JP2017176953A - 遮水構造 - Google Patents

Abstract

【課題】遮水性シートの破損による遮水性能の低下を抑制することが可能な遮水構造を提供する。【解決手段】遮水構造は、水密性の下側アスファルト層と、上側アスファルト層と、前記下側アスファルト層と前記上側アスファルト層の間に挟み込まれ、アスファルト及び水膨潤性の鉱物を含む材料からなる遮水性シートと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物処分場や貯水池等に設けられる遮水構造に関する。

遮水構造は、廃棄物処分場や貯水池、ゴルフ場のウォーターハザード等の底部地盤を覆うように設けられ、底部地盤に水が流出することを防止する。

遮水構造を構築する工法として、アスファルトマルチライナー工法（ＡＭＬ工法）がある。ＡＭＬ工法は、アスファルトコンクリートで遮水性シートを上下から挟み込んで一体化することで、安全かつ高い耐久性を持った遮水構造を構築することができる。

具体的には、廃棄物処分場等の底部地盤を覆うように水密性アスファルトコンクリート層を敷設する。その上を遮水性シートで覆い、更に遮水性シートの上から保護用のアスファルトコンクリートを敷き均して転圧し、保護用アスファルト層を形成することで遮水構造を構築する。

このような遮水構造に用いる遮水性シートとして、たとえば、特許文献１には、アスファルト系のシート材を２枚重ねた補強シートの構成が開示されている。この補強シートの内側には内シートが設けられている。更に、補強シートと内シートとの間にはベントナイト等の膨潤材が封入されている。

特開２００３−３４９１９号公報

ここで、ＡＭＬ工法による遮水構造の遮水性を高めるためには、たとえば、特許文献１に記載されている補強シートのように、複数層からなる厚い遮水性シートを用いることが好ましい。しかし、遮水性シートを厚くした場合、遮水性シートの弾力により、アスファルトコンクリートを転圧し難くなる結果、保護用アスファルト層の敷設を困難にするという問題がある。なお、特許文献１に記載されている補強シートのように複数層からなるシートは、転圧によって圧力が付与された場合には各層の間に隙間が生じやすい。従って、このような補強シートの上にアスファルトコンクリートを転圧し、保護用アスファルト層を敷設することはより困難である。

すなわち、転圧によって保護用アスファルト層を敷設する場合には、その下に設ける遮水性シートが薄い方が望ましい。

一方、たとえば、廃棄物処分場に遮水構造が構築された後には、遮水構造の上をダンプやブルドーザ等の重機が走行する。よって、遮水性シートが薄い場合、重機の走行による影響により、遮水性シートが破損するという問題が生じる。遮水性シートが破損した場合には遮水性能が低下するため、遮水性シートを補修する必要がある。しかし、そのためには堆積された廃棄物や転圧した保護用アスファルト層を取り除く必要があり、手間がかかるという問題もある。

本発明は、遮水性シートの破損による遮水性能の低下を抑制することが可能な遮水構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の遮水構造は、水密性の下側アスファルト層と、上側アスファルト層と、前記下側アスファルト層と前記上側アスファルト層の間に挟み込まれ、アスファルト及び水膨潤性の鉱物を含む材料からなる遮水性シートと、を有する。
また、本発明において、前記遮水性シートの厚さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。

本発明に係る遮水構造は、遮水性シートの破損による遮水性能の低下を抑制することができる。

本実施形態に係る遮水構造を模式的に示した断面図である。 実施例１に用いる供試体の作製方法を示す模式図である。 実施例１に用いる供試体の作製方法を示す模式図である。 実施例１に用いる供試体の作製方法を示す模式図である。 実施例１に用いるコアの採取方法を示す模式図である。 実施例１に用いるコアの採取方法を示す模式図である。 実施例３に用いる遮水性シートを示す模式図である。 実施例３に用いる遮水性シートを示す模式図である。 実施例４に用いる遮水性シートを示す模式図である。 実施例４に用いる遮水性シートを示す模式図である。 実施例２〜４に用いる供試体の作製方法を示す模式図である。 実施例２〜４に用いる供試体の作製方法を示す模式図である。 実施例２〜４に用いる供試体の作製方法を示す模式図である。 実施例３に用いるコアの採取方法を示す模式図である。

（実施形態）
＝＝遮水構造＝＝
図１は、本実施形態に係る遮水構造１の例を示す断面図である。本実施形態では、遮水構造１において底部地盤４０側を「下（下側）」といい、逆側（廃棄物や水が貯まる側）を「上（上側）」という。遮水構造１は、下側アスファルト層１０、上側アスファルト層２０、遮水性シート３０を含んで構成される。

［下側アスファルト層］
下側アスファルト層１０は、底部地盤４０の上に敷設される層である。下側アスファルト層１０の上面には、遮水性シート３０が敷設される（下側アスファルト層１０の上面と遮水性シート３０の下面は密着している）。下側アスファルト層１０は、アスファルト及び骨材を含む水密性の構造となっている。骨材は、砕石（５号砕石〜７号砕石）、砕砂、細目砂、スクリーニングス、石粉等を所定の割合で含む。下側アスファルト層１０の水密性は、骨材において砕石に対する他の材料の割合を増加させたり、骨材に対するアスファルトの添加量を多くすることにより得られる。たとえば、廃棄物処分場に遮水構造１を設ける場合、下側アスファルト層１０は５０ｍｍ以上であることが好ましい。

