インフラの医療，コンクリート・ドクターの養成を目指してコンクリート工学研究室岩城一郎 1 講義の内容 • 土木って何？ - 土木と建築の違い？インフラとは？ - これまでの土木，これからの土木 - 土木の多彩な教育・研究分野 • コンクリートって何？ - コンクリートの特徴，長所・短所 - コンクリートでできているもの - コンクリートはなぜ劣化するか？ • コンクリート構造物を長持ちさせるためには？ • コンクリート・ドクターの仕事 • まとめ 2 土木（工学）とは？ • 土木と建築の違い？どちらも「街づくり」のための学問街づくり例特色暮らしを支える道路・鉄道（橋，トンネル），多様性，土木施設（ｲﾝﾌﾗ：ダム，上下水道，堤防，港湾，ネットワーク Infra-structure）エネルギー関連施設等暮らしを営む建築施設(建築物) 家，学校，オフィス，商業施設点および等その集合体 • 語源：土を築き，木を構えて（築土構木）に由来 • 英語：「Civil Engineering」（市民のための工学） ⇔「Military Engineering」 • 市民の暮らしと，我が国の産業・経済を支えるもの． 3 これまでの土木，これからの土木首都高速道路㈱HPより • 戦後（1945年－1950年代）焼け野原からの復興 • 高度経済成長期（1960年代－1970年代）インフラの建設ラッシュ • バブル期（1980年－1990年代）世界一の土木事業（青函トンネル，明石海峡大橋） • 現在（2000年代）：都市部では一定の水準→土木は不要？ • 将来（2010年以降）→発想の転換 - 必要なものはつくる．あるものは使いこなす． - 災害に強く，長持ちするインフラの実現（インフラの保全と防災） - 環境との共生（水質保全，河川・海岸防災） →社会（基盤）と環境の保全と防災力向上を目指して！！ 4 社会と環境の保全と防災力向上を目指して!! これまで社会基盤の集中的な建設これから社会基盤整備（保全重視）防災力向上環境保全首都高速道路㈱HPより土木の新たな挑戦！ 5 土木の多彩な教育・研究分野社会基盤の保全教員とのふれあい教育環境保全実践的な技術者の輩出環境社会基盤保全防災水理学水域環境橋工学景観工学ｺﾝｸﾘｰﾄ工学土木史社会基盤保全工学衛生工学交通工学リスクマネジメントｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ技術環境システム河川・砂防工学地盤工学地震工学防災工学海岸・港湾工学河川防災地震防災世界最先端の研究地域社会への貢献 6 コンクリートって何？ • 我が国の社会基盤（インフラ）を構成する材料のうち，最も多く用いられているもの．国内年間需要量約2億㎥（国民一人当り1.5㎥/年） • 車，パソコン，携帯等とは異なり，便利さが実感できない，目立たない，でもないと困る：空気のような存在，縁の下の力持ち • 長所：安い（1リットル10円），材料を入手しやすい（輸入に依存しない），丈夫で長持ちする． • 短所：耐震性（阪神淡路大震災），早期劣化問題（落橋事故），環境問題（解体・処分） • 最初軟らかく，後から硬くなる． • 圧縮に強く，引張に弱い． • 劣化する（寿命がある）． 7 コンクリートで作られているもの 8 身の回りのコンクリート 9 コンクリートはなぜ劣化するか？ • 物理的作用，化学的作用，生物学的作用：中性化，塩害，凍害，アルカリ骨材反応，化学的侵食，疲労 ① • 設計ミス，施工ミス（管理ミス） ② • 手抜き・偽装！！ ⑤ ③ ⑥ ④ 写真：①東京大学出版会社会基盤メインテナンス工学，②安治川鉄工パンフレット， ③土木学会耐久性データベースフォーマット，④，⑥日経BP コンクリート名人養成講座より 10 コンクリート構造物を長持ちさせるには？コンクリート工学の先人たちの教えから • コンクリート技術者の使命「いいコンクリート構造物をつくるためには，親切に，丁寧に」 by 吉田徳次郎先生 • 土木技術者の使命「世のため，人のため，良いものを安く造る」 by 岡村甫先生技術者としての誇り・責任感 11 小樽北防波堤 • • • • 広井勇博士の指揮の下，1897年より施工開始火山灰使用，W/C≒40%，W=120-140kg/m3 締固めと水量を厳しく管理完成から100年以上にわたる強度試験の実施 • 現在もほとんど劣化することなく供用 12 コンクリート構造物の寿命は？ • コンクリート構造物の寿命は半永久的（メンテナンスフリー）と考えられていた． • 高度成長期（1970年前後）の建設ラッシュ • 1980年代：コンクリート構造物の早期劣化問題 • コンクリート構造物は一体，何年もつのか？？？平均すると50年くらいしかもたないのでは？？？ • どうしたら長持ちさせることができるのか？ 13 人の寿命とコンクリートの寿命 • 日本人の平均寿命：男子79.19歳，女子85.99歳（平成19年度調）→世界有数の長寿国 • 理由：親切に丁寧に育てたから？食生活？保険制度，医療の高度化（病理の解明，医療機器の発達，新薬の開発，ドクターの知識・経験・技能の向上等）コンクリート構造物を長持ちさせるためには？ • 劣化（病気・怪我）の原因と程度を探り（診断），適切な処置を施す（治療），「医療行為」が必要 →コンクリート・ドクターの仕事 14 コンクリート・ドクター東京大学出版会：社会基盤 15 メインテナンス工学橋の疲労メカニズムの解明と対策首都高速道路の断面交通量１日約１０万台１年約３０００万台３０年で約１０億台実物大の模型の作製車両の大型化・交通量の増加調査点検補強方法の開発と適用実際の橋の疲労状態を再現可能な輪荷重走行試験 16 損傷状況の診断コンクリートの検査技術の開発 OPC-蒸気養生サーモグラフィによるコンクリートの劣化箇所の検出 BB-蒸気養生鉄筋コンクリートのX線画像 EPMAによるコンクリート内部の塩分濃度分布 17 塩害橋の病理解剖 18 まとめ • 土木の役割：人々の暮らし，我が国の産業・経済を支えるためインフラを整備する． • 土木の将来：社会と環境の保全と防災力向上を目指した仕事と，それに役立つ教育・研究 • コンクリート：インフラを構成する主要材料，劣化する（寿命がある）． • インフラの保全：コンクリート構造物の劣化の原因を探り（診断），適切な対策を施す（治療），「医療行為」が必要 • インフラの医療，コンクリートドクターの養成：我が国の看板技術→国際貢献→新たなビジネスチャンス 19