JP4482607B1

JP4482607B1 - グラウンド用土壌

Info

Publication number: JP4482607B1
Application number: JP2009129902A
Authority: JP
Inventors: 真輝川谷
Original assignee: TOWA SPORTS FACILITIES CO., LTD.
Current assignee: TOWA SPORTS FACILITIES CO., LTD.
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: JP2010275781A

Abstract

【課題】安定供給が可能な原料を用いたグラウンド用土壌を提供する。
【解決手段】本発明は、グラウンド舗装構造の表層土に用いられるグラウンド用土壌であって、浄水汚泥を脱水し乾燥させて成る浄水汚泥脱水ケーキと、一般廃棄物又は産業廃棄物の溶融スラグとを４：６〜６：４の比率で配合して成り、粒径が9.5mm以下、特には2mm以下に調整されたグラウンド用土壌である。本発明のグラウンド用土壌は、透水性、保水性や締固め度が優れるため、グラウンド用土壌として有効である。
【選択図】図１

Description

本発明は、学校等の運動場、各種競技場、公園等の屋外施設に用いられるグラウンド用土壌に関する。

学校等の運動場、各種競技場、公園等の屋外施設では、雨水などによる土壌の流出や泥状化、乾燥時の土埃の発生が極力少ないことが好ましい。このため、グラウンド舗装構造の表層土として、透水性に優れ且つ適度な保水性を有する土壌を用いることが好ましい。また、運動時に地面から受ける衝撃が小さく、転倒時のけがを防止するといった観点から、適度な弾力性や適度な粒径・細粒分を有する土壌が好ましい。

一般にグラウンド舗装構造の表層土（以下、「グラウンド用土壌」という）には、団粒構造を有する土壌が用いられる。団粒構造とは、土壌粒子が陽イオンや粘土鉱物、有機物（腐植）などのはたらきによって結合し、小粒の集合体(団粒)となった状態をいう。団粒構造が発達した土は、団粒の内部に微細な団粒内間隙が、団粒外部に団粒間間隙（非毛管孔隙）ができるため、保水性と同時に排水性に優れる。グラウンド用土壌として広く用いられている真砂土等の天然土は団粒構造を有しており、従って、透水性、弾力性、保水性に優れる。

ところが、真砂土等の天然土は施工当初は団粒構造を有するものの、降雨や積雪等によって次第に団粒の土壌粒子がバラバラになり、単粒化する。このため、透水性や弾力性、保水性を維持するためには、一定期間毎に掘削・撹拌して団粒構造を再構築したり、グラウンド用土壌の一部又は全部を入れ替えたりする必要があった。

これに対して、浄水汚泥を脱水・乾燥して得られる脱水ケーキの解砕物を団粒化したものをグラウンド用土壌に利用することが提案されている（特許文献１参照）。浄水汚泥脱水ケーキだけでは、団粒構造を安定化することができないことから、特許文献１では、浄水汚泥脱水ケーキの解砕物を団粒化しつつ篩選別し、粒径を調製したものに、軽石やシラス等の多孔性材料を混合した後、真砂土等の現地土に混ぜ込んでいる。

特開2002-69444号公報

浄水汚泥の脱水ケーキは、各自治体の浄水場や下水処理場から発生する浄水汚泥を固化処理したもので、近年、その利用が進められているリサイクル材である。一方、軽石やシラスは天然資源であり、資源の枯渇を考えると、将来的に一定量の確保が難しくなる可能性がある。
本発明が解決しようとする課題は、安定的に入手可能で且つリサイクル材を有効利用できる原料を用いたグラウンド用土壌を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、グラウンド舗装構造の表層土に用いられるグラウンド用土壌であって、浄水汚泥を脱水し乾燥させて成る浄水汚泥脱水ケーキと、一般廃棄物又は産業廃棄物の溶融スラグとを４：６〜６：４の比率で配合して成り、粒径が9.5mm以下となるように調整されると共に、全体の細粒分が１０〜１８％となるように砂粉及び／又は砕石粉が配合されることを特徴とする。

