところにある。
本発明の第１の水中生物生育培体の特徴構成は、セメントと骨材と砂とから固化成形した水中生物生育培体であって、前記骨材の少なくとも一部が、多孔質材に水生生物に対する栄養素を含浸させると共に、その多孔質材の外表面を水中における前記栄養素の溶出を抑制する被覆層で覆ってある栄養供給骨材からなるものであるところにある。
本発明の第１の特徴構成によれば、骨材の少なくとも一部が、多孔質材に水生生物に対する栄養素を含浸させると共に、その多孔質材の外表面を水中における前記栄養素の溶出を抑制する被覆層で覆ってある栄養供給骨材からなるものを使用して、その骨材とセメントと砂から水中生物生育培体を固化成形することにより、セメントの固化反応時に、多孔質材に含浸させた栄養素が溶出してセメントの固化反応を阻害する虞を防止でき、強度の高いコンクリート製の水中生物生育培体を提供できる。
従って、その水中生物生育培体を、水中に投入する漁礁や、テトラポット等に使用できる。
しかも、固化成形した水中生物生育培体における栄養供給骨材は、外表面を覆ってある被覆層によって、ゆっくりと時間をかけて、水中生物のために必要な栄養素が溶出してきて、水中生物の繁殖を促進させることができる。
従って、その水中生物生育培体を、水中に投入する漁礁や、テトラポット等に使用できる。
しかも、固化成形した水中生物生育培体における栄養供給骨材は、外表面を覆ってある被覆層によって、ゆっくりと時間をかけて、水中生物のために必要な栄養素が溶出してきて、水中生物の繁殖を促進させることができる。
本発明の第２の特徴構成は、前記多孔質材が有機多孔質体または無機多孔質体であり、前記被覆層が水硬性材料からなるところにある。
本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、有機多孔質体または無機多孔質体からなる多孔質材に栄養素を含浸させるのに、一般的には栄養素を溶解させた水溶液で含浸させることで、容易に多孔質材中に担持させることができ、その状態で、その外表面を水硬性材料で覆うことで、多孔質体中の水分を吸収して硬化反応をおこさせて、被覆層を簡単に形成することができる。
本発明の第３の特徴構成は、前記有機多孔質体は、木片、魚粉、繊維材、海綿体の中の少なくとも１種であるところにある。
本発明の第３の特徴構成によれば、木片、魚粉、繊維材、海綿体の中の少なくとも１種で有機多孔質体を形成してあることにより、一般的に廃棄物として放出させるものを利用でき、安価で環境にやさしい材料を使用できる。
本発明の第４の特徴構成は、前記被覆層は、セメント、生石灰（ＣａＯ）、漆喰、の中から選択されたものによって形成されたものである。
本発明の第４の特徴構成によれば、セメント、生石灰（ＣａＯ）、漆喰、の中から選択された被覆層は、安価な材料により、多孔質材から水分を吸収して容易に栄養素の溶出を抑制する保護膜を形成できる。
本発明の第５の特徴構成は、前記栄養素は、フィッシュミールのソリブルである。
本発明の第５の特徴構成によれば、栄養素として使用するフィッシュミールのソリブルは、安価で入手しやすい材料で、水生生物の生育に必要な必須アミノ酸を多く含んでいる。
そのために単一のアミノ酸を含んだだけの従来提案のテトラポットに比べて、水中生物の繁殖を、良好に行わせることができる。
そのために単一のアミノ酸を含んだだけの従来提案のテトラポットに比べて、水中生物の繁殖を、良好に行わせることができる。
本発明の第６の特徴構成は、前記栄養素は、特定して生育させる水中生物の種類に応じて、必須アミノ酸の配合割合を調整するべく意図的に合成したものである。
本発明の第７の水中生物生育培体の製造方法の特徴構成は、多孔質材に水生生物に対する栄養素の溶解液を含浸させた後、その栄養素含浸多孔質材の表面に水硬性材料の粉体を接触させ、前記栄養素含浸多孔質材に含浸した前記溶解液中の水分を前記水硬性材料に吸水させて前記水硬性材料を硬化反応させ、前記水硬性材料の硬化反応により前記多孔質材の表面に、栄養素の溶出を抑制する被覆層を形成した栄養供給骨材を形成し、前記栄養供給骨材を、セメントと砂とに混入させる骨材の少なくとも一部に使用して固化成形するところにある。
本発明の第７の特徴構成によれば、多孔質材の表面に、栄養素の溶出を抑制する被覆層を形成した栄養供給骨材を形成するのに、多孔質材に水生生物に対する栄養素の溶解液を含浸させた後、その栄養素含浸多孔質材の表面に水硬性材料の粉体を接触させ、前記栄養素含浸多孔質材に含浸した前記溶解液中の水分を前記水硬性材料に吸水させて前記水硬性材料を硬化反応させることで、多孔質材中に溶解液の状態で容易に栄養素を含浸させられると共に、溶解液中の水分を、水硬性材料によって吸水除去させることができ、多孔質材から簡単に栄養素が溶出しないようにできる。
しかも、水硬性材料の硬化反応により、多孔質材の外表面を強固に保護でき、骨材としての機能を十分に発揮させることができる。
そして、前記栄養供給骨材を、セメントと砂とに混入させる骨材の少なくとも一部に使用して固化成形することにより、強度の高いコンクリート製の水中生物生育培体を製造できる。
