JP2014177761A

JP2014177761A - 基盤材

Info

Publication number: JP2014177761A
Application number: JP2013050650A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kida; 幸男木田
Original assignee: Ass For Rainwater Storage & Infiltration Technology; Association For Rainwater Storage & Infiltration Technology; BUTSURIN CO Ltd; Toho Leo KK
Current assignee: Ass For Rainwater Storage & Infiltration Technology; Association For Rainwater Storage & Infiltration Technology; BUTSURIN CO Ltd; Toho Leo KK
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: TW201502339A; KR20140112444A; TWI558883B; JP5898115B2

Abstract

【課題】目詰まり抑制効果とｐＨの上昇を抑制効果が顕著で、良好な雨水貯留浸透性能を長期間に亘って維持でき、礫間貯留率が単粒度砕石より高く、多用途の充填材または埋戻材として広く使用可能なこと。
【解決手段】硬質の角粒体と、角粒体の表面に混合助材を介して付着させた吸着助材とにより構成し、角粒体の表面を、前記混合助材と吸着助材の混合物によるＳＳ物質の捕捉機能を有するコーティング層で被覆して構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は雨水の地中浸透時にＳＳ物質（水中に浮遊する２ｍｍ以下の不溶解性物質）による目詰まりを生じ難い基盤材に関するものである。

歩道や道路に隣接して植樹帯を構築する場合、歩道直下基盤や植生基盤の基盤材として、砕石等の良質の礫を用いている（特許文献１，２)。
一方、ヒートアイランド防止の観点から、透水性舗装の直下に上記した基盤材を用いて雨水の貯留浸透施設を構築することも知られている（特許文献３)。

登録実用新案第３０６５２７８号公報特開２００５−１３３４５８号公報特開２００９−１０８４８３号公報

従来の基盤材にはつぎのような問題点がある。
＜１＞基盤材である砕石表面が平滑であるため、微量なＳＳ物質が雨水とともに砕石の表面を流下し、時間の経過に伴って基盤材の集合体の底部に蓄積される。ＳＳ物質の堆積物はやがて不透水層を形成して、比較的早期に目詰まりを引き起こす。
基盤材が目詰まりを起こすと、雨水の貯留浸透施設としての機能を発揮できなくなる。
＜２＞基盤材が目詰まりを起こしたときは、古い基盤材を掘り起して洗浄したり、或いは新たな基盤材と入れ替える等のメンテナンスを施す必要があり、メンテナンスコストが嵩むといった問題がある。
＜３＞雨水の貯留浸透施設の基盤材として単粒度の４号砕石を用いた場合、単位体積当たりの礫間空隙率（礫間貯留率）は平均３５％であり、礫間空隙率をさらに高める技術の提案が望まれている。
＜４＞歩道や道路に隣接して植樹帯を設けるような場合、基盤材である砕石の礫間に樹木の根系が伸長し難く、生育環境としては改善の余地がある。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは少なくともつぎのひとつの基盤材を提供することにある。
＜１＞目詰まり抑制効果が顕著で、良好な雨水貯留浸透性能を長期間に亘って維持できること。
＜２＞礫間貯留率が単粒度砕石より高く、多用途の充填材または埋戻材として広く使用可能なこと。
＜３＞産業廃材の再利用が可能であること。
＜４＞ｐＨの上昇を抑制できること。

本発明は、地中に埋設して使用する基盤材であって、硬質の角粒体と、角粒体の表面に混合助材を介して付着させた吸着助材とにより構成し、角粒体の表面を、前記混合助材と吸着助材の混合物によるＳＳ物質の捕捉機能を有するコーティング層で被覆して構成したことを特徴とする。
前記吸着助材は酸性官能基を豊富に含む腐植物質、もしくはシラノール基（シリカ）やアルミノール基（アルミナ）を豊富に含むアロフェン等の自然由来物質を選択し構成する。
前記混合助材は水、高吸水性樹脂や高分子吸収体、さらに酢酸ビニル樹脂、でんぷん糊、またはポリビニルアルコールの少なくとも一種以上から選択する。
前記角粒体は耐圧性に優れた角張った形状の粒体であり、再生砕石、レンガ類、軽量気泡コンクリート、瓦類、火山砂利中の一種または複数種を組み合せて使用する。
前記角粒体は単粒度の礫体を使用することが望ましい。
基盤材は目詰まり抑制用の充填材または埋戻材、さらには礫間貯留槽または植栽基盤材として使用することができる。

