JP3769884B2

JP3769884B2 - 植栽用コンクリート基盤の製造方法及び植栽用コンクリート製品

Info

Publication number: JP3769884B2
Application number: JP17597597A
Authority: JP
Inventors: 良夫吉本; 武宇都宮
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: JPH10152363A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面、ダム堤体、河川護岸等の土木構造物及び建築構造物の屋上、壁面、屋内等へ適用される、植物に対するアルカリ弊害の解消された植栽用コンクリート基盤の製造方法及びそれを用いて製造した植栽用コンクリート製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の壁面や傾斜地を緑化させる方法としては、壁面真下の地面に植え付けたツル性植物を壁面や傾斜地に取り付けたネットに這わせたり、種子や肥料を含む客土にバインダーを加えたものを傾斜表面に吹きつける工法が一般的に行なわれている。しかし、前者では基盤の流失は避けられるものの植物種がツル性の物に限定される問題があり、後者では植物種は限定されないが、雨水による客土の流失がどうしても避けられず、永続的な緑化基盤とはならないという問題がある。
【０００３】
選択する植物種が限定されることなく且つ、永続的な植裁用基盤を得るための提案は既に為されている。例えば、特開昭５３−７２３０４号、同昭５３−１１４２０４号公報では、骨材をセメントペーストまたはモルタルとまぶして硬化させたポーラスコンクリートの空隙部に、種子、土壌（人工土質改良材を含む）、肥料等を充填して緑化基盤とすることが提案されている。また、特開昭６３−５３２号公報には、ポーラスコンクリートの製造時に、種子及び土壌に代わる保水材料としての高吸水性樹脂或いはパルプファイバーを添加、混合する方法が提案されている。
【０００４】
しかし、この様な方法では、植物種の限定および客土の流失という物理的な問題は解決されるものの、セメントに起因するアルカリが植物の成育を阻害するという新たな化学的問題が発生する。
この問題を解決するための方法も既に提案されている。例えば、前出の特開昭５３−１１４２０４号公報では、ポーラスコンクリートの内部空隙壁表面にポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエン樹脂、アクリル樹脂等の耐アルカリ性に優れた塗膜を形成させてアルカリ性物質の溶出を防いでいるが、塗膜の耐久性は十分とは言えず、アルカリ性物質の溶出を長期にわたって防止する効果は期待できない。また、特開平４−８９９１９号公報では、必要に応じて硬化材としてマグネシアセメントや燐酸セメントを使用することを提案しているが、これ等のセメントはポルトランドセメントに比較して確かにアルカリ性物質の量を少なくすることが出来るが、植物の成育に影響を与えない量にまで低減することは不可能である。
【０００５】
特開平６−２２８９６５号公報では、低アルカリ型のセメントで硬化したポーラスコンクリートに更に、酸性肥料、酸性土壌、或いは酸性保水材を充填してアルカリ性物質の中和処理を併用させる方法が提案されているが、土壌酸性のコントロールが困難であるという欠点を有している。すなわち、植物は一般に酸性の強い土壌を嫌うことから、土壌酸性のコントロールを誤り酸性側に行き過ぎると、やはり植物の成育に悪い影響を与えるのである。
