JP5021105B2

JP5021105B2 - 植栽用土壌

Info

Publication number: JP5021105B2
Application number: JP2012505529A
Authority: JP
Inventors: 真輝川谷; 崇司大藪
Original assignee: TOWA SPORTS FACILITIES CO., LTD.
Current assignee: TOWA SPORTS FACILITIES CO., LTD.
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: WO2012050076A1; JPWO2012050076A1; CN102597375A

Description

本発明は、廃棄物等のリサイクル材を利用したリサイクル土壌に関する。また、植物や野菜等の栽培に用いられる植栽用土壌、芝生のクッション性を高めるなどの目的で芝生の上面にまいて用いられる芝生用充填材、歩道用舗装又はグラウンド舗装構造の路盤に用いられる路盤材、及び学校等の運動場や各種競技場、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。

近年、廃棄物のリサイクル材を利用したリサイクル土壌が注目されつつある。そのようなものの１つとして、特許文献１には廃棄物をリサイクルして得た脱水ケーキを利用した植物や野菜等の栽培用土壌が記載されている。

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汚泥などを固化処理したもので、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。
脱水ケーキは各自治体で継続的にかつ大量に発生するリサイクル材であることから、このような材料を用いることにより、安価な植栽用土壌を継続的に供給することができる。また、リサイクル材の使用により廃棄物の量を低減することができるため、廃棄物処分場の不足問題も解消される。

特開２００７−３０６８４４号公報特開２００５−１３９８８０号公報

リサイクル土壌は、特許文献１に記載のような植物や野菜等の栽培用土壌のほか、グラウンド用土壌、舗装用の路盤材等、幅広い目的での使用が期待されている。そして、多くの場合、その土壌には優れた保水性と透水性を兼ね備えることが求められる。

特許文献１に記載の土壌は脱水ケーキを主たる原料として用いており、保水性に優れるという特長を有する反面、透水性が低いという課題がある。

本発明が解決しようとする課題は、低コストで安定的に入手可能なリサイクル材を原料として製造することができ、優れた保水性と透水性とを兼ね備えたリサイクル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に係るリサイクル土壌は、
a) 一般廃棄物、産業廃棄物、及び鉄鋼スラグから選ばれる一種もしくは複数種の溶融スラグから成り、粒径が40mm以下に調整された溶融スラグ粒材と、
b) 上水汚泥、下水汚泥、及びペーパースラッジから選ばれる一種もしくは複数種を脱水し乾燥させた脱水ケーキから成り、粒径が40mm以下に調整された脱水ケーキ粒材と
を配合してなることを特徴とする。

本発明に係るリサイクル土壌は、脱水ケーキと同様に廃棄物のリサイクル材である溶融スラグが配合されてなる。脱水ケーキは保水性に優れている。また、溶融スラグは適宜の大きさに粒度調整を行うことができ、その結果、土壌内部に適宜の間隙を生じさせて透水性を備えた土壌にすることができる。このため、脱水ケーキ粒材と溶融スラグ粒材を配合することにより、保水性と透水性を兼ね備えた土壌とすることができる。ここで粒径を40mm以下に調整するのは、後述する植栽用土壌、路盤材、グラウンド用土壌などに共通して求められる粒径にするためである。目的を限定して使用する場合には、後述するように、それぞれの目的に適した大きさの粒径に調整することが望ましい。
なお、脱水ケーキが有する優れた保水性と、溶融スラグを粒度調整することにより得られる優れた透水性とを兼ね備えるためには、溶融スラグと脱水ケーキがそれぞれ少なくとも土壌全体の10%以上配合されていることが望ましい。

本発明に係るリサイクル土壌は、前記溶融スラグ粒材と前記脱水ケーキ粒材が３：７〜７：３の比率で配合されていることが望ましい。また、前記溶融スラグ粒材と前記脱水ケーキ粒材が３：７〜５：５の比率で配合されていることがさらに望ましい。このような比率で配合されてなるリサイクル土壌は、特に優れた保水性と透水性とを兼ね備える。

本発明に係るリサイクル土壌は、植物や野菜等を栽培するための植栽用土壌として好適に用いることができる。
本発明に係るリサイクル土壌を植栽用土壌として用いる場合には、前記溶融スラグ粒材を20mm以下に調整し、前記脱水ケーキ粒材を粒径20mm以下に調整する。