しかも、水硬性材料の硬化反応により、多孔質材の外表面を強固に保護でき、骨材としての機能を十分に発揮させることができる。
そして、前記栄養供給骨材を、セメントと砂とに混入させる骨材の少なくとも一部に使用して固化成形することにより、強度の高いコンクリート製の水中生物生育培体を製造できる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、本発明の水中生物生育培体は、多孔質材として廃棄物木片１を多数準備して、その多数の木片１に、水生生物に対する栄養素としてのフィッシュミールのソリブル４を含浸させ、そのソリブル４の含浸した木片１の外表面に、水硬性材料としてセメント６粉体を付着させて木片１中の水分を吸水させることで固化反応させ、木片１の外表面を覆う固化した被覆層２によって、木片１の外表面から栄養素が水中に溶出するのを抑制する不動化機能を備えた栄養供給骨材３を形成する。そして、前記栄養供給骨材３を全骨材の少なくとも一部として、砂５とセメント６に混入させてコンクリート材料を構成させ、そのコンクリート材料に水を添加し固化反応させてコンクリートブロック７を形成し、水中生物生育用の培体に構成する。
図１〜図３に示すように、本発明の水中生物生育培体は、多孔質材として廃棄物木片１を多数準備して、その多数の木片１に、水生生物に対する栄養素としてのフィッシュミールのソリブル４を含浸させ、そのソリブル４の含浸した木片１の外表面に、水硬性材料としてセメント６粉体を付着させて木片１中の水分を吸水させることで固化反応させ、木片１の外表面を覆う固化した被覆層２によって、木片１の外表面から栄養素が水中に溶出するのを抑制する不動化機能を備えた栄養供給骨材３を形成する。そして、前記栄養供給骨材３を全骨材の少なくとも一部として、砂５とセメント６に混入させてコンクリート材料を構成させ、そのコンクリート材料に水を添加し固化反応させてコンクリートブロック７を形成し、水中生物生育用の培体に構成する。
前記栄養素として使用するフィッシュミールのソリブル４は、水揚げされた魚や一般的に廃棄処分される魚のアラを蒸煮して圧搾により脂と水溶液とを分離し、その分離した水溶液（スティックウォーターと称する）を更に水分５０〜６０％にまで濃縮したものである。
尚、前記脂と水溶液を分離した物を乾燥したものがフィッシュミール（魚粉）で、前記脂(魚油)と共に利用される。
前記水溶液(スティックウォーター)は、約９０％が水分で、粗タンパク質１０％、粗脂肪分０．３０％、粗繊維質０．１％未満、粗灰分０．４０％、全窒素１７０００ｍｇ／Ｌ、リン０．１３％、ＰＨ６．１（２３℃）の成分をしめすものであり、これに対し、ソリブル４は、その成分分析によれば、水分５４．６％、粗タンパク質３９．５％、粗脂肪２．８％、粗灰分４．７％のものや、水分６０％、粗タンパク質３５．８％、粗脂肪分２．５％、粗灰分４．１％の物で、これらを使用する。
前記スティックウォーターを水分約５０〜６０％にまで濃縮したソリブル４は、一般的には肥料に使用されたり廃棄されたりするのであるが、廃棄するには経費のかかる水処理が必要となる。しかし、ソリブル４中には、水生生物としての魚介類や藻類などの生育のための多種の必須アミノ酸や窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）などの栄養素が多く含まれる。
そのために安価な栄養材料としてソリブル４を使用するが、単純に木片１に含浸させたものを骨材として、セメント６と砂５に混入させただけでは、ＰＨが低下するためにセメント６の固化反応が阻害されやすい。
尚、前記脂と水溶液を分離した物を乾燥したものがフィッシュミール（魚粉）で、前記脂(魚油)と共に利用される。
前記水溶液(スティックウォーター)は、約９０％が水分で、粗タンパク質１０％、粗脂肪分０．３０％、粗繊維質０．１％未満、粗灰分０．４０％、全窒素１７０００ｍｇ／Ｌ、リン０．１３％、ＰＨ６．１（２３℃）の成分をしめすものであり、これに対し、ソリブル４は、その成分分析によれば、水分５４．６％、粗タンパク質３９．５％、粗脂肪２．８％、粗灰分４．７％のものや、水分６０％、粗タンパク質３５．８％、粗脂肪分２．５％、粗灰分４．１％の物で、これらを使用する。
前記スティックウォーターを水分約５０〜６０％にまで濃縮したソリブル４は、一般的には肥料に使用されたり廃棄されたりするのであるが、廃棄するには経費のかかる水処理が必要となる。しかし、ソリブル４中には、水生生物としての魚介類や藻類などの生育のための多種の必須アミノ酸や窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）などの栄養素が多く含まれる。
そのために安価な栄養材料としてソリブル４を使用するが、単純に木片１に含浸させたものを骨材として、セメント６と砂５に混入させただけでは、ＰＨが低下するためにセメント６の固化反応が阻害されやすい。
本発明では、ソリブル４を含浸した木片１の外周面にセメント６粉体を塗して、そのセメント６粉体に木片１の水分を吸水させて、固化反応を起こさせて被覆層２を形成する。その被覆層２による保護のために、骨材や砂５と混入したコンクリート材料中のセメント６固化反応時に、木片１中の栄養素が溶出せずに、セメント６固化反応を阻害するのを防止できる。
