(57)【要約】【課題】  生態系育成化粧コンクリート構造物の構築方法を提供する。【解決手段】  生態系育成化粧コンクリート構造物１０を構築する方法において、化粧型枠内に生態系適合コンクリート４（生態系育成に適した多孔質コンクリート）を形成し、該生態系適合コンクリート４上に通常コンクリートを打設して、上記の生態系適合コンクリート４と通常コンクリートを一体成形するか、あるいは、生態系適合コンクリート４を既存コンクリート構造物５側に向けて設置し、上記の生態系適合コンクリート４と既存コンクリート構造物５を接着モルタルで結合する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生態系育成に好適な多孔質コンクリートよりなる生態系適合コンクリートを化粧型枠内に形成し、該生態系適合コンクリート充填化粧型枠上に通常コンクリートを打設して、上記生態系適合コンクリートと通常コンクリートを一体成形することを特徴とする生態系育成化粧コンクリート構造物の構築方法。
【請求項２】
生態系適合コンクリート充填化粧型枠を、生態系適合コンクリート側を既存コンクリート構造物側に向けて設置し、上記生態系適合コンクリートと既存コンクリート構造物を接着モルタルで結合することを特徴とする生態系育成化粧コンクリート構造物の構築方法。
【請求項３】
上記生態系適合コンクリートが、少なくとも孔径0.5nm〜1mmの連続孔を10〜30容量％保有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の生態系育成化粧コンクリート構造物の構築方法。
【請求項４】
上記生態系適合コンクリートがセメント100重量部に対して、少なくとも多孔質細骨材50〜200重量部、天然有機物の炭化物5〜30重量部、増粘剤0.1〜0.5重量部含有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の生態系育成化粧コンクリート構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生態系の育成に適し、かつ景観に適合したコンクリート構造物およびその構築方法に関するもので、さらに詳しくは、擁壁、水路等を構成するコンクリート構造物の表面に生態系の育成に適し、かつ、岩石風等の自然景観に適合したコンクリート化粧層を作り出すものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは土木、建築の各種構造物に利用され、社会の発展にとって最も重要な基盤を形成しているが、従来はその機能の追求に力点が置かれ、環境や景観の保全に問題があった。そのため、近年地域住民より擁壁、護岸壁、水路等あらゆるコンクリート構造物が景観に適合し、環境を保全するものであることが求められてきた。要求の中心は構造物表面を周辺の景観に調和した化粧仕上げにすることや、緑化することなどである。
【０００３】
上記のような要求に応えて、コンクリート構造物等を周辺の景観に調和させるために、化粧型枠を用いて岩石風や意匠性の高いパターンをコンクリートブロックや構造物表面に形成した、いわゆる、化粧コンクリートの製造が広く行われてきた。
【０００４】
その後、コンクリート構造物表面の緑化が大きく台頭し、植生コンクリートの開発が進められた。コンクリート構造物の表面を緑化したり、その表面に生態系を育成したりするには、上記構造物が生物の定着に適した構造であることが必要である。その一つとして、構造物表面あるいは全層を透水性コンクリートに見られるような連続空隙を有する巨視的な多孔質構造にすると良いことが早くから提唱されている(たとえば、非特許文献１に記載)。
【０００５】
また、意匠性と植生を併せて満足させる狙いで、多孔質天然石をコンクリート構造物表面に一部分を露出させて一体的に埋め込む方法（たとえば、特許文献１に記載）や、多孔質天然石を加工して作った板状のパネルをコンクリート構造物表面に貼着する方法（たとえば、特許文献２に記載）が開発されている。
【０００６】
透水性コンクリートのような多孔質構造はコンクリート構造物表面を緑化するのに必要な構造であるが、水分の供給に問題があり、この対策として、多孔質材料（多孔質骨材）をコンクリート中に混入して保水性を高めようとする試み（たとえば、特許文献３に記載）や、保水材を混入して保水性能を持たせようという試み(たとえば、特許文献３、特許文献４等に記載)がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平9-3937号公報