また、特開平６−２２８９６７号公報では、低アルカリの混合セメントを使用して製造したポーラスコンクリートを、密閉容器中における炭酸ガスによる中和処理或いは、燐酸第一アンモニウム水溶液への浸漬による中和処理を施した後に、酸性保水材を充填する方法が提案されているが、これらの方法では、大型製品の中和処理は非常に困難であり、もし適用できたとしても、大型の中和処理専用設備が必要となることから問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、適用植物種が限定されず且つ長期的に安定であるだけでなく、植物の成育に悪影響を及ぼすアルカリ弊害の解消された、植栽用コンクリート基盤の簡便な製造方法および植栽用コンクリート製品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、骨材と低アルカリ型セメントを混合し、その混合物を中和処理剤を添加した水で混練した後、型枠に投入し、養生を行なって硬化させることを特徴とする植栽用コンクリート基盤の製造方法に関する。
また、本発明は、上記方法で製造した植栽用コンクリート基盤の空隙部へ人工培養土を充填した後、植栽用コンクリート基盤の表層を植物種子を含む薄層客土で覆ったことを特徴とする植栽用コンクリート製品にも関する。
以下に、本発明の内容を詳しく説明する。
【０００８】
植栽用コンクリート基盤においては、適当な大きさの骨材をセメントペーストまたはモルタルで結合させて、植物の根が成長する空隙を骨材間に形成させることが必要であるが、結合材であるセメントが水と反応して生成する水酸化カルシウムが、植物の成育に悪影響を及ぼすアルカリ源となっている。この水酸化カルシウムは硬化には不必要なものであり、植物に対するアルカリ弊害を軽減するには、その量を低減すれば良い。
【０００９】
先ず考えられるのは、低アルカリ型セメントを使用することであるが、この方法では、水酸化カルシウム生成量をある程度は低減することが出来るが、植栽的に影響のない量まで低減することは不可能である。すなわち、低アルカリセメントの使用は、アルカリ弊害を軽減する第一段階であるが、植物に影響のない程度にまで軽減するには更なる対策を要するのである。
【００１０】
本発明においては、低アルカリ型セメントを使用してもなお残存する水酸化カルシウムについては、骨材とセメントに水を加えて混練する際に、水酸化カルシウムと反応する中和処理剤を添加して塩に変える方法を採用した。この方法により、基盤に土壌を充填した際の土壌ｐＨ値が植栽可能な値である９．０以下に低減されたコンクリート基盤の製造が可能であることを見出した。
【００１１】
本発明で使用する低アルカリ型のセメントとしては、高炉スラグセメントやフライアッシュセメント等の混合セメントの他に、セメントのアルカリ性物質とポゾラン反応するシリカフューム、アーウィン等をセメントに混合したものを挙げることができる。
【００１２】
一方、骨材としては、植栽用コンクリート基盤用として十分な強度と急激な変質劣化のないものであれば特に制限なく使用できる。例えば、普通砕石、頁岩、火山岩等の天然砕石、高炉スラグ、耐火物の産業廃棄物、硬質火山礫、軟質火山礫、軽石等の天然軽量骨材、膨張骨材、ひる石等の焼成体、焼成フライアッシュ、パーライト、膨張スラグ、溶融石炭殼等の人工軽量骨材が単体または混合物として使用できる。
【００１３】
コンクリート基盤の骨材間に形成された空隙の大きさ及び空隙率は、植栽用コンクリート基盤の性能を決める大きな要因である。
使用する骨材の粒径を調節することにより、空隙の大きさの調節ができるが、粒径が４〜４０ｍｍの範囲にある骨材の使用が好ましい。粒径が４ｍｍ未満の場合には、生成する連続空隙の大きさが小さく植物の根が成長し難くなり、また、骨材の粒径が４０ｍｍを超える場合には、大きな空隙が得られるがコンクリート基盤としての強度が低下するからである。
【００１４】
また、骨材とセメントの容積比（骨材／セメント容積比）も、植栽用コンクリート基盤の空隙率を左右する要因である。本発明においては、植物の発育への影響およびコンクリート基盤の強度を考慮すると、骨材／セメント容積比は４〜２０にするのが望ましい。骨材／セメント容積比が４より小さいと、コンクリート基盤の空隙率が不足して植物の根の発育が阻害されるし、また、骨材／セメント容積比が２０を超えると、コンクリート基盤としての強度が不十分になるからである。
【００１５】
