(57)【要約】本発明は、土木工事の対象（又は用途）に応じて、優れた耐洗掘性及び／又は植栽性を発揮するばかりでなく、都市部におけるヒートアイランド現象の抑制や周囲にマッチした環境形成に有効な土木用材料及びその施工方法を提供することを目的としている。セメント０．５〜１０．０質量％と、０．１ｍｍ以下の微粉末を１０〜５０未満質量％含有する骨材９０．０〜９９．５質量％との混合物に、外掛けで水を１０〜４０質量％含有させてなる土木用材料である。この場合、別途、着色材や、植物の種等を予め混合しておいても良い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント０．５〜１０．０質量％と、０．１ｍｍ以下の微粉末を１０〜５０未満質量％含有する骨材９０．０〜９９．５質量％との混合物に、外掛けで水を１０〜４０質量％含有させてなることを特徴とする土木用材料。
【請求項２】
前記混合物に、いずれも粉粒状の酸化鉄、精錬スラグの水砕物及人工着色材から選ばれた１種又は２種以上を混合してなることを特徴とする請求項１記載の土木用材料。
【請求項３】
前記混合物に、植物の種及び／又は肥料を混合してなることを特徴とする請求項１又は２記載の土木用材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の土木用材料を混練し、８〜４８時間養生した後、硬化した固まりを少なくとも１回以上ほぐし、施工場所で一定大きさの圧下を加えてから再度養生することを特徴とする土木用材料の施工方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の土木用材料を混練し、８〜４８時間養生した後、硬化した固まりを少なくとも１回以上ほぐしてから、型枠に装入して一定大きさの圧下を加えて再度養生し、容器状の成形体とする一方で、該成形体の中で植物及び／又は植木を育成するように、施工場所に穴を堀り、該穴の内部へ前記成形体を埋め込むことを特徴とする土木用材料の施工方法。
【請求項６】
前記容器状の成形体が植木鉢であることを特徴とする請求項５記載の土木用材料の施工方法。
【請求項７】
前記施工場所を砂漠とすることを特徴とする請求項５又は６記載の土木用材料の施工方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、土木用材料及びその施工方法に係わり、詳しくは、傾斜地を切り通した道路の側壁（法面）や砕石場跡の急斜面での土砂崩れ防止材、平坦地の道路の路床材、路盤材、あるいは駐車場、公園、野球場、サッカー場等のスポーツ広場や砂漠の表層材や緑化材、埋立地の埋立材に有効であるばかりでなく、田畑の土壌改良材としても利用可能な土木用材料と、その施工方法に関する。
背景技術
本出願人は、先に日本国特許第３０８０２８８号にて、砕石場跡の急傾斜壁等の法面や、道路、公園等の平地に施工されても、耐洗掘性（雨水等で流されない性質）があり、且つ植栽の可能な舗装材及びその製造方法を提供した。それは、「セメント０．５〜１０．０重量％と、０．１ｍｍ以下の微粉末を５０重量％以上含有する骨材粉末９０．０〜９９．５重量％とからなるセメント混合骨材粉末１００重量％に対し、水を２０〜４０重量％含有してなる」舗装材である。また、その製造方法としては、「混練機で混練した上記舗装材を２〜３日養生後、少なくとも１回以上横持ちして該舗装材の固まりをほぐし、再度養生する」ものであった。
この舗装材（発明者は、ホソライトと称しているので、以下ホソライトと記す）は、耐洗掘性及び植栽性（植物の生育し易さ）を同時に備えると共に、掘削工事現場で発生した掘削土を骨材として再利用し、経済的に安価な道路、土砂崩れ場所、駐車場等の施工が可能という観点で開発されたものである。従って、該ホソライトを構成する骨材中の微粉末粒度やその含有量、及び添加水分量は、そのような観点に基づき定められている。そして、これらのホソライト及びその製造方法で施工された砕石場跡の急傾斜壁等の法面や、道路、公園等の平地は、強度的には、セメントコンクリートと土の中間に位置し、十分に環境保全及び災害防止に有効に役立つものと期待された。
ところが、最近の社会情勢は、前記日本国特許第３０８０２８８号が出願された当時より大きく変化し、特に生活環境については、一段と厳しい改善要求が高まっている。具体的に言うならば、大気中のＣＯ２増加に起因する温暖化や、都市部におけるヒートアイランド現象（都市は、コンクリート、アスファルト等の土木用材料で構成されているので、特に夏季には、熱がこもり一つの高温島のようになってしまうことをいう）の抑制がクローズアップされている。そのため、少々対策に費用がかかっても、ビルディングの屋上を緑化したり、道路、広場等をこれまでよりも透水性（水を通過させ易さ）及び保水性（水を保持し易さ）に優れたものにすることが望まれている。
