JP2022118904A - 植生基盤及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物の根張りのための空隙を確保しつつ、植物の育成のための水分供給を可能とする。【解決手段】集合体を形成する骨材４…の相互間に間隙が設けられた透水性基盤５の前記間隙に、ビニロン繊維６が担持された植生基盤１である。前記ビニロン繊維６は、前記透水性基盤５の表面から流し込まれて、所定の深さ範囲まで達した樹脂系接着剤によって前記骨材４に担持されるとともに、この樹脂系接着剤の外部に、該ビニロン繊維６の一部が突出した状態で配置されるか、前記透水性基盤５の全体に亘って、前記骨材相互間を固めるのに用いられる樹脂バインダーによって前記骨材４に担持されるとともに、この樹脂バインダーの外部に、該ビニロン繊維６の一部が突出した状態で配置されている。前記透水性基盤５は、空隙率４０％以上、透水係数１．３cm／s以上である。【選択図】図２

Description

本発明は、水路壁面等の通水性と保水性を両立させた植生基盤及びその製造方法に関する。

近年、多様な生物の成育場所とされてきた水田や水路、ため池などが圃場の大規模開発やコンクリート化などにより、生物の成育が困難な場所へと変化してきている。生物の成育場所としての役割を維持するためには、生物の生育環境に配慮した施工を行うことが重要になる。

これまでにも、下記特許文献１などに開示されるように、発泡セラミックスを利用した水路壁面等の緑化技術が提案され、一定の効果があることが確認されているが、発泡セラミックスは製作コストが高いという課題があった。

特開２０００－９２９７８号公報 特開２０２０－１８６５５７号公報

そこで、コスト面を考慮した上で、発泡セラミックスに代わる植生基盤の開発が必要となる。水路壁面等に設置する際の植生基盤に要求される条件としては、(1)内部が植物の根張りの妨げにならないこと、(2)水路壁面に設置した際の水流への耐久性が高いこと、などが挙げられる。かかる条件に適合する部材として、上記特許文献２に開示されるように、集合体を形成している骨材の相互間隙間が水通路として作用する透水性基盤が例示できる。この透水性基盤は、骨材が無機繊維を混合した樹脂バインダーで固められることにより、集合体を形成している骨材の相互間に無機繊維を混合した樹脂バインダーが介在して骨材同士が３次元立体構造を形作って固定されるため、骨材の相互間に広い隙間が形成されてより高い排水性能が発揮されるようになるというものである。かかる透水性基盤は、従来のステンレス製グレーチングに代わる排水蓋などとして使用されるものであり、骨材間の空隙率が４０％以上、透水係数が１．３cm／s以上の物性を備えるものである。

上述の透水性基盤は、その高い空隙率から植物の根張りを妨げず、植生基盤としての機能が期待できるが、空隙率が高いことによる透水性の高さ故に保水性に乏しく、植物の生育において不安を抱えている。

また、水路壁面に設置した際、水に浸っている下部はよいが、水に浸っていない上部は、その空隙率の高さ故に毛細管現象による水の供給も期待できず、植物が生育できない状況であった。

そこで本発明の主たる課題は、植物の根張りのための空隙を確保しつつ、植物の育成のための水分供給が可能な植生基盤及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、集合体を形成する骨材の相互間に間隙が設けられた透水性基盤の前記間隙に、ビニロン繊維が担持された植生基盤であって、
前記ビニロン繊維は、前記透水性基盤の表面から流し込まれて、所定の深さ範囲まで達した樹脂系接着剤によって前記骨材に担持されるとともに、前記樹脂系接着剤の外部に、該ビニロン繊維の一部が突出した状態で配置されていることを特徴とする植生基盤が提供される。

上記請求項１記載の発明は、透水性基盤にビニロン繊維を担持する第１の形態例であり、前記ビニロン繊維が、前記透水性基盤の表面から流し込まれて、所定の深さ範囲まで達した樹脂系接着剤によって前記骨材に担持されるとともに、前記樹脂系接着剤の外部に、該ビニロン繊維の一部が突出した状態で配置されている。このため、前記樹脂系接着剤が骨材への定着に寄与し、ビニロン繊維が透水性基盤から漏出するのが防止できるとともに、前記樹脂系接着剤によって骨材に担持されたビニロン繊維が保水性を担保するようになる。特に、本第１形態例では、透水性基盤の表面から所定の深さ範囲の間隙部にビニロン繊維が担持されているため、表層部に根張りした植物の根に充分に水分が供給できるようになる。