【特許文献２】特開平9-203059号公報
【特許文献３】特開平7-315903号公報
【特許文献４】特開2002-173353号公報
【非特許文献１】論文“コンクリート材料”玉井元冶  コンクリート工学、Vol.32、No.11  1994
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術が示すように、擁壁、水路等のコンクリート構造物を自然に調和したものとするためには、構造物が十分な強度を保持し、かつ、その表面が意匠性に富み、また植生等に適した多孔質構造であることが望ましい。しかしながら、このようなコンクリート構造物は未だ実現していない。
【０００９】
上記の構造物を目指したものとして、特許文献１に記載されているように、多孔質天然石をコンクリート構造物表面に一部分を露出させて一体的に埋め込む方法があるが、この方法では、垂直埋め込みが困難で、平打ちでも石材の露出や目地の作製が簡単でない。また、特許文献２に記載されているような、多孔質天然石を加工して作った板状のパネルをコンクリート構造物表面に貼着する方法では、接着部位の耐久性に問題がある。また、天然石そのものの供給も問題である。
【００１０】
一方、特許文献３や特許文献４に記載されているような、多孔質骨材や保水材を添加したコンクリートは水分を吸収し、蓄積する能力に優れ、コケなどの生育に好適な植生床となり得るが、雨水などがこれらの材料まで浸透していくことが水分を蓄積するために不可欠である。すなわち、こうした保水性の高い材料の特性を生かすには、巨視的な多孔構造の外にこれらの材料が分布している隅々まで毛管作用により水分が移動できる微細孔構造が必要である。ただ、上記のような保水材が多量に添加されたコンクリートは強度に劣るので、たとえば、擁壁のような構造物を全てこのような保水性構造とすることは困難であり、補強対策が必要である。
【００１１】
本発明は上記の問題点を解決して、それ自体高強度のコンクリート構造物であって、その外観は景観に適合した岩石風などで、表面層は植生床としての吸水能、保水能を有し、該構造物が擁壁や水路などとして施工されたとき、地中や水路の水を吸い上げて表面層が植生や小動物の棲息に必要な水分等を保持することができるコンクリート構造物を簡単に構築する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載の構成とするものである。
【００１３】
すなわち、本発明は、生態系育成化粧コンクリート構造物を構築する方法において、生態系育成に好適な多孔質コンクリートよりなる生態系適合コンクリートを化粧型枠内に形成し、該生態系適合コンクリート充填化粧型枠上に通常コンクリートを打設して、上記生態系適合コンクリートと通常コンクリートを一体成形する。
【００１４】
また、本発明は、生態系育成化粧コンクリート構造物を構築する方法において、生態系適合コンクリート充填化粧型枠を、生態系適合コンクリート側を既存コンクリート構造物側に向けて設置し、上記生態系適合コンクリートと既存コンクリート構造物を接着モルタルで結合する。
【００１５】
これらの場合、上記生態系適合コンクリートは、少なくとも孔径0.5nm〜1mmの連続孔を10〜30容量％保有する。
【００１６】
また、これらの場合、上記生態系適合コンクリートは、セメント100重量部に対して、少なくとも多孔質細骨材50〜200重量部、天然有機物の炭化物5〜30重量部、増粘剤0.1〜0.5重量部含有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、化粧型枠内に生態系適合コンクリートを形成し、該生態系適合コンクリートを充填した化粧型枠上に通常コンクリートを打設して、上記生態系適合コンクリートと通常コンクリートを一体成形することにより、生態系育成化粧コンクリート構造物を容易に構築することが可能になった。
【００１８】
また、上記生態系適合コンクリート充填化粧型枠を、生態系適合コンクリート側を既存コンクリート構造物側に向けて設置し、上記生態系適合コンクリートと既存コンクリート構造物を接着モルタルで結合することにより、古くなった擁壁、水路等のコンクリート構造物を生態系育成に適した化粧コンクリートに改造、補修することが可能になった。