一方、都会には、駐車場のように、前記した植栽性よりもむしろ耐摩耗性が大きいことが望ましい場所もある。そのような場所では、植栽性がなくても自動車等の利用で削れて粉塵を発生せず、且つ通気性、透水性、保水性、耐洗掘性及び熱伝導性に優れ、前記「ヒートアイランド現象の防止に役立つような土木用材料で形成されているのが良い。また、図２に示すように、傾斜地を切り通した道路の側壁（法面）の下部（法面に沿った２ｍ程度）は、従来は植栽性があることが望まれていたが、最近は、草刈作業の手間を省いたり、植物が交通の邪魔にならない、あるいは山火事等の予防の観点から、非植栽性であるのが良いと言われている。しかも、その部分は、コンクリートを利用したのでは、美観上好ましくないので、周囲環境にマッチした色彩になっていることが望まれている。さらに、土石流が発生した現場では、ホソライトの骨材に土石流の再利用が望ましいが、前記従来のホソライトでは、骨材に含まれる微粉末の粒径が大き過ぎて、補修が期待通りにできないという問題もあった。
加えて、最近の地球温暖化防止対策の一環として、砂漠の緑化問題があり、現在は、主に砂漠に穴を掘って、苗木、植木等を植えるようにしている。しかしながら、砂漠を構成している土は、透水性は良いが、保水性がない。また、その気象上、水の蒸発が大きいばかりでなく、埋土が強い風で飛ばされ、植物等の根が地表に現われ、苗木、植木等の生育が難しいのが現状である。
本発明は、かかる事情に鑑み、土木工事の対象（又は用途）に応じて、優れた耐洗掘性及び／又は植栽性を発揮するばかりでなく、都市部におけるヒートアイランド現象の抑制、施工場所の周囲にマッチした環境形成、砂漠の緑化等に有効な土木用材料及びその製造方法を提供することを目的としている。
発明の開示
発明者は、上記目的を達成するため、前記日本国特許第３０８０２８８号記載の舗装材及びその製造方法を見直し、その成果を本発明に具現化した。
すなわち、本発明は、セメント０．５〜１０．０質量％と、０．１ｍｍ以下の微粉末を１０〜５０未満質量％含有する骨材９０．０〜９９．５質量％との混合物に、外掛けで水を１０〜４０質量％含有させてなることを特徴とする土木用材料である。この場合、前記混合物に、いずれも粉粒状の酸化鉄、精錬スラグの水砕物及人工着色材から選ばれた１種又は２種以上を混合したり、あるいは前記混合物に、植物の種及び／又は肥料を混合するのが好ましい。
また、本発明は、上記の土木用材料を混練し、８〜４８時間養生した後、硬化した固まりを少なくとも１回以上ほぐし、施工場所で一定大きさの圧下を加えてから再度養生することを特徴とする土木用材料の施工方法である。
さらに、本発明は、上記の土木用材料を混練し、８〜４８時間養生した後、硬化した固まりを少なくとも１回以上ほぐしてから、型枠に装入して一定大きさの圧下を加えて再度養生し、容器状の成形体とし、該成形体の中で植物及び／又は植木を育成するように、施工場所に穴を堀り、該穴の内部へ前記成形体を埋め込むことを特徴とする土木用材料の施工方法である。この場合、前記容器状の成形体が植木鉢であったり、あるいは前記施工場所を砂漠とするのが好ましい。
本発明によれば、傾斜地に切り通した道路の側壁や砕石場の土砂崩れが防止できるばかりでなく、都市部におけるヒートアイランド現象の抑制、施工場所の周囲にマッチした環境形成、及び砂漠の緑化等ができるようになる。
発明を実施するための最良の形態
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
まず、発明者は、植栽性がなくても、耐洗掘性を有し、通気性、透水性、保水性及び熱伝導性の良い材料であれば、水の気化熱等を利用できるので、ヒートアイランド現象の抑制に有効であると考えた。例えば、都会の駐車場、公園等の遊歩道、前記した傾斜地を切り通した道路の側壁の下部等が対象になる。そして、前記した従来のホソライトの発明時に行った研究において、植栽性を劣化させるには、「水和材料の養生硬化後の発現強度をある値（植生限界強度といい、例えば１４．０Ｎ／ｃｍ２程度）より大きくすれば良い」と知見したことを思い出した。また、土木技術の常識では、この発現強度を大きくするには、該材料への含水量を減らす、骨材に微粉を含ませない、あるいはセメント量を多くすれば良いと考えられている。さらに、強度を発現させる原理は、骨材の粒度が細かくなっても、前記ホソライトの場合と同様に、セメントの水和反応が利用できると考えられた。
