JP2021155634A - 土壌改良材及びそれを含む土壌 - Google Patents

Abstract

【課題】改善された水の吸い上げ性を有する土壌改良材の提供。【解決手段】孔径が１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下のナノメートルオーダーの気孔及び孔径が１μｍ超１０００μｍ以下のマイクロメートルオーダーの気孔を有する多孔質セラミックスを構成素材として含有する粒状物を含み、前記粒状物の粒子径は１ｍｍ以下であり、飽和透水係数（変水位法）が１．０×１０−９ｍ／ｓ以上、かつ、１．０×１０−３ｍ／ｓ未満である土壌改良材。【選択図】なし

Description

本発明は、土壌改良材及びそれを含む土壌に関するものである。

地中の水分を吸い上げる技術が知られている。例えば、最長径が１ｍｍを超える孔と１ｍｍ以下の細孔が連通した連通孔を有する多孔質セラミックス部材からなる板状物又は柱状物を砂漠などの乾燥地の地中に埋設し、地下４０ｃｍ以上に存在する水を地表付近まで吸い上げ、植物の枯死を防ぎ、乾燥地の緑化を行う技術が知られている（特許文献１）。

国際公開第２０１２／０１８０４１号

しかしながら、従来の板状又は柱状の土壌改良材は、土壌改良材に植物の根が接触するなどごく近い位置でないと植物に十分水分を供給することができず、その効果は限定的であった。

そこで、本発明は、改善された水の吸い上げ性を有する土壌改良材を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の実施態様にかかる土壌改良材は以下の構成を有する。
（１）
孔径が１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下のナノメートルオーダーの気孔及び孔径が１μｍ超１０００μｍ以下のマイクロメートルオーダーの気孔を有する多孔質セラミックスを構成素材として含有する粒状物を含み、
前記粒状物の粒子径は１ｍｍ以下であり、
飽和透水係数（変水位法）が１．０×１０^−９ｍ／ｓ以上、かつ、１．０×１０^−３ｍ／ｓ未満である土壌改良材。
（２）
１０日経過時の水の吸い上げ高さが１００ｃｍ以上である（１）に記載の土壌改良材。
（３）
（１）又は（２）に記載の土壌改良材を含む土壌。

本発明の一実施形態の土壌改良材は地中の水分の吸い上げ性能に優れているため、土壌に配合することで土壌の水の吸上げ性能を向上させることができ、以下の効果が期待できる。
１．砂漠や砂地の土壌改良材として用いることで砂漠や砂地の緑化ができる。
２．砂地などの排水性が高すぎる土壌の土壌改良材として用いることで根菜を含む農作物等の植物の育成性に優れる土壌を提供することができる。
３．歩道、公園、運動場などの一般的な土壌の土壌改良材として用いることで、歩道、公園、運動場などの地表を長期にわたり湿った状態にできるため、砂埃を抑制できる。
４．海浜公園をはじめ、歩道、公園、運動場などの土壌改良材として用いることで、歩道、公園、運動場などの地表を長期にわたり湿った状態にできるため、地表の表面の水分が蒸発することによる気化熱により、これらの場所の温度上昇を抑制できる。
５．農地、菜園、花壇、並びに公園、ゴルフ場、サッカー場、ラグビー場及びテニスコートなどの植物が植えられている箇所の土壌改良材として使用することで、水切れによる植物の枯死の発生を抑制できる。
加えて、従来の板状又は柱状の土壌改良材は施工時の負荷が大きかったが、本発明の一実施形態の土壌改良材は粒状物であるため施工が簡単である。
従来の板状又は柱状の土壌改良材は使用場所も限定されていた。例えば、砂漠や砂浜などであれば、板状物又は柱状物を埋設することは可能であるが、農作物を育てるための農地ではトラクターの使用が制限されるため、板状物又は柱状物の使用は難しかった。また、土系の舗道への活用を求められた場合、板状物では使用できないなどの問題もあった。一方で、本発明の一実施形態の土壌改良材は粒状物であるため、適用可能場所が板状物及び柱状物に比べて多岐にわたり、農地及び土系の舗道でも使用可能である。

以下、本発明の例示の実施形態に係る土壌改良材について説明をおこなうが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

一実施形態の土壌改良材は、孔径が１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下のナノメートルオーダーの気孔及び孔径が１μｍ超１０００μｍ以下のマイクロメートルオーダーの気孔を有する多孔質セラミックスを構成素材として含有する粒状物を含み、前記粒状物の粒子径は１ｍｍ以下であり、飽和透水係数（変水位法）が１．０×１０^−９ｍ／ｓ以上、かつ、１．０×１０^−３ｍ／ｓ未満である。