【００１９】
これらの場合、生態系適合コンクリートに、少なくとも孔径0.5nm〜1mmの連続孔を10〜30容量％保有させることにより、生態系育成に最適の化粧コンクリート構造物を提供することが可能になった。
【００２０】
また、これらの場合、生態適合コンクリートを、セメント100重量部に対して、少なくとも多孔質細骨材50〜200重量部、天然有機物の炭化物5〜30重量部、増粘剤0.1〜0.5重量部含有するコンクリートとすることにより、生態系育成に最適の化粧コンクリート構造物を製造することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
コンクリート構造物上で動植物が生育するためには、構造物表面に動植物が、まず、取り付き、次いで、動植物固体が安定に定着し、必要な水分や栄養分を摂取できることが必要である。そのために、コンクリート構造物表面層の最適構造は、露出面が凹凸に富み、表面から内部にわたって連続する毛細管（連続孔）が分布し、また、微生物の繁殖に適した微細孔などが存在していることである。すなわち、上記構造物の表面層は、凹凸に富み、広範囲にわたる孔径の連続孔が分布している多孔質構造であることが望ましい。表面の凹凸形状は動植物が取り付くのを助け、毛細管は水分の毛管上昇に貢献する。微細孔は酸素が溶存できれば、好気性細菌、酸素が溶存できない場合には、嫌気性細菌の棲家になる。連続孔の孔径が0.5nm〜数μmであれば、水分を保持する場となり、また、各種有用細菌が繁殖する場となる。孔径が数十μm〜1mm程度のときは、毛管作用によりコンクリート層を水が浸透し、あるいは、上昇することが可能である。
【００２２】
したがって、本発明においては、生態系育成に適したコンクリート構造物を実現するために、該構造物表面層内に孔径が0.5nm〜1mm程度の表面から連続する孔を効率よく作り出すことが必須の要件となる。この表面層には、透水性コンクリートのように、1mm以上の孔径の連続孔が存在していてもよい。
【００２３】
上記の孔径0.5nm〜1mm程度の連続孔は、多孔質な表面層の10〜30容量％が適当で、10容量％以下では、上記表面層中を十分な水分が浸透しない。また、30容量％以上になり、さらに、孔径1mm以上の連続孔が多量に存在するような場合には、コンクリートの強度が低下して生態系育成に適した表面層が損なわれる恐れがある。
【００２４】
本発明は、生態系育成化粧コンクリート構造物の表面層となる生態系適合コンクリートの構成材料として、多孔質骨材、特に、多孔質細骨材、天然有機物の炭化物、増粘剤等を用いて、上記のような毛管作用を持つ孔径数十μm〜1mmの連続孔を上記生態系適合コンクリート中に効率よく形成することを可能にしたものである。
【００２５】
コンクリート中に連続孔を形成するのに多孔質細骨材は有効である。これは、多孔質細骨材を含むコンクリート素材に水を添加して練り混ぜ、型枠に投入し、振動締め固めを行い、硬化させる過程で多孔質細骨材が著しく水の吸収・放出を行って空隙を生じやすくしているためと考えられる。細骨材の全量（100％）を多孔質細骨材にすると効果は大きいが、細骨材の種類によってはコンクリートの強度低下を招き、また、製造費用を上昇させることになる。多孔質細骨材と非多孔質細骨材の比を20／80程度としても連続孔形成効果は現れる。実験によると、多孔質細骨材の添加量は、セメント重量の50〜200％が適当で、50％以下では効果が現れ難いし、250％を超えると強度が著しく低下することがある。
【００２６】
多孔質細骨材はコンクリート中に連続孔が形成されるのを助けて、水が毛管上昇するのに役立つと共に、細孔中に水を収着し易いので、保水材としても有効であり、さらに、動植物の生育に係わる有用細菌の繁殖の場としても役立つ。
多孔質細骨材としては、国内各地で産する火山灰、溶岩砕砂、天然ゼオライト、人工ゼオライトなどが入手容易であり、これらの中から適宜選択して用いることができる。
【００２７】
多孔質粗骨材も多孔質細骨材と同様の作用を示すので、粗骨材の一部として、多孔質粗骨材を使用してもよいが、この場合は、高強度の多孔質粗骨材を使用することがコンクリート構造物の耐久性を保持するために必要である。
【００２８】