本発明は次の特有の効果を得ることができる。
＜１＞角粒体の表面を、ＳＳ物質の捕捉機能を有するコーティング層で被覆することで、浮遊するＳＳ物質を容易に捕捉してＳＳ物質の流下を効果的に抑制できるので、基盤材の集合体による目詰まり抑制効果が顕著であり、良好な雨水貯留浸透性能を長期間に亘って維持することができる。
＜２＞基盤材そのものがＳＳ物質に対して高い捕捉性能を有するため、基盤材の集合体に浸透した雨水の浄化作用が促進される。
したがって、従来の単粒度砕石と比べて良質水として地中等へ還元することができる。
＜３＞礫間貯留率が単粒度砕石より高いので、基盤材を目詰まり抑制用の充填材または埋戻材として、多くの用途に使用することができる。
＜４＞角粒体に、再生砕石、レンガ類、軽量気泡コンクリート、瓦類、火山砂利等の産業廃材を再利用できるため、産業廃棄物のリサイクル化を促進できるだけでなく、廃棄処分量が減って埋立処分場の延命化が図れる。
＜５＞基盤材の核となる粒体に硬質の角粒体を用いることで、従来の単粒度砕石と比べて礫間貯留率を高めることができる。
＜６＞吸着助材がｐＨの上昇を抑制する緩衝作用を有するため、角粒体の素材がセメン系であっても、基盤材を透過中に水のｐＨを法的基準値以下に抑制することができる。
＜７＞基盤材を植物の植生基盤材として用いた場合、植物の根系が基盤材の間隙に伸入し易くなる。

本発明に係る基盤材のモデル図コーティング層の拡大図

以下に図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。

１．基盤材の構成
＜１＞基盤材の概要
図１に拡大して示すように、基盤材１０は核となる硬質の角粒体１１と、角粒体１１の表面に混合助材１２を介して付着させた吸着助材１３とにより構成し、角粒体１１の表面が、混合助材１２と吸着助材１３の混合物によるコーティング層１４で被覆してある。

＜２＞角粒体
角粒体１１は耐圧性に優れた角張った形状の粒体であり、例えば産業廃棄物である再生砕石（コンクリートガラ、インターロッキングレンガ等)、レンガ類（タンデッシュレンガ、耐火レンガ、高炉スラグ、赤レンガ等)、ＡＬＣ(軽量気泡コンクリート)、瓦類中の一種または複数種を組み合せて使用できる。
上記素材例の他に公知の自然砕石や火山砂利などの骨材も適用することができる。

これらの骨材材料を破砕して、所定の単粒範囲に篩分けしたものを角粒体１１として使用する。
角粒体１１の粒径サイズとしては、１０ｍｍ〜２０ｍｍ、２０ｍｍ〜３０ｍｍ、３０ｍｍ〜４０ｍｍ、または４０ｍｍ〜６０ｍｍを使用できる。１００ｍｍ前後の割グリ等でも使用可能である。
角粒体１１の粒径サイズは、素材や使途などを考慮して適宜選択する。
角粒体１１が再生砕石、レンガ類、ＡＬＣである場合は、２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度が望ましい。
角粒体１１を単粒度に調整することで礫間貯留率を高めることができる。

角粒体１１に産業廃棄物を用いることで産業廃棄物のリサイクル化を促進できるだけでなく、廃棄処分量が減って埋立処分場の延命化が図れる。

＜３＞吸着助材
ＳＳ物質を捕捉する吸着助材１３は、酸性官能基を有する自然由来の物質であり、例えばアロフェン、腐植物質等で構成する。

アロフェンは粘土鉱物の一種で、火山灰由来土壌が長期間、風化することによって生成した多孔質・非結晶性のシリカ・アルミナ系鉱物であり、成分の組成はＡｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏである。大きな比表面積を持ち、物理的に吸着、吸湿し易い性質を有する。

腐植は土壌中の動植物の遺体が微生物のはたらきによって分解される。
その分解過程でできた腐植物質は特有な黒色または暗褐色を呈し、コロイド状有機高分子化合物となり、物理的に吸着し易い効果をもつ。

＜４＞混合助材
角粒体１１に対して吸着助材１３を単独で分離不能に付着させることは困難である。
そこで湿潤性を有する混合助材１２を介して角粒体１１の表面に吸着助材１３を層状に付着させる。
そこで、吸着助材１３の湿潤性を用いて混合助材１２の周囲または一部を被覆することで、混合助材１２を角粒体１１に付着できるだけでなく、混合助材１２の相互間を付着させることができる。

＜４．１＞混合助材の例示
混合助材１２としては、湿潤性を有する高吸水性樹脂や高分子吸収体（例えばポリアクリル塩酸系、デンプングラウト重合系、ポリビニルアルコール系、カルバートボックス１簿記しメチルセルロース系のもの）や、酢酸ビニル樹脂、でんぷん糊、ポリビニルアルコールを適用できる。
混合助材１２として水単独で適用することも可能である。
混合助材１２は吸着助材１３の種類に応じて上記のなかから適宜選択する。

