JP2005075989A - 人工土壌の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物の育成にとって好ましい、団粒構造を持ち、適度なアルカリ性を示し、かつ植物の根が容易に侵入できるに適した柔らかさや空隙を確保することができ、自然界の暴風雨や洪水に際して安定した状態を保つ人工土壌を提供する。
【解決手段】建設残土を含む再製原料の物理、化学的組成を分析する組成分析工程。上記原料を人工土壌の用途に合わせて加工および粒度調整する工程。上記組成分析工程、加工粒度調整工程。用途別に選別した原料を所定の割合で混合する原料混合工程。上記原料混合工程に所定の割合で混合した上記原料土に、固化材と水と混和剤を加えて混練する混練工程。以上の工程よりなる、人工土壌の製造方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、人工土壌の製造方法に関するものである。
さらに詳細には、土木、建築、その他の一般廃材を再生して原料として利用する保水性と透水性に優れた土壌の製造方法に関するものである。

従来の人工土壌は、自然界に存在する腐植土、耕土、ピートモスなどを主材料とし、堆肥や肥料を適当に添加して植生に供して来た。
さらに、人工土壌としては法面に吹付ける材料が開発されているが、それらのほとんどは、上記の人工土壌に増粘剤としてアスファルト乳材や高分子ポリマーなどを加えて雨水による流失を防止するように構成してある。
その場合に実際には金網を展開してその上に吹き付けることによって、土壌の安定化を図るような方法が採用されている。
あるいは、石灰やセメント系固化剤を用いて乾式、湿式改良法によって土質改良された人工土壌が開発されている。

前記した従来の人工土壌の製造方法にあっては、次のような問題点がある。
植物の育成にとって団粒構造を持つ自然土が好ましい構造であるが、上記の人工土壌ではそのような構造を得ることが一般に困難である。
土壌改良材は高いアルカリ性を示し、かつ植物の根が侵入できるに適した柔らかさや空隙を確保することが困難である。
自然界の耕土などの土壌は、植物にとって好ましい材料である。しかし自然界の土は、暴風雨や洪水に際して安定した状態を保つことが困難であった。
したがって岩の露出した法面や湧水の多い斜面、強風が予想される高層建築物の屋上などにおいても、土壌が雨、風の侵食に対して安定していることが要求される場合には上記土壌は適さない。
土質改良材は、風雨の侵食に対しては安定しているが、透水性が低く、保水性を有しない。そのため、植物の根の侵入の抵抗が大きくなり植生には適さない。

上記のような課題を解決するために、本発明の人工土壌の製造方法は、少なくとも再生した建設残土を含む再製原料を用い、各原料の物理、化学的組成を分析する組成分析工程と、上記原料を人工土壌の用途に合わせて加工および粒度調整する工程と、上記組成分析工程、加工粒度調整工程を経て、用途別に選別した原料を所定の割合で混合する原料混合工程と、上記原料混合工程に所定の割合で混合した上記原料土に、固化材と水と混和剤を加えて混練する混練工程とよりなる人工土壌の製造方法を特徴としたものである。

本発明の人工土壌の製造方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
植物の育成にとって好ましい、団粒構造を持つ人工土壌を得る事ができる。
本発明の人工土壌の配合方法を採用すれば、水に接する土構造表面のＣａイオンは適度に溶脱した後に、溶脱が進まなくなるため、植物にとって有害なアルカリ性を示さず、かつ植物の根が容易に侵入できるに適した柔らかさや、適当な空隙を確保することができる。
すなわち本発明の人工土壌は、湿潤水に対して永続してＣａイオンを溶脱することがない適当な配合（単位固化材添加量と粒度）とすることができる。
自然界の暴風雨や洪水に際して安定した状態を保つ人工土壌を得る事ができる。
適度な透水性があるため、岩の露出した法面や湧水の多い斜面に利用できる。また、適度な保水性があるため、強風が予想される高層建築物の屋上などにおいても利用できる。
植生に適さないような土質改良材を使用することなく、高強度の人工土壌を得る事ができる。
パイプなどを介して長距離を運搬しても閉塞することがない土壌を提供することができる。
原材料を特に産業上の廃材に求めて選別して利用することによって、建設廃材の低減を図ることができる。

