脱炭素・カーボンニュートラルが世界的な潮流となる中、社会資本整備に伴って発生する二酸化炭素（以下、CO₂）排出量を削減するための対策として、ポルトランドセメントの一部分をCO₂排出量の少ない混和材で置き換えた低炭素型コンクリート^1）の利用がある。鹿児島県工業技術センターでは、入戸火砕流堆積物（シラス）を比重選別・粉砕し、コンクリート用混和材の火山ガラス微粉末（Volcanic Glass Powder：以下、VGP）を製造する技術を確立した。VGPの製造では焼成が不要でCO₂排出量が少なく、VGPを混和材に用いた低炭素型コンクリートの活用は省CO₂に資すると考える。

本稿では、シラスやVGPの特性、本県におけるインフラ・建設分野におけるGX（グリーントランスフォーメーション）の推進に向けた取組について述べるとともに、VGPを混和材に用いた低炭素型コンクリート製品におけるVGPの配合割合及びCO₂排出量について若干の考察を加える。

姶良カルデラから噴出した入戸火砕流堆積物の非溶結部（シラス）は、カルデラ周辺の南九州に広く分布^2）し、シラス台地を形成している（図－1）。シラス斜面は乱さない状態では固結しており、自然状態の斜面は90 度近くで切り立ち、雨水の浸透、晴天時の地中水の蒸発を繰り返し徐々に風化が進み、表層すべり型の斜面崩壊が発生する^{3）、4）、5）}（図－2）。本県は集中豪雨、台風の常襲地帯であり、過去において幾度も災害に見舞われ、1993年の鹿児島豪雨では多くのシラス斜面が崩壊し、県全体ではそれらの土砂災害も含め1 万件を超える公共施設災が発生した^6）。県では道路の災害危険箇所を総点検し、道路防災対策工事を進めた結果、道路災件数は減少傾向で推移している（図－3）。

前述のとおり、シラスは大雨等により災害をもたらす「厄介者」とされてきた。一方で、シラスは本県に豊富に賦存する貴重な地域資源であり土木材料として活用されている。1976年、鹿児島市中央部に位置する標高110mのシラス丘陵地を標高54mまで開削し、面積46.3haの城山団地が造成され、その発生土（シラス）は「水搬送工法」による運搬で鹿児島湾沿岸部の与次郎ヶ浜の埋立地に利用し^7）、土地の利活用を図った。

また、本県の道路事業^8）において良質なシラスが入手可能な場合、盛土材や下層路盤材等に使用し、タイヤローラー等の施工機械により繰り返し荷重を加え盛土等を構築する。図－ 4 に突固めによる土の締固め試験（A-a法（繰返し）、A-b法（非繰返し））の試験後の粒径加積曲線^9）を示す。A-a法では同じ材料を繰返し突き固めるため粒子破砕が生じ、A-b法に比べ粒径が小さい。つまり、シラスは外力により破砕しやすい材料であることがわかる。

本県では社会資本整備の円滑な推進において不可欠な骨材の確保するため、鹿児島県公共事業等骨材確保対策協議会を1998年に設立した。同協議会において、海砂削減に伴う代替骨材としてシラスの活用を要望する提言^10）がなされ、県土木部では「シラスを細骨材として用いるコンクリートの設計施工マニュアル（案）」^11）を策定した。現在、県土木部ではシラスをコンクリート製品等の細骨材に使用し、地域資源の活用を図っている。

鹿児島県工業技術センターでは、シラスからコンクリート用混和材の火山ガラス微粉末（VGP：JISA 6209）を製造する技術を確立した^{12）、13）}。シラスの鉱物組成（図－5）、乾式比重選別、粉砕工程の模式図（図－6、表－1）を示す。

鹿児島県工業技術センターでは、シラスからコンクリート用混和材の火山ガラス微粉末（VGP：JISA 6209）を製造する技術を確立した12）、13）。シラスの鉱物組成（図－5）、乾式比重選別、粉砕工程の模式図（図－6、表－1）を示す。