植栽用土壌は、道路や運動場用の土壌と異なり、植物等の生育に必要な栄養素をバランス良く含む必要がある。そのためには、土壌内部の団粒間に大きな孔げきを、団粒内部に小さな孔げきを形成して土壌微生物や土壌小生物の活動を活性化し、植物等の生育に必要な栄養素が多く生成されるように環境を整える必要がある。このような団粒構造を有する土壌は、保水性及び透水性の面でも優れており、植物等の生育に適している。

本発明に係る植栽用土壌は、粒径が20mm以下に調整された溶融スラグ粒材と、粒径が20mm以下に調整された脱水ケーキ粒材とを配合しているため、これらの粒材間の孔げきにより植物等の育成に適した大きさの孔げきを有する。

前記溶融スラグ粒材及び前記脱水ケーキ粒材は団粒構造を有することが望ましい。団粒構造を有する植栽用土壌にするためには、前記溶融スラグ粒材及び前記脱水ケーキ粒材の総量に対して、0%〜20%のシルト分を配合することが望ましい。シルト分とは、例えば砂粉や砕石粉などの細粒分を意味する。

溶融スラグや脱水ケーキは全国各所で製造されており、製造場所によって粒径分布などにばらつきがある。0%〜20%のシルト分を配合すれば、溶融スラグ粒材や脱水ケーキ粒材の粒径分布などのばらつきを補って、植物等の育成に適した大きさの孔げきを有する植栽用土壌とすることができる。

本発明に係るリサイクル土壌は、歩道用舗装又はグラウンド舗装構造の路盤に用いられる路盤材としても好適に用いることができる。

従来、路盤材には再生砕石が広く用いられてきた。再生砕石とは、建築構造物を解体したときなどに発生する建設副産物のうち、コンクリート塊やアスファルトコンクリート塊を破砕して再利用したものである。しかし、再生砕石を原料とした場合、路盤材を低コストで製作することができる反面、強アルカリ性を有し(pH=12.5程度)、街路樹や土壌からしみ出す排水に悪影響を与えてしまう。

また、ヒートアイランド現象を抑制することを目的とした路盤材の開発も進められている。保水性の高い路盤材を用いて、路盤材に保持された水分が蒸発する際の気化熱によって路面温度を低下させることが検討されている。このような路盤材として、特許文献２には、脱水ケーキを解砕し、水硬性バインダーを加えて製造した造粒粉からなる路盤材が提案されている。

特許文献２に記載の路盤材では、水硬性バインダーとして高炉セメントを用いれば、路盤層の水を中性に近づけて、街路樹などに悪影響を及ぼさず、かつヒートアイランド現象を抑制することができる。高炉セメントとは、製鉄所の銑鉄製造工程である高炉から生成する副産物である高炉スラグの微粉末とポルトランドセメントを混合したセメントである。しかし、高炉セメントを使用すると、リサイクル材である高炉スラグの微粉末以外にポルトランドセメントを使用する必要がある。

本発明に係る路盤材は、溶融スラグ粒材及び脱水ケーキ粒材の総量に対して、0%〜20%の砕石又は再生砕石が配合されていることが望ましい。また、本発明に係る路盤材は、路盤材全体の細粒分が3%〜18%となるようにシルト分が配合されていることが望ましい。

本発明に係るリサイクル土壌は、グラウンド土壌としても好適に用いることができる。
本発明に係るリサイクル土壌をグラウンド用土壌として用いる場合には、前記溶融スラグ粒材と前記脱水ケーキ粒材を４：６〜６：４の比率で配合し、前記溶融スラグ粒材を9.5mm以下に調整し、前記脱水ケーキ粒材を粒径9.5mm以下に調整するとともに、全体の細粒分が10%〜18%となるようにシルト分を配合する。

本発明に係るリサイクル土壌は、一般廃棄物、産業廃棄物、及び鉄鋼スラグから選ばれる一種もしくは複数種の溶融スラグと、上水汚泥、下水汚泥、及びペーパースラッジから選ばれる一種もしくは複数種を脱水し乾燥させた脱水ケーキを原料として製造することができる。従って、低コストで安定的に原料を入手して製造することができる。
また、本発明に係るリサイクル土壌は、脱水ケーキ粒材に溶融スラグ粒材が配合されて成る。そのため、本発明に係るリサイクル土壌は、適宜の大きさに粒度調整を行うことができ、その結果、土壌内部に適宜の間隙が生じることによって透水性を兼ね備える。

