缶詰工場、埠頭、海岸建築物など、多くの歴史的建造物の基礎として木杭が使用されています。古い杭は、経年劣化や生物による腐食により損傷するため、修復において困難な問題を引き起こします。基礎全体を交換することも可能ですが、費用がかかります。木杭を定期的に点検・メンテナンスすることで、基礎の寿命を延ばすことができます。
水の歴史的な使用と処理
水中および海洋環境における木杭建設は、ヨーロッパではスイスの青銅器時代・石器時代にまで遡る長い歴史を持っています。[ 1 ]東アジアでも同様の技術が存在していたことが知られており、紀元前5000年から3300年頃、浙江省の河姆渡文化では高床式住居が用いられていたことで知られています。[ 2 ]
スイスの湖の住民
19世紀半ば、スイスで深刻な干ばつが発生した際、以前は水没していた湖沼地帯が露出し、様々な種類の木材杭支持構造物の古代考古学的遺構が発見されました。これらの木材杭支持構造物は、個人住宅や公共施設の基礎として利用されていました。これらの木材杭支持構造物の設計は、居住時代（青銅器時代か石器時代か）や、木材が置かれた地質条件によって異なっていました。[ 1 ]
これらの集落は「スイス湖畔の住人」と呼ばれ、チューリッヒ周辺やスイス各地の淡水湖に居住していました。考古学的発掘調査の際、多くの堆積物が空気に触れて溶解したことが判明しました。[ 1 ]
イタリア、ヴェネツィアの初期の建物の杭基礎
ヴェネツィアでは、初期の杭基礎の一部は木杭の上に築かれていました。初期のヴェネツィアの建設者たちは、木製の筏と木杭で支えられた不透水性の石材を用いる建築技術を用いていました。[ 3 ]木杭はラグーンの底の泥の中に埋め込まれていたため、酸素や有害な微生物の侵入を防ぎ、腐敗しませんでした。[ 3 ]
海域における歴史的処理と保存
18世紀以前に使用されていた治療法
2000年以上も前、木工職人たちは海生穿孔虫とその腐敗について認識しており、粗抽出物や様々な化学物質を使って木材を保護していました。[ 4 ]海生穿孔虫の活動と腐敗に対処する方法についてのさらなる研究は18世紀に加速しました。
18世紀と19世紀に復活した治療法
18世紀と19世紀には、オランダを守っていた木造堤防の劣化や、イギリス海軍の艦船における腐食と海洋穿孔虫の活動が深刻だったことから、木材保存の研究が再び活発になった。 [ 4 ]オランダ の初期の堤防は木造杭で支えられていた。[ 5 ]石炭処理から得られるクレオソートは、木造杭の腐食を防ぐために18世紀半ばに発見された。[ 4 ]ジョン・ベセルによるクレオソート加圧処理の開発も、木造杭建設における重要な進歩であった。[ 4 ]木造杭で支えられた歴史的建造物は、クレオソートまたはクロム酸銅ヒ素で処理されることがある。
使用される木材の種類
アメリカ合衆国では、太平洋岸北西部ではダグラスファー材の杭が最も多く使用され、東海岸ではサザンパイン材が最も多く使用されています。ダグラスファーは、その高い強度、再生可能性、そして低コストのため、西海岸で最も多く使用されています。[ 6 ]
杭の劣化問題
海洋穿孔虫
西海岸の海域には、グリブル、フナクイムシ、ホラドの3つのグループの海洋穿孔虫が存在し、それぞれが引き起こす被害の種類が異なります。[ 7 ]
グリブルズ
グリブル（Limnoria）は、木材の表面に穴を掘る破壊的な甲殻類です。 [ 7 ]他の海洋穿孔虫とは異なり、グリブルは木材を食料や隠れ家として利用し、木材から木材へと容易に移動できます。[ 7 ]グリブルは浅い深さまで穴を掘りますが、それでも1年に1インチずつ山の直径を小さくすることができます。グリブルに侵された山は、通常、潮の満ち引きの線で砂時計の形になります。[ 7 ]
フナ虫