本発明の最良の形態は、少なくとも再生した建設残土を含む再製原料を用い、各原料の物理、化学的組成を分析する組成分析工程と、上記原料を人工土壌の用途に合わせて加工および粒度調整する工程と、上記組成分析工程、加工粒度調整工程を経て、用途別に選別した原料を所定の割合で混合する原料混合工程と、上記原料混合工程に所定の割合で混合した上記原料土に、固化材と水と混和剤を加えて混練する混練工程とよりなる、人工土壌の製造方法である。

以下図面を参照しながら本発明の人工土壌の製造方法の実施例について説明する。

＜１＞配合の設計。
まず、用途に応じた人工土壌を得るために次のような項目を事前に設定する。すなわち、
１．圧縮強度
２．空隙率
３．空隙中の補助材混入率
４．補助材中の肥料混入率
５．運搬方法

＜２＞原材料。
次に、少なくとも再生した建設残土を含む複数の再製原料を用意する。
ここで複数の原材料の内、
１．無機質の原材料として次のようなものを利用することができる。
［天然の砂利や土砂、砕石。コンクリートやアスファルト、レンガ、セラミックス、ガラス、高炉スラグなどの廃棄物を粉砕した再生骨材。廃材の部粉末を焼成し、あるいは固化したものを粉砕した粒子。
２．また、有機質の原材料としては、次のようなものを利用できる。
［建設副産物中の木材、生ゴミ、間伐材などのチップ。稲わら、紙類の廃材。］
３．無機、有機質を含む材料としては次のようなものを利用できる。
［建設副産物中の建設残土、浚渫土］
４．礫分、および砂分を多く含むものとしては次のようなものを利用できる。
天然の砂利やコンクリートなどの再生砕石。砂、木材チップなど。
５．シルト分を多く含むものとしては、天然の石材を加工する時に発生する石粉や、建設泥土など。
６．粘土分を多く含むものとしては建設泥土、天然の粘土、ベントナイト廃材などや小麦粉、でんぷんなどの廃材。

＜３＞分析工程。
各原料の物理、化学的組成を分析する。
各原料の性状は多種、多様であるから、そのまま混合しても実際の現場で利用することはできない。
そのためにまず組成を分析して、無機質、有機質などに分類して製造した人工土壌の用途と打設する場所の状態にしたがって、最適な材料を選択する。
特に物性の分からない材料については、その材料の特性を詳細に分析することが望ましい。
さらに各材料の礫、砂、シルト、粘土の含有率を分析する。
こうして、各材料が設計された目的の人工土壌の材料に適するか否かを判定して材料を決定する。

＜４＞加工工程。
有効と思われる材料であるが、しかしそのままでは使えないときは、粉砕あるいは焼成、乾燥などの加工方法を検討し、その材料に適した加工処理を行う。

＜５＞粒度調整工程。
上記の原料を人工土壌の用途に合わせて選別し、加工処理し、あるいは必要な粒径の材料となるように粒度調整する。
粒度調整する方法として例えば、骨材であれば破砕し、フルイを用いて粒度調整する。
あるいは、木材の廃材であればシュレッダーなどを用いて破砕し、フルイを用いて粒度を調整する。
また、生ゴミであればそのままシュレッダーにかけるか、あるいは乾燥させてフルイにかけて粒度調整する。

＜６＞混合工程。
上記の組成分析工程、加工粒度調整工程を経て、用途別に選別した原料を所定の割合で混合する。
こうして原料土を製造する。

＜７＞混練工程。
こうして所定の割合で混合した上記原料土に次のような数値を決定して所定の品質の人工土壌を得るために固化材と水と混和剤を加えて混練する。
１．単位原料土量
２．単位水量
３．単位固化材量
４．単位混和剤量。
固化材としては例えば一般軟弱土用固化材、高有機物用固化材、高炉セメントＢ種、天然のり、高分子ポリマーなどを使用することができ、優れた流動性や分離に対する抵抗性を得る事ができる。

