ニュースの概要
シドニー工科大学は、重要インフラを支える地盤を低炭素かつ長持ちさせるための研究センターを立ち上げると発表した。研究の柱は、再生材や廃棄物由来の材料、生物の働きを使った地盤改良、補強シートやネットなどの先進ジオシンセティックス（＝地盤用の高分子補強材）、現場での計測、コンピューター上の模擬解析である。さらにAIを使った解析手法も開発し、室内試験、数値解析、実証現場の三段階で、性能と事業として成り立つかどうかを確かめる計画だ。従来の地盤改良はセメント系の材料に頼る場面が多く、製造時の二酸化炭素排出が課題とされてきた。今回の拠点は、その見直しを研究の段階から支える動きといえる。
引用元: 持続可能な地盤安定化技術の研究拠点を設立（University of Technology Sydney）
分析・見解
セメントに頼る地盤改良が、排出削減の死角になっている
道路や鉄道、港湾の工事では、柔らかい地盤を固めるためにセメントや石灰を混ぜる工法が長く使われてきた。実績が多く、強度も読みやすいからだ。一方、セメントは製造時に大量の二酸化炭素を出す。世界の排出量の7％前後を占めるとの推計がよく引用される。
地盤は完成後に見えなくなるため、橋や建物の外観に比べて排出削減の議論が後回しになりやすい。地盤改良では、排出量の測り方すら現場ごとにまちまちなのが実情だ。今回の拠点は、その見えにくい部分に研究資源を集める点に意味がある。
五つの研究テーマは、材料・補強・確認の三役に分かれる
研究対象を整理すると、役割がはっきりする。再生材や廃棄物由来の材料、バイオ技術は「固める材料」を置き換える試みである。先進ジオシンセティックスは、固める量そのものを減らす「補強」の手段だ。補強材で土の壁を支える工法は、コンクリートの擁壁より材料が少なくて済む例が多い。現場モニタリングとコンピューターモデリングは、効果を「確認」する役目を負う。
バイオ技術には、微生物の働きで土の粒をつなぐ方法が知られる。薬剤を大量に練り込まずに済む可能性がある。ただし反応に時間がかかり、現場の広い範囲へ均一に行き渡らせることが難しい。再生材も同じで、産地や時期で品質が揺れる。材料を替えるだけでは足りず、ばらつきを前提に設計する発想が要る。
AIは設計の代わりではなく、ばらつきを読む道具になる
地盤はもともと場所ごとに性質が違う。そこへ品質が揺れる再生材が加わると、不確かさはさらに増える。センサーの実測値と数値解析を突き合わせ、AIで傾向をつかめば、過剰な安全余裕を削れる可能性がある。余裕を削れば、材料の使用量も減る。橋や盛土では、変形を常時測るセンサーが手頃になってきた。
ただしAIの予測は、なぜその答えになったのかが見えにくい。構造物の安全に関わる分野では、ここが弱点になる。室内試験、数値解析、実証現場の順に確かめる計画は、その弱点を補う手順として妥当である。
研究拠点の価値は、規格に載るまでの距離で決まる
独自に見たいのは、低炭素と高耐久を並べている点だ。排出が少なくても早く傷めば、補修のたびに材料と工事が必要になり、結果として総排出量は増える。つまり、一年あたりの排出量で見る視点が要る。現場モニタリングは、この数字を実測で裏づける手段にもなる。
一方、土木の世界は保守的である。数十年の耐久性を示す記録と、設計基準への採用がなければ、発注者は新材料を選びにくい。研究成果が論文で終わるか、仕様書に載るかが、この拠点の評価を分けるだろう。企業との共同実証が早い段階で組めるかも見どころだ。
ビジネスへの影響
発注者の評価軸が、材料の量から排出量へ移る
公共工事で、建設資材に含まれる排出量の開示や削減を求める動きは各国で広がっている。地盤改良だけが例外であり続ける保証はない。建設会社や地盤改良の専門業者は、今のうちに主力工法ごとの排出量を試算しておきたい。セメント系、砕石系、補強材併用の三案を同じ物差しで並べた比較表があれば、入札や提案の場で強い武器になる。また、再生材やバイオ技術を使う案が出てきた際に、自社の設計基準で扱えるかも確認しておきたい。
再生材の採用は、品質保証の仕組みとセットで考える
廃棄物由来の材料は、安く手に入ることがある。しかし産地や時期で性質が揺れ、法令上の扱いも地域ごとに異なる。採用を急ぐ前に、受け入れ検査の頻度、品質が外れたときの責任分担、供給が途切れた場合の代替材を決めておく必要がある。材料メーカーは、品質の幅を数値で示せるかどうかが売り込みの条件になる。地方自治体は、地元で出る建設副産物を地盤材に回せるかを検討する価値がある。
小さな現場で試し、耐久の記録を自社の財産にする
新技術をいきなり大型案件に使うのはリスクが大きい。調整池の盛土や仮設道路など、失敗しても影響が限られる場所で試し、センサーで変形を記録するのが現実的だ。数年分の実測データは、保守的な発注者を説得する根拠になる。大学との共同実証に参加すれば、試験費用を抑えつつ第三者の評価も得られる。ただし初期費用は従来工法より高くなる可能性がある。補修回数を含めた生涯費用で比較し、説明できるように準備しておきたい。軟弱地盤が多い日本の沿岸部や造成地にも通じる話である。