発明者は、これらの考察に基づき、セメントにポルトランド・セメント、骨材に微粉末を採用し、それらに外掛けで加える水分を２０〜４０質量％にして鋭意研究を行ったところ、従来のホソライトのように、０．１ｍｍ以下の微粉末が５０質量％以上を含む骨材を使用したのでは、養生硬化後の材料の発現強度を前記植生限界値以上にするのが難しいことが分かった。その理由は、微粉末及び水分が多いためと推定される。
そこで、発明者は、まず０．１ｍｍ以下の微粉末量を減らし、１０〜５０未満質量％の範囲で研究を継続し、水分が２０質量％を下回っても、発現強度を植生限界以上になることを見出した。そして、骨材の種類を後述べるように種々変更し、試験を行い、いずれの場合も同様の結果になることを確認し、本発明を完成させたのである。この場合、発現強度は、水和養生した円柱状試験片（高さ：１５０ｍｍ、直径５０ｍｍφ）をＪＩＳのコンクリート試験方法（ＪＩＳ  Ａ  １１０８）に準じて測定した。また，試験片の含水比と乾燥密度との関係を図１に示すが、この乾燥密度の値からも、発現強度が植生限界強度を超えることは明らかである。何故ならば、盛土等の「土の締め固め」に関する規定では、最大乾燥密度値の９５％以上であれば、実用可能とされているが、図１の結果はその基準を満たしているからである。ただし、水分が１０質量％未満であると、従来のセメント・コンクリートになってしまうし、４０質量％超えでは、固化が不十分で耐洗掘性が著しく低下するので、外掛けで加える水の量は１０〜４０質量％の範囲に限定する。さらに、骨材の０．１ｍｍ以下の微粉末量が１０質量％未満になると、セメント・コンクリートのようになるので、本発明から除外することにした。
なお、本発明で使用する骨材としては、ポゾラン反応に有効なＳｉＯ２，ＣａＯ等を適当に含有していれば良く，砂利や砂の他、施工現場の土、産業廃棄物等の焼却灰、焼却で発生したスラグ等が挙げられる。また、セメントとしては、ポルトランド・セメントの他、市販のもの、あるいは高炉水砕スラグ、石膏、石灰、フライ・アッシュ等で製造する所謂「自家製」のものであっても良い。
引き続き、発明者は、周囲環境の色彩とマッチさせることのできる材料とすることについても鋭意研究を重ねた。その結果、骨材に、下記のような特徴ある色彩を呈する物質及びその粉末を選択したり、混合すれば良いことを見出し、そのような物質を混合した材料も本発明に加えることにした。これにより、塗料を施工面に吹き付けて着色した場合に比べ、長期間にわたり色のあせない舗装等ができるようになるからである。
例えば、赤色系にはヘマタイト鉱石（酸化第二鉄）、黒色系にはマグネタイト鉱石（酸化第一鉄）、白色系には高炉水砕スラグ等が有効であった。また、着色された人工石、プラスチックス等の人工着色材及びそれらの粉砕物を利用すれば、かなり広範囲の色彩に調整できる。なお、これらの添加量については、実際の施工現場で試行しながら調整しても、またあらかじめ計画的に定めておいても良い。
また、発明者は、上記した本発明に係る土木用材料がある程度の植栽性が要求される場所に施工される場合についても検討した。つまり、植栽性を犠牲にして発現強度を高めているので、その対策が必要だからである。その結果、施工前の材料に予め植物の種及び／又は肥料を混合しておくのが有効であることを見出し、そのような土木用材料も本発明に加えた。この場合も、混合する量については、上記着色の場合と同様に、実際の施工現場で試行しながら調整しても、またあらかじめ計画的に定めておけば良い。
次に、上記した本発明に係る土木用材料の施工方法については、以下の通りである。まず、セメントと、現場又は他所よりの搬入で準備した骨材とを混合し、水を加えて８〜４８時間養生する。その後、ある程度硬化した固まりを、人力又は機械を用いてほぐす。そして、養生場所と施工場所が異なる場合には、目的とする施工場所に移動し、散布（流し込み）及び適切な圧下を行ってから、放置して再度養生する。その結果、最初の養生時間及び施工場所での圧下の度合いを適切に調整することで、所望の発現強度で固化体が得られる。ここで、最初の養生時間を８〜４８時間としたのは、８時間未満では、硬化不足であり、４８時間超えではほぐし難くなって不都合だからである。