本発明に係る植栽用土壌は、粒径が20mm以下の脱水ケーキ粒材と、粒径が20mm以下の溶融スラグ粒材とを配合したため、これらの粒材間に孔げきを有する。従って、本発明に係る植栽用土壌は、土壌微生物や土壌小生物の活動を活性化し、植物等の生育に必要な栄養素が多く生成されるような環境が形成されるため、植物等の育成に適している。また、保水性及び透水性にも優れる。

本発明に係る路盤材は、優れた保水性と透水性とを有するため、路盤材内部に保持された水分が蒸発する際の気化熱によって路面温度を低下させることができ、ヒートアイランド現象を抑制することができる。
また、本発明に係る路盤材は強アルカリ性を有さないことから、街路樹に悪影響を及ぼすことがない。

本発明に係るグラウンド用土壌も同様に、優れた保水性と透水性とを有する。また、溶融スラグ粒材と前記脱水ケーキ粒材を４：６〜６：４の比率で配合し、前記溶融スラグ粒材を9.5mm以下に調整し、前記脱水ケーキ粒材を粒径9.5mm以下に調整するとともに、全体の細粒分が10%〜18%となるようにシルト分を配合しているため、グラウンド用土壌に適した弾力性と、優れた締固め度を兼ね備える。

本発明の一実施の形態に係るリサイクル土壌の製造手順を示す図。土壌の一般特性及び粒度特性の試験項目及び規格を示す図。本発明の実施例に係るリサイクル土壌の一般特性及び粒度特性の試験結果を示す図。本発明の実施例に係るリサイクル土壌の透水特性に関する評価結果を示す図。クチナシの植栽実験における比較土壌として用いたグリーンフォスターLTの特性を説明する図。実施例１に係る植栽用土壌を用いてクチナシを植栽した実験結果を示す図。実施例１に係る植栽用土壌を用いてクチナシを植栽した実験結果を示すグラフ。 pH値や有効成分の含有量等に関する土壌特性の試験方法を説明する図。実施例１に係る植栽用土壌のpH値や有効成分の含有量等に関する試験結果を示す図。実施例１に係る植栽用土壌の原料である溶融スラグ、脱水ケーキ、及び砂粉のpH値や有効成分の含有量等に関する試験結果を示す図。実施例１に係る植栽用土壌の三相分布、飽和透水係数、有効水分、粒径組成に関する特性を調べた結果を示す図。実施例１に係る植栽用土壌の団粒構造組成確認試験の結果を示す図。実施例１に係る植栽用土壌の保水力比較試験結果を示す図。実施例１に係る植栽用土壌を用いて育成した天然芝の表面温度の変化を示すグラフ。本発明の実施例に係るリサイクル土壌を人工芝充填材として使用した試験での人工芝の表面温度の変化を示すグラフ。レタスの生育試験に使用した土壌1〜11の添加物及び土壌特性を示す図。土壌xと土壌8の土壌分析結果を説明する図。実施例２に係る路盤材の製造手順の一例を示す図。実施例２に係る路盤材と火山砂利の保水力比較試験結果を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の比較試験における舗装構造を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の比較試験における、表層表面の温度の推移を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の比較試験における、表層表面から100mm上方位置の温度の推移を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の比較試験における、表層表面での温度差の推移を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の比較試験における、表層表面から100mm上方位置での温度差の推移を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の比較試験における、特定時刻での温度差を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の別の比較試験における舗装構造を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の別の比較試験における、表層表面の温度の推移を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の別の比較試験における、表層表面から100mm上方位置の温度の推移を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の別の比較試験における、表層表面での温度差の推移を示す図。実施例２に係る路盤材と砕石を用いたヒートアイランド現象抑制効果の別の比較試験における、表層表面から100mm上方位置での温度差の推移を示す図。実施例２に係る路盤材のコーン指数試験結果を示す図。建設機械の走行に必要なコーン指数を示す図。

本発明のリサイクル土壌は、一般廃棄物、産業廃棄物、及び鉄鋼スラグから選ばれる一種もしくは複数種の溶融スラグから成り、粒径が40mm以下に調整された溶融スラグ粒材と、上水汚泥、下水汚泥、及びペーパースラッジから選ばれる一種もしくは複数種を脱水し乾燥させた脱水ケーキから成り、粒径が40mm以下に調整された脱水ケーキ粒材とを配合したものである。

脱水ケーキは、各自治体の浄水場や下水処理場などから発生する汚泥を固化処理したものであり、自治体単位で安定的に供給されている。脱水ケーキは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、一般廃棄物（都市ごみ）や産業廃棄物などを高温で融解し、重金属や有害物質を分解、除去した後に冷却して生産されるものであり、大幅に減容量化されている。この溶融スラグを再利用することで資源の循環を図ることができる。溶融スラグも、脱水ケーキと同様、水溶液中でpH7〜8の中性を示す。