［上側アスファルト層］
上側アスファルト層２０は、下側アスファルト層１０の上側に敷設される層である。上側アスファルト層２０の下面は、遮水性シート３０の上面と密着している。上側アスファルト層２０の上面は、廃棄物や貯水用の水等が堆積される。上側アスファルト層２０は、アスファルト及び骨材を含むたとえば、透水性の構造である。上側アスファルト層２０の透水性は、骨材において砕石に対する他の材料の割合を低下させたり、骨材に対するアスファルトの添加量を少なくすることにより得られる。上側アスファルト層２０は、通過質量百分率の異なる材料を適宜組み合わせた骨材を用いることにより、様々な状態（粗粒、密粒、水密）で形成することが可能である。たとえば、廃棄物処分場に遮水構造１を設ける場合、上側アスファルト層２０は、５０ｍｍ以上であることが好ましい。

［遮水性シート］
遮水性シート３０は、下側アスファルト層１０と上側アスファルト層２０の間に挟み込まれる。遮水性シート３０は、アスファルト及び水膨潤性の鉱物を含む材料からなり、この材料をシート状にしたもの、基布に積層してシート状にしたもの、不織布に含浸させてシート状にしたもの等、どのようなシートであってもよい。このように、遮水性シート３０は、アスファルト及び水膨潤性の鉱物が混練された一の層を形成する。水膨潤性の鉱物は、たとえば、ベントナイトやスメクタイトのような天然鉱物、或いは膨潤性雲母のような人工鉱物であってもよい。

遮水性シート３０が水膨潤性の鉱物を含むことにより、地震などの自然災害、経年劣化や重機の走行等により、万が一遮水性シート３０が破損した場合であっても遮水性の機能を保つことができる。具体的には、水が上側アスファルト層２０を透過した場合には、遮水性シート３０の破損部分に流れ込む。遮水性シート３０に含まれる鉱物は、その水を吸収することで膨張し、破損部分を自己修復する。このような遮水性シート３０は、水をシートよりも下側に流出させることがないため、仮に水密性の下側アスファルト層１０が何らかの原因により破損した場合であっても、底部地盤４０への水の流出を防止できる。

遮水性シート３０の厚みは、３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。３ｍｍより薄いと下側アスファルト層１０又は上側アスファルト層２０を構成する骨材が貫通し、遮水性シート３０が破損する恐れがある。一方、１０ｍｍよりも厚いと上側アスファルト層２０の転圧時に十分な圧力を付与することができず、上側アスファルト層２０の敷設が困難となる。なお、遮水性シート３０は、一の層で構成されており、特許文献１のように複数のシートを重ねる必要がないため、シートを薄く形成することができ、且つシート自体に隙間が生じることもない。

（実施例）
＝＝施工時の水密性＝＝
遮水性シートを有する遮水構造（実施例１）及び遮水性シートを有しない遮水構造（比較例１）について、施工時の水密性に関する試験を行った。なお、本実施形態では、遮水性シートの遮水性を確認する目的から下側アスファルト層に相当する層を透水性の層（以下、「排水アスファルト層」）とした。また、上側アスファルト層も透水性とした。

排水アスファルト層は、表１に示す割合で混練した粗粒度アスファルト混合物を用いて形成した。

上側アスファルト層は、表２に示す割合で混練した透水性アスファルト混合物を用いて形成した。

遮水性シート３０は、クニシート（アスファルト系遮水シート。クニミネ工業株式会社製）の３ｍｍ厚を用いた。

［実施例に係る供試体の作製］
図２Ａ〜図２Ｅを参照して、実施例１における供試体の作製方法を説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、型枠及び供試体の側面断面図である。図２Ｄは、供試体の側面断面図である。図２Ｅは、供試体の上面図である。

まず、骨材温度１７０℃、混合温度１６０℃で表１に示す割合の材料を混練し、粗粒度アスファルト混合物を得た。得られた粗粒度アスファルト混合物を容積４．５Ｌ（縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ５ｃｍ）の型枠に入れてローラコンパクタＲで転圧し、約５ｃｍの厚さの排水アスファルト層を形成した（図２Ａ参照）。

上記で作成した排水アスファルト層を容積９Ｌ（縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ１０ｃｍ）の別の型枠に入れ、次に、粗粒度アスファルト混合物の上に縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ（厚さ）３ｍｍの遮水性シートを設置した（図２Ｂ参照）。

次に、骨材温度１８０℃、混合温度１７５℃で表２に示す割合の材料を混練し、透水性アスファルト混合物を得た。その透水性アスファルト混合物を遮水性シート３０の上に入れ、ローラコンパクタＲにより転圧し、約５ｃｍの厚さとした（図２Ｃ参照）。なお、転圧の条件は、粗粒度アスファルト混合物の転圧温度１４５℃、透水性アスファルト混合物の転圧温度１６０℃、転圧回数２５回である。

