(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロックウール５０〜９０重量％と無機水硬性材料１０〜５０重量％との粒状混合物よりなる暗渠疎水材。
【請求項２】
１０mm篩通過分が８０％以上である請求項１記載の暗渠疎水材。
【請求項３】
無機水硬性材料が高炉スラグ粉末と水和刺激剤よりなるスラグ系水硬性材料である請求項１又は２記載の暗渠疎水材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農地、泥炭地などの排水を目的として埋設される暗渠において、集水管の目詰まりを防止し排水を確実に行うため暗渠の周辺に充填される暗渠疎水材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
湿田等の高含水農地は、水稲の生育時期に合わせて水切りする場合や稲作から畑作へ転換する場合などに含水比を下げる必要がある。また、泥炭地の開墾にも含水比を下げる必要がある。このため、高含水土壌に溝を掘って暗渠管を埋設し、暗渠を通じて地中の水分を抜く排水工法が広く行われている。しかし、暗渠管に用いられる有孔プラスチックパイプや素焼土管などをそのまま埋設すると、その微細な孔に土砂が詰まって排水できなくなる。これを防止するため、暗渠の周辺に暗渠疎水材を充填し、暗渠管に土砂が直接触れないように工夫している。
【０００３】
従来から、暗渠疎水材としては、容易に入手でき優れた透水性を有する籾殻が多く使われてきた。また、農地の近くで入手できれば麦旱、柳そだなども使われることがあった。しかしながら、天然有機質材料である籾殻などは、バクテリア、腐朽菌などにより土壌中で簡単に腐食され、わずか２〜３年で暗渠疎水材としての機能を失ってしまう。その結果、排水できなくなった暗渠は数年足らずで廃棄されることになる。
【０００４】
この籾殻等の天然有機質材料に代えて、近くの河川で採れる砂利、ほたて貝の貝殻、廃プラスチックなどを暗渠疎水材として利用することが提案されている。しかし、砂利や貝殻は腐敗しないがその粒度構成によっては暗渠疎水材に要求される透水性能を満足できなかったり、重い砂利は施工作業が困難である。また、土中に埋めた砂利や貝殻が耕運機やロータリーで耕す際に地表に出てくるという問題があり、暗渠に対し直角方向に設けられる弾丸暗渠等の補助暗渠の施工にも支障を生ずる。
【０００５】
また、廃プラスチックを有効利用する方法は、梱包用や魚とろ箱の発泡スチロールの破砕物を網に包んで暗渠周辺に充填するものであるが、長期間経ても分解しないプラスチックは環境汚染のおそれがあり、またあまりにも軽いので地表に出やすいという問題がある。このように、従来の暗渠疎水材は、いずれも要求を満たすものにはほど遠いものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、暗渠疎水材に要求される透水性を有し、施工が容易で長期間耐久性があり、しかも土壌中で徐々に風化されて環境汚染のおそれがなく、かつ低コストの暗渠疎水材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ロックウール５０〜９０重量％と無機水硬性材料１０〜５０重量％との粒状混合物よりなる暗渠疎水材である。無機水硬性材料には、高炉スラグ粉末と水和刺激剤よりなるスラグ系水硬性材料が好ましい。
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の暗渠疎水材は、ロックウールを主材とし、これに特定割合の無機水硬性材料を混合して粒状製品としたものである。
【０００９】
本発明の暗渠疎水材に用いられるロックウールは、ＣａＯ、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とし、他にＭｇＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 などを含有する繊維径が数μｍ程度の細径無機繊維である。通常、このロックウールは、高炉スラグ、電気炉スラグ等の各種冶金スラグや、玄武岩、輝緑岩等の天然岩石や、あるいはこれらの混合物などに、必要に応じて成分調整材を添加して配合原料を調製し、これを電気炉やキュポラなどで溶融し、溶融物を遠心力及び／又は加圧気体で製綿し、空気搬送されたロックウールをネットコンベアなどに集綿して製造される。
【００１０】
このロックウールの形態には、粒状に丸めた粒状綿、マット状の層状綿などがあるが、暗渠疎水材に要求される透水性を満たすには、粒状綿を用いることがよい。ロックウール粒状綿は、上記製造工程で集綿されたマット状のロックウールを粒化機に送り、これを２０〜３０mm程度以下に整粒したものである。