請求項２に係る本発明として、集合体を形成する骨材の相互間に間隙が設けられた透水性基盤の前記間隙に、ビニロン繊維が担持された植生基盤であって、
前記ビニロン繊維は、前記透水性基盤の全体に亘って、前記骨材相互間を固めるのに用いられる樹脂バインダーによって前記骨材に担持されるとともに、前記樹脂バインダーの外部に、該ビニロン繊維の一部が突出した状態で配置されていることを特徴とする植生基盤が提供される。

上記請求項２記載の発明は、透水性基盤にビニロン繊維を担持する第２の形態例であり、前記ビニロン繊維が、前記透水性基盤の全体に亘って、骨材相互間を固めるのに用いられる樹脂バインダーによって前記骨材に担持されるとともに、前記樹脂バインダーの外部に、該ビニロン繊維の一部が突出した状態で配置されている。本第２形態例では、特に、透水性基盤の全体に亘ってビニロン繊維が担持されているため、植生基盤の内部深くまで伸びた根にも充分に水分が供給できる。

請求項３に係る本発明として、前記透水性基盤は、空隙率４０％以上、透水係数１．３cm／s以上である請求項１、２いずれかに記載の植生基盤が提供される。

上記請求項３記載の発明では、前記透水性基盤の物性として、空隙率４０％以上、透水係数１．３cm／s以上とすることにより、植物の根が内部に侵入しやすくなり、内部に侵入した根まで充分に水分が供給される。

請求項４に係る本発明として、上記請求項１記載の植生基盤を製造する方法であって、
前記透水性基盤の表面に、前記ビニロン繊維を混合した前記樹脂系接着剤を流し込むことを特徴とする植生基盤の製造方法が提供される。

上記請求項４記載の発明は、植生基盤にビニロン繊維を担持する第１の方法について規定しており、前記透水性基盤の表面に、前記ビニロン繊維を混合した樹脂系接着剤を流し込むことにより、透水性基盤にビニロン繊維を担持している。前記ビニロン繊維を混合した樹脂系接着剤を、前記透水性基盤の表面に流し込むことにより、樹脂系接着剤が透水性基盤の内部に流入するとともに、その過程でビニロン繊維が骨材に担持される。

請求項５に係る本発明として、上記請求項２記載の植生基盤を製造する方法であって、
前記骨材と前記ビニロン繊維とを混合した後、前記樹脂バインダーで固めて成型することを特徴とする植生基盤の製造方法が提供される。

上記請求項５記載の発明は、植生基盤にビニロン繊維を担持する第２の方法について規定しており、骨材とビニロン繊維とを予め混合しておき、骨材相互間を固定する樹脂バインダーでビニロン繊維を骨材に定着させている。このため、植生基盤の全体に亘ってビニロン繊維を配置することができる。

以上詳説のとおり本発明によれば、植物の根張りのための空隙を確保しつつ、植物の育成のための水分供給が可能な植生基盤及びその製造方法が提供できるようになる。

本発明に係る植生基盤１を適用した水路２の平面図である。 第１形態例に係る植生基盤１Ａの断面図である。 骨材４に担持されたビニロン繊維６と根張りした植物のイメージ図である。 第２形態例に係る植生基盤１Ｂの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

本発明に係る植生基盤１は、人工的な水路や河川、湖沼等の護岸面の他、法面や擁壁等、コンクリートなどからなる壁面の表面を緑化するため、これら壁面の表面に配置される植生用の基盤であり、これらの壁面における自然的景観の保全や生物多様性の向上を目的として、壁面における植物の育成を可能にするためのものである。

図１は、前記植生基盤１を水路２の壁面３に設置したときの水路２の平面図である。この図１に示されるように、本植生基盤１は、コンクリート製の床版部と該床版部の両側に立設された側壁部とからなる水路２に対し、前記両側壁部の内面（壁面３の表面）であって、少なくとも水面から壁面３の上端にかけて取り付けられる。

前記植生基盤１は、図２に示されるように、集合体を形成する骨材４、４…の相互間に間隙が設けられた透水性基盤５の前記間隙に、ビニロン繊維６、６…が担持されて成るものである。