（多孔質セラミックスを構成素材として含有する粒状物）
本実施形態の多孔質セラミックスは、孔径が１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下のナノメートルオーダーの気孔及び孔径が１μｍ超１０００μｍ以下のマイクロメートルオーダーの気孔を有する。多孔質セラミックスは粒状であってよい。本実施形態の粒状物は、前記マイクロメートルオーダーの気孔とナノメートルオーダーの気孔を有する多孔質セラミックスを構成素材として含有し、かつ、１ｍｍ以下の粒子径を有するものである。好ましくは、粒状物は前記マイクロメートルオーダーの気孔とナノメートルオーダーの気孔を有する多孔質セラミックスのみからなる。ここで多孔質セラミックスとは、セラミックスすなわち金属又はケイ素の酸化物の焼結体で、多孔質すなわち気孔（孔）を多数有するものである。具体的には、セラミックスは、粘土を主な成分の一つとする混合物を焼成して得られたものである。セラミックスの気孔は、例えば後述する多孔質セラミックスの製造方法における焼成の際に自然に、又は発泡剤等の添加物の作用によって生ずる。
好ましくは、多孔質セラミックスは、後述する製造方法で製造された結果として、粘土が焼結された成分を有し、後述する製造方法で述べるような各種の任意成分、すなわち各種の繊維やガラス、珪藻土等を含有していてもよい。

気孔の孔径は、原料の種類、成形条件、及び焼成条件を選択して組み合わせることにより調節できる。なお、気孔の孔径は、電子顕微鏡観察を行った画像データから縮尺に従って画像処理を行うことで測定することができる。本開示において、粒状物の気孔の孔径は、粒状物の表面に存在する気孔の長径を電子顕微鏡を用いて測定した値である。

多孔質セラミックスに形成されている気孔は、それぞれ独立したものであってもよいし、相互に連通した連通孔であってもよいが、得られる粒状物の水の吸い上げ性能の観点より相互に連通したものがよい。

本実施形態において、粒状物の粒子径は１ｍｍ以下である。なお、粒子径は篩分けにより測定される値であり、１ｍｍ以下とは、目開き１ｍｍの篩を通過するものを意味する。粒子径が１ｍｍ以下であることにより優れた水の吸い上げ性能を有することができる。下限は特に限定されるものではなく、通常、ふるい分けによる分離はしていないが、０．００１ｍｍ超であると、水の吸い上げ性能をより向上させ、取扱い時の粉たちを抑制することができるため好ましい。水の吸い上げ性能の向上及び取扱い時の粉たちの抑制の観点からは、上限は０．９５ｍｍ、下限は０．０１ｍｍがより好ましい。

（土壌改良材）
本実施形態の土壌改良材は、孔径が１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下のナノメートルオーダーの気孔及び孔径が１μｍ超１０００μｍ以下のマイクロメートルオーダーの気孔を有する多孔質セラミックスを構成素材として含有する粒状物であって、前記粒状物の粒子径が１ｍｍ以下である粒状物を含み、飽和透水係数（変水位法）が１．０×１０^−９ｍ／ｓ以上、かつ、１．０×１０^−３ｍ／ｓ未満であるものである。

本実施形態の土壌改良材が優れた水の吸い上げ性能を有する理由は定かではないが、多孔質セラミックスの有する気孔の大きさと、粒状物の粒子径のバランスによるのではないかと推定している。

土壌改良材は、上記の粒状物のみからなるものであると水の吸い上げ性能の観点から好ましいが、本発明の目的を逸脱しない範囲で、上記の粒状物以外の粒状物、例えば、粒状物の製造過程等で混入する、粒子径が１ｍｍ超の大きな粒子径の粒状物、上記の条件を満たす気孔を有さない粒状物などを含んでいてもよい。

土壌改良材は、他の土壌改良材、例えば無機質系のゼオライト、バーミキュライト、パーライト、若しくはベントナイトなど、有機質系の堆肥、腐葉土、若しくは泥炭など、高分子系のポリエチレンイミン化合物など、黒土、赤玉土、鹿沼土などを含んでもよい。

土壌改良材中の上記の粒状物の含有量は、水の吸い上げ性の観点から３０質量%以上が好ましく、４０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がさらに好ましく、６０質量％以上がいっそう好ましい。含有量の上限は特に限定されないが、例えば１００質量％、９５質量％、又は９０質量％としてよい。