天然有機物の炭化物も多孔質骨材と同様にコンクリート中に連続細孔を形成し、また、浸透してきた水分を保持する保水材として有効であり、また、有用細菌の繁殖に有効である。上記炭化物は添加量が多いとコンクリートの強度を低下させるという欠点があるが、連続細孔の形成能や保水能の点では非常に優れている。炭化物の添加量が増すとそれに並行してコンクリート構造物の空隙が増加する。実験によると、添加量がセメント重量の5％位から効果が現れる。添加量が増して、セメント重量の40％を超えると強度的に取り扱いが困難になるので、セメント重量の5〜30％程度が適当である。
【００２９】
天然有機物の炭化物は、従来、椰子殻炭のように水質浄化を狙いとして、透水性コンクリート中に含ませた例がある。この場合は、炭化物の強度が大きいことが必要である。しかし、本発明では、炭化物が、特に、高強度である必要はなく、粉体状でも使用可能である。わが国では、米の生産過程で生じた籾殻の処分が問題視されているが、これを熱分解して得られる籾殻炭を利用することは、廃棄物の有効利用の観点からも有益である。
【００３０】
本発明の生態系の育成に適したコンクリート構造物の表面層は、上記のように、水の毛管上昇に都合の良い連続孔を持つことが必須の要件である。該連続孔の生成条件は、保水材などの添加量を最適にしたから十分というわけにはいかず、コンクリートを練り混ぜる際の水／セメント比の影響を受けやすい。最適の水／セメント比よりも若干水が多いだけで連続孔が著しく減少することが起こり得る。増粘剤を使用すると、水／セメント比の最適値からのずれに対する許容範囲が広がり、水添加量が多くても連続孔の著しい減少を防止することが可能である。増粘剤の添加量が少ないと、上記の調節効果が現れ難いし、逆に、多すぎると、コンクリートの練り混ぜや充填が難しくなる。使用する増粘剤の性能にもよるが、セメント重量の0.1〜0.5％程度が良好な結果をもたらす。
【００３１】
増粘剤としては、市販のセルロースエーテル誘導体、アクリル酸エステル誘導体、多糖類系の増粘剤など適宜選択して使用可能である。
【００３２】
増粘剤のほかに、減水剤、ＡＥ減水剤などの混和剤、あるいは、炭酸カルシウム粉末、ポゾラン物質などの混和材を必要に応じて添加することができる。
【００３３】
さて、本発明の生態系の育成に適した化粧コンクリート構造物は、その表面が十分緑化すると、周辺の自然に融合して、景観上違和感を生じないが、植物が生育する以前や生育量が少なく、コンクリート表面が露出している場合でも、景観を損なうことがないように、自然に近い岩石風やその他の意匠性に富んだ表面状態を付与されたものである。すなわち、本発明は擁壁や水路を構成するコンクリート構造物の表面に岩石風の表情や、意匠性の高い化粧表面を付与するものである。
【００３４】
擬岩等の化粧コンクリートを製造するには、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン、紙、ウレタン等を素材とする化粧型枠が使用されている。従来、毛管作用を持った多孔質コンクリート構造物を構築するのにこのような化粧型枠が用いられたことはなかったが、本発明によると、化粧型枠を用いて毛管作用を持った所望の風貌の化粧コンクリート構造物を構築することができる。
【００３５】
本発明の生態系育成化粧コンクリート構造物は、予め、化粧型枠内に形成した生態系適合コンクリートと躯体となる通常コンクリートを一体化した後、化粧型枠を外して構築するものであるが、これは製品工場において行うこともできるし、施工現場において行うこともできる。また、上記の一体化を行うには、化粧型枠に充填された生態系適合コンクリートを水平に置いて通常コンクリート(躯体となるコンクリート)を平打ちすることもできるし(水平打込み)、垂直に置いて打ち込むこともできる(垂直打込み)。
【００３６】
垂直打込みを行うには、まず、化粧型枠に上記のような生態系適合コンクリート製造用の特殊配合のコンクリートを打込んで養生し、該コンクリートが硬化した後、化粧型枠を立てて、通常コンクリートを打設して両者を一体化する。
【００３７】
既設コンクリート構造物の補修、改造を行う場合にも、化粧型枠内に形成した生態系適合コンクリートを化粧型枠に充填したままの状態で既設コンクリート構造物に沿わせて置き、両者の間隙に接着モルタルを流し込んで硬化させる方法が有効である。
【００３８】
製品工場で水平打込みを行う場合には、化粧型枠に充填したままの生態系適合コンクリート上に通常コンクリートを打設するが、この場合には、未硬化の生態系適合コンクリート上に通常コンクリートを打設してもよいし、硬化した生態系適合コンクリート上に通常コンクリート打設してもよい。