また、本発明は、グラウンド用土壌全体の90％以上が粒径2mm以下となるように調整されていることを特徴とする。

さらに、浄水汚泥脱水ケーキと溶融スラグが５：５の比率で配合されていることを特徴とする。

本発明のグラウンド用土壌によれば、適度な透水性及び保水性、締固め度を有するグラウンド用土壌を提供することができる。しかも、本発明のグラウンド用土壌は、浄水汚泥脱水ケーキ及び溶融スラグという従来は廃棄されていた資材を有効に利用したものであり、環境保全に役立つとともに製造コストの低減を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係るグラウンド用土壌の製造手順を示す図。別の実施の形態に係るグラウンド用土壌の製造手順を示す図。表層混合土の一般特性及び粒度特性の規格標準値。本発明の実施例１に係るグラウンド用土壌の一般特性及び粒度特性の測定値を示す表。本発明の実施例２に係るグラウンド用土壌の一般特性及び粒度特性の測定値を示す表。本発明の変形例に係るグラウンド用土壌の一般特性及び粒度特性の測定値を示す表。本発明のグラウンド用土壌を用いたグラウンド舗装構造の一例を示す図。

本発明者は浄水汚泥脱水ケーキと溶融スラグとを混合して成る土壌を混合して成るリサイクル土の製造方法を発明し、出願した（特願２００７−２６０３４４）。本発明は、特願２００７−２６０３４４の出願後、本発明者が更に鋭意検討を重ね、グラウンド用土として最適な前記リサイクル土の混合比率を見出したことにより成されたものである。

具体的には、本発明のグラウンド用土壌は、浄水汚泥を脱水し乾燥させて成る浄水汚泥脱水ケーキと、一般廃棄物又は産業廃棄物の溶融スラグとを４：６〜６：４の比率で配合して成り、粒径が9.5mm以下となるように調整したものである。

浄水汚泥脱水ケーキは、各自治体の浄水場や下水処理場から発生する浄水汚泥を固化処理したものであり、安定的に供給されている。一定の安全性基準を満たしており、水溶液中でｐＨ７〜８の中性を示す。

溶融スラグは、減容量化、資源循環のため、一般廃棄物（都市ごみ）を高温で溶融し、重金属や有害物質を分離、除去した後、冷却したものである。冷却時にスラグ中のガスが気泡化することにより発泡体状となる。浄水汚泥脱水ケーキと同様、溶融スラグも水溶液中でｐＨ７〜８の中性を示す。溶融スラグの製造方法としては、一般廃棄物の焼却灰を溶融、冷却処理する方法と、一般廃棄物を直接高温で溶融、冷却処理する方法がある。

一般廃棄物の溶融処理施設は全国に多数あり、年間80万ｔ以上の溶融スラグが生産されている。つまり、現在及び将来にわたって安定的に供給されることが予想される。溶融処理施設で生産される溶融スラグは、JIS A5031(一般廃棄物、下水汚泥又はそれらの焼却灰を溶融固化したコンクリート用溶融スラグ骨材）並びにJIS A5032(一般廃棄物、下水汚泥又はそれらの焼却灰を溶融固化した道路用溶融スラグ）の規定に基づき、品質管理が行われる。従って、溶融処理施設で生産される溶融スラグは、安全性に係る基準（有害物質（カドミウム、鉛、六価クロム、ヒ素、総水銀、セレン、フッ素、ホウ素）の溶出量基準、含有量基準）を満たしている。このような溶融スラグを学校や競技施設、公園等の屋外施設のグラウンド用土壌として用いることは、安全性の点で好ましい。

本発明のグラウンド用土壌を寒冷地にある屋外施設に用いる場合は、凍結防止のために塩化ナトリウムや蛎殻を混合すると良い。塩化ナトリウム及び蛎殻は凍結防止の他、雑草の生育抑制効果も有する。
塩化ナトリウムは、厚さ５〜１５ｃｍのグラウンド用土壌に対して１ｍ^２当たり２〜４ｋｇの割合で混合すると良い。
また、蛎殻は保水性を有することから、グラウンド用土壌に混ぜ込むことで当該土壌の防塵性、調湿性を高めることができる。

図１及び図２に本実施の形態に係るグラウンド用土壌の製造手順を示す。図１及び図２中、「スラグ」が溶融スラグを、「スラッジ」が浄水汚泥脱水ケーキを意味する。
図１は製造工場にて溶融スラグ、浄水汚泥脱水ケーキ、砂粉を混合してグラウンド用土壌を製造する手順を、図２は屋外施設の現場で溶融スラグと浄水汚泥ケーキを既存の土壌（現地土。真砂土や赤土等の天然土）に混ぜ込んでグラウンド用土壌を製造する手順を示す。図１に示す手順で製造されるグラウンド用土壌は、トラック等で現地まで運搬されたり、袋詰めされたりして販売されることになる。
図１及び図２における溶融スラグ粒度調整工程にて主に溶融スラグの粒度が調整され、この際、浄水汚泥脱水ケーキ、砂粉又は現地土が団粒構造化される。

