JP2005201033A - 舗装構造及び舗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹木の心材又は樹皮の粉砕物からなる木質材料を用いて、歩き易く、環境と調和するとともに、作業性及び経済性に優れた舗装構造及び舗装方法を提供する。
【解決手段】 整地され締め固められた地盤１の上に、樹木の心材又は樹皮の粉砕物からなる木質材料と、粒度分布が調整された砂と、乾燥して粉状とした粘土特に望ましくはベントナイトと、からなる混合物層２を敷設する。混合物層２の施工方法は、木質材料、砂、粉状の粘土を順に地盤１上に敷き均し、これらを攪拌・混合し、その後、散水しながら平坦かつ適度な硬さとするために転圧を行なう。この施工方法では、施工が簡易であるとともに工期及びコストを低減することができる。また、木質材料に砂を混ぜ込むことによって、歩行又は走行し易い硬さとすることができ、粘土を含むことによって適度の保水性と木質材料間の付着性を有し、柔軟で安定した混合物層が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、山林や森林内の遊歩道、公園、広場、グランド等において好適に用いることができる舗装に係り、特に材料の一つとして、樹木の心材又は樹皮を粉砕した木質材料を用いる舗装に関するものである。

近年、山林や森林内の遊歩道、公園、広場、グランド等において、樹木の心材又は樹皮の粉砕物を含む材料が積層された、いわゆる木質舗装が用いられることがある。木質舗装は、通常のアスファルト舗装やコンクリート舗装に比べてクッション性が良いため、歩行者又は走者にとって歩行感が良好であり、膝に作用する衝撃も軽減されるとともに、転倒時における安全性も高いものとなっている。また、天然の材質である木質材料が使用されているため自然な色調であり、周囲の景観と調和したものとなる。

一方、日本各地において伐採や間伐によってスギ・ヒノキ等の針葉樹の幹、枝、皮等が大量に発生するが、これらは再利用が難しく、そのほとんどが焼却処分されている。木質舗装ではこのような廃材を有効利用することができ、材料のコストが安価となる。

上記のような木質舗装において、表面に木質材料を敷き込んだだけでは、施工後に木質材料が踏み均されるまでは過度に軟らかく、歩行感又は走行感が悪い。また、表面の木質材料が風雨によって飛ばされたり、周囲に流出してしまうおそれがある。

このため、木質材料に湿気硬化型ウレタンポリマー、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等のバインダを添加して混練し、この混練材料を表面層として敷設した舗装体が提案されている（特許文献１及び特許文献２）。この舗装体では、表面層が適切な弾性を有し、良好な歩行感又は走行感が得られるとともに、バインダを用いることによって粉砕された樹皮又は心材同士が結合され、飛散しにくくなる。
特開２００１−３３６１０３号公報 特開２００１−１３１９０３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の木質舗装では、バインダを用いることによって材料費が多大となるし、木質材料とバインダとをミキサ等を用いて混練するために作業工数が増え、工期及びコストを多く要してしまう。また、砂や骨材等を混ぜ込む場合には、それぞれの材料の比重が異なるため、これらを混練する際にムラが生じ易く、使用できるミキサが限られてしまう。また、バインダを混練した後は、材料の流動性が損なわれる前に迅速に敷設作業を行なわなければならず、作業性に問題がある。また、材料を敷設後は、バインダが完全に硬化するまで施工現場を開放することができず、施工直後は使用することができない。さらに、この木質舗装は天然の物質ではないバインダを用いているため、山林や森林等の自然環境の中で施工するのは望ましくない。

本願に係る発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹木の心材又は樹皮の粉砕物からなる木質材料を用い、歩行性・走行性が良好で、環境と調和するとともに、作業性及び経済性に優れた舗装構造及び舗装方法を提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 粉砕された樹皮又は粉砕された樹木の心材からなる木質材料と、粒度分布が調整された砂と、粘土との混合物が、整地された地盤上又は路盤上に敷設され、転圧されている舗装構造を提供する。

上記混合物からなる舗装は、木質材料が互いに絡み合い、柔軟で変形に対して弾性的な復元性を有する層となる。そして、木質材料だけでは柔軟すぎて歩行感覚が悪くなるが、砂を混合することによって木質材料間の隙間に砂が入り込み、硬さが調整される。したがって、砂の量を適宜に調整することによって歩行者の膝等に大きな衝撃を与えない程度であって、歩行及び走行に適した硬さの舗装を容易に得ることができる。また、木質材料と砂との混合物では、人の歩行又は走行によって表面から木質材料片が剥離し、散逸して表面が荒れた状態となり易い。特に乾燥した状態ではこの傾向が顕著となる。これに対し、上記発明の舗装構造では、粘土が混合されているため、この粘土が水分を保持し、その粘性によって木質材料間及び木質材料と砂との間の付着性を高める。このため、表面から木質材料や砂が飛散することが少なく、表面状態が安定したものとなる。また、乾燥が進んだ状態となっても木質材料間に、粘土が充填され絡み合った状態で付着性を有するため、表面が荒れた状態となるのを防止する効果を有する。