前記骨材４には、砂利や砕石、細砂などを適宜使用することが可能である。前記骨材４の集合体は、骨材４、４…の相互間に間隙が設けられており、この間隙を通じて通水や植物の根張りができるようになっている。

前記骨材４の粒径（平均粒径）は適宜設定できるが、好ましくは３０ｍｍ以下、特に２０ｍｍ以下がより好ましい。骨材４の粒径は透水性基盤５の全体に亘ってほぼ一定としてもよいし、厚み方向に変化させてもよい。例えば、表面層の粒径を、それより外側の層の粒径と比較して小さくすることにより、植生基盤１の表面に植物の種子が着床して発芽しやすくしてもよい。

前記透水性基盤５は、前記骨材４…の集合体からなり、前記骨材４の相互間に間隙が設けられることにより、高い通水性を備えている。この透水性基盤５の物性としては、空隙率が４０％以上であり、透水係数が１．３cm／s以上であるのが好ましい。前記空隙率ρは、多孔質体における総体積Ｖに対する間隙の体積ｖの割合を百分率で表したものであり、ρ＝ｖ／Ｖ×１００％から求めることができる。前記透水性基盤５が４０％以上の高い空隙率を有することにより、植物の根が内部に侵入しやすく、植物の根張りを確実に行うことができる。また、前記透水係数は、水の流れやすさを示し、この値が大きければ水を通しやすく、反対に小さければ水を通しにくい。前記透水性基盤５が１．３cm／s以上の高い透水係数を有することにより、水路２を流れる水や雨水等が植生基盤１の内部まで浸透しやすくなる。

また、前記透水性基盤５は、骨材４として、砂利や砕石、細砂などを用いているため、従来の発泡セラミックスなどからなるものと比較して製造コストを大幅に低減することができる。

前記ビニロン繊維６は、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）からなる合成繊維で、建設分野ではセメントコンクリートの補強材に用いられるなど、産業用・工業用の分野において広く使用されている。このビニロン繊維の特徴の一つに、吸水性・親水性があり、常時３～５％の水分が保持でき、温度が上昇すると最大１２％程度まで吸水できるという性質を有するものである。また、ビニロン繊維は、耐アルカリ性も高いため、セメントコンクリートを多用する建設現場でも問題なく使用でき、漁網にも使用されるように強度、耐候性、耐摩耗性にも優れているため、植生基盤１に適用したとしても、長期間に亘って植生基盤としての性能が維持できる。また、ビニロン繊維の化学構造は、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）からなり、燃焼させたとしてもダイオキシン等の有害ガスを発生させることもない。

本発明に係る植生基盤１では、前記骨材４…の集合体である透水性基盤５の間隙に、所定の手段によって前記ビニロン繊維６を担持することことによって、保水性を付与し、植物の育成のための水分供給ができるようにしている。

前記ビニロン繊維６を担持する手段としては、以下の２つの形態のいずれかを用いることができる。第１の形態例に係る植生基盤１Ａでは、図２に示されるように、前記ビニロン繊維６は、前記透水性基盤５の表面から流し込まれて、所定の深さ範囲まで達した樹脂系接着剤によって前記骨材４に担持されるとともに、前記樹脂系接着剤の外部に、該ビニロン繊維６の一部が突出した状態で配置されている。

前記樹脂系接着剤が骨材４…の間隙間を流通する過程で、この樹脂系接着剤が、該樹脂系接着剤に混入されたビニロン繊維６を骨材４に定着させるのに寄与し、ビニロン繊維６が透水性基盤５から漏出するのを防止するとともに、該樹脂系接着剤に担持されたビニロン繊維６が保水性を担保するように作用する。このため、透水性基盤５の骨材４…相互の間隙に植物の根が伸びてしっかりと根張りができるとともに、通水性が維持され、且つ、図３に示されるように、骨材４に定着したビニロン繊維６から植物の根に対し、育成のための充分な水分が供給されるようになる。

