(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面方向に沿って架設され、斜面長手方向に走行可能な材料撒き出し手段からコンクリート材料を斜面上に連続して撒き出し、前記材料撒き出し手段に後続し、前記斜面方向に沿って移動する斜面仕上手段で前記斜面上に撒き出されたコンクリート材料を斜面方向に連続して振動、ローラ転圧して所定空隙率の単位ポーラスコンクリート層を形成し、該単位ポーラスコンクリート層を積層施工して所定層厚のポーラスコンクリート斜面を構築することを特徴とするポーラスコンクリート斜面の構築方法。
【請求項２】
前記斜面仕上手段は、スクリュースプレッダと転圧シリンダとを備え、前記スクリュースプレッダで、前記斜面上のコンクリート材料を前記単位ポーラスコンクリート層の層厚に対して所定余盛を考慮した厚さまで掻き均した後に、前記転圧シリンダで加えられる振動、ローラ転圧作用により所定層厚の前記単位ポーラスコンクリート層を形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のポーラスコンクリート斜面の構築方法。
【請求項３】
前記単位ポーラスコンクリート層の層厚は８〜２０cmであることを特徴とする請求項１記載のポーラスコンクリート斜面の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポーラスコンクリート斜面の構築方法に係り、植生や生態系に配慮した河川護岸や盛土法面等の斜面の構築を可能とした所定空隙率を確保したポーラスコンクリート斜面の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメントコンクリートは２０世紀のインフラ整備の主役として、社会生活や経済の発展に対して極めて大きく寄与してきた。しかしながら、コンクリートジャングルと呼ばれるように、都市化の弊害の主役の一つに挙げられることも否めない。このように、セメントコンクリートはそれの持つ強度と耐久性による構造物の構築という「正の遺産」と、自然環境破壊という「負の遺産」の両面を顕著に併せ持った材料の代表的なものである。２１世紀はこれら負の遺産の修復の時代であるとも言われている。河川においてはこのような負の遺産の修復という観点から、１９９７年に河川法が改正され、従来の治水、利水に加えて水質や緑の保全、河川空間のアメニティ等、河川環境の整備が全面的に打ち出されることとなった。このような情勢の中で注目されているものの一つに、ポーラスコンクリートがある。このポーラスコンクリートは、セメントコンクリートに比較的大きな空隙を持たせたコンクリートで、その空隙を利用して植物の根入を容易にすることによって河川護岸の緑化を図ることができる。最近、この技術を用いた多自然型の川づくりの計画がふえてきている。また、道路や鉄道線路等の盛土構造物の法面においても、除草作業やそれらの処理が施設管理者にとって大きな負担となってきており、これらに対してもポーラスコンクリートの活用が注目されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現状における対応技術はそのほとんどが工場製品であるポーラスコンクリートブロックであり、あらかじめ工場で製造されたブロック製品を現場に搬入して河川の法面に敷設するものである。これらは品質的には特別の問題はないが、経済性や施工性に課題を抱えている。
【０００４】
また、現場打設によるポーラスコンクリート構造物も施工されている。その施工方法は「ポーラスコンクリート河川護岸工法の手引き」（財団法人：先端建設技術センター編）にも述べられているように、現地に搬入されたポーラスコンクリートを構成するコンクリート材料（以下、本明細書ではポーラスコンクリートを構成する配合のコンクリート材料を、ポーラスコンクリート材料と記す。また、ポーラスコンクリート材料を打設することにより所定空隙率以上を実現したコンクリート硬化体を単にポーラスコンクリートと記す。）をバックホウによって対象法面に投入し、バックホウと人力によって敷き均し後、さらにバックホウのバケットによって表面を転圧することによって行われている。この施工方法では、まず強度不足や空隙の不均一といった品質面における問題がある。また、施工性、経済性においても問題があり、これらを解決するための斜面における本格的な機械施工法の確立が待たれていた。
【０００５】
道路や広場のような平面（平地）でのポーラスコンクリート舗装に関しては、たとえば本出願人が開発したアスファルトフィニッシャによる機械施工技術（特許第１９６６３５２号）が、舗装分野において雨水を有効に浸透させるという環境対策技術として広く用いられている。しかしながら、この技術は河川護岸のような斜面の構築への適用を考慮していない。