さらに、この舗装構造は、材料が安価であるとともに、バインダとしての合成樹脂等高価な材料が不要であり、工期及びコストを低減することができる点、硬化するバインダを使用していないため、施工直後から使用することができ、補修の際にも作業が容易となる点、自然物のみで構成されているため環境に優しく、色調も自然と調和するものである点、を優れた特徴として挙げることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の舗装構造において、 前記粘土は、その粒子が重量で３倍から２０倍の水を吸着するものとする。

粘土として多くの水を吸着するものを用いることによって、舗装体内に多くの水分を保持することができ、木質材料が柔軟な状態に保たれる。このため、木質材料や砂の飛散を低減することができるとともに、舗装が適度の柔軟性を有するものとなる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の舗装構造において、 前記粘土は、その粒子が水を吸着して膨張する、いわゆる膨潤性を有するものとする。

粘土鉱物には、多量の水を吸着して膨張するものが知られている。例えば、層状の結晶構造を有することによって層間に水を吸着して膨張するものである。このような粘土を木質材料と混合することによって、木質材料間に入り込み、膨張・密着して木質材料間の付着性を増大する。したがって、木質材料片が剥離して散逸するのが有効に抑制される。また、多くの水を保持しているので木質材料に水分を供給して柔軟な状態に維持する機能が大きい。

請求項４に係る発明は、請求項１，請求項２又は請求項３に記載の舗装構造において、 前記粘土をベントナイトとする。

ベントナイトは、極端に細かい不定形板状のモンモリロナイトを主成分とする粘土であり、多くの水を吸着して膨潤性を示す。また、ベントナイトは、様々な用途に用いられており、安価で容易に入手できる材料である。したがって、本願発明に係る舗装構造の形成に適した材料で、木質材料を安定した状態に維持する性能が優れており、工事費用を低く抑えることもできる。

請求項５に係る発明は、 路盤上に、粉砕された樹皮又は粉砕された樹木の心材からなる木質材料を敷き均し、 その上に、粒度分布が調整された砂と、乾燥して粉状となった粘土とを散布した後、これらを攪拌及び混合し、 混合された層に散水して転圧する舗装方法を提供するものである。

この舗装方法は、舗装を施す範囲に木質材料と砂と粉状にした粘土とをそれぞれ敷き均して攪拌及び混合するものであり、ミキサ等が不要となり、施工が簡易であるとともに工期及びコストを低減することができる。また、このとき粘土は乾燥状態とし、粉状として用いることによって容易に攪拌混合が可能となり、木質材料及び砂と均一に混ぜ合わせることができる。そして、攪拌混合後に散水することによって粘土及び木質材料が吸水し、効率よく締め固めることが可能となる。また、施工完了直後から舗装は適度の柔軟性と表面の安定性を有するものとなり、施工直後から施工現場を開放することができる。さらに、補修の際にも作業が容易となる。

また、この舗装方法では、木質材料に砂を混ぜ込むことによって、その量の調整で表面を歩行又は走行に適した硬さとすることができ、さらに粘土を混合することによって合成樹脂等のバインダを用いなくても、木質材料の剥離及び飛散を有効に抑えることができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の舗装方法において、 転圧された層の表面に塩化カリウムを散布する工程、又は転圧された層に管を貫入し、塩化カリウムを圧入する工程を含むものとする。

舗装に塩化カリウムを添加することにより保水性が改善され、木質材料及び粘土が適度に柔軟な状態に維持される。

請求項７に係る発明は、 路盤上に、粉砕された樹皮又は粉砕された樹木心材からなる木質材料と、粒度分布が調整された砂との混合物層が敷設され、 該混合物層は、前記木質材料を敷き均した上に前記砂を積層し、攪拌・混合した後に転圧したものである舗装構造を提供するものである。