【００１１】
また、ロックウールにバインダーとして混合される無機水硬性材料は、水と反応して硬化する無機質材料であればいずれも使用できるが、ロックウールとの混合性から粉末状であるものがよい。このような無機水硬性材料としては、セメント、せっこう、スラグなどの１種又は２種以上が挙げられる。
【００１２】
これらの無機水硬性材料のうち、高炉スラグ粉末と水和刺激剤よりなるスラグ系水硬性材料が好ましい。この高炉スラグ粉末は、製鉄所の高炉から出る高温溶融スラグを水で急冷破砕し、乾燥微粉砕して得られる。高炉スラグ粉末は、自硬性は低いが、水和刺激剤を共存させるとセメントと同様に水で簡単に硬化する。水和刺激剤としては、例えば生石灰、二水せっこう、半水せっこう、無水せっこう、セメントクリンカーなどの１種又は２種以上が挙げられる。水和刺激剤の配合量は、１０〜６０重量％程度、好ましくは２０〜５０重量％程度がよい。ロックウールのバインダーとしてスラグ系水硬性材料を用いると、ロックウールの主原料が高炉スラグであることから、本発明の暗渠疎水材は珪酸カルシウムに富んだ組成となる。もともと、高炉スラグはけい酸カルシウム肥料として用いられており、けい酸カルシウム肥料に近い組成を有する本発明の暗渠疎水材は、農地に使用するのに好ましい材料である。また、必要に応じて、これらの水和刺激剤にアルミニウムカリウムミョウバン等の硫酸アルミニウム複塩の水化物を併用すると、高炉スラグ粉末とこれらの反応によりエトリンガイトが生成し、暗渠疎水材の耐久性が向上する。
【００１３】
本発明の暗渠疎水材において、ロックウールの含有率は５０〜９０重量％、好ましくは６０〜８５重量％、無機水硬性材料の含有率は１０〜５０重量％、好ましくは１５〜４０重量％である。無機水硬性材料の含有率が１０重量％より低いと製品加工後の耐圧縮強度が低下し、５０重量％を超えると透水率が低い製品しか得られない。高強度型製品では、無機水硬性材料の含有率が３０〜４０重量％程度、普通強度型製品では、無機水硬性材料の含有率が１５〜２０重量％程度がよい。
【００１４】
本発明の暗渠疎水材は、塊状、棒状、板状、マット状の製品とは異なり、施工が簡単な粒状製品としている。このため、主材のロックウールには粒状綿を用いることがよい。マット状の層状綿や樹脂加工ロックウールでは粒状に加工する費用がかさみ好ましくない。暗渠疎水材の粒径は、１０mm篩通過分が８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは全通するものであることがよい。１０mm篩通過分が８０％より低いものは暗渠に充填する際均一に投入しにくく施工性が劣る。また、微粉はできるだけ少ないものが施工時の発塵防止の観点から好ましい。
【００１５】
また、本発明の暗渠疎水材において、主材のロックウールに籾殻を併用することもできる。入手容易な現地資材である籾殻は、前記のように２〜３年で腐敗するが、ロックウールと併用すると籾殻が腐敗してもロックウールは残り、暗渠疎水材としての機能が保持される。籾殻を併用する場合、ロックウールに対する籾殻の容積比は５０％程度以下でよい。籾殻が多くなりすぎると腐食により暗渠疎水材の機能が短期間に失われる。適量の籾殻の併用は、施工費用のコスト低減になり、現地資材の有効利用にもなるので好ましい。
【００１６】
次に、本発明の暗渠疎水材の製造方法について説明する。主材のロックウール粒状綿を必要に応じて予備解繊機で予備解繊したのち、所定量の無機水硬性材料好ましくはスラグ系水硬性材料と共にリボンミキサー等の混合機に装入し、攪拌混合する。この際必要に応じて、防塵剤、表面処理剤などを少量配合すると、製品に防塵性を付与でき、また水との親和性を高めることができる。製品は計量したのち防湿紙袋やポリエチレン製袋に包装し、湿気を防ぐことが好ましい。
【００１７】
本発明の暗渠疎水材の施工方法は、その形状が粒状であることから、従来の籾殻と同様に施工することができる。先ず、トレンチャー等を用いて地面に所定の深さと幅の溝を掘削する。この溝の中に有孔プラスチックパイプ等の暗渠管を設置し、ロックウール粒状暗渠疎水材を所定高さまで溝に充填する。充填量の目安は８０〜１５０Kg／m3程度でよく、最後に溝を土で埋め戻す。
【００１８】