【０００６】
一方、ポーラスコンクリートを構成するコンクリートの配合に関しては、完成したポーラスコンクリートが多数の連続した空隙を有するため、その表面積は通常コンクリートの数十〜数百倍にもなる。このため、このポーラスコンクリートが植生護岸として利用された場合、セメント遊離石灰や透過雨水の高ＰＨによる植物への悪影響が懸念されるが、この対策技術としては活性シリカを添加する技術（特公平１−５４３０６号公報参照）が開発されている。
【０００７】
ところで、ポーラスコンクリートの特徴は所定の容積を打設した後のコンクリートの骨材間に十分な容積の空隙が残るようにすることを企図しており、配合時や生コンクリート製造時で求める空隙が存在しているものではない。つまり、本発明のポーラスコンクリートは配合設計と施工方法が密接に関連しているもので、この点が通常のコンクリートの施工法と大きく異なる。たとえばコンクリート１ｍ3配合に空隙を２５％想定した場合の骨材やセメント等の配合要素の容積合計は０．７５m3であり、このコンクリートが打設終了後に１m3であれば空隙が２５％残ったポーラスコンクリートが得られる。したがって打設時の締固めエネルギーが大きければ予定より密実なコンクリートとなって完成後の容積が減少し、すなわち空隙が減少して強度が増加することになる。逆に締固めが不足すると、空隙が増加し、強度が減少するため、所定規格のポーラスコンクリートにはならない。このように、ポーラスコンクリートはその配合と施工方法が密接に関連することで、初めて所定の製品が得られる。
【０００８】
また、ポーラスコンクリート材料の特殊性はフレッシュコンクリートの状態において、普通コンクリートに比べ、流動性がほとんどない点である。このため棒状バイブレータ等の従来の締固め手段によってはまったく締固め効果が得られないと言う問題がある。このようなことから、従来技術に変わる新しい河川護岸や盛土法面等の斜面構築が可能なポーラスコンクリート工法の開発が切望されていた。そこで、本発明は、コンクリート面の仕上げ時に振動とローラ転圧とを導入するとともに、単位コンクリート層を積層した多層打設を行うことにより、層全体にわたり、均質で所定の性能が得られるポーラスコンクリートの斜面構築を実現するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は斜面方向に沿って架設され、斜面長手方向に走行可能な材料撒き出し手段からコンクリート材料を斜面上に連続して撒き出し、前記材料撒き出し手段に後続し、前記斜面方向に沿って移動する斜面仕上手段で前記斜面上に撒き出されたコンクリート材料を斜面方向に連続して振動、ローラ転圧して所定空隙率の単位ポーラスコンクリート層を形成し、該単位ポーラスコンクリート層を積層施工して所定層厚のポーラスコンクリート斜面を構築することを特徴とする。
【００１０】
このとき前記斜面仕上手段は、スクリュースプレッダと転圧シリンダとを備え、前記スクリュースプレッダで、前記斜面上のコンクリート材料を前記単位ポーラスコンクリート層の層厚に対して所定余盛を考慮した厚さまで掻き均した後に、前記転圧シリンダで加えられる振動、ローラ転圧作用により所定層厚の前記単位ポーラスコンクリート層を形成することが好ましい。
【００１１】
単位ポーラスコンクリート層の層厚は８〜２０cmとすることが好ましい。また、打設された所定空隙率を有するポーラスコンクリートにおいて、単位体積あたりのモルタル量を１３０〜２８０l/m3となるようなコンクリート配合とすることにより、ポーラスコンクリートに適正な空隙率と強度とを備えるようにすることができる。また、このときの水セメント比（W/C）として２０〜４５％の範囲とすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポーラスコンクリート斜面の構築方法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１３】
［斜面打設装置の構成］