図１において二点鎖線で囲んだ工程（配合試験（土質試験））は、毎回行う必要はない。つまり、配合材料である溶融スラグ、浄水汚泥脱水ケーキ、砂粉の性質が同じである場合には省略することができる。
一方、溶融スラグ、浄水汚泥脱水ケーキを既存の土壌に混ぜ込んでグラウンド用土壌を製造する場合は、現場毎に既存の土壌の性質が異なることが予想されるため、毎回、配合試験が行われる。

次に、具体的な実施例を説明する。以下の実施例では、溶融スラグ、浄水汚泥脱水ケーキ及びその他の土壌材料を適宜の比率で配合してグラウンド用土壌を生成し、その配合試験を行った。配合試験の結果の評価は、図３に示す表層混合土の一般特性及び粒度特性の規格標準値と比較することにより行った。図３中、右欄の「良質土」には、グラウンド用土壌に適しているといわれている天然土（真砂土（兵庫県東山産））の数値を示す。
なお、図３には記載していないが、前記天然土（真砂土）の最適含水比は14.7であった。従って、前記天然土は、その自然含水比（6.2）が規格標準値（10.0〜18.0）よりも小さくても、十分な締固め度を得ることができる。

図１に示す手順に従って溶融スラグ、浄水汚泥脱水ケーキ、砂粉又は／及び砕石粉を混合し、調製したグラウンド用土壌の一般特性及び粒度特性について調べた。その結果を図４に示す。図４中、上欄に混合比率（溶融スラグ：浄水汚泥脱水ケーキ：（砂粉＋砕石粉））を、その下に試験日、試験結果並びに比較判定結果を示している。また、図４において、「篩溶融スラグ」の記載があるものについては、溶融化施設から仕入れた溶融スラグの粒度が粗かったため、予め篩にかけてから用いた。なお、予め行った粘度分布試験によりグラウンド用土壌全体に占める砂粉又は／及び砕石粉の割合が２０％以上になると泥ねいしたため、図４に示す一連の試験では砂粉又は／及び砕石粉の割合を０〜１５％に設定した。

図４から明らかなように、砂粉又は／及び砕石粉の混合比率が０％や１５％のグラウンド用土壌(Ａ)、(Ｄ)に比べると混合比率が１０％のグラウンド用土壌（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｅ）は、総合的に優れた特性を示し、特に溶融スラグと浄水汚泥脱水ケーキを同じ比率ずつ配合したグラウンド用土壌（Ｅ）は最も優れた特性を示した。このグラウンド用土壌（Ｅ）は、曲率係数及び透水係数が規格標準値（図１参照）を外れているが、自然含水比及び細粒分は理想的な数値を示した。また、透水係数は規格標準値から外れているとはいえ規格標準値よりも大きい数値（即ち、透水速度が速い）である。一般的に、透水性が良い(透水速度が速い）土壌は含水比が小さい傾向があるが、上記グラウンド用土壌（E）は透水性及び含水比の両方が優れていることから、降雨時及び降雨後の水はけが良く、且つ優れた締固め度の理想的なグラウンド用土壌であるといえる。

図２に示す手順に従って溶融スラグ、浄水汚泥脱水ケーキ、真砂土を混合し、調製したグラウンド用土壌の一般特性及び粒度特性を測定した。その結果を図５に示す。
なお、真砂土を用いたグラウンド用土壌でも、上記実施例１と同様、溶融スラグと浄水汚泥脱水ケーキを同じ割合で配合したものの方が、割合を異ならせたものよりも優れた結果が得られた。そのため、図５には、両者を同じ割合で混合したグラウンド用土壌の結果のみを掲載する。

図５から明らかなように、真砂土の配合比率が80％及び60％のグラウンド用土壌(Ｈ）及び（Ｉ）は全ての項目で優れた数値を示した。従って、浄水汚泥脱水ケーキ、溶融スラグ、真砂土を混合したグラウンド用土壌は、全体に占める真砂土の割合を60〜80％にすることが好ましい。