本実施形態の土壌改良材は、優れた水の吸い上げ性能を有しており、１０日経過時の水の吸い上げ高さが１００ｃｍ以上であるとよい。１０日経過時の水の吸い上げ高さが１００ｃｍ以上であれば、地中のより深くにある水を吸い上げて地表を湿らせたり、地表近くまで水を吸い上げたりすることができる。１０日経過時の水の吸い上げ高さは、より好ましくは１１０ｃｍ以上、さらに好ましくは１２０ｃｍ以上がよい。
なお、水の吸い上げ高さが１００ｃｍ以上になるまでの時間は、土壌改良材が地下から継続的に水を吸い上げるため特に限定する必要はないが、好ましくは７日経過時、さらに好ましくは４日経過時に１００ｃｍ以上となるとよい。
このような水の吸い上げ性能を有していることより、上記の効果にて記載された観点において、より優れた効果を期待することができる。

なお、水の吸い上げ高さの測定は下記の方法にておこなう。
測定条件
１．外径７０ｍｍ（内径６．３ｍｍ）、高さ２０００ｍｍの透明性アクリルパイプを準備する。次に、アクリルパイプに試料を充填するために、そのアクリルパイプの一方の開口部を不織布（ポリプロピレン製、目付１５ｇ／ｍ^２）で覆い不織布がアクリルパイプから外れないようにテープで固定する。
２．当該不織布で覆った側を下にし、アクリルパイプを固定用のスタンドに立てて仮設置する。
３．乾燥させた試料を当該アクリルパイプに充填する。この際、アクリルパイプの側面を手で叩きながら試料が沈まなくなるまで試料を締め、充填する。
４．試料を充填したアクリルパイプの下部に水槽を設置する。水槽とアクリルパイプ部の不織布で覆った底面が水槽の底に接触しないように、パイプの底面と水槽の底との間にかましもの（厚さ１ｃｍの木の板）を用い、アクリルパイプの高さの調整を行う。なお、かましものはアクリルパイプの不織布で覆った底面の５０％以上は覆わないように設置する。
５．次に、前記水槽に水を入れ、アクリルパイプの不織布で覆った底面から７ｃｍの高さまでアクリルパイプが水につかるようにする。試験中は水面の高さが変わらないように、随時、水を追加する。
６．水槽に水を入れた後より任意の時間経過後に水の吸い上げ高さを測定した。具体的には、水面からアクリルパイプに充填された試料が水を吸い上げ色が変わった箇所までの長さを試料の水の吸い上げ高さとしてメジャーを用いて測定する。

本実施形態の土壌改良材は、飽和透水係数（変水位法）（本開示において単に「飽和透水係数」ともいう）が１．０×１０^−９ｍ／ｓ以上、かつ、１．０×１０⁻³ｍ／ｓ未満である。飽和透水係数は、好ましくは５．０×１０^−９ｍ／ｓ以上、より好ましくは１．０×１０^−８ｍ／ｓ以上、さらに好ましくは５．０×１０^−８ｍ／ｓ以上である。一方で、飽和透水係数は、好ましくは５．０×１０^−４ｍ／ｓ以下、より好ましくは１．０×１０^−４ｍ／ｓ以下、さらに好ましくは５．０×１０^−５以下、いっそう好ましくは１．０×１０^−５以下である。
飽和透水係数が低いと水が通過しにくく、遮水層として作用する可能性がある。しかしながら、本発明者らは、上記の低レベルの飽和透水係数を有する土壌改良材が、優れた水の吸い上げ性能を有することを見出した。
飽和透水係数が前記下限を下回り透水性が低下しても、上記上限を上回って透水性が向上しても水の吸い上げ性能が低下するおそれがある。

本開示において、飽和透水係数（変水位法）とは、ＪＩＳ Ａ１２１８：２００９ 土の透水試験方法 変水位透水試験に準拠して測定した値を水温１５℃における数値に補正した値である。なお、供試体として、ＪＩＳ Ａ１２１０：２００９ 突固めによる土の締固め試験方法に準拠して試料の最大乾燥密度を求め、求められた最大乾燥密度の９０％に締め固めたものを用いる。突固めによる土の締固め試験方法において、ランマーを用いた突固め方法の種類は呼び名Ａとし、試料の準備方法及び使用方法の組合せの呼び名は、ａ、ｂ、及びｃから試料に適した条件のものを選択する。

（土壌）
一実施形態の土壌は、一実施形態の土壌改良材を含むものである。土壌は、一実施形態の土壌改良材のみからなるものであってよく、排水性に優れた礫また砂（山砂、川砂、海砂など）、シルト、遮水性に優れた粘土などの土壌と一実施形態の土壌改良材を混合した配合物であってもよい。