本発明において中和処理剤としては、硫酸アンモニウム、酸性硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、燐酸アンモニウム、燐酸第一アンモニウムおよび燐酸第二アンモニウム等の無機酸のアンモニウム塩、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウム等カーボン数１〜５個の脂肪族カルボン酸のアンモニウム塩およびベンゼンスルホン酸アンモニウム塩等の有機酸のアンモニウム塩が好適に使用される。これ等アンモニウム塩は、一種または二種以上の混合物として使用される。
中和処理剤は骨材とセメントの混練時に混練水に添加して使用するものであり、作業性、均一性の面から水溶性であることが望ましいが、上に挙げたアンモニウム塩は何れも水溶性であり、混練水中に容易に溶解させることが出来る。
【００１６】
中和処理剤は、次のアルカリ交換反応に従って、アルカリの原因となっている水酸化カルシウムを消費し、生成アンモニアの一部は気体となって逃散することから、アルカリ量が低減すると推測される。
ｘＣａ（ＯＨ）₂＋２ｘ／ｍ（ＮＨ₄）_mＡ→Ｃａ_xＡ_2x/m＋２ｘＮＨ₃＋２ｘＨ₂Ｏ
ここでＡは、−ｍ価の陰イオンを表わし、ｘはイオンＡの価数ｍによって決まる数である。
この反応で生成したアンモニアはコンクリートの材齢と共に急減するが、一部はコンクリート中に残留し、植物の必須栄養素の一つである窒素源となる。
【００１７】
中和処理剤は存在するアルカリ量を中和するに足る量で使用するが、アルカリ量は骨材の種類、実績率、セメントの種類・使用量、混和剤の種類・使用量によって異なるため、中和処理剤の使用量は、これ等の条件に合わせて適宜定めるのが適当である。
また、中和処理剤の濃度については、混練水量がセメント重量の２０〜４０％程度であることから、この水量に溶解しておりさえすれば特に限定されない。
【００１８】
また、植栽用コンクリートの性質上、強度に問題がない範囲で空隙率を出来るだけ大きくすることが望ましいことについては前述したが、それには出来る限り少ないセメントペースト量で、しかも結合強度を落とすことなく骨材相互の結合を行なうのが望ましい。そのためには、混練の際、高性能減水剤等の混和剤を使用し、混練水量を低減する方法が有効である。
【００１９】
本発明では、混練水に中和処理剤を添加することを骨子としているが、中和処理剤が混在しても使用する高性能減水剤については特に制限はなく、市販のポリアルキルアリールスルホン酸塩類、メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩類およびポリカルボン酸系高分子を主成分とするもの等が何れも使用可能である。
【００２０】
混練後のフレッシュコンクリートは型枠に打設後、養生を行なう。養生の中でも蒸気養生の場合には、セメントの水和反応を促進すると共に、水和反応で生成するアルカリ性物質（水酸化カルシウム）と中和処理剤と水酸化カルシウムの反応を促進し、中和処理剤の効果を短時間に発揮させる効果がある。
蒸気養生条件については特に限定されるものではなく、コンクリート二次製品工場で一般的に採用されている条件（例えば、温度：６０〜６５°Ｃ、保持時間：４時間）で十分である。気中養生でも特に支障はないが、中和処理剤との反応時間が長くなる傾向があるため、蒸気養生の場合に較べ中和処理剤の濃度を高めに設定する。
【００２１】
このようにして製造された植栽用コンクリート基盤の骨材間に形成された空隙に人工培養土を充填した後、上部表層部を植物種子を含む人工培養土からなる薄層客土で覆うことにより、本発明のコンクリート製品を得ることが出来る。
ここで使用する人工培養土としては、植物の成育上、保水力および保肥力の高いものが好ましく、例えば、有機質であるピートモス（Peat Moss、泥炭苔）を主体としたものに、パーライト、バーミュキュライト、ゼオライト、製鉄スラグ、発泡煉石、軽量骨材、軽量気泡コンクリート片、ベントナイト、粘度、酸性白土、珪藻土、シラス、ロックウール等の無機質素材から選ばれた一種または二種以上を配合したものを挙げることが出来る。
また、コンクリート基盤に人工培養土を充填する際に、人工培養土中に肥料例えば粉末状の緩効性肥料を元肥として予め配合して置いても良い。