２．基盤材の製造方法
基盤材１０の製造方法について説明する。

＜１＞角粒体の準備
粒径が２０ｍｍ〜４０ｍｍの角粒体１１を準備し、異物の混入がないかを確認する。
角粒体１１には既述した複数種類の素材を組み合せて用いることが望ましく、複数の素材からなる角粒体１１を混合（から練）する。
この際、角粒体１１に散水して角粒体１１の表面を湿しておく。

＜２＞吸着助材のコーティング
所定量の角粒体１１に対し、混合助材１２と吸着助材１３を規定量加えて、さらに必要に応じて若干の水を添加して混練する。
混練方法に制約はないが、例えば公知の混練装置やバックホー等の建設機械を用いて混練する。

角粒体１１、混合助材１２および吸着助材１３を混練することで、混合助材１２の接着性により角粒体１１の表面に吸着助材１３を付着させ、さらに吸着助材１３相互間が付着される。
最終的に角粒体１１の表面全域を、混合助材１２と吸着助材１３の混合物によるコーティング層１４で被覆した最終的な基盤材１０を得る。コーティング層４の層厚は吸着助材１３の添加量を調整することで適宜の層厚にする。
基盤材１０の表面のコーティング層１４は僅かな水分を含むことで適度の粘性を有している。

３．基盤材の特性
つぎに既述した基盤材１０の特性について説明する。

＜１＞目詰まり抑制作用
例えば、角粒体１１のみで基盤材を構成した場合、角粒体１１の表面が平滑であるため、ＳＳ物質が捕捉されずに流下してしまう。

これに対して、基盤材１０は角粒体１１の表面全域が吸着助材１３を含むコーティング層１４で覆われた被覆構造を呈している。
殊に本発明では、吸着助材１３を構成するアロフェン、腐植等が、ＳＳ物質を構成する木節粘土や赤土等と物性や組成が非常に近い性状にあることに着目し、基盤材１０の表面をＳＳ物質とほぼ同質の吸着助材１３を含むコーティング層１４で被覆するようにした。

したがって、ＳＳ物質を含む雨水が基盤材１０の表面のコーティング層１４を伝わって流下する際に、吸着助材１３と触れただけで浮遊するＳＳ物質が容易に付着して捕捉される。
捕捉されたＳＳ物質は吸着助材１３とほぼ同質で湿潤しているから、捕捉されたＳＳ物質に新たなＳＳ物質が捕捉される。
雨水の浸透速度が極めて低いため、捕捉したＳＳ物質が基盤材１０から分離して流出することはなく、長期間に亘って捕捉状態を維持する。

このように、基盤材１０の表面でＳＳ物質を付着により捕捉することで、基盤材１０の集合体の最底部における不透水層の形成要因となるＳＳ物質の沈降と堆積を効果的に抑制することができる。
したがって、従来の骨材単独の基盤材と比較して目詰まりし難いことから、基盤材１０による良好な目詰まり抑制効果を長期間に亘って持続することができる。
尚、基盤材１０群を浸透する間にＳＳ物質を捕捉されつづけた雨水は浄化が進行することから、良質水として地中等へ還元できる。

＜２＞吸着助材の緩衝作用
基盤材１０はＳＳ物質の捕捉作用を有するだけでなく、緩衝作用も有している。
すなわち、コーティング層１４を構成する吸着助材１３がｐＨの緩衝作用を発揮する。

＜２．１＞緩衝作用のメカニズム
例えば吸着助材１３が腐植である場合、腐植を構成するとフミン酸（腐植酸）及びフルボ酸に含まれる酸性官能基であるカルボキシル基、フェノール性水酸基の脱プロトン反応として述べることができる（H⁺のことをプロトンという）。
＞COOH⇔＞COO^-＋H⁺
＞OH⇔＞O^-＋H⁺
フミン酸、フルボ酸に含まれる酸性官能基から解離したH⁺は、アルカリ成分（OH^-）と反応してH₂Oとなることで、ｐＨを降下させる。

角粒体１１はコンクリートガラなどから構成されているが、その主成分であるCa(OH)₂からはアルカリ成分（OH^-）が放出されてｐＨは１０．０近くになる。
この緩衝のメカニズムを活用することでｐＨが８．５〜７．５程度になることを確認した。
これは、水質汚濁防止法をクリアできる値（ｐＨが８．５以下）である。