【００３９】
本発明を適用した擁壁等のコンクリート構造物では、生態系適合コンクリートと一体化する躯体コンクリートに貫通孔を設けることで所望の水分補給を行うことができる。施工時に、この貫通孔に毛管作用物質（砂でも土でもよい）を充填しておけば、地中の水分がこの貫通孔を経て毛管作用で表面層まで浸出することが可能になる。
【００４０】
本発明の生態系適合コンクリートを作製する際に、予め、化粧型枠内面にセメント硬化遅延剤を塗布しておき、目的とするコンクリート構造物を構築後、化粧型枠を取り外し、現れた多孔質コンクリート表面を水で洗い出すと、生態系適合コンクリート製造に使用した骨材が表面に露出して、一層、自然に溶け込んだ景観適合層が得られる。
【００４１】
次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００４２】
普通ポルトランドセメント100重量部、粒径0.2〜3mmの天然ゼオライト100重量部、川砂100重量部、粒径6〜9mmの砕石200重量部、籾殻炭20重量部、セルロースエーテル系増粘剤0.2重量部を混合し、この混合物に水を添加してからよく練り混ぜて生態系適合コンクリート用生コンクリートを作製した。
【００４３】
一方、300mm×300mm×厚さ50mmの発泡ポリスチレン板を彫って、図１に模式的に示したような岩石風の化粧型枠を作製した。図１において、符号１は化粧型枠、図１(Ａ)は平面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)の線分ＸＹにおける断面図、符号２は発泡ポリスチレン、符号３は発泡ポリスチレン中に彫られた岩石風彫像を表す。
【００４４】
上記化粧型枠に上記生コンクリートを流し込んで岩石風の生態系適合コンクリートを作製した。化粧型枠に充填された岩石風の生態系適合コンクリートの断面を図２に模式的に示した。図２において、符号１は化粧型枠、符号４は生態系適合コンクリートである。
【００４５】
上記の生態系適合コンクリートを保持した化粧型枠を、図３に示すように、垂直に置かれた通常コンクリート平板(既存コンクリート構造物の代替として使用、以下、既存コンクリート構造物という)の表面に、コンクリート面が対向するようにして10mm程度の間隔を空けて固定した。化粧型枠の周囲は、上部を除いて隙間が出来ないように密閉し、上記間隙にモルタルを流し込んで、既存コンクリート構造物に生態系適合コンクリートを結合させた。図３において、符号１は化粧型枠、符号４は生態系適合コンクリート、符号５は既存コンクリート構造物、符号６はモルタルを示す。
【００４６】
モルタルが硬化して生態系適合コンクリート４と既存コンクリート構造物５が完全に結合した後、化粧型枠１を除去し、図４に示したように、表面が生態系育成に適した岩石風の既存コンクリート構造物(生態系育成化粧コンクリート構造物)を作製した。図４において、符号１０は生態系育成化粧コンクリート構造物である。
【００４７】
上記のようにして作製した生態系適合コンクリートの空隙率は22容量％で、その一端を水に浸したところ、生態系適合コンクリート内部を水が毛管作用で浸透し、短時間で全体が水を収着した。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】(Ａ)実施例１で使用した化粧型枠の平面模式図である。
【００４９】
(Ｂ)上記平面模式図の線分ＸＹにおける断面模式図である。
【図２】実施例１で示した化粧型枠に充填された生態系適合コンクリートを表す断面模式図である。
【図３】実施例１で示した生態系適合コンクリートと既存コンクリート構造物の接合状態を示す模式図である。
【図４】実施例１で示した岩石風の化粧を施した既存コンクリート構造物を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：化粧型枠、２：発泡ポリスチレン、３：彫像、４：生態系適合コンクリート、５：既存コンクリート構造物、６：モルタル、１０：生態系育成化粧コンクリート構造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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