上記混合物層は木質材料に砂が混合されているため、適度な硬さ及び強度を有し、使用者にとって歩行感又は走行感の良いものとなる。また、混合物層は合成樹脂等のバインダを使用せず木質材料と砂とで構成されているため、木質材料間に適切な空隙を形成することができる。これにより保水性及び透水性が良好となり、舗装が適度に柔軟な状態に維持される。
一方、この混合物層は、木質材料を敷き均した上に砂を積層し、攪拌・混合したものであるため、施工が簡易であるとともに設置型混合機が不要であり、工期及びコストを低減することができる。また、補修の際にも作業が容易となる。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の舗装構造において、 前記混合物層は、前記砂に加えて、又は前記砂の一部に代えて、有機質土を前記木質材料と混合したものとする。

上記有機質土は、例えば森林・山林・草地等の表層を形成している土であって、樹皮、樹木の枝・葉等の腐食物及び木材腐朽菌やバクテリア等の有機体を多く含むものである。したがって、施工現場が森林内や公園内では、現場で採取された土を用いることもできる。この有機質土は、あらかじめ木質材料と混合して用いることもできるし、木質材料を敷設した後、砂とともに散布・混合して用いることもできる。上記混合物層にこのような有機質土が混合されていることにより保水性が向上し、木質材料が固くなって表面が荒れた状態となるのを防ぎ、安定した状態に維持することができる。また、有機質土に含まれる微生物等によって木質材料の腐食が促進され、適度に締め固められて施工後短期間で表面が歩行に適した硬さとなる。

請求項９に係る発明は、 請求項７に記載の舗装構造において、前記混合物層は、腐食の進行した木質材料を含むものとする。

上記構成において腐食の進行した木質材料とは、自然に腐食が進行した木質材料又は予め腐食促進剤が添加され腐食が促進された木質材料である。このような木質材料が混合物層に混合されていることによって保水性が向上するととともに、木質材料に含まれる木材腐朽菌やバクテリア等によって木質材料が速やかに腐食し、押し硬められる。

以上説明したように、本願発明に係る舗装構造では、樹木の心材又は樹皮の粉砕物からなる木質材料を含む層を、人の歩行又は走行に適した硬さに、容易に仕上げることが可能となる。また、施工が容易であり、工期及びコストを低減することができる。さらに、この舗装構造では施工後に硬化するバインダを使用していないため、施工直後から使用することができ、補修の際にも作業が容易となる。また、自然物のみで構成されているため環境に優しく、色調も自然と調和するものとなる。

一方、本願発明に係る舗装方法では、樹木の心材又は樹皮の粉砕物からなる木質材料を含む混合物層を、舗装を施す範囲に各材料を敷き均してから混合するため、施工が簡易であるとともに設置型混合機が不要であり、工期及びコストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である舗装の断面図である。
この舗装は山林や森林の遊歩道等に用いられるものであって、地盤を平坦に均して締め固めた上に、粉砕された樹皮又は心材からなる木質材料と、粒度分布が調整された砂と、粘土とを含む混合物層２が敷設されている。

上記混合物層２で用いられる木質材料は、例えば、針葉樹の樹皮を長さ１ｍｍ〜２００ｍｍ程度、幅１〜２０ｍｍ程度に粉砕したものを用いることができる。針葉樹の樹皮は粉砕物の形状が細長くて互いに絡みやすく、施工後に風雨等によって飛散しにくいため好適に用いられる。また、粉砕物同士が絡み合う構造となるため、混合物層２が保水性及び透水性に優れたものとなる。

また、砂は最大粒径が２．５ｍｍ以下であって、０．６ｍｍふるいの通過分が７０％以上の細目砂を好適に用いることができる。また、混合時の含水比は作業性の点から１０％程度が望ましい。
なお、砂は上記の他に、木質材料の質、種類、舗装される道路の用途等によって粒度分布等を変更して用いることができる。

上記粘土は、水を吸着して膨潤するものが望ましく、ベントナイトを好適に用いることができる。また、膨潤性が小さい粘土を用いることもできるが、乾燥重量２ｇが水中で２０ｍｌ以上の膨潤容積を示すものが最も適しており、１０ｍｌ以上の膨潤容積を示すものも好適に用いることができる。

上記木質材料の粉砕物と砂と粘土との混合比は、例えば次に示すように設定することができる。
樹皮粉砕物： ９．２ｋｇ／ｍ² （７５リットル／ｍ²）
細目砂 ：４３．１ｋｇ／ｍ² （２５リットル／ｍ²）
ベントナイト：２．６ｋｇ／ｍ²
ただし、上記配合は、約４０ｍｍ厚さの舗装を形成することを前提としたものであり、細目砂は乾燥重量、ベントナイトは乾燥して粉状としたものの重量で示す。
なお、上記樹皮粉砕物は自然物であり、樹種、採取地等によって常に同じ材料が入手できるものではない。したがって、施工にあたっては、使用する材料に応じて上記細目砂の配合重量、ベントナイトの配合重量を適宜に増減するのが望ましい。樹皮粉砕物に対する細目砂及びベントナイトの混合比は、樹皮粉砕物９．２ｋｇ／ｍ² （７５リットル／ｍ²）に対して細目砂１７．２〜８６．２ｋｇ／ｍ² （１０〜４０リットル／ｍ²）、ベントナイト０．１〜１０ｋｇ／ｍ² とするのが望ましく、樹皮粉砕物９．２ｋｇ／ｍ² （７５リットル／ｍ²）に対して細目砂３４．５〜５１．７ｋｇ／ｍ² （２０〜３０リットル／ｍ²）、ベントナイト１〜３ｋｇ／ｍ² とするのが最も適している。