本発明を実現するために、切土、盛土工等により所定設計勾配をなす斜面（本明細書では、法面等の勾配のついた地盤面、コンクリート面等を斜面と記す。）にポーラスコンクリートを構築するためのコンクリートの斜面打設装置を開発した。図１は本発明に用いる斜面打設装置のレイアウト及び施工状況図、図２は斜面打設装置の側面図である。斜面打設装置はスロープコンベア１０とシリンダフィニッシャ２０の独立した２基の装置から構成されている。スロープコンベア１０とシリンダフィニッシャ２０とは、ともに打設対象の斜面１に沿って架設可能な剛性を備えた鋼製フレーム１１，２１を主構造材とし、フレーム上部１１ａ，２１ａ、下部１１ｂ，２１ｂの両側に昇降シリンダからなる支持脚１２，２２で支持された走行輪１３，２３が備えられている。そして法肩及び法尻において斜面１の長手方向に沿って敷設されたレール２上を、スロープコンベア１０が先行し、それに後続してシリンダフィニッシャ２０が所定の間隔をあけて、搭載のエンジン（図示せず）により自走できる。なお、鋼製フレーム１１，２１は単位長のユニット部材を、舗装幅員に合わせて複数連結して所定架設長とすることができる。あるいは施工スパンに応じて固定長のフレーム構造を組み立ててスロープコンベア１０、シリンダフィニッシャ２０を搭載するようにしてもよい。また、一体構造フレーム内にコンクリート撒き出し機能、掻き均し、転圧機能を一体的に備えた打設装置とすることもできる。なお、走行方式に関しては、鋼製フレーム１１，１２を安定して走行させる方式であれば、レールを用いないタイヤ走行方式等、上述のレール走行方式以外を適用できる。
【００１４】
スロープコンベア１０内には図１，図２（ａ）に示したように、フレーム１１に沿ってベルト面が上面から露出するようにベルトコンベア１４が組み込まれている。また、上部には投入ホッパ１５が設けられ、この投入ホッパ１５からベルトコンベア１４上にポーラスコンクリート材料Ｃを供給できる。さらに側面にはフレーム１１に沿って移動可能な撒き出しホッパ１６が取り付けられている。撒き出しホッパ１６を介してベルトコンベア上のポーラスコンクリート材料Ｃを斜面１上におよその幅と厚みで撒き出すことができる。このとき撒き出しホッパ１６からの落下高さが一定であることからポーラスコンクリート材料を安定して撒き出すことができる。また単位ポーラスコンクリート層の厚さに応じて撒き出しホッパの高さを変えて、落下高さの違いによるコンクリート材料の撒き出し時における密度の調整を行うことができる。
【００１５】
図３は、シリンダフィニッシャ２０の駆動部であるフィニッシャ部３０の概略構成を示した模式配置図である。このフィニッシャ部３０全体はシリンダフィニッシャ２０のフレーム２１の下弦材に沿って設けられた走行ガイドレール（図示せず）に沿って斜面方向の上下に移動することができる。フィニッシャ部３０内には、その概略構成を図３に示したように、ほぼ同軸に配置されたスクリュースプレッダ３１と、転圧シリンダ３５とが配置されている。スクリュースプレッダ３１は、本実施の形態では直径約２５cm，長さ６０cmで回転軸３２端に連結された駆動伝達部３３を介して回転し、図４両図に示したように、地盤面１上あるいは１層目の単位ポーラスコンクリート層Ｃ1の上に撒き出されたポーラスコンクリート材料を、セットされたおおよその幅および高さ（コンクリート厚）に掻き均すことができる。転圧シリンダ３５は、スクリュースプレッダ３１とほぼ同軸に配置され、本実施の形態ではスクリュースプレッダ３１と同径、長さ１２２cmに設定されている。この転圧シリンダ３５は振動（バイブレーション）機能とローラ転圧機能とを備え、コンクリート打設面をローラ走行する際に、ポーラスコンクリート材料Ｃに所定締固め動作を行える。なお、図４では同軸に位置するスクリュースプレッダ３１と転圧シリンダ３５とを、説明のために斜面方向に離して、転圧シリンダ３５による振動、ローラ転圧動作が、均されたコンクリート面Ｃを追って進行する状態が模式的に示されている。
【００１６】
本実施の形態では、振動機能として、シリンダ回転軸３６に取り付けられた起振体（図示せず）によってシリンダ回転軸３６の回転時に所定振動（バイブレーション）が生じるようにしている。転圧シリンダ３５の振動数としては１，０００〜５，０００vpmが好適である。また、ローラ転圧機能は、減速ギアボックス７を介してシリンダ回転を減速することで実現している。転圧シリンダ３５の回転数は５０〜５００rpmの範囲が、締固め仕上げ後のポーラスコンクリートの強度、密度、空隙の確保に好適である。この範囲以下の回転数では表面仕上げが粗くなるとともに強度や密度の低下や空隙過多となり、逆にこの範囲以上では緻密になりすぎて植物の根入に不向きとなり、また強度や密度の上昇や空隙の過小となって所定の性能が得られない。施工において、適正な空隙率と強度とが実現できるために、単位ポーラスコンクリート層Ｃiの層厚は設計厚との関係にもよるが、本実施の形態では約１０cmとした。またその範囲としては８〜２０cmとすることが好ましい。８cm以下の場合、締固め効果がよく強度が十分出るが、空隙率が規定以下となることがある。一方、２０cm以上とすると規定強度が得られない場合がある。