＜３＞基盤材による礫間空隙率の改善
従来の単粒度４号砕石の礫間空隙率（礫間貯留率）は平均で３５％である。
本発明では、基盤材１０の骨格をなす角粒体１１の形状が角張っていて、単粒度を使用することで礫間空隙率（礫間貯留率）を４２％まで高めることができ、従来と比べて礫間貯留率を１．２倍に改善することができる。
基盤材１０による礫間空隙率（礫間貯留率）の上昇は、基盤材１０を貯留浸透施設に用いた場合に顕著な効果の差となって現れる。

＜４＞植物の根系の伸入性の改善
従来の単粒度砕石では、養分が流下してしまい樹木等の根系が伸入し難かった。
これに対し本発明では、基盤材１０がＳＳ物質を捕捉するだけでなく、根系の生育に必要な湿度の保時や養分の保持力もあり、樹木等の根系が基盤材１０の隙間に伸長して伸入し易くなる。

４．基盤材の使用例
既述した基盤材１０は以下に例示する用途において、目詰まり抑制用の充填材または埋戻材として使用できる。
この場合、基盤材１０は単独で用いるか、または他の添加材（肥料、礫等)と併用してもよく、また基盤材１０の接触関係は相互に噛み合うように転圧する。具体的な使用形態は使途に応じて適宜選択するものとする。

＜１＞雨水貯留浸透施設
コンクリート製、または樹脂製の雨水貯留浸透槽の周囲（上面、側面、底面)に、基盤材１０を使用することができる。
基盤材１０を雨水貯留浸透施設に使用することで、雨水貯留浸透槽の周囲の目詰まりを長期に亘って抑制できるとともに、雨水貯留浸透槽の周囲に層状に設けた基盤材１０そのものが雨水貯留浸透槽を構成することになる。

＜２＞雨水浸透型の側溝、トレンチ
雨水浸透型の側溝トレンチの周囲に基盤材１０を使用することができる。
基盤材１０を雨水浸透型の側溝トレンチの周囲に使用することで、雨水浸透型の側溝、トレンチの目詰まりを長期に亘って抑制できる。

＜３＞道路、グランド、駐車場
道路、グランド、駐車場等の載荷重が作用する用途の支持基盤として基盤材１０を使用しつつ、雨水貯留浸透槽としても活用できる。

＜４＞浸透枡
基盤材１０を雨水浸透枡周囲の充填材、また基盤材１０を道路浸透枡の周囲の充填材として使用することができる。

＜５＞芝生植栽基盤の下層の礫間貯留浸透槽
グランドの芝生植栽基盤の下層部に礫間貯留浸透槽として基盤材１０を使用することができる。
芝生の良好な生育環境を確保しつつ、安価に礫間貯留浸透施設を設置できる。

１０・・・・・基盤材
１１・・・・・角粒体
１２・・・・・混合助材
１３・・・・・吸着助材
１４・・・・・コーティング層

＜４．１＞混合助材の例示
混合助材１２としては、湿潤性を有する高吸水性樹脂や高分子吸収体（例えばポリアクリル酸（塩）系（ポリアクリル酸ナトリウム（Sodium polyacrylate））、デンプングラフト重合系、ポリビニルアルコール系、カルボキシメチルセルロース系（carboxymethyl cellulose, CMC）のもの）や、酢酸ビニル樹脂、でんぷん糊、ポリビニルアルコールを適用できる。
混合助材１２として水単独で適用することも可能である。
混合助材１２は吸着助材１３の種類に応じて上記のなかから適宜選択する。

Claims

地中に埋設して使用する基盤材であって、
硬質の角粒体と、
角粒体の表面に混合助材を介して付着させた吸着助材とにより構成し、
角粒体の表面を、前記混合助材と吸着助材の混合物によるＳＳ物質の捕捉機能を有するコーティング層で被覆して構成したことを特徴とする、
基盤材。
請求項１において、前記吸着助材が酸性官能基を有する自然由来の物質であることを特徴とする、基盤材。
請求項２において、前記吸着助材がアロフェンまたは腐植であることを特徴とする、基盤材。
請求項１乃至３の何れか一項において、前記混合助材が水、高吸水性樹脂、高分子吸収体、酢酸ビニル樹脂、でんぷん糊、またはポリビニルアルコールの少なくとも一種以上であることを特徴とする、基盤材。
請求項１乃至４の何れか一項において、前記角粒体が耐圧性に優れた角張った形状の粒体であり、再生砕石、レンガ類、軽量気泡コンクリート、瓦類、火山砂利中の一種または複数種を組み合せて使用することを特徴とする、基盤材。
請求項１乃至５の何れか一項において、前記角粒体が単粒度の礫体であることを特徴とする、基盤材。
請求項１乃至６の何れか一項において、目詰まり抑制用の充填材または埋戻材として使用することを特徴とする、基盤材。
請求項７において、礫間貯留槽または植栽基盤材として使用することを特徴とする、基盤材。