土壌における土壌改良材の配合割合は特に限定されるものではなく、土壌改良材と配合される土壌の性能（透水性に優れた土や保水性に優れた土などその土壌の性能）、得られた土壌を用いる場所の環境（水分が地中のどのくらいの深さに存在しているのかなど）、及び土壌を用いることにより求められる性能（舗道における砂埃の発生の抑制に用いるのか、砂地の緑化に用いるのか、農地での水切れによる植物の枯死の発生の抑制に用いるのか、潅水の回数の低減に用いるのかなど）に応じて配合すればよい。
土壌における土壌改良材の配合量の下限は前記の理由により特に限定されるものではないが、土壌全体の１質量％以上が好ましく、より好ましくは５質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上、いっそう好ましくは２０質量％以上である。配合割合の上限は、例えば土壌改良材１００質量％、８０質量％、又は６０質量％としてよい。

土壌改良剤を含む土壌は、地中深くに存在する水を、地表又は地表近辺まで吸い上げることができるため、植物を育成すること、水切れによる植物の枯死の発生を抑制すること、及び植物への潅水の回数を減らすことへの効果が期待できる。また、地中深くに存在する水を地表まで吸い上げることによる砂埃を抑える効果、及び地表又は地表近辺まで吸い上げられた水分が気化する際の気化熱により、地表付近の温度上昇を抑止し、ヒートアイランド現象を抑制する効果も期待できる。

（多孔質セラミックスの製造方法）
多孔質セラミックスの製造方法としては、例えば、後述の原料を混合して混合物（以下、単に混合物ということがある）とし（混合工程）、この混合物を成形して成形体とし（成形工程）、この成形体を焼成して多孔質セラミックスを得る（焼成工程）方法等が挙げられる。

混合工程は、各種の原料、好ましくは粘土を含む原料を混合して混合物を得る工程である。
混合物としては、例えば、発泡剤、有機汚泥、及び珪藻土からなる群から選択される少なくとも１種と、粘土とを原料として含むものが好ましい。混合物は、より好ましくは粘土と発泡剤とを含み、さらに好ましくは、粘土と、発泡剤と、有機汚泥及び／又は珪藻土とを含む。

発泡剤を用いることで多孔質セラミックスの粒状物に大きなミリメートルオーダーの気孔を形成することができ、珪藻土を用いることで多孔質セラミックスの粒状物にマイクロメートルオーダーの気孔を形成することができる。また、有機汚泥を用いることで多孔質セラミックスの粒状物にマイクロメートルオーダーの気孔と、ナノメートルオーダーの気孔とを形成することができる。

発泡剤は、焼成時に発泡するものであり、例として、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、炭酸マグネシウム、及びスラグ等の公知のセラミックス用の発泡剤が挙げられる。これら発泡剤の中でも、スラグが好ましい。スラグとしては、特に限定されないが、例えば、金属精錬時に発生する高炉スラグ、都市ゴミの溶融時に発生する都市ゴミ溶融スラグ、下水汚泥の溶融時に発生する下水汚泥溶融スラグ、及びダクタイル鋳鉄等の鋳鉄時に発生する鋳鉄スラグ等のガラス質スラグ等が挙げられる。中でも、組成が安定しているため安定した発泡状態が得られると共に、他のスラグに比べ１．５〜２倍程度の発泡率である鋳鉄スラグがより好ましい。

スラグを用いる場合の前記混合物中のスラグの配合量は、得られる土壌改良剤の水の吸い上げ性能や後の粉砕工程での破砕及び粉砕性（破砕及び粉砕のしやすさ）の観点より、前記混合物の全体質量に対して１５質量％〜８０質量％が好ましく、２０〜７０質量％がより好ましく、３０〜６０質量％がさらに好ましい。

有機汚泥は、主成分として有機物を含有する汚泥である。有機汚泥は、任意のものを用いることができ、下水や工場等の排水処理に由来する活性汚泥が好ましい。活性汚泥は、活性汚泥法を用いた排水処理設備から、凝集及び脱水工程を経て排出される。有機汚泥を用いることで、焼成工程にて有機汚泥の有機物が焼失しマイクロメートルオーダーの気孔を効率的に形成でき、さらに、ナノメートルオーダーの気孔を形成できる。ナノメートルオーダーの気孔が形成されることで、水の吸い上げ性に優れる多孔質セラミックスが得られる。さらに、廃棄物の位置付けであった排水処理由来の活性汚泥を原料として再度利用することができる。
有機汚泥の含水率は、例えば、有機汚泥の全体質量に対して水が５〜９０質量％であることが好ましく、６０〜９０質量％であることがより好ましく、６５〜８５質量％であることがさらに好ましい。上記範囲内であれば、混合物中への混合が容易である。

