なぜ酸化マグネシウムボード（MgOボード）はトンネルに適さないのか

酸化マグネシウムボード（通称MgOボード）は、耐火性、軽量設計、施工の容易さから建設業界で人気を集めています。ガラス繊維メッシュで補強されたこれらの工場製造の被覆材は、通常、酸化マグネシウム（MgO）と塩化マグネシウム（MgCl₂）から構成され、オキシ塩化マグネシウムセメントまたはソレルセメントと呼ばれる結合剤を形成します。これらは内壁やファサードなどの一般的な建築用途で使用されてきましたが、最近の研究やガイドラインからの証拠は、トンネル環境には不向きな重大な欠点を浮き彫りにしています。建築物の湿気関連損傷に関する研究や道路トンネル防火対策の具体的な推奨事項に基づき、本稿ではトンネル内でのMgOボード使用を避けるべき理由を考察する。

本稿は、構造物にこの種の製品の使用を検討しているトンネル技術者および運営者への注意喚起として作成された。ここに記載された情報は、専門家のコミュニティの見解および下記に引用する文書に基づいている。

それでもトンネルにMgO防火ボードの使用を検討する場合は、簡単なテストを行ってください。未塗装・未処理の製品サンプルを入れた水容器に浸し、どれくらい持つかを自身の目で確認してください。

MgOパネル  – 湿潤環境における吸湿性と腐食リスク

酸化マグネシウムボードの主要な懸念事項の一つは、特に高湿度条件下において空気中の水分を吸収しやすい性質です。デンマーク工科大学の研究者らが実施し、2016年国際RILEM土木工学材料・システム・構造会議論文集に掲載された研究では、換気式ファサードの被覆材としてMgOボードが使用されたデンマークの新築・改修建築物において、広範囲にわたる水分損傷が確認されました。2014/15年冬、これらのボードは表面に水滴（しばしば「涙」と表現される）を生じさせるなど損傷の兆候を示し始め、この水滴には高濃度の可溶性塩化物イオンが含まれていた。

この問題のメカニズムはボードの組成に起因する。相対湿度（RH）が90～100%に達するとMgOボードは周囲の湿気を吸収し、オキシ塩化マグネシウムバインダーから塩化物イオンが溶出する。これらの塩分を含む水滴はボードを伝って流れ落ちるだけでなく、隣接構造物に滴下し、金属金具・アンカー・その他部材の腐食を引き起こす。デンマークの事例では、金属取付部がわずか数年で深刻な腐食を示し、断熱材や木造構造物など周辺部材にカビの発生が確認された。本調査ではパネルの吸湿・脱湿特性も検証され、塩化物を含んだ水分を大量に放出することが確認された。これにより閉鎖空間や半閉鎖空間での損傷が加速される。

トンネルは本質的に、換気不足・地下水浸透・結露により高湿度になりやすい。香港道路局が2023年3月に発行した「道路トンネル構造物及びトンネル建築物の設計に関する指針」は、こうした環境下での耐久性材料の必要性を強調し、トンネル設計では長期的な湿気曝露を考慮すべきと指摘している。トンネル環境では、建築物外壁に見られる吸湿問題がさらに深刻化する。酸化マグネシウムボードからの塩化物溶出は、重要な鉄筋補強材、ジェットファン、ケーブルトレイ、アンカーを腐食させ、構造物の早期破損や維持管理コストの増加を招く。開放空間の外壁とは異なり、トンネルは湿気蓄積の抑制が困難な閉鎖空間であり、わずかな漏水が大規模な劣化へと発展する可能性がある。

英国のCWCTも酸化マグネシウムボードに関する複数の技術ノートを発行している：

NHBC（National House Building Council）やLABC（Local Authority Building Control）といった英国の主要保証機関は、2020年4月頃より、水分損傷、腐食、カビ、ひび割れなどの重大な性能問題により、酸化マグネシウム（MgO）ボードを使用した新築住宅の保証を停止しました。これにより、長期的な構造健全性に対するリスクが高まり、当該日付以降に着工したプロジェクトの新築保証は無効となります。

防火上の懸念と有毒ガスの放出

湿気問題に加え、MgOボードは火災シナリオにおいて深刻なリスクをもたらし、これはトンネルにとって極めて重要な考慮事項です。国際トンネル・地下空間協会（ITA）の維持管理・補修に関するワーキンググループ6は、2017年の「道路トンネルの構造防火対策」報告書において、オキシ塩化マグネシウム系材料をトンネル防火対策に不適格と明示的に分類しています。これらのボードは「繊維強化マグネシウム」や「ケイ酸塩・添加剤配合酸化マグネシウム」として販売されることが多く、技術的・生命安全上の危険を生む塩化物を含有している。