【００１７】
［コンクリート撒き出し〜敷き均し〜仕上げ工程］
上述の斜面打設装置によるポーラスコンクリート材料の撒き出し工程から仕上げ工程までの各作業の流れについて図１を参照して説明する。まず、図１の左側に配置されたスロープコンベア１０によってポーラスコンクリート材料Ｃの撒き出しが行われる。ポーラスコンクリート材料Ｃは、スロープコンベア１０のフレーム１１に支持された撒き出しホッパ１６を斜面上方に移動させながら、図２（ａ）に示したように斜面１下方から所定幅の帯状に、おおよその厚さが確保できるように連続して撒き出される。さらに斜面長手方向の後方に位置し、スロープコンベア１０に後続するシリンダフィニッシャ２０によって、撒き出されたポーラスコンクリート材料Ｃの掻き均し、締固め、仕上げが行われる。
【００１８】
図１に示したように、フィニッシャ部３０をフレーム２１の長手方向に沿って、すなわち斜面方向に沿って走行させることで、撒き出されたポーラスコンクリート材料Ｃが、先行するスクリュースプレッダ３１によって所定厚さになるように掻き均される。これと同時に隣接位置の転圧シリンダ３５が既に前工程で所定厚さに均されたコンクリート面を転圧走行することにより、所定空隙率を有する単位ポーラスコンクリート層Ｃ1が構築される。さらにスロープコンベア１０とシリンダフィニッシャ２０の走行脚１２，２２に組み込まれた昇降シリンダ（図示せず）の伸長動作により、フレーム１１，２１とコンクリート面との間が想定された単位ポーラスコンクリート層厚にあわせて広げられる。このようにして図１に示したスロープコンベア１０とシリンダフィニッシャ２０とによってポーラスコンクリート材料Ｃの撒き出し、掻き均し、締め固め、仕上げを同時並行させる打設サイクルを行うことで、所定層厚の単位ポーラスコンクリート層Ｃ2が構築できる。この打設サイクルを繰り返すことにより厚層ポーラスコンクリート層を構築できる。
【００１９】
前述したように、ポーラスコンクリート材料は通常のコンクリートと異なって流動性が極端に少なく、厚層打設の場合には振動や転圧回転による締固めエネルギーが層全体に伝わりにくい。そこで、本発明では支持脚の伸長によりフレームをポーラスコンクリート打設面に対して上下方向に昇降させる機構とすることにより、厚層の打設作業を多層に分けて複数層の単位ポーラスコンクリート層を積層施工することとした。これにより、厚層のポーラスコンクリートの場合においても所定の性能を確保できる。
【００２０】
図５（ａ）は、本発明の斜面コンクリート打設装置による多層（２層）打設によるポーラスコンクリート層の断面形状を示している。同図に示したように、所定厚（たとえば２０cm）のポーラスコンクリート層の構造としたい場合には、層厚１０cmの単位ポーラスコンクリート層Ｃ1、Ｃ2を２層に積層すればよい。また、転圧シリンダ３５の斜面方向に沿った移動において、シリンダフィニッシャ２０のフレーム２１に備えられた走行ガイドレール（図示せず）の設定形状を滑らかな凹凸曲線形状とすることにより上層の単位ポーラスコンクリート層Ｃ2の打設面を図５（ｂ）のように連続した滑らかな凹凸曲面形状とすることもできる。
【００２１】
【実施例】
本発明のポーラスコンクリートの多層打設方法による効果を確認するために、層厚及び締固め方法を変えて行った各実施例についてコア強度、空隙率の測定を行った。
［ポーラスコンクリート材料の配合］
表−１に比較例、実施例で採用したポーラスコンクリート材料の配合を示す。使用セメントとしては高炉セメントＢ種を用いた。目標圧縮強度は、河川護岸で必要とされている１０N/mm2とした。転圧方法としては、本願の多層打設方法において施工厚さを１０，１５，２０，３０cmに設定して施工後の空隙率とコア圧縮強度を測定した。また、比較例としてバックホウによる転圧方法によって施工厚１０，２０cmについてその性能を測定した。
【００２２】
［表１］
0003851158.tif 000002
【００２３】
［試験結果］
表−２に示すように、施工厚１０cm（実施例１と比較例２）における比較において、従来方法では締固め効果が低く、空隙率が大きく、圧縮強度が１０N/mm2を下回った。一方、実施例１では圧縮強度、空隙率ともに規定値を満足した。表−２から明らかなように、施工厚が増加した場合、一層施工においては強度が低下して空隙率が増加する傾向となり、この結果からも多層施工の必要性がよく示されている。施工厚２０cm（実施例３）にあるように、単位ポーラスコンクリート層として２０cmまで打設可能であることが確認できた。
【００２４】
［表２］