有機汚泥中の有機物の含有量は、特に限定されないが、例えば、有機汚泥の固形分中の有機物の含有量（有機物含有量）が７０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましい。有機汚泥中の有機物の最大含有量は目安として１００質量％である。前記有機物含有量が多いほど、マイクロメートルオーダーの気孔を容易に形成でき、さらに、ナノメートルオーダーの気孔を形成できる。本開示において、有機物含有量は、乾燥後の汚泥をＪＩＳ Ｍ８８１２−１９９３に準じた測定法により測定した値である。具体的には、炭化温度７００℃で灰分（質量％）を測定し、下記（１）式により求まる値である。

有機物含有量（質量％）＝１００（質量％）−灰分（質量％） ・・・（１）

有機汚泥の平均粒子径は、好ましくは１〜５μｍ、より好ましくは１〜３μｍである。有機汚泥は、焼成により焼失し、その部分に気孔を形成するため、平均粒子径が小さいほど小さいサイズの気孔を形成できる。なお、本開示において平均粒子径は、体積基準のメジアン径を測定して求まる値である。具体的には、粒度分布測定装置（ＬＡ−９２０、株式会社堀場製作所製）により測定される体積基準のメジアン径（体積５０％径）である。

有機汚泥を用いる場合の前記混合物中の有機汚泥の含有量は、混合物の成形性等を勘案して決定することができ、例えば、前記混合物の全体質量に対して０．１〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましく、５〜１５質量％がさらに好ましい。前記混合物中の有機汚泥の含有量が前記範囲内であれば混合物は適度な流動性と可塑性とを備え、成形装置を閉塞することなく円滑に成形できる。

珪藻土は、珪藻の遺骸からなる堆積物であり、マイクロメートルオーダーの気孔を有する多孔質である。珪藻土を用いることで、珪藻土に由来する微細な気孔を多孔質セラミックスに形成できる。
珪藻土としては、特に限定されず、従来、耐火断熱煉瓦、濾過材等に使用されていたものと同様のものを用いることができる。例えば、珪藻土に狭雑している粘土鉱物（モンモリロナイト等）、石英、及び長石等を分別精製せずに用いることができ、これらの含有率を認識した上で、混合物への配合量を調整することができる。また、珪藻土を用いて製造され廃棄された耐火断熱煉瓦、濾過材又はコンロなどを粉砕して珪藻土として用いることもでき、廃棄物削減の観点から好ましい。

珪藻土を用いる場合の混合物中の珪藻土の含有量は、得られる土壌改良剤の水の吸い上げ性及び強度等を勘案して決定でき、例えば、１〜４５質量％が好ましく、１〜３５質量％がより好ましい。

粘土は、一般的に窯業原料として用いられる粘土状の性状を示す鉱物材料であり、珪藻土以外のものである。
粘土は、従来、セラミックスに用いられる公知のものを用いることができ、石英、長石、又はその他の粘土系素材等の鉱物組成で構成され、構成鉱物はカオリナイトを主とし、ハロイサイト、モンモリロナイト、イライト、ベントナイト又はパイロフィライトを含むものが好ましい。中でも、蛙目粘土等が挙げられる。粘土は、１種単独で又は２種以上を適宜組み合わせて配合できる。

粘土を用いる場合の混合物中の粘土の含有量は、多孔質セラミックスに求める強度や成形性等を勘案して決定でき、例えば、５〜６０質量％が好ましく、５〜５０質量％がより好ましく、１０〜４０質量％がさらに好ましい。上記範囲内であれば円滑に成形できると共に、水の吸い上げ性により優れた土壌改良材を得ることができる。

混合物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、添加剤を含有してもよい。添加剤としては、例えば、マイティ２０００ＷＨ（商品名、花王株式会社製）等のナフタリン系の流動化剤、メルメントＦ−１０（商品名、昭和電工株式会社製）等のメラミン系の流動化剤、ダーレックススーパー１００ｐＨ（商品名、グレースケミカルズ株式会社製）等のポリカルボン酸系の流動化剤、銀、銅及び亜鉛等の抗菌剤、塩化アンモニウム及び塩化亜鉛等の消臭剤、ゼオライト及びアパタイト等の吸着剤、長さが１ｍｍ〜５ｃｍの炭素繊維、バサルト繊維及びロックウール等の強度向上剤、並びに金属アルミニウム等が挙げられる。
混合物に添加剤を配合する場合、添加剤の配合量は、例えば、５〜１０質量％の範囲で決定することが好ましい。