また、圧下の程度については、使用するセメントや骨材の種類及び量、外掛けする水分量に依存するので、予め小規模な試験を行い定めておくことになる。
なお、この場合、混合には、アイリッヒ・ミキサー、搬送にはダンプ・トラック、圧下には、ブルトーザーが好適に利用できる。
引き続き、発明者は、上記した本発明に係る土木用材料は種々の場所での緑化にも役つと考え、緑化のための施工方法について検討した。そして、以下に述べる方法が砂漠等の透水性土壌でも有効であることを見出し、本発明に加えることにした。
それは、まず、図３（ａ）に示すように、本発明に係る前記の土木用材料を混練し、８〜４８時間養生した後、硬化した固まりを少なくとも１回以上ほぐしてから、型枠に装入して一定大きさの圧下を加えて再度養生し、容器状の成形体とする。
その理由は、透水性が良すぎる土壌で植物を育てようとしても、植物の周囲に水分は溜まらず、難しいと判断したことにある。つまり、保水性のある本発明に係る上記材料で製造した容器を利用して、植木鉢で植物を育てるように、水分を確保するのである。
そして、該容器状の成形体１を、その中で植物２及び／又は植木２を育成するように、施工場所に穴３を堀り、該穴３の内部へ前記成形体１を埋め込むようにしたのである。
このようにすると、上記材料による容器状成形体１は、焼成したものでないので、適当な圧力で成形すれば、成長する植物２の根の力で破壊され、根の成長を自由にするばかりでなく、周囲に埋める土壌４と混合し、その土壌４を改良するのにも役立つ。従って、砂漠等の広大な面積を有する土地でも穴３さえ掘れば、全面を緑化することは容易である。その際は、図３（ｂ）に示すように、平面積の大きな穴３を掘って、埋めるのが合理的である。
本発明では、該容器状の成形体１の大きさや形状は特に限定しない。要は、内部で植物や植木２等が育成できれば、如何なる形状、大きさで良いからである。また、植物２を育成する際に、該容器状の成形体１に満たす土壌５等の種類も特に限定しない。通常の土壌、砂漠の砂、成形体と同種の材料等を利用して混練し、８〜４８時間養生した後、硬化した固まりを少なくとも１回ほぐして製造したものであれば良いからである。さらに、成形体１と穴３との間隙を埋める土壌４も同様である。但し、本発明に係る材料を利用すると、植物周囲の保水性確保に好都合であることは言うに及ばない。加えて、前記成形体１に満たす土壌４等は、一種に限らず、数種のものを混合して使用しても良い。それらの配合量を調整することで、植物２の生育度合いを調整できるからである。さらに加えて、このような施工方法では、施工場所から遠く離れた地で、前記容器状の成形体１を事前に多量に製造しておき、車両等により運搬するだけで容易に植栽作業ができるという利点もある。つまり、作業性が良く、安価な植栽ができる。
（実施例１）敷地面積が９０ｍ２の駐車場を、本発明に係る土木用材料で施工した。その際、まず地盤を浅く掘削（深さ０．５ｍ）して地ならしを行い、その上にポルトランド・セメントと粒度０．１ｍｍ以下の微粉末を３０質量％含む骨材との混合物に水を外掛けで１５質量％加えて攪拌し、３６時間養生した土木用材料をロード・ローラで圧密した。セメントとの混合、水添加は、アイリッヒ・ミキサで行った。
施工結果は、２１日養生後にボーリングによる円柱試料をサンプリングし、その一軸圧縮強度を測定することで評価したが、２０Ｎ／ｃｍ２と非常に高く、十分に駐車場として利用できることが明らかである。また、ヒートアイランド現象の抑制に必要な透水性及び保水性を調べるため、透水試験を行った。その結果、５．２×１０−２ｃｍ／ｓｅｃと植栽性を犠牲にしたにもかかわらず、透水性及び保水性も十分に認められた。
（実施例２）本発明に係る土木用材料で、公園に幅３ｍ、全長５０ｍの遊歩道を施工した。この場合も、まず地盤を浅く掘削（深さ０．４ｍ）して地ならしを行い、その上にポルトランド・セメントと粒度０．１ｍｍ以下の微粉末を２０質量％含む骨材との混合物に水を外掛けで１８質量％加えて攪拌し、４０時間養生した土木用材料をロード・ローラで圧密した。なお、骨材には、予め粒度０．１ｍｍの微粉末を１８質量％含有するように調整してある高炉水破スラグを用いたが、これは色彩を白くするためでもある。なお、セメントと骨材等との混合、水添加は、アイリッヒ・ミキサーで行った。
施工結果は、実施例１と同様、２１日養生後にボーリングによる円柱試料をサンプリングし、その一軸圧縮強度を測定することで評価したが、１８．２Ｎ／ｃｍ２と非常に高く、十分に遊歩道として利用できることが明らかである。また、ヒートアイランド現象の抑制に必要な透水性及び保水性を調べるため、透水試験を行ったが、８．２×１０−７ｃｍ／ｓｅｃと透水性及び保水性も良好であった。