[変形例]
溶融スラグと浄水汚泥脱水ケーキを同量ずつ混合して成るグラウンド用土壌に塩化ナトリウムを1.5％配合したときの一般特性及び粒度特性について調べた。その結果を図６に示す。図６から明らかなように、グラウンド用土壌（Ｊ）は均等係数、細粒分、粒径が規格標準値から大きく外れた。これは、グラウンド用土壌（Ｊ）に砂粉や真砂土が配合されていないためであり、特に、均等係数を１０以上にするためには砂粉や真砂土を混合する必要があると思われる。砂粉や真砂土の混合比率は実施例１や実施例２を参考に決定することができる。例えば、砂粉を混合する場合には、溶融スラグ、浄水汚泥脱水ケーキ、砂粉、塩化ナトリウムを５０：５０：０：１．５〜４５：４５：１０：１．５の配合比率が望ましい。

なお、具体的な実施例は行っていないが、塩化ナトリウムに代えて蛎殻をグラウンド用土壌に混ぜ込んでも良い。周知のように蛎殻は凍結防止作用、雑草の生育抑制作用を有しており、塩化ナトリウムを加えたグラウンド用土壌（Ｊ）と同等の効果を有する。しかも蛎殻は保水性を有することが知られていることから、グラウンド用土壌に混ぜ込むことにより、グラウンド用土壌の乾燥を防ぎ、表層土の流失を抑えるたに撒水する回数や散水する水量を抑えることができる。

また、図７に本発明のグラウンド用土壌を用いたグラウンドの舗装構造の一例を示す。図７に示す例では、表層に本発明のグラウンド用土壌を、下層に溶融スラグを用いた。
道路舗装等の一般舗装と異なり、グラウンド舗装は強固な支持力を必要としない。しかも、道路舗装のように下層を締め固めすぎると、透水性が低下するという事情がある。これに対して、図７に示すように下層に溶融スラグを用いれば、グラウンド舗装構造としては十分な強度を保持しつつ、表層土が飽水状態になって表層土が分離することを防止でき、耐久性の向上を図ることができる。
また、下層が排水層としても機能するため、通常の地下水位でも必要な暗渠排水が不要になる。さらに、グラウンド舗装構造の大部分を溶融スラグや浄水汚泥脱水ケーキといったリサイクル材から構成することができ、製造費用を安価に抑えることができる。

なお、本発明は上記した実施の形態、実施例に限定されるものではなく例えば次のような変形、拡張が可能である。
本発明のグラウンド用土壌は適度な保水性を有することから、園芸用客土にも適しており、例えば、芝生グラウンドに用いることもできる。

溶融スラグや浄水汚泥脱水ケーキは、全国の溶融化施設や固化処理場で製造されるため、品質や成分に多少のバラツキがある。とくに、浄水汚泥脱水ケーキは、固化処理の方法により固形分に混じって多くの細粒分（シルト分）が含まれることがあり、このような場合には、溶融スラグの配合比率を大きくする必要がある。
例えば、浄水汚泥脱水ケーキに含まれる細粒分が１５％以上の場合には、溶融スラグ：浄水汚泥脱水ケーキを６：４程度にするとよく、又、この場合には、砂粉や砕石粉、真砂土や赤土等の天然土の配合比率を低く抑えることができる。一方、浄水汚泥脱水ケーキに細粒分がほとんど含まれない場合には、溶融スラグ：浄水汚泥脱水ケーキを４：６程度にするとよい。ただし、この場合は砂粉や砕石粉、天然土を必ず配合する必要がある。

以上より、全国に流通する一般的な溶融スラグや浄水汚泥脱水ケーキを用いて本発明のグラウンド用土壌を製造する場合の溶融スラグと浄水汚泥脱水ケーキの配合比率は、４：６〜６：４となる。
ただし、本発明のグラウンド用土壌に混ぜ込む現地土（真砂土や赤土などの天然土）や砂粉、砕石粉の特性によっては、溶融スラグと浄水汚泥脱水ケーキの配合比率が上記範囲から多少はずれても良い。

Claims

グラウンド舗装構造の表層土に用いられるグラウンド用土壌であって、
浄水汚泥を脱水し乾燥させて成る浄水汚泥脱水ケーキと、一般廃棄物又は産業廃棄物の溶融スラグとを４：６〜６：４の比率で配合して成り、粒径が9.5mm以下となるように調整されると共に、全体の細粒分が１０〜１８％となるように砂粉及び／又は砕石粉が配合されることを特徴とするグラウンド用土壌。
全体の90％以上が粒径2mm以下となるように調整されていることを特徴とする請求項１に記載のグラウンド用土壌。
溶融スラグ及び浄水汚泥脱水ケーキの総量に対して1.5倍〜4倍量の天然土が配合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のグラウンド用土壌。
塩化ナトリウム又は／及び天然蛎殻が混合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のグラウンド用土壌。