VGPの混和材での使用は、流動性の改善や強度発現、アルカリシリカ反応の抑制、塩化物イオンの浸透抑制効果^{13）、14）}があり、鉄筋コンクリートにおける鉄筋の腐食防止や長期的な耐久性向上が見込まれる。また、結晶質はJISに適用するコンクリート用細骨材（海砂削減に伴う代替骨材：環境負荷低減）として、粘土質は陶芸（焼物）材料として利用でき、シラスの全量が活用可能である。

2024年3月、レディーミクストコンクリート（いわゆる「生コン」）のJISA 5308 の改正において、VGPは生コン用の混和材料に追加された。同改正ではCO₂排出量の少ない材料の使用を推進するため、セメントの混合使用や計量方法等を一部緩和している。本改正によりレディーミクストコンクリートの環境負荷低減の進展等が期待される。

本県の2020年度における温室効果ガス排出量11,808 千t-CO₂のうち、エネルギー起源のCO₂排出量は8,638 千t-CO₂と県全体の約73% を占める^15）。本県におけるエネルギー起源CO₂排出量、部門別排出割合を示す（図－7）。本県は大都市圏に比べ車の使用頻度が高いことや離島が多く船舶のエネルギー消費量が多い。シラスのような地域資源の活用は、県外・海外からの運搬に比べ運搬距離が短くなり、CO₂排出量削減に寄与するものと考える。

ライフサイクルアセスメント（LCA）は、製品に対する原料採取から製造、使用及び廃棄に至るまでの製品のライフサイクル全体の環境への負荷を定量的に評価する手法である。その環境負荷物質はライフサイクルインベントリ（LCI）と呼ばれ、例えば、製造時のCO₂排出量を比較する場合、LCI条件を揃える必要がある。本稿ではVGP製造工程を考慮し、購入電力を含めてCO₂排出量を検証する。

表－ 2 にセメント品種別LCI データ^16）、表－3にVGP製造におけるCO₂排出量の計算結果を示す。VGP製造におけるCO₂排出量の計算は、（一社）LCA推進機構の技術指導のもと本県にてLCI 条件を整理した。VGPの製造では、セメントのような原料由来（石灰石:CaCO₃）や焼成が不要であり、セメントに比べCO₂排出量が小さいことがわかる。

表－ 4にCO₂排出量の比較（セメント、VGP）を示す。VGPはポルトランドセメントに比べ、CO₂排出量が93%少ない。よって、セメントの一部分をVGPで置き換えた低炭素型コンクリートは、省CO₂に資すると考えられる。

本県では今年度、混和材にVGPを用いた低炭素型コンクリート製品（歩車道境界ブロック）の試験施工を予定している。試験施工に当たり、VGPを55%（内割）とした配合試験を行い、製品の品質性能を確認した。配合試験結果に基づくコンクリート製品のCO₂排出量の比較を行った（図－8）。VGPをセメント代替材として55% 置換した場合、CO₂排出量を約5割削減可能と考えられる。

本稿では、本県におけるシラス利用やVGPを用いた低炭素型コンクリートの活用に向けた取組について述べた。今後、関係団体や大学等と連携し、コンクリート製品の試験施工やVGPの生コン使用に係る検討、公共調達での課題整理等、地球温暖化の抑制に貢献する社会基盤整備、環境保全と経済成長の両立を目指すGXの取組を推進したい。

謝辞：鹿児島県工業技術センター袖山研一研究主幹に技術的助言をいただいた。VGPを用いたコンクリート製品の配合試験について、鹿児島県コンクリート製品協同組合、インフラテック株式会社に御協力いただいた。VGP製造に関するCO₂排出量の算定について、一般社団法人LCA推進機構に技術指導をいただいた。ここに謝意を表します。