このようにして施工された暗渠疎水材は、土壌中の水分で無機水硬性材料が水和硬化し、ロックウール繊維同士を無機水和物で結合した多孔質繊維構造を形成する。この多孔質繊維構造は、優れた透水性能と耐圧縮強度を有すると共に土砂の通過を防ぐので、水分はこの層を通り抜けるが土砂は暗渠に到達せず、効率的に排水を行うことができる。また、無機材料製の暗渠疎水材は、天然有機質材料のように腐食されることがなく、かなり長期間にわたってその機能を維持する。そのうえ、本発明の暗渠疎水材は、土壌中や水中で緩慢に風化、土壌化され、かつそれ自身も土壌成分に近く、植物に対する有害性が実質的に認められないことから、環境汚染や農作業の障害物になることがない。
【００１９】
【実施例】
以下の実施例において、暗渠疎水材の評価試験方法は次のとおりである。
＜透水性能評価試験＞
ＪＩＳ  Ａ  １２１８「土の透水試験方法」に従い定水位試験方法で行った。測定温度２０℃、試験結果は１５℃の透水係数(cm/sec)で示した。
＜加圧変形評価試験＞
軟弱地盤（７０〜８０％含水）の容積重１．４〜１．５の場合での地下で受ける土圧相当の圧力で加圧した時の変形量（ひずみ％）を測定した。なお、籾殻の充填密度は、試験容器中に最大限入る量の１５５Kg/m3 とし、ロックウール粒状暗渠疎水材の充填密度は、試験容器中に最大限入る量の２５０Kg/m3 及び軽く入る量の１００Kg/m3 とした。
【００２０】
実施例１
ロックウール粒状綿（平均粒径３０mm）を予備解繊機で予備解繊したのち、高炉スラグ粉末６０重量％、セメントクリンカー３５重量％及び二水せっこう５重量％からなるスラグ系水硬性材料が４０重量％になるように計量し、これらをリボンミキサーに装入して攪拌混合し、ロックウール粒状暗渠疎水材を製造した。この暗渠疎水材の粒径は１０mm篩通過分が９５％であった。また、透水係数は０．０１cm/secであり、暗渠疎水材として要求される０．００４cm/sec以上を十分満たすものであった。加圧変形評価試験の結果を表１に示す。
【００２１】
試験田に深さ５０cm、幅２０cm、長さ３．６m の水平の溝を掘り、その底部に片方の端を閉止した直径１０cmの硬質塩ビ製有孔管からなる暗渠管を埋設し、他の端を排水路に結んだ暗渠を設置した。この暗渠に上記ロックウール粒状暗渠疎水材を深さ４０cm、充填密度２５０Kg/m3 で充填し、さらにその上から田土を２０cm厚さに充填して溝を埋め戻した。この試験田に水深１０cmで常に一定となるように湛水し、暗渠管出口から水量を測定したところ、試験開始直後では１２リットル／分であり、３５日経過後では１．３リットル／分であった。透水性試験終了後に試験田への給水を止め、乾燥状態で３か月後放置したのち暗渠を掘り上げたところ、暗渠疎水材にはなんら異常が認められなかった。
【００２２】
実施例２
スラグ系水硬性材料が１５重量％になるようにした以外は、実施例１と同様にしてロックウール粒状暗渠疎水材を製造した。この暗渠疎水材の粒径は１０mm篩通過分が１００％、透水係数は０．０３５cm/secであった。加圧変形評価試験の結果を表１に示す。また、実施例１と同様に実施した試験田における透水性試験の結果（充填密度２５０Kg/m3 ）と試験終了後３か月間放置後の暗渠疎水材の状態調査の結果は、試験開始直後では７．５リットル／分であり、３５日経過後では１．１リットル／分であり、透水性試験終了後に試験田への給水を止め、乾燥状態で３か月後放置したのち暗渠を掘り上げたところ、暗渠疎水材にはなんら異常が認められなかった。
【００２３】
比較例１
暗渠疎水材として籾殻（充填密度１５５Kg/m3 ）を用いた以外は、実施例１と同様な評価試験を行った。このものの透水係数は０．０１８cm/secであり、暗渠疎水材として要求される０．００４ cm/sec 以上を十分満たすものであった。加圧変形評価試験の結果を表１に示す。また、実施例１と同様に実施した試験田における透水性試験の結果（充填密度１５５Kg/m3 ）と試験終了後３か月間放置後の暗渠疎水材の状態調査の結果は、試験開始直後では１０．５リットル／分であり、３５日経過後では１．２リットル／分であり、透水性試験終了後に試験田への給水を止め、乾燥状態で３か月後放置したのち暗渠を掘り上げたところ、籾殻の表面に白い腐朽菌類が発生し固結しており、腐食が生じていることが認められた。
【００２４】
【表１】
0003903126.tif 000002
【００２５】
表１から、通常の土の被り深さでは、ロックウール粒状暗渠疎水材は、籾殻と同等程度の耐圧縮性を有することが認められる。また、施工場所に応じて充填密度を変えることができ、充填密度を低くすることにより、施工性に優れコスト的にも有利になる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のロックウール粒状暗渠疎水材は、施工が容易であってかつ優れた透水性能と耐圧縮強度を有し、かなり長期間耐久性があり、しかも土壌中で徐々に風化されて環境汚染のおそれがなく、また低コストである。