特に、本第１形態例では、透水性基盤５の表面から所定の深さ範囲にビニロン繊維６が担持されているため、表層部に根張りした植物の根に充分な水分が供給できる。

前記樹脂系接着剤が流入する深さ範囲としては、透水性基盤５の厚みに対して、１０～１００％、好ましくは１０～５０％、より好ましくは２０～５０％である。

前記樹脂系接着剤としては、公知の合成系の接着剤を任意に使用することができ、その中でも、２液性のエポキシ系接着剤又はシリコン系接着剤を用いるのが好ましい。

第１形態例に係る植生基盤１Ａを製造するには、予め、樹脂系接着剤にビニロン繊維６を混合した混合液を作製しておき、透水性基盤５の表面に、この混合液を流し込む。これにより、樹脂系接着剤が透水性基盤５の骨材４…の間隙間に流入するのに伴って、ビニロン繊維６も流入し、その過程で、前記樹脂系接着剤の外部に一部が突出した状態でビニロン繊維６が骨材４に定着する。このとき、低粘度の樹脂系接着剤を用いることにより、骨材４…の間隙が接着剤によって塞がれるのが防止でき、空隙率の減少を軽微に抑えることができる。

次いで、第２形態例に係る植生基盤１Ｂでは、図４に示されるように、前記ビニロン繊維６は、前記透水性基盤５の全体に亘って、前記骨材４…相互間を固めるのに用いられる樹脂バインダーによって骨材４に担持されるとともに、前記樹脂バインダーの外部に、該ビニロン繊維６の一部が突出した状態で配置されている。

本第２形態例に係る植生基盤１Ｂを製造するには、骨材４とビニロン繊維６とを混合した後、これに骨材４…相互間を固めるのに用いられる樹脂バインダーを投入し、前記樹脂バインダーで固めて成型する。これにより、樹脂バインダーの外部にビニロン繊維６の一部が突出した状態で配置されるようになる。

特に、本第２形態例では、透水性基盤５の全体に亘ってビニロン繊維６が担持されるため、植生基盤１Ｂの内部深くまで伸びた根にも充分に水分が供給できるようになる。また、この場合でも、前記ビニロン繊維６を混入したことにより空隙率の減少は軽微であり、植生基盤１Ｂとしての機能を充分に果たすことができる。

ところで、前記ビニロン繊維６の繊維径や長さは任意であり、樹脂系接着剤又は樹脂バインダーの外部に一部が突出した状態で配置されやすい形態であれば、どのようなものを用いても構わないが、長繊維のものを用いるのが好ましい。

また、ビニロン繊維６の添加量についても特に制限はない。前記ビニロン繊維６は、植生基盤１の全体に亘ってほぼ均一に配置することができ、また、例えば、水路２の平均水位より上側の領域にはビニロン繊維６を多く配置するなどのように、所定の領域に多く配置してもよい。

１・１Ａ・１Ｂ…植生基盤、２…水路、３…壁面、４…骨材、５…透水性基盤、６…ビニロン繊維

Claims (5)

1. 集合体を形成する骨材の相互間に間隙が設けられた透水性基盤の前記間隙に、ビニロン繊維が担持された植生基盤であって、
   前記ビニロン繊維は、前記透水性基盤の表面から流し込まれて、所定の深さ範囲まで達した樹脂系接着剤によって前記骨材に担持されるとともに、前記樹脂系接着剤の外部に、該ビニロン繊維の一部が突出した状態で配置されていることを特徴とする植生基盤。
2. 集合体を形成する骨材の相互間に間隙が設けられた透水性基盤の前記間隙に、ビニロン繊維が担持された植生基盤であって、
   前記ビニロン繊維は、前記透水性基盤の全体に亘って、前記骨材相互間を固めるのに用いられる樹脂バインダーによって前記骨材に担持されるとともに、前記樹脂バインダーの外部に、該ビニロン繊維の一部が突出した状態で配置されていることを特徴とする植生基盤。
3. 前記透水性基盤は、空隙率４０％以上、透水係数１．３cm／s以上である請求項１、２いずれかに記載の植生基盤。
4. 上記請求項１記載の植生基盤を製造する方法であって、
   前記透水性基盤の表面に、前記ビニロン繊維を混合した前記樹脂系接着剤を流し込むことを特徴とする植生基盤の製造方法。
5. 上記請求項２記載の植生基盤を製造する方法であって、
   前記骨材と前記ビニロン繊維とを混合した後、前記樹脂バインダーで固めて成型することを特徴とする植生基盤の製造方法。

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