次に、上記混合物層２の施工方法を、図２に基づいて説明する。
まず舗装を施す範囲を整地し、平らにした後転圧する。そして、準備した木質材料、砂及びベントナイトを現場に搬入し、木質材料、砂、ベントナイトの順で整地した地盤上に敷き均す。敷き均しは、人力又はフィニッシャ等の機械を用いて行う。次に、耕うん機を用い、図３に示すように敷き均した材料を攪拌・混合する。このとき、耕うん機の攪拌部材３は、転圧された地盤まで到達して転圧した土の多少量を混合物層内に取り込んでしまう場合や、攪拌部材３が敷き均した木質材料と転圧した地盤との境界面まで到達せず、敷き均した材料の最下層で充分に混合されない範囲が生じることがあるが、このような事態が生じても舗装の性能にほとんど影響しない。

上記のように攪拌・混合が終了すると、水を散布するとともに、０．５ｔ〜１．０ｔ程度の振動ローラによって転圧を行ない、平坦に仕上げるとともに適度の硬度に転圧する。散布する水の量は、５リットル／ｍ² 程度が望ましいが、適宜に増減することもできる。
転圧の終了後、塩化カリウムの水溶液を散布してもよい。また、細い管を転圧した混合物層に貫入し、塩化カリウムの水溶液を圧入してもよい。このように塩化カリウムを添加することによって保水性を向上させることができる。

上記のような施工方法では、木質材料と合成樹脂バインダとを混合する必要はなく、設置型混合機も不要である。このため、施工が簡易であるとともに工期及びコストを大幅に低減することができる。また、木質材料に砂を混ぜ込み、この量を調整することによって、歩行又は走行し易い硬さとすることができる。また、施工直後から施工現場を開放することができ、補修の際にも作業が容易となる。さらに、天然の材料のみで構成されたいるため、自然環境の中で好適に用いることができる。

上記混合物層の舗装としての特徴、つまり衝撃吸収性（ＧＢ係数）、弾性反発性（ＳＢ係数）、プロクターニードル貫入抵抗試験について次のような測定値が得られている。
ここで衝撃吸収性を示すＧＢ係数は、２０℃においてゴルフボールを１００ｃｍの高さから自然落下させた時のバウンド高さで示すものである。また、弾性反発性を示すＳＢ係数は、２０℃において直径１インチの鋼球を１００ｃｍの高さから自然落下させた時のバウンド高さで示すものである。上記ＧＢ係数及びＳＢ係数の測定は、「舗装試験法便覧別冊」（社団法人日本道路協会編集、丸善株式会社、平成１４年１２月発行）の記載に準じて測定する。
また、プロクターニードル貫入抵抗試験は、「屋外体育施設の建設指針」（財団法人日本体育施設協会、平成１１年版）の記載に準ずるものである。

上記の衝撃吸収性（ＧＢ係数）は３％程度、弾性反発性（ＳＢ係数）は５％程度となり、通常のクレイ舗装よりも若干柔らかい値を示している。また、プロクターニードル貫入抵抗試験は、２０ポンド程度を示し、通常の野球場などに比べて柔らかい値を示している。これらの測定値より、上記舗装は歩行又は走行には適した範囲の硬さとなっており、膝への負担が小さいものであることがわかる。

次に、請求項８、請求項９又は請求項１０に係る発明の実施形態である舗装構造について説明する。
この舗装構造は、混合物が木質材料と砂とを混合して形成されており、ベントナイト等の粘土は用いられていない。木質材料及び砂は、図１に示す舗装構造と同じものが用いられており、混合比も、木質材料すなわち樹皮粉砕物は、９．２ｋｇ／ｍ² （７５リットル／ｍ²）に対して、細目砂は、４３．１ｋｇ／ｍ² （２５リットル／ｍ²）としている。また、施工方法も同様に木質材料、砂を整地後の地盤上に敷き均し、耕うん機で攪拌・混合して同様に施工することができる。

