本研究では、高靭性セメント系材料をコンクリート構造物の表面に吹付けることにより、中性化抑制や塩害抑制を期待した表面保護工の開発（写真−1）を目的としている。特に､既存コンクリートのひび割れ部でのひび割れ追従性（静的、動的）に着目した設計方法を提案した点に特徴がある。

写真−1　表面保護工の例/td>

動的ひび割れ幅変動の 計測とデータベース化
　道路橋や港湾桟橋に活荷重が作用した際に生じる動的なひび割れ幅変動および重力式RC擁壁（写真−2）の気温等による擬似静的ひび割れ幅変動を計測し、そのデータベース化をはかった。前者については、トラックを所定の速度で走行させる実大載荷試験を実施し、構造物に生じる動的なひび割れ幅変動の最大値が0.01〜0.02mm程度であることを確認した。一方、後者については、コンクリート構造物表面部のひび割れが、気温の変化（季節変動や日変動）によって開閉口していることが判明し、その大きさは、最大で0.07mm程度であることを確認した。

写真−2　計測対象（擁壁）（左）と計測状況（右）

ひび割れ追従性試験の提案とその高度化
　高靭性セメント系材料のひび割れ追従性試験方法を開発し、2種類の高靭性材料に対して適用した結果、その試験方法の適用性が確認された。特に、当該境界条件での伸び性能が、既存の一軸引張試験により評価されるそれより小さくなる点を明らかにし、ひび割れ追従性の評価の重要性が明らかとなった。
　また、ひび割れ発生後に動的な作用を受ける場合のひび割れ追従性試験を実施した結果、本実験の範囲内では、その影響がほとんどないことが明らかとなった。

表面保護工の設計方法の提案
　高靭性セメント系表面保護工を設計するにあたり、動的な挙動をも含むひび割れ幅変動を把握し、想定されるひび割れ幅変動と材料の性能としてひび割れ追従性試験結果を比較検討することで、高耐久な表面保護工を可能とする設計手順を図−1のように提案した。

図−１　ひび割れ追従性を考慮した設計方法

　開発によって失われる自然環境を復元し開発の影響をできるだけ小さくするという考えから、各地で人工干潟の造成が行われている。しかし、干潟や藻場の再生に必要となる科学的な知見は十分でなく、実際にこれまでの造成干潟では、地盤の変形による干潟面積の縮小、表層からの細粒分の流失による砂浜化、生態系の形成不良などの問題が指摘されている。人工干潟は一種の土構造物であり、地盤工学的な観点からの検討も必要である。本研究では以上の考えから、人工干潟造成における地盤工学的な課題についての検討を行った。

1）人工的に造成した干潟の覆砂層から細粒分が流出する問題を解明することを目的として、一次元変動水圧下において砂層からの細粒分の抜け出しに関する実験を行った。細粒分10%を含む飽和した砂層上に一次元的に変動水圧を載荷すると、地盤内の細粒分が次第に上昇し、最終的に表層に抜け出す現象が起こることを確認した（図−1）。また、移動したのは主にシルト分であり、粘土分の移動はわずかであった。この現象は細粒分の塑性が大きく影響し、細粒分の液性限界が40％以上の場合は移動が起きなかった。

図−1　一次元水圧変動による細粒分の抜け出し現象

2）水圧が下降する過程において、砂層の表層付近では有効土被り圧を上回る間隙水圧が発生した（図−2）。このことが細粒分の上方への移動の原因の一つと考えられる。実験において、水圧が下降するとき、砂層の砂粒子の間隙において細粒分を巻き込んだ流れがあり、地盤面が上昇する速度よりも早く細粒分が上方へ移動する様子が観察された。

図−2　一次元水圧変動過程において地盤中に発生する過剰間隙水圧

3）粘土分を細粒分として一次元変動水圧を加えた場合、円筒土層の壁面で局所的に細粒分が上方に移動する現象が観察された。しかし、一次元水圧変動下で細粒分が上昇するメカニズムは十分に解明できなかった。今後更に検討が必要である。
4）一次元水圧変動により浚渫粘土層から覆砂層への細粒分の供給の可能性を検討した結果、今回実施した範囲では細粒分の移動は見られなかった。
5）高塑性の粘性土を浚渫して干潟材料として使用する場合の沈下を防止する手段として、少量のセメントを添加する方法について室内試験による検討を行った結果、通常のセメント固化処理土の場合の40〜70%に相当するセメント量を添加することで、沈下を大幅に低減するように改良できる可能性が示された（図−3）。このような少量のセメントによる改良は他の強度を中心とした地盤改良とは異なる人工干潟造成事業に特有の条件で成立するものである。