火災発生時、MgOパネルは塩酸（HCl）ガスを放出する。これは極めて毒性が強く腐食性の物質である。このガスはトンネル内の耐容環境を悪化させ（避難者と救助隊員にとって危険な状態となる）、さらに周囲の金属部品の腐食を加速させる。ITA報告書は、高温に曝されるとボードが分解し、視界を妨げ、呼吸器系を刺激し、緊急作業を阻害する可能性のあるHClを放出することを強調している。報告書で引用されたオーストラリア等の独立研究は、特に塩化物溶出が既に問題となる高湿度環境下において、これらの材料がトンネルの耐久性と安全性を損なうと結論付けている。

トンネルは車両交通、燃料負荷、限られた避難経路により火災発生リスクが高い環境である。香港技術指針は、構造健全性を損なわずに極限事態に耐えうる耐火時間（FRP）と断熱層の重要性を強調している。酸化マグネシウム板は管理された建築環境では耐火性を示すが、トンネルにおける厳格な要件を満たせない。高温下での分解は火災拡大を助長し、濃煙を発生させ、有毒ガスを発生させる可能性があり、PIARC（世界道路協会）やITAなどの機関が定める生命安全基準に違反する。

トンネル用途における維持管理と耐久性の課題

トンネル構造物には卓越した長寿命が求められ、香港ガイダンスノートによれば設計耐用年数は100年を超えることが多い。点検アクセス、防水、環境ストレス耐性などの維持管理上の考慮事項が最重要である。デンマークの研究では、MgOボードが湿気による直接的な損傷だけでなく、トンネルの湿潤で照明不足の内部環境で増殖する可能性のあるカビの発生といった間接的問題も引き起こすことが明らかになった。

定期点検が困難かつ高コストなトンネル環境では、酸化マグネシウム板の使用により腐食や水損への頻繁な対応が必要となる。ITA報告書は塩化物溶出が長期耐久性に悪影響を及ぼし、高額な補修やトンネル閉鎖の可能性があると警告している。板材に含有される有機物は生物的成長を促進し、衛生面と構造上の問題を複合化させる恐れがある。

トンネルの閉鎖的な環境は、建築物と比較してこれらの問題を増幅させる。例えば換気された外壁では過剰な湿気が蒸発または排水されるが、トンネル内では湿気が滞留し、持続的な湿潤状態と劣化加速を招く。ITAと香港道路局のガイドラインはいずれも、塩化物関連の欠点がなく、湿度・火災に対する優れた耐性を有するケイ酸カルシウム板やバーミキュライト/セメント吹付材などの材料を推奨している。

結論

MgOパネルは一般建築においてコスト効率と耐火性能で魅力的に見えるかもしれないが、実運用事例と専門家ガイドラインの証拠は、トンネルへの不適性を明確に示している。吸湿による塩化物溶出・腐食・カビ発生、火災時の有毒塩酸放出、長期的な維持管理負担が、これらの重要インフラプロジェクトにおける危険な選択となっている。トンネル設計者・技術者は、ITAや地方自治体などの機関の推奨に従い、安全・耐久性・運用信頼性を確保する実証済みの塩化物フリー材料を選択すべきである。酸化マグネシウムボードを回避することで、地下交通ネットワークにおける生命と投資をより効果的に保護できる。

出典:

Carsten Rodea, Tommy Bunch-Nielsenb, Kurt Kielsgaard Hansena, Bent Grelk – マグネシウム酸化物ボードがデンマーク新築建物の外壁内部に湿気損傷を引き起こす

ITA – トンネル構造物の防火対策 – 作業部会6 – 維持管理と補修

道路トンネル構造物及びトンネル建物の設計に関するガイダンスノート（HyD管理）

ステファニー・ヴェーレ・ニールセン、カーステン・ローデ*、トミー・バンチ＝ニールセン、クルト・キエルスゴー・ハンセン、ヴォルフガング・クンター、ベント・グレルク – 外壁用被覆材として使用される酸化マグネシウムボードの特性

CWCT – 技術ノート – 建築外皮におけるMgOボードの使用