混合物の流動性の調整等を目的として、適宜、水を配合してもよいが、有機汚泥が好適な配合比で配合されている場合など、混合工程にて水を添加しなくてもよい。
水分が多い場合には、例えば、ガラスや瓦などの破砕物を含んでいるとよい。特に瓦の破砕物を配合することにより、過剰な水分を吸収し、混合物の流動性を調整し、成形性を向上させることができる。また、ガラスを用いる場合には、多孔質セラミックスに形成される気孔を閉塞しないように高融点ガラスの粒子状フィラーを用いることが好ましい。
瓦の代替として、多孔質セラミックスを構成材料とする粒状物を用いてもよい。瓦の代替として用いることのできる好ましい多孔質セラミックスを構成材料とする粒状物は、粒子径が１ｍｍ以下である粒状物、粒子径が１ｍｍ超５ｍｍ以下である粒状物、又はこれらの組み合わせである。上記粒状物を構成する多孔質セラミックスは、好ましくは孔径が１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下のナノメートルオーダーの気孔及び孔径が１μｍ超１０００μｍ以下のマイクロメートルオーダーの気孔を有する。

ガラス及び／又は瓦を用いる場合の混合物中のガラス及び瓦（多孔質セラミックスを構成材料とする粒状物を含む場合には、この粒状物も含む）の含有量は、本発明の目的を逸脱しない範囲で混合物の目的とする流動性にあわせて適宜選択すればよいが、ガラス、瓦及び多孔質セラミックスを構成材料とする粒状物以外の原料の合計１００質量部に対し、５〜４０質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。

混合工程に用いられる混合装置は特に限定されず、公知の混合装置を用いることができる。
混合装置としては、例えば、ミックスマラー（新東工業株式会社製）等の混練機、ニーダー（株式会社モリヤマ製）及び混合機（日陶科学株式会社製）等が挙げられる。

成形工程は、混合工程で得られた混合物を任意の形状に成形する工程である。
成形方法としては、公知の成形方法を用いることができ、混合物の性状や所望する成形体の形状を勘案して決定することができる。成形方法としては、例えば、成形機を用いて押出成形し、ペレットなどの板状、粒状又は柱状等の成形体を得る方法、混合物を任意の形状の型枠に充填して成形体を得る方法、及び混合物を押し出し、延伸又は圧延した後、任意の寸法に切断する方法等が挙げられる。
成形機としては、真空土練成形機、平板プレス成形機及び平板押出し成形機等が挙げられ、中でも、真空土練成形機が好ましい。

焼成工程は、成形工程で得られた成形体を焼成し（焼成操作）、粘土等を焼結してセラミックスを得る工程である。
焼成前に必要に応じ成形体を乾燥させてもよい。公知の方法を用いて乾燥操作を行うことができる。例えば、成形体を常温（例えば、目安として２０〜３０℃前後）で自然乾燥させてもよいし、５０〜２２０℃の熱風乾燥炉で任意の時間処理して乾燥させてもよい。

焼成操作は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、ローラーハースキルン等の連続式焼結炉、又はシャトルキルン等の回分式焼結炉を用い、任意の温度で焼成する方法が挙げられる。中でも、焼成操作には、生産性の観点から連続式焼結炉を用いることが好ましい。
焼成温度（最高到達温度）は、混合物の性状等に応じて決定でき、例えば、８５０℃〜１２００℃とされる。焼成温度が上記下限値以上であれば、有機汚泥由来の臭気成分が熱分解され解消されると共に、有機汚泥中の有機物の大部分が揮発して減量する。上記上限値超であると、セラミックスの組織全体のガラス化が進み、気孔が閉塞するおそれがある。

＜多孔質セラミックスを構成材料とする粒状物の製造方法＞
多孔質セラミックスを構成材料とする粒状物の製造方法は、例えば、前記多孔質セラミックスの製造における焼成工程の後、多孔質セラミックスを破砕する破砕工程を含む。破砕工程では、焼成工程で得られた多孔質セラミックスをハンマーミル、二軸回転式破砕、ジェットミル、ボールミル、又はエッジランナーミル等で破砕及び粉砕（破砕操作）し、１ｍｍ以下の粒子径のものに篩分けしてよい（篩分操作）。また、篩分けし、粒子径が１ｍｍ以上の大きな粒状物を再度粉砕し、篩分けしてもよい。このようにして粒子径が１ｍｍ以下である多孔質セラミックスを構成素材として含有する粒状物を製造することができる。

以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。

（使用原料）
実施例及び比較例に用いた原料は、次の通りである。
＜有機汚泥＞
有機汚泥としては、染色工場（小松マテーレ株式会社）の活性汚泥法による排水処理設備から凝集及び脱水工程を経て排出された活性汚泥を用いた。この活性汚泥の有機物含有量（対固形分）は８３質量％、含水率は８５質量％、平均粒子径は２．６μｍであった。
＜粘土＞
粘土としては、蛙目粘土（岐阜県）を用いた。