尚、本発明の水中生物生育培体として固化成形したコンクリートブロック７は、テトラポットのような形状以外に、図４（ａ）から図５（ｈ）に示すように、漁礁や、水中構造物としての自由な形状に成形してもよい。
尚、本発明の水中生物生育培体として固化成形したコンクリートブロック７は、テトラポットのような形状以外に、図４（ａ）から図５（ｈ）に示すように、漁礁や、水中構造物としての自由な形状に成形してもよい。
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
〈１〉 前記多孔質材としては、廃棄物としての木片以外に、間伐材を粉砕した木片や、魚粉、繊維材、海綿体等の有機質多孔体を利用する例や、活性炭、軽石等の無機多孔質体を利用してもよい。
〈２〉 前記被覆層を形成する材料としては、セメント以外に、生石灰（ＣａＯ）、漆喰など無機水硬性材料の少なくとも１種が使用でき、また、通水性を確保できるものであれば合成樹脂等の有機硬化性材料も使用できる。
〈３〉 前記栄養素としては、フィッシュミールのソリブル以外に、特定して生育させる水生生物の種類に応じて、必須アミノ酸の配合割合を調整するべく意図的に合成したものでもよい。
以下に他の実施の形態を説明する。
〈１〉 前記多孔質材としては、廃棄物としての木片以外に、間伐材を粉砕した木片や、魚粉、繊維材、海綿体等の有機質多孔体を利用する例や、活性炭、軽石等の無機多孔質体を利用してもよい。
〈２〉 前記被覆層を形成する材料としては、セメント以外に、生石灰（ＣａＯ）、漆喰など無機水硬性材料の少なくとも１種が使用でき、また、通水性を確保できるものであれば合成樹脂等の有機硬化性材料も使用できる。
〈３〉 前記栄養素としては、フィッシュミールのソリブル以外に、特定して生育させる水生生物の種類に応じて、必須アミノ酸の配合割合を調整するべく意図的に合成したものでもよい。
次に、セメント６と骨材と砂５との混合物を各種準備して、それらの混合成分に水を添加してコンクリートブロック７を成形し、強度を確認するために、３０〜５０ｃｍの高さから落下試験を行い割れるかどうかを確認する実験をした。
[実施例１]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた木片で漆喰などの水硬性材料により形成した被覆層で覆ったものとの比が、９：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた木片で漆喰などの水硬性材料により形成した被覆層で覆ったものとの比が、９：１である。
[実施例２]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた木片で上記被覆層で覆ったものとの比が、３：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた木片で上記被覆層で覆ったものとの比が、３：１である。
[比較例１]
セメント：砂：骨材：ソリブル＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材は、全てバラスと呼ばれる一般的な砕石を使用する。
セメント：砂：骨材：ソリブル＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材は、全てバラスと呼ばれる一般的な砕石を使用する。
[比較例２]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５（体積比）
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：２である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５（体積比）
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：２である。
[比較例３]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：１である。
[比較例４]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、３：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させた未乾燥の木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、３：１である。
[比較例５]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５（体積比）
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：２である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５（体積比）