（実施例３）山の斜面を切り通した道路が開通したので、図２に示すように、その法面（水平に対する傾斜角４５°）に沿った上部を従来のホソライトで、下部２ｍの距離を本発明に係る土木用材料で覆う工事を行った。この場合、従来のホソライトは、ポルトランド・セメントと粒度０．１ｍｍ以下の微粉末を６０質量％含む骨材（高炉水破スラグ）との混合物に水を外掛けで３０質量％加えたものであり、本発明に係る土木用材料は、ポルトランド・セメントと粒度０．１ｍｍ以下の微粉末を４０質量％含む骨材（掘削土）との混合物に水を外掛けで１８質量％加えたものである。なお、周囲環境の色彩とマッチさせるため、本発明に係る土木用材料には、酸化第二鉄の粉末を外掛けで４質量％加え、褐色を強めることにした。施工は、法面上でこれら材料をバックホーで圧密することで行った。
施工結果は、実施例１と同様、２１日養生後にボーリングによる円柱試料をサンプリングし、その一軸圧縮強度を測定することで評価したが、１５．１Ｎ／ｃｍ２と非常に高く、十分に傾斜地面の崩れ防止に利用できることが明らかである。また、法面下部には、１年間にわたりほとんど植物は生えず、草刈り等の作業が不要となることを示唆していた。
（実施例４）土石流が発生した跡地の傾斜面（傾斜角６°）を、本発明に係る土木用材料で芝草の畑とした。その際、ポルトランド・セメントと粒度０．１ｍｍ以下の微粉末を約４０質量％含むように篩にかけた土石流からなる骨材との混合物に水を外掛けで２０質量％加えた土木用材料を露点で養生した。４８時間経過後に一旦養生面を掘り起こし、固まりをほぐした。なお、骨材とセメントとの混合物には、アメリカ原産のイネ科の植物であるトールフェスクケリッキー３１を４〜５粒／ｃｍ２の割合で播いた。
芝草の生育性は、土壌の固結強度が低い方が良い。固結強度が大きくなるにつれて根の張り方が表層部に限られるようになる。植栽する植物により、セメント使用量、水分量及び骨材粒度が変化する。
（実施例５）
前記実施例２と同様に、ポルトランド・セメントと粒度０．１ｍｍ以下の微粉末を２０質量％含む骨材との混合物に水を外掛けで１８質量％加えて攪拌し、４０時間養生した。なお、骨材には、予め粒度０．１ｍｍの微粉末を１８質量％含有するように調整してある高炉水破スラグを用いたが、これはセメントのコストを安くするためでもある。
この養生した固化物をスコップで粉粒状にほぐしてから、円柱体状の型枠に充填し、４．９×１０５パスカル程度の圧力で加圧して、図３（ａ）に示したような内径１５０ｍｍφ、肉厚４０ｍｍの円柱状の成形体１を得た。そこで、海岸の砂地に直径５００ｍｍの穴３を掘り、そこへ該成形体１を埋めると共に、高さ約０．３ｍのパーム椰子の苗木２を植えた。その苗木２の周囲には、砂と上記成形体１の製造に使用した土壌４を１：１の比で満たし、該苗木の育成を行った。なお、成形体１と穴との間にも、成形体１の製造に使用した土壌４を埋めている。
その結果、４週間経過後も苗木２は順調に育ち、その高さは０．５ｍに達していた。
以上述べたように、本発明により、土木工事の対象（又は用途）に応じて、優れた耐洗掘性及び／又は植栽性を発揮するばかりでなく、都市部におけるヒートアイランド現象の抑制、施工場所の周囲にマッチした環境形成、及び砂漠の緑化等に貢献可能な土木用材料（これもホソライトと呼ぶ）及びその施工方法が提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る土木用材料の乾燥密度と含水比との関係を示す図である。
図２は、傾斜地を切り通した道路を示す図である。
図３は、砂漠の緑化を実施する際の施工例を示す図であり、（ａ）は１穴に１成形体、（ｂ）は１穴に多数の成形体を埋めた場合である。
【図１】
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【図２】
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2003095589.tif 000005
【国際調査報告】
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2003095589.tif 000007
2003095589.tif 000008
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