＜発泡剤＞
発泡剤として、鋳鉄スラグを用いた。この鋳鉄スラグは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｋ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏを主成分とする粒子状（篩い分けし、直径１０ｍｍ以下）のダクタイル鋳鉄スラグである。
＜瓦＞
住宅用の瓦として使用された後、廃棄されたものを粉砕したもの（粒子径０．１ｍｍ〜１．２ｍｍ）を用いた。

物性値は以下の方法により測定した。
＜粒子径＞
粒状物の粒子径は、試料を篩分けし、目開きが１ｍｍの篩を通過したものを１ｍｍ以下、目開きが１ｍｍの篩を通過せずに目開きが５ｍｍ（４．７５ｍｍ）の篩を通過したものを１ｍｍ超〜５ｍｍ以下、目開きが５ｍｍ（４．７５ｍｍ）の篩を通過しなかったものを５ｍｍ超とした。なお、粒子径が１ｍｍ以下の試料は参考値として、ＨＯＲＩＢＡ レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置 ＬＡ−９２０（株式会社堀場製作所製）にて粒子径を測定した。
＜飽和透水係数（変水位法）＞
ＪＩＳ Ａ１２１８：２００９ 土の透水試験方法 変水位透水試験に準拠して測定した値を水温１５℃における数値に補正した値を飽和透水係数として決定した。なお、供試体として、ＪＩＳ Ａ１２１０：２００９ 突固めによる土の締固め試験方法に準拠して試料の最大乾燥密度を求め、求められた最大乾燥密度の９０％に締め固めたものを用いた。突固めによる土の締固め試験方法において、ランマーを用いた突固め方法の種類は呼び名Ａとし、試料の準備方法及び使用方法の組合せは呼び名ｂ（乾燥法で非繰り返し法）とした。
＜孔径の確認＞
多孔質セラミックスのマイクロメートルオーダーの気孔及びナノメートルオーダーの気孔の確認は、電子顕微鏡（ＳＥＭＥＤＸ Ｔｙｐｅ Ｈ形、日立サイエンスシステムズ製）を用い、３０倍〜１００００倍で観察して行った。

＜水の吸い上げ高さ＞
１．外径７０ｍｍ（内径６．３ｍｍ）、高さ２０００ｍｍの透明性アクリルパイプを準備した。次に、アクリルパイプに試料を充填するために、そのアクリルパイプの一方の開口部を不織布（ポリプロピレン製、目付１５ｇ／ｍ^２）で覆い不織布がアクリルパイプから外れないようにテープで固定した。
２．当該不織布で覆った方を下にし、アクリルパイプを固定用のスタンドに立てて仮設置した。
３．乾燥させた試料を当該アクリルパイプに充填した。この際、アクリルパイプの側面を手で叩きながら試料が沈まなくなるまで試料を締め、充填した。
４．試料を充填したアクリルパイプの下部に水槽を設置した。水槽とアクリルパイプ部の不織布で覆った底面が水槽の底に接触しないように、パイプの底面と水槽の底との間にかましもの（厚さ１ｃｍの木の板）を用い、アクリルパイプの高さの調整を行った。なお、かましものはアクリルパイプの不織布で覆った底面の５０％以上は覆わないように設置した。
実施例１、比較例１、比較例２、及び土壌１では長さ２ｍのアクリルパイプの上限まで試料を充填した。比較例３、比較例４、比較例５、土壌２、土壌３、土壌４、及び土壌５は、アクリルパイプのほぼ中央部の高さまで試料を充填した。
５．次に、前記水槽に水を入れ、アクリルパイプの不織布で覆った底面から７ｃｍの高さまでアクリルパイプが水につかるようにした。試験中は水面の高さが変わらないように、随時、水を追加した。
６．水槽に水を入れた後より任意の時間経過後に水の吸い上げ高さを測定した。具体的には、水面からアクリルパイプに充填された試料が水を吸い上げ色が変わった個所までの長さを試料の水の吸い上げ高さとしてメジャーを用いて測定した。

吸い上げ高さを測定した際に土壌改良材と混合した土壌は下記のものを用いた。
＜海砂＞
石川県能美市の海岸沿いの砂を水にて濯ぎ、篩分けにて１ｍｍ以下の粒子径のものを海砂として用いた。
＜山砂＞
石川県小松市のホームセンター（ＤＣＭカーマ２１小松店）で販売されている山砂を用いた。

（製造例１）
スラグ ４５．０質量％、粘土 ２２．５質量％、有機汚泥 １０．０質量％、瓦 ２２．５質量％の割合で混合し、可塑状態の混合物を得た（混合工程）。
次いで、得られた混合物を真空土練成形機で直径１．５ｃｍの円柱状に押し出したものを長さ３ｃｍに切断し、円柱状の成形体を得た。（成形工程）。