図−3　浚渫粘土に少量のセメントを添加したときの圧密圧力と体積比の関係

　小領域での水質モニタリングでは、この領域内での多点水質観測データが必要である。係留気球で高度150ｍから撮影したデジタル写真の輝度値と、海上で観測した水質とから小領域での水質モニタリングシステムを構築する。
　今回の調査研究では水質項目のうち可視域の波長に反応するクロロフィル−a濃度に着目し、現地調査では窒素、リン、溶存酸素についても測定を行った。
　観測対象の宇和島湾では夏季に赤潮の発生が繰り返され、漁業資源に多大の被害を及ぼしている。海域の水温変化をNOAA画像から分析し、赤潮発生の可能性のある期間に現地調査を行った。
　また、分光反射スペクトル密度関数と吸光度との関係、デジタル画像から読み取ったデジタルナンバー（DN）との関係を明らかにするために室内実験を行った。
　本研究により、比較的水質のクロロフィル−ａ濃度が大きい場合には、デジタル画像による水質解析が可能であることが判明した。三色係数での推定式は、5〜50μg／lの範囲の濃度に対して精度が高く、閉鎖性海域では良好な水質から、汚濁が進んでいく過程を把握することができる範囲であるため、実際の観測においても有効であるといえる。また、広範囲の濃度にわたって精度の良い推定式が得られたことより、水質分析にDNが使用できる可能性を示すことができた。

1）宇和島湾における海水面のデジタル画像撮影と水質測定を用いて作成した三色係数法及び独立変数によるモデル式により、クロロフィル−a濃度の分布状況を視覚化することができた。（写真−１）

写真−１　クロロフィル−a濃度の水質分布画像

2）分布画像には太陽光によるホワイトキャップの影響が含まれているため、異常値と思われる高濃度の部分が存在した。この影響の除去が課題である。
3）撮影したデジタル画像の分解能は衛星リモートセンシングでは得ることが難しい約9.5�pであった。
4）夏の赤潮発生後の観測だったために通常の宇和島湾のクロロフィル−a濃度と比べるとかなり高い値を示し、分布画像のクロロフィル−a濃度段階の幅がかなり大きくなってしまった。
5）スペクトル密度と吸光度との関係式、スペクトルから算定したDNとデジタル画像から読んだDNとの整合性についての課題が残った。光源からの影響、濁度の影響についても定式化までには至らなかった。
6）今後の課題として、分光反射率も測定できる環境を用意し、同じサンプルでの吸光度と分光反射率の比較を行うことや、光量と濁度を変数とする検証を行うことにより、より実用性の高いモデル式を提案することができると思われる。
7）光量、濁度が同条件の場所があれば、現地観測によるデータとの比較を行うのもよいと思われる。また、256段階のDNの読み取りは、DNの変化が小さいときに読み取りにくく、モデル式の精度も粗いものとなってしまうため、分析の際には、より細かい値を読み取る必要がある。このような点を解決することで、デジタル画像を用いた水質解析手法を実用化することが可能になるものと思われる。

　一般的なインフラと同様、港湾施設においても関係者へのアカウンタビリティーが強く要求されるようになってきた。そのために、これまでどちらかというと半経験的に工法選定、設計、材料選定が行われてきた維持管理（補修・補強）が、これまで以上に客観的かつ説明可能な行為として位置づけられる必要がある。
　そこで、本研究では、厳しい環境にある港湾施設を対象に、施設の劣化に対応した有効な維持手法および補修（補強）工法の選定メニューを検討した。

「材料劣化」と「部材の力学劣化」との関連付け
　コンクリート構造物における材料劣化は、鉄筋腐食の有無とその程度、ひび割れの有無とその程度などにより、潜伏期、進展期、加速期、劣化期に区分されるが、これと力学的劣化との関係を合理的に把握するには至っていない。一方、部材の力学性能は、その部材の供用性能（使用性能、安全性能）と密接に関係することから、補修・補強効果を客観的に評価し、長期にわたって信頼性のある維持管理を進めるためには、「材料劣化」と「部材の力学劣化」を合理的に関連付けておくことが極めて重要である。そこで、実構造物の調査結果から鉄筋の機械的性質に着目し、両者を定量的に関連付ける一つの考え方を示した（表−１）。

表−1　「材料劣化」と「部材の力学劣化」の関係

大まかな性能評価手法
　　比較的簡易に行える外観調査（打音調査を含む）から得られる情報をもとに大まかな機能や安全性の評価が可能であるか考察を行った。その結果、外観変状と鉄筋腐食の関係をデータベース化することによって、今後、コンクリート内部の腐食鉄筋の状況を推定し、大まかな性能が評価できる手法が開発可能であることがわかった（表−2）。

表−2　外観変状と鉄筋腐食の関係（建設後35年経過時点のデータ）

各補修(補強)工法の適用性検討
　　現在、適用されることが多い港湾構造物の補修（補強）工法について、劣化の程度と構造物の置かれた環境条件によって、選定の考え方をどのようにすればよいか、拠り所をまとめた。各種補修（補強）工法の設計上の留意点を整理し、材料劣化に対応した適用時期をまとめ、施工上の留意点を整理し、適用環境をまとめた（表−3、4）。

表−3　各補修(補強)工法の適用時期

表−4　各補修(補強)工法の適用環境