この舗装構造では、粘土を含んでいないため、歩行者が多い場合には、表面が荒れて多少の樹皮が剥離・散逸することはあるが、図１に示す舗装構造とほぼ同様の柔軟性を有する舗装を簡単に形成することができる。また、施工当初は上記のように表面が荒れやすいものとなるが、木質材料が徐々に腐食し始めると表面が落ち着き安定した状態となる。

また、この舗装構造では、上記細目砂の一部を、森林・山林等の表層を形成する土であって、有機物を多く含む、いわゆる有機質土に置き換えて用いることもできる。また、上記細目砂に有機質土を添加することもできる。この舗装構造を施工する場所が森林又は山林内では、上記にような有機質土は、施工現場で簡単に入手することができ、安価で施工することが可能となる。また、有機質土を混合することによって吸水性が向上し、転圧時の締め固め効率が向上する。このため、転圧した舗装の硬度は、有機質土を混合しない場合よりやや固くなるが、適度の柔軟性を有するとともに、表面の安定性が良好な舗装構造とすることができる。

さらに、有機質土は、木材腐朽菌やバクテリア等を含んでおり、樹皮等の木質材料の腐食を促進する。これにより、舗装として敷設された混合物層は、適度に締め固められて早期に安定した状態となり、木質材料の飛散等を低減することができる。

また、上記混合物層２で用いられる木質材料に代えて又は上記木質材料に混合して、自然に腐食が進行した木質材料又は予め腐食促進剤が添加され腐食が促進された材料を用いることもできる。これらは、例えば、樹木の心材や樹皮を粉砕後、堆積した状態で腐食を進行させたものを用いることができる。このような材料を用いることによって、混合物層を適度の硬さに締め固めることが容易となるとともに、用いられる木質材料の腐食が促進され、施工後短期間で表面を安定した状態とすることができる。

なお、以上に説明した舗装構造は、舗装を施す範囲の地盤を整地・転圧して混合物層を敷き均したものであるが、地盤上に路盤を形成し、この上に混合物層を敷設してもよい。路盤は、粒度分布が調整された砕石を転圧して形成してもよいし、クラッシャランを敷き均して締め固めてもよい。例えば、粒度規格Ｃ−４０（粒度の上限が４０ｍｍ）のクラッシャランを１０ｃｍ〜１５ｃｍ程度の厚さに敷き均し、０．５ｔ〜１．０ｔ程度の振動ローラによって転圧を行なったものを用いることができる。なお、クラッシャランとは、岩石又は玉石をクラッシャで割っただけであって、ふるい分けをしていない砕石である。

本願発明の一実施形態である舗装構造を示す概略断面図である。 図１に示す舗装構造の施工方法の概略を示すフロー図である。 地盤上に敷設した混合物層を攪拌・混合する状態を示す概略図である。

符号の説明

１：地盤、 ２：混合物層、 ３：攪拌部材

Claims (9)

1. 粉砕された樹皮又は粉砕された樹木の心材からなる木質材料と、粒度分布が調整された砂と、粘土との混合物が、整地された地盤上又は路盤上に敷設され、転圧されていることを特徴とする舗装構造。
2. 前記粘土は、その粒子が重量で３倍から２０倍の水を吸着するものであることを特徴とする請求項１に記載の舗装構造。
3. 前記粘土は、その粒子が水を吸着して膨張する、いわゆる膨潤性を有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の舗装構造。
4. 前記粘土がベントナイトであることを特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３に記載の舗装構造。
5. 路盤上に、粉砕された樹皮又は粉砕された樹木の心材からなる木質材料を敷き均し、
   その上に、粒度分布が調整された砂と、乾燥して粉状となった粘土とを散布した後、これらを攪拌及び混合し、
   混合された層に散水して転圧することを特徴とする舗装方法。
6. 転圧された層の表面に塩化カリウムを散布する工程、又は転圧された層に管を貫入し、塩化カリウムを圧入する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の舗装方法。
7. 路盤上に、粉砕された樹皮又は粉砕された樹木心材からなる木質材料と、粒度分布が調整された砂との混合物層が敷設され、
   該混合物層は、前記木質材料を敷き均した上に前記砂を積層し、攪拌・混合した後に転圧したものであることを特徴とする舗装構造。
8. 前記混合物層は、前記砂に加えて、又は前記砂の一部に代えて、有機質土を前記木質材料と混合したものであることを特徴とする請求項７に記載の舗装構造。
9. 前記混合物層は、腐食の進行した木質材料を含むことを特徴とする請求項７に記載の舗装構造。
   

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