0003851158.tif 000003
【００２５】
［施工例］
以下において、所定勾配の斜面１における層厚２０cmのポーラスコンクリート層の施工例について図６〜図１１を参照して説明する。まず、定置式又は移動式のコンクリートプラントでポーラスコンクリート材料を製造し、コンクリートミキサー車またはダンプトラックにて現場へ搬入する。現場に設置された横取り機を用いてクレーン等に吊持されたホッパにポーラスコンクリート材料Ｃを投入し、ホッパを斜面に設置されたスロープコンベア１０の投入ホッパ１５まで移送し、斜面方向に材料搬送可能なスロープコンベア１０と、撒き出しホッパ１６を用いて斜面１上に所定幅、厚さでポーラスコンクリート材料Ｃを連続撒き出しする（図７）。このとき、表−３に示した品質管理試験を行う。
【００２６】
［表３］
0003851158.tif 000004
【００２７】
次いで、スロープコンベア１０に後続するシリンダフィニッシャ２０に備えられたフィニッシャ部３０のスクリュースプレッダ３１で予定した単位ポーラスコンクリート層厚（たとえば１０cm）に対して約１０％程度の余盛りを見込んだ均し厚さ（たとえば約１１cm）になるように掻き均しをおこなう。そのコンクリートの均し面の斜面方向に沿って、振動とローラ転圧機能を持つ転圧シリンダ３５を通過させて１層目の単位ポーラスコンクリート層Ｃ1の仕上げを行う（図８〜図９）。さらに仕上げられた１層目の単位ポーラスコンクリート層Ｃ1上にスロープコンベア１０を移動して同様の工程でポーラスコンクリート材料Ｃを撒き出し、締固め後の層厚が２０cmとなるように走行脚１２，２２の昇降シリンダを伸長してフレーム１１，２１を所定量だけ上昇させる。この状態のフレーム１１，２１に沿ってコンクリート面Ｃ1上を、スロープコンベア１０、シリンダフィニッシャ２０を通過させて２層目の単位ポーラスコンクリート層Ｃ2の施工を行う（図１０〜図１１）。設計ポーラスコンクリート層がそれ以上の厚さとなる場合にも同様の作業の繰り返しによって、所定の設計厚のポーラスコンクリート層を仕上げることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上に述べたように、所定の単位厚になるようにポーラスコンクリート材料を振動、ローラ転圧によって打設し、さらにその単位ポーラスコンクリート層の打設を多層施工することによって、層全体にわたって安定した空隙率、強度を確保でき、ポーラスコンクリートとしての品質が大きく向上するとともに、施工性が十分増し、工事コストの大幅な低減が図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるポーラスコンクリート斜面の構築方法の一実施の形態を示した平面レイアウト、施工状況説明図。
【図２】図１に示した斜面打設装置の構成を示した装置側面図。
【図３】シリンダフィニッシャのフィニッシャ部の概略構成を示した平面図。
【図４】スクリュースプレッダおよび転圧シリンダによる均し、仕上げ状況を示した状態説明図。
【図５】ポーラスコンクリート層の施工断面例を示した概略断面図。
【図６】本発明のポーラスコンクリート斜面の構築方法によるポーラスコンクリート層の施工手順例を示した施工フローチャート。
【図７】ポーラスコンクリート材料の撒き出し状態を示した状態説明図。
【図８】単位ポーラスコンクリート層（下層）の仕上げ状態を示した状態説明図。
【図９】単位ポーラスコンクリート層（下層）の仕上完了状態を示した状態説明図。
【図１０】単位ポーラスコンクリート層（上層）の仕上げ状態を示した状態説明図。
【図１１】単位ポーラスコンクリート層（上層）の仕上完了状態を示した状態説明図。
【符号の説明】
１    斜面
２    レール
１０  スロープコンベア
１１，２１  フレーム
１２，２２  支持脚
１４  ベルトコンベア
１５  投入ホッパ
１６  撒き出しホッパ
２０  シリンダフィニッシャ
３０  フィニッシャ部
３１  スクリュースプレッダ
３５  転圧シリンダ
Ｃ    ポーラスコンクリート材料
Ｃi  単位ポーラスコンクリート層
【図１】
0003851158.tif 000005
【図２】
0003851158.tif 000006
【図３】
0003851158.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003851158.tif 000012
【図９】
0003851158.tif 000013
【図１０】
0003851158.tif 000014
【図１１】
0003851158.tif 000015