＜８＞打設工程。
上記の工程で混練した人工土壌を用途に応じて機械的な方法で現場に打設して行う。
例えば、車両での運搬、シュート、ベルトコンベア、圧送機械、グラウトポンプ、コンクリートポンプなどの機械的圧送手段、あるいはコンプレッサーを用いた吹き付け装置のような空気圧送機械を用いて所定の現場まで運搬して打設する。
その場合に本発明の人工土壌は、上記の工程で優れた流動性や分離に対する抵抗性を確保してあるので、長距離のパイプ輸送であっても流動性を維持したまま経済的に運搬することができる。
また加圧された状態で現場で固化されるので、優れた圧縮強度を得ることができる。
さらに混和剤や有機質の粒子を加えて空隙の多い構造の人工土壌であるため、軽くてかつ高い保水性、透水性を維持することができる。
同時に、空隙の多い構造であるため、植物に必要な水やミネラル、栄養分を蓄えて根の育成を容易にすることができる。

＜９＞人工土壌の構造。
本発明の方法で製造した人工土壌は、図 に示すような構造となる。
すなわち、土粒子や固化材の鎖の間を、木質などの植物セルロースや発泡材を用いて造成した空気などの空隙がある構造で固化してある。
その結果、骨格となる鎖部の単位セメント量が多く、カルシュームイオンが溶出しにくい構造となっている。
この内で、植物セルロースは年月を経過すると風化して空隙となり、植生土壌分となる。

＜１０＞岩盤緑化用人工土壌の実施例。
人工土壌を岩盤に吹付けて人工土壌を造成する。
人工土壌層の表面に植生ネットを張り、さらに地域の気候と植生に馴染む種子の吹付けを行う。（図３）
人工土壌の配合は試験練りを行って決定するが、例えば次表のような配合を採用することができる。

＜１１＞ビルの緑化用人工土壌の実施例。
人工土壌をポンプなどによってビルの屋上テラスに圧送して人工土壌の基盤層を造成する。
人工土壌層の表面には造園設計にしたがってポット状に穴を掘り、客土して潅木類を植え込む。（図４）この客土は、植物が初期に安定するために行うものである。
芝は人工土壌上に薄く客土して張り付けるか、あるいは客土して貼り付けを行う。
人工土壌の配合は試験練りを行って決定するが、例えば次表のような配合を採用することができる。

＜１２＞湧水処理用人工土壌の実施例。
例えば共同溝の埋め立て土に代えて、人工地盤を吹付け機はポンプ車を使って圧送し、透水層を造成する。（図５）
トンネルでは、本発明の人工土壌を岩盤に吹付け、その表面にコンクリートを巻き立てる。（図６）
本発明の人工土壌は前記したように良好な透水性を確保できるから、トンネルの岩盤からの湧水をトンネルの表面に沿ってインバート面に誘導することができる。そのために、その後のコンクリートの巻き立てを安定して行うことができる。
人工土壌の配合は試験練りを行って決定するが、例えば次表のような配合を採用することができる。

本発明の人工土壌の製造工程の実施例の説明図 製造した人工土壌の模式図。 人工土壌を岩盤緑化に利用した実施例の説明図 人工土壌をビルの屋上緑化に利用した実施例の説明図 人工土壌を共同溝の埋め立てに利用した実施例の説明図 人工土壌をトンネルの巻き立てに利用した実施例の説明図

Claims (2)

1. 少なくとも再生した建設残土を含む再製原料を用い、
   各原料の物理、化学的組成を分析する組成分析工程と、
   上記原料を人工土壌の用途に合わせて加工および粒度調整する工程と、
   上記組成分析工程、加工粒度調整工程を経て、用途別に選別した原料を所定の割合で混合する原料混合工程と、
   上記原料混合工程に所定の割合で混合した上記原料土に、固化材と水と混和剤を加えて混練する混練工程と、
   よりなる、人工土壌の製造方法。
   
2. 少なくとも再生した建設残土を含む再製原料を用い、
   各原料の物理、化学的組成を分析する組成分析工程と、
   上記原料を人工土壌の用途に合わせて加工および粒度調整する工程と、
   上記組成分析工程、加工粒度調整工程を経て、用途別に選別した原料を所定の割合で混合する原料混合工程と、
   上記原料混合工程に所定の割合で混合した上記原料土に、固化材と水と混和剤を加えて混練する混練工程と、
   上記混練した人工土壌を用途に応じて機械的な方法で現場に打設して行う、
   人工土壌の製造方法。