フナクイムシ（テレドライト）は木材を穿孔する二枚貝で、水中の木材に深く潜ります。[ 8 ]フナクイムシに襲われた木材の堆積は、表面上は無事に見えても、トンネルの迷路で完全に覆われている場合があります。[ 7 ]フナクイムシは、幼虫の段階でのみ、新しい木材に拡散することができます。[ 9 ]一度攻撃を受けて木材に穴を開けると、その中に閉じ込められてしまいます。[ 9 ]昔の船乗りは、フナクイムシが船の木材に閉じ込められていることに気付いて、はるか上流まで航海し、数ヶ月間淡水に留まってフナクイムシを殺しました。[ 9 ]経験豊富なダイバーは、木材から突き出ているサイフォンを探したり、超音波装置を使用して内部の損傷の範囲を推測したりします。[ 9 ]フナクイムシとグリブルの襲撃は、未処理の木製パネルを水に浸し、毎月破壊的なサンプルを採取することでも検出できます。[ 9 ]
フォラッド
岩に穴を掘るハマグリの一種であるフォラッドは、ハワイやメキシコの近くの暖かい海域やオレゴンの海岸沿いに生息し、未処理の木材に穴をあけて損傷を与えます。穴をあける際は木材の表面だけに穴を開けます。 [ 9 ]木材の殻が損傷していないことを確認することで、このフォラッドの侵入を防ぐことができます。
昆虫
水面より上の木材は、シロアリ、クロアリ、甲虫など、多くの昆虫の被害を受ける可能性があります。[ 10 ]甲虫の一種であるフンボルトカミキリムシ（Nacedes melanura）は、未処理または損傷した処理済みの広葉樹や高水分含有針葉樹を襲い、広範囲にトンネルを掘り、さらに木材を劣化させる暗褐色の糞便を残します。[ 10 ]
木材の腐朽
木材腐朽とは、菌糸が細胞壁に侵入する最初の段階から木材が完全に破壊されるまでの、菌類による木材の攻撃のあらゆる段階を指します。[ 11 ]木材に生息する菌類は、水面上の木材の山で最も多く見られます。これは、水中では酸素が不足し、菌類の成長が阻害されるためです。[ 11 ]
腐敗の検出方法
未処理の杭頭では、1年以内に初期腐朽が始まり、2～4年で目に見える進行段階（腐敗と呼ばれる）に達し、ダグラスファーの杭の内部腐朽部から4フィート（約1.2メートル）以上に広がることがあります。[ 10 ]三角形の刃のスクレーパー、鋭利なシャベル、または鈍いプローブは、杭の表面劣化や海洋穿孔虫の被害を検査する際に役立ちます。検査員が劣化の深さを推定できるからです。[ 10 ] これらのツールを使用している間は、未処理の木材が露出していることが多いため、露出した部分に防腐液またはペーストを塗布する必要があります。[ 10 ]
ひび割れ
木材処理後に発生したひび割れは、適切な条件下では、穿孔虫、害虫、そして腐朽の影響を受けやすくなります。杭の初期検査時にひび割れの深さ、位置、処理状況を確認するために評価する必要があります。
虫歯治療の選択肢
液体防腐剤
切断した杭や木材の上部に、高温のクレオソート（150～200°F）、ディーゼル油に溶かしたペンタクロロフェノール、またはミネラルスピリットに溶かしたナフテン酸銅を浸して防腐剤を塗布します。[ 12 ]
固形防腐剤
フッ素クロムヒ素フェノール（FCAP）などの固形防腐剤は、乾燥した状態またはペースト状で、ロープがキャップを剥がして木材を湿気や腐敗菌にさらしてしまう箇所に塗布することができます。[ 12 ]
ボーラー攻撃の治療法
クレオソート、CCA、ACA
クレオソートは、サンフランシスコ北部の沿岸海域における海洋穿孔虫の攻撃を効果的に防ぎます。一方、サンフランシスコ南部では、主に暖かい海域に生息する木材穿孔虫の攻撃を受ける可能性が高いため、無機塩であるクロム酸銅ヒ素（CCA）またはアンモニア性銅ヒ素（ACA）の使用が推奨されています。[ 13 ]
バリアとプラスチックラップ
不浸透性バリアは、木材への穿孔虫の侵入を阻害し、利用可能な酸素を制限することで定着した穿孔虫を殺す嫌気性状態を作り出すことで、防腐処理された水面下の木材杭を海洋穿孔虫の攻撃から保護することができます。[ 14 ]