【００２２】
植栽用コンクリート基盤の内部空隙に人工培養土を充填する方法は特に限定されないが、前記ピートモスを主体とした人工培養土を１ｍｍ以下に粉砕または切断した後、増粘剤と水を加えてスラリーとして充填する方法が簡便である。
【００２３】
ここで使用する増粘剤としては、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、メチルセルローズ、カルボキシメチルセルローズ等の有機水溶性高分子増粘剤を挙げることが出来る。
【００２４】
人工培養土で空隙を充填したコンクリート基盤の上部表層部を、植物種子を含む客土で覆うことにより、植栽用コンクリート製品が完成する。種子発芽の場となる客土は、粒径についての限定を受けないことから、コンクリート基盤の空隙を充填したものと同じ組成の人工培養土であっても、それと異なるものであっても良い。
【００２５】
表層客土の厚さは特に限定されず、適用植物の発芽特性に合わせて適宜に選択される。
【００２６】
表層客土には、客土および種子の流出防止剤を使用して流出防止処理を施すことが望ましい。流出防止剤としては、アスファルト乳剤、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、アクリル系エマルジョン、ポリウレタン樹脂等公知の有機物が使用できる。
【００２７】
流出防止処理は、表層客土調製の際に、流出防止剤を人工培養土、植物種子と共に水と混合してスラリーとしたものを、人工培養土で空隙を充填した植栽用コンクリート基盤の表層に積層するか、人工培養土と植物種子のみを含有する客土を先に積層させた後に、流出防止剤を含浸させる方法で行なうことが出来る。
【００２８】
本発明の植栽用コンクリート製品に適用できる植物例としては、アルファルファー、クローバー等の各種牧草類、野芝、高麗芝、ベントグラス、バミューダーグラス等の芝類、蔦、葛等のつる草類、スナゴケ、ハイゴケ等のコケ類等、一般に用いられているグランドカバー植物を挙げることが出来る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、図面を基に本発明の効果を詳しく説明する。
実施例１〜７及び比較例１
（１）植栽用コンクリート基盤の製造
粒径１０〜２０ｍｍのパーライト１．７ｋｇと高炉セメントＢ種０．９ｋｇの混合物に、表１に示す中和処理剤４０ｇ（実施例１〜５）または６０ｇ（実施例６、７）を溶解させた後に更にナフタリンスルホン酸系高性能減水剤９ｇを加えた水２３０ｇを加え混練した。
混練した混合物は、幅５０ｍｍ×長さ１００ｍｍ×高さ５０ｍｍの型枠に詰め、６５°Ｃで４時間蒸気養生（実施例１〜６，比較例１）または２０°Ｃで２４時間気中養生（実施例７）した後、脱型して図１に示す植栽用コンクリート基盤Ａを作成した。個々の骨材１１は隣接する骨材とセメントペースト硬化体１２によって結合され、基盤内には連続的な空隙部１３が形成されている。空隙率は２８％であった。
【００３０】
（２）植栽用コンクリート基盤からの流出水のｐＨ値測定
脱型した植栽用コンクリート基盤を１日間気中で養生したものをサンプルとした。サンプルに一日一回１００ｍｌの水を散布し、下部より流出してくる水を集め、そのｐＨ値をｐＨメータで測定した。測定は脱型後２８日間行なった。
使用した中和処理剤と、基盤からの流出水のｐＨ測定値を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
中和処理剤を添加したものでは、基盤からの流出水のｐＨ値は植物の成育に適した、９より小さい値を示すのに対し、中和処理剤を添加しないものでは、流出水のｐＨ値が９より小さくなることはなかった。
【００３３】
実施例８
ここでは、本発明の方法に従って作成した植栽用コンクリート基盤に人工培養土を充填した後、植物種子を含む客土で覆った植栽用コンクリート製品の例を示す。
（３）コンクリート基盤の製造