その後、一の供試体から４つのコアを採取し（図２Ｄ及び図２Ｅ参照）、そのうち３つのコア（表３における「コア１」、「コア２」、「コア３」）に対して後述の加圧透水試験を行った。

［比較例に係る供試体の作製］
比較例１における供試体は、遮水性シートを設置しない以外は実施例１と同様の方法により作製した。その後、実施例と同様に一の供試体から４つのコアを採取し、そのうち３つのコア（表３における「コア１´」、「コア２´」、「コア３´」）に対して後述の加圧透水試験を行った。

［加圧透水試験］
加圧透水試験は、各コアに対して水圧０．１５ＭＰａで２４時間、加圧を行い、その後１０分間の透水量を測定した。そして、透水量の測定値に基づいて透水係数を求めた。算出方法は、一般的な定水位法を用いた。なお、加圧透水試験における側圧は、０．２０ＭＰａである。

表３から明らかなように、遮水性シートを用いた実施例１の場合には、いずれのコアも不透水という結果が得られた。一方、比較例１のように遮水性シートを用いない場合、コアの平均の透水係数が５．６７×１０^-5ｃｍ／ｓｅｃとなり、水密性コンクリート層の規格値（１×１０^-7ｃｍ／ｓｅｃ以下）を大きく上回る結果となった。

＝＝遮水性シートの耐久性＝＝
次に、遮水性シートの耐久性に関する試験（実施例２〜４）を行った。なお、本実施例では、遮水性シートの遮水性を確認する目的から「施工時の水密性」の試験と同様、下側アスファルト層に相当する層を排水アスファルト層とした。また、上側アスファルト層も透水性とした。

実施例２〜４で用いた排水アスファルト層、及び上側アスファルト層は、「施工時の水密性」に関する試験と同様である。一方、実施例２〜４で使用した遮水性シートについて、材料はいずれもクニシートであるが、形状が異なるものを使用した。

具体的には、実施例２は、実施例１と同様、縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ（厚さ）３ｍｍのクニシートを用いた（表５の「通常」）。実施例３は、細く裁断した一枚のシートで２枚のシートの繋ぎ目を覆い、熱を加えて溶着させたジョイント部分（表５の「ラップシート」）を形成したものを用いた（縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ（厚さ）６ｍｍ。図３Ａ及び図３Ｂ参照）。また、実施例４は、２枚のシートの端部を重ね、熱を加えて溶着させたジョイント部分（表５の「重ね合せ」）を形成したものを用いた（縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ（厚さ）６ｍｍ。図４Ａ及び４Ｂ参照）。

［供試体の作製］
図５Ａ〜図５Ｄを参照して、実施例２〜４における供試体の作製方法を説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、供試体の側面断面図である。図５Ｃ及び図５Ｄは、供試体の上面図である。

まず、実施例１と同様の方法により供試体を作製した（図５Ａ参照）。なお、実施例２〜４のように、遮水性シートの一部の厚みを６ｍｍとした場合であっても上側アスファルト層の転圧は可能であった。

次に作製した供試体に対して、表４に示す条件でトラバース走行試験を行った（図５Ｂ及び図５Ｃ参照）。図５Ｃの破線は、トラバース走行の経路を示す。

トラバース走行試験を行った後、実施例２では、一の供試体から４つのコアを採取し（図２Ｄ及び図２Ｅと同様）、そのうち３つのコア（コア４〜コア６）に対して加圧透水試験を行った。また、実施例３では、供試体を２つ作成し、各供試体についてジョイント部分がコアに含まれるようにそれぞれ２つのコア（計４つのコア）を採取し（図５Ｄ参照。図５Ｄでは、図３Ｂのジョイント部分を示す）、そのうち３つのコア（コア７〜コア９）に対して加圧透水試験を行った。実施例４は、実施例３と同様の方法により４つのコアを採取し、そのうち３つのコア（コア１０〜コア１２）に対して加圧透水試験を行った。加圧透水試験の条件等は実施例１と同様である。

表５に示すように、実施例２〜４の場合、トラバース走行試験を行った後であっても、いずれのコアも不透水という結果となった。すなわち、実施例で用いた遮水性シートはトラバース走行に耐えうる耐久性を持つ（トラバース走行により破損することがない、或いは仮に破損していても水により膨潤して遮水性を保つ）ことが明らかとなった。また、実施例３及び実施例４の結果から明らかなように、遮水性シートにジョイント部分を形成した場合であっても同様の効果が得られることが明らかとなった。

Claims (2)

1. 水密性の下側アスファルト層と、
   上側アスファルト層と、
   前記下側アスファルト層と前記上側アスファルト層の間に挟み込まれ、アスファルト及び水膨潤性の鉱物を含む材料からなる遮水性シートと、
   を有することを特徴とする遮水構造。
2. 前記遮水性シートの厚さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の遮水構造。