木材とコンクリートの補強
ひどく損傷した杭構造は、損傷部分を切り取り、防腐処理した木材に置き換えることで補強できます。[ 15 ]杭をプラスチック製のバリアで包むと、25年以上海洋食害から保護できます。[ 15 ]コンクリートによる杭の補強は、空隙を粗い石とモルタルで埋めるだけで十分です。[ 15 ]損傷がひどい場合は、金属、木材、コンクリート、ナイロン織物、またはピッチ含浸繊維で作られた型枠を、泥線下2フィートまで杭に固定します。[ 15 ]
必要なメンテナンスと点検
検査間隔
木製杭を効果的に保全・維持するためには、定期的な検査を実施し、交換が必要になる前に構造の劣化を検出する必要があります。[ 6 ]杭の検査は5年ごとに行う必要があります。[ 6 ]
使用停止になった杭の検査
劣化の原因と劣化の段階を確かめる最も良い方法の一つは、使用を中止した杭を検査することです。[ 6 ]検査に使用した杭を1本失っても、残りの木製杭と部材の交換を回避できる場合があります。問題を診断するには、木材を短いセクションに切断し、各セクションを縦方向に分割して、防腐剤がどの程度浸透しているかを確認します。[ 6 ]外部から供給された処理済み木製杭の再利用は推奨されません。適用された処理、過去の使用、または最近再処理したように見せるために表面にディーゼル燃料が塗布されたかどうかを知らないと、杭の寿命が短くなる可能性があります。一部の請負業者が杭の外側にディーゼル燃料を塗布して、埋め込まれたクレオソートを表面に出すことがあるため、使用済み木製杭の悪質な供給業者は避けるべきです。
参照
参考文献
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- ^ a bプレジウソ、セシリア。「ヴェネツィアとその潟湖」『ヴェネツィアの未来』。2017年12月5日閲覧。
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- ケラー、フェルディナンド、リー、ジョン・エドワード（2017年12月1日）『スイスの湖畔住居』ロンドン：ロングマンズ・グリーン社、pp. 1–8 , 12–16。
- モレル、ジェフリー、J.; ヘルシング、ガイ、G.; グラハム、ロバート、D. (1984年10月). 「海洋木材メンテナンスマニュアル：海洋曝露におけるダグラスファーの適切な使用ガイド」森林研究室、林業・海洋助成プログラム学部(48): 4.
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- >ミュラー＝ベック、ハンスユルゲン（1961年12月）「先史時代のスイス湖畔住民」サイエンティフィック・アメリカン誌205 ( 6): 138– 149. JSTOR 24937169 .
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さらに読む
- Singh, Ram D. (2013). 「木杭支持海洋橋脚の評価」土質工学事例国際会議(3).
- テザック、スコット、ロウ、デビッド、リーダー、アダム（2009年2月）。FEMA P-762「沿岸建設のための地方職員ガイド」連邦緊急事態管理庁。pp. 6-1 – 6-24。
- レイノルズ、TN (2003).「木造杭と基礎」BREダイジェスト. 479 : 1–10 .
- コリン、ジェームズ・G. (2002). 『木材杭の設計・施工マニュアル』アメリカ木材保存協会. pp. 1– 145.
- クロスマン、マット、シム、ジョナサン (2004). 『河川・海岸工学における木材利用マニュアル』ロンドン: トーマス・テルフォード出版. pp. 1– 348. ISBN 0 7277 3283 8。