粒径１３〜２０ｍｍの普通砕石（ＪＩＳ５号）７．７ｋｇと高炉セメントＢ種１．１ｋｇの混合物に、中和処理剤として硫酸アンモニウム５０ｇを溶解し更にナフタリンスルホン酸系高性能減水剤１１ｇを添加した水２８０ｇを加え混練した。混練後の混合物を、幅１５０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×高さ６０ｍｍの型枠に充填し６５°Ｃで４時間蒸気養生した後脱型して、空隙率３０％の植栽用コンクリート基盤を得た。脱型一日後、コンクリート基盤上部から１リットルの水をかけ、下部からの流出水のｐＨ値を測定したところ８．２であった。
【００３４】
（４）基盤内部空隙の充填
次いで、ピートモス、パーライト、ゼオライトおよび緩効性肥料を含む人工培養土［商品名：グリーンサムピート、宇部興産(株)製］を０．６ｍｍ篩でふるったもの１ｋｇに、水３．８ｋｇおよびメチルセルロース系増粘剤［商品名：メチルセルロース４０００、石津製薬(株)製］２５ｇを加えて混練スラリー化し、上記植栽用コンクリート基盤に流し込み、図１における内部空隙１３が人工培養土２１で均一に充填されたものを得た。
【００３５】
（５）客土による被覆
次に、人工培養土（商品名：グリーンサムピート）１ｋｇ、野芝の種子２５ｇおよび流出防止剤としてのポリ酢酸ビニル１００ｇを２．５ｋｇの水と十分混練して調製したスラリーを、上記、内部空隙が人工培養土で充填されたコンクリート基盤表層に吹き付け、厚さ約１０ｍｍの薄層客土２２を形成させ、植栽用コンクリート製品Ｂを作成した。
【００３６】
（６）設置
植栽用コンクリート製品中の植物３１が発芽した後、水分透過性の不織布４１を施敷した土壌上に植栽用コンクリート製品Ｂを設置した。設置３週間後には既に植物体根部３２が植栽用コンクリート製品中の人工土培養土２１を通り抜け、植栽用コンクリート製品直下の土壌中に侵入し、しっかりと根を張っていた。本発明の植栽用コンクリート製品が、植物の成育を阻害しないことが分かる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明におけるコンクリート基盤は、セメントの水和反応で生成する、アルカリ性発現の要因である水酸化カルシウムをコンクリート混練段階で中和処理剤を使用して中性化するものであり、従来行なわれていた硬化後塗膜形成によるアルカリ性物質溶出防止や酸性材料添加による中和等の、コンクリート硬化後の後処理が不要となり、製造工程の簡略化、製造費用の削減に大きく貢献するものである。
また、本発明のコンクリート基盤を用いて製造した植栽用コンクリート製品は、内部空隙部と表層客土に、植物の発芽、成育に好適な人工培養土が存在し、且つ表層客土には土壌流出防止剤が含まれているので、植物種子や人工培養土が風雨により流出することがなく、基盤からのアルカリ溶出も少なく、植物の発芽、成育に好適な環境を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の植栽用コンクリート基盤の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の植栽用コンクリート製品の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１骨材
１２セメントペースト
１３内部空隙
２１人工培養土
２２客土
３１植物体
３２植物体根部
４１不織布

Claims

骨材と低アルカリ型セメントとを混合した混合物に、中和処理剤として有機酸のアンモニウム塩を添加した水を加えて混練した後、型枠に投入して養生を行なって硬化させることを特徴とする植栽用コンクリート基盤の製造方法。
有機酸のアンモニウム塩が、カーボン数１〜５個の脂肪族カルボン酸のアンモニウム塩および／またはベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩である請求項１に記載の植栽用コンクリート基盤の製造方法。
請求項１または請求項２に記載の植栽用コンクリート基盤の内部空隙部に人工培養土を充填した後、植栽用コンクリート基盤の表層を植物種子を含む薄層客土で覆ったことを特徴とする植栽用コンクリート製品。