得られた成形体を、連続式焼結炉を用いて、焼成温度９９０℃、焼成温度での滞留時間１０分間の焼成条件にて焼成した（焼成工程）。
焼成後、得られた多孔質セラミックスの塊状物をハンマーミルで最大粒子径が１０ｍｍ以下となるまで破砕した。次に篩を用い、１ｍｍ以下（小）、１ｍｍ超５ｍｍ以下（中）、５ｍｍ超（大）に分け多孔質セラミックスを構成素材とした粒状物のみからなる土壌改良材を得た。
なお、１ｍｍ以下（小）に篩い分けされた多孔質セラミックスの粒状物を土壌改良材（小）（実施例１）、１ｍｍ超５ｍｍ以下（中）に篩い分けされたものを土壌改良材（中）（比較例１）、５ｍｍ超（大）に篩い分けされたものを土壌改良材（大）（比較例２）とした。

（実施例１、比較例１及び２、土壌１）
得られた土壌改良材（小）（実施例１）、土壌改良材（中）（比較例１）、土壌改良材（大）（比較例２）について、水の吸い上げ高さ、及び飽和透水係数を測定し表１に記載した。また、製造例１の（小）と（中）との混合物（土壌１、（小）の配合量は土壌１全体の５０質量％）の水の吸い上げ高さを測定し、表１に記載した。
電子顕微鏡を用い土壌改良材（小）の多孔質セラミックスを観察したところ、多孔質セラミックスは孔径が１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下のナノメートルオーダーの気孔及び孔径が１μｍ超１０００μｍ以下のマイクロメートルオーダーの気孔を有していることが確認された。
土壌改良材（小）に対し粒度分布測定装置を用い粒子径を測定したところ、メジアン径１０１．２６８５μｍ、算術平均１１１．８５２９μｍ、モード径１４２．９３１３μｍ、最大粒子径５１７μｍ、最小粒子径１．９８μｍであった。

測定結果より、粒子径が１ｍｍ以下である粒状物を含み、飽和透水係数（変水位法）が１．０×１０^−９ｍ／ｓ以上、かつ、１．０×１０^−３ｍ／ｓ未満の条件を満たす実施例１の土壌改良材（小）の水の吸い上げ高さは４日後に１００ｃｍを超え、他の粒子径及び飽和透水係数が大きいものに比べ著しく優れた水の吸い上げ性能を有していることが確認された。
飽和透水係数が低く、水の遮断性に優れているにも関わらず、水の遮断層とはならなかったことは意外な結果であり、本実施例の土壌改良材は優れた地下の水を吸い上げる性能を有していることが確認された。

（比較例３及び４、土壌２〜５）
海砂のみ（比較例３）、及び山砂のみ（比較例４）の水の吸い上げ高さを測定し、表１に記載した。
また、製造例１の土壌改良材（小）と海砂の混合物（土壌２、３、配合量は表１に記載のとおりである）、及び製造例１の土壌改良材（小）と山砂の混合物（土壌４、５、配合量は表１に記載のとおりである）の水の吸い上げ高さを測定し、表１に記載した。

製造例１の土壌改良材（小）を混合した土壌は、いずれも水の吸い上げ高さが増しており、特に海砂に土壌改良材を２０質量％配合した土壌３は、配合しないものに比べ水の吸い上げ性能が約６〜７倍に向上し、山砂に近い水の吸い上げ性能を有する土壌となっていることが確認された。

一実施形態の土壌改良材は水の吸い上げ性能に優れるため、植物の育成性に優れ、路面の砂埃の発生及び地表面温度の上昇を抑制することができる土壌に改良することができる。土壌改良材は、通常の土壌と混ぜて使用することができ土壌改良が容易にできる。一実施形態の土壌改良材を含む土壌は水の吸い上げ性能に優れるため、植物の育成性に優れ、路面の砂埃の発生及び地表面温度の上昇を抑制することができる。

Claims (3)

1. 孔径が１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下のナノメートルオーダーの気孔及び孔径が１μｍ超１０００μｍ以下のマイクロメートルオーダーの気孔を有する多孔質セラミックスを構成素材として含有する粒状物を含み、
   前記粒状物の粒子径は１ｍｍ以下であり、
   飽和透水係数（変水位法）が１．０×１０^−９ｍ／ｓ以上、かつ、１．０×１０^−３ｍ／ｓ未満である土壌改良材。
2. １０日経過時の水の吸い上げ高さが１００ｃｍ以上である請求項１に記載の土壌改良材。
3. 請求項１又は２に記載の土壌改良材を含む土壌。