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：２である。
[比較例６]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、１：１である。
[比較例７]
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、３：１である。
セメント：砂：骨材：水＝１：３：６：０．５(体積比)
尚、上記骨材６中において、バラスと呼ばれる一般的な砕石と、ソリブルを含浸させて乾燥させた木片で、且つ、被覆層で覆ってないものとの比が、３：１である。
[結果]
上記の実施例１及び実施例２は、セメントが固化して強度も十分にあった。
比較例１は、全体が固化せずに形状が保てなく崩壊した。
従って、水の代わりに投入したソリブルがＰＨを低下させ、そのＰＨ低下によって、セメントの固化反応が阻害されたものと思われる。
比較例２〜比較例６は、ソリブルを含浸した木片が、被覆層で覆われていないために、セメントの固化反応中に木片中のソリブルが溶出してきて、セメントの固化反応を阻害し、そのために、セメントの固化反応が悪く、強度が十分なく落下試験で砕けてしまった。
比較例７は、セメントが固化したが、強度が不十分で、落下試験で割れてしまった。これは、木片の混入率が低く、且つ、乾燥後の木片からのソリブルの溶出量が少なかったために、セメントが一応固化したものの、やはり、溶出ソリブルによるセメント固化反応の阻害が原因で、強度不足になったものと思われる。
また、上記実施例１のように砕石の混入割合が多くなればなるほどブロックとしての強度は上がるが、水中生物生育能が低減し、実施例２のように、木片の混入割合が多くなればなるほど、水中生物生育能は向上するがブロックとしての強度が低下する。
上記の実施例１及び実施例２は、セメントが固化して強度も十分にあった。
比較例１は、全体が固化せずに形状が保てなく崩壊した。
従って、水の代わりに投入したソリブルがＰＨを低下させ、そのＰＨ低下によって、セメントの固化反応が阻害されたものと思われる。
比較例２〜比較例６は、ソリブルを含浸した木片が、被覆層で覆われていないために、セメントの固化反応中に木片中のソリブルが溶出してきて、セメントの固化反応を阻害し、そのために、セメントの固化反応が悪く、強度が十分なく落下試験で砕けてしまった。
比較例７は、セメントが固化したが、強度が不十分で、落下試験で割れてしまった。これは、木片の混入率が低く、且つ、乾燥後の木片からのソリブルの溶出量が少なかったために、セメントが一応固化したものの、やはり、溶出ソリブルによるセメント固化反応の阻害が原因で、強度不足になったものと思われる。
また、上記実施例１のように砕石の混入割合が多くなればなるほどブロックとしての強度は上がるが、水中生物生育能が低減し、実施例２のように、木片の混入割合が多くなればなるほど、水中生物生育能は向上するがブロックとしての強度が低下する。
従って、上記試験で、固化したコンクリートブロックでは、漁礁や消波ブロックのように強度を上げるためには、骨材中の木片の混入割合を減らす必要があるが、コンクリートブロックの用途によっては、例えば、海砂採取によって生じた海中の凹部に投入する貧配合コンクリートに使用する場合には、低強度でも木片の配合比を多くすることができる。
１ 木片(多孔質材)
２ 被覆層
３ 栄養供給骨材
４ ソリブル
５ 砂
６ セメント
２ 被覆層
３ 栄養供給骨材
４ ソリブル
５ 砂
６ セメント
Claims (6)
- セメントと骨材と砂とから固化成形した水中生物生育培体であって、
前記骨材の少なくとも一部が、多孔質材に水生生物に対する栄養素を含浸させると共に、その多孔質材の外表面を水中における前記栄養素の溶出を抑制する被覆層で覆ってある栄養供給骨材からなる水中生物生育培体。 - 前記多孔質材が有機多孔質体または無機多孔質体であり、
前記被覆層が水硬性材料からなるものである請求項１に記載の水中生物生育培体。 - 前記有機多孔質体は、木片、魚粉、繊維材、海綿体の中の少なくとも１種である請求項２に記載の水中生物生育培体。
- 前記被覆層は、セメント、生石灰（ＣａＯ）、漆喰、の中から選択されたものによって形成されたものである請求項２又は３に記載の水中生物生育培体。
- 前記栄養素は、フィッシュミールのソリブルである請求項１〜４のいずれか１項に記載の水中生物生育培体。
- 多孔質材に水生生物に対する栄養素の溶解液を含浸させた後、
その栄養素含浸多孔質材の表面に水硬性材料の粉体を接触させ、
前記栄養素含浸多孔質材に含浸した前記溶解液中の水分を前記水硬性材料に吸水させて前記水硬性材料を硬化反応させ、
前記水硬性材料の硬化反応により前記多孔質材の表面に、栄養素の溶出を抑制する被覆層を形成した栄養供給骨材を形成し、
前記栄養供給骨材を、セメントと砂とに混入させる骨材の少なくとも一部に使用して固化成形する水中生物生育培体の製造方法。
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