一般廃棄物の溶融処理施設は全国に多数存在し、年間100万トン以上の溶融スラグが生産されており、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。溶融処理施設で処理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）及び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、品質管理が行われている。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土壌の原料として用いることは、安全性の点で好ましい。

図１に溶融スラグと脱水ケーキとを混合して本実施の形態に係るリサイクル土壌を製造する手順を示す。図１には、溶融スラグと脱水ケーキとを配合した後に粒度調整を行う製造手順を示したが、溶融スラグと脱水ケーキとを配合する前に粒度調整を行ってもよい。
本実施例に係るリサイクル土壌は、溶融スラグ粒材及び脱水ケーキ粒材からなるが、製造工程のどの段階で粒度調整を行っても良いため、以降の説明では、原料となる溶融スラグと溶融スラグ粒材を総称して「溶融スラグ」、脱水ケーキ及び脱水ケーキ粒材を総称して「脱水ケーキ」と呼ぶ。従って、以下の実施例に示したリサイクル土壌等の配合比率は、いずれも溶融スラグ粒材と脱水ケーキ粒材の比率である。

図１において破線で囲んだ工程（砂利採取場からの原料の搬入、脱水ケーキ乾燥粉砕、砂粉乾燥粉砕）は、必要に応じて行う。例えば、砂利採取場からの原料の搬入は、リサイクル土壌にシルト分として砂粉等を配合する場合に行う。
また、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、脱水ケーキ、砂粉等の性質が同じである場合には省略することができる。

図１に示す手順に従って溶融スラグ、脱水ケーキの混合比率を変えて製造したリサイクル土壌の一般特性、粒度特性について調べた。図２に一般特性、粒度特性に関する試験項目を示す。

図３に本実施例に係るリサイクル土壌の一般特性、粒度特性に関する試験結果を示す。試験では、溶融スラグと脱水ケーキを３：７〜８：２の比率で配合した、5種類のリサイクル土壌を用いた。図３の上欄にリサイクル土壌(A)〜(E)の溶融スラグと脱水ケーキの混合比率（溶融スラグ：脱水ケーキ）を、その下に試験日、試験結果を示している。自然含水比の数値から、リサイクル土壌(A)〜(E)のいずれもが、比較に用いた砕石や再生砕石より優れた保水性を示しており、リサイクル土壌(A)〜(C)、(E)（溶融スラグと脱水ケーキとを３：７〜７：３の比率で配合したもの）が特に優れた保水性の目安となる10%以上の自然含水比を有していることが分かる。

図４にリサイクル土壌(A)〜(E)の透水特性に関する評価を示す。透水特性の評価は、簡易透水比較試験を3回ずつ行った結果に基づき判定した。簡易透水比較試験は、200mlのリサイクル土壌を容器に入れ、表面を均して、直径25mm、長さ180mmの木製の棒で軽く25回突いてから、その上にろ紙を置き、ろ紙の上から150mlの水を注いだときにリサイクル土壌を浸透する時間を計測することにより行った。

図３及び図４の結果から、リサイクル土壌(A), (B), (E)は、優れた保水性に加え、砕石や再生砕石と同等以上の優れた透水性を有していることが分かる。特に、リサイクル土壌(A)（溶融スラグ：脱水ケーキを５：５の比率で配合したリサイクル土壌）及びリサイクル土壌(E)（溶融スラグ：脱水ケーキを３：７の比率で配合したリサイクル土壌）が優れた保水性、透水性を示した。
一般的に、透水性が良い（透水速度が速い）リサイクル土壌は含水比が小さくなる傾向がある。しかし、これらのリサイクル土壌(A), (E)は透水性及び含水性の両方が優れていることから、表層が大量に水分を含んでいる場合には速やかに水分を吸収し、表層が乾燥している場合には水分を供給するという、優れた調湿性を備えていると言える。
リサイクル土壌(C)は、優れた保水性を有するものの、リサイクル土壌(A), (B), (E)に比べて透水性が劣る結果となった。しかし、従来から土壌に配合して用いられている砂粉や砕石粉などのシルト分をリサイクル土壌(C)に混合することにより透水性を向上させることができる。

実施例１に係る植栽用土壌は、一般廃棄物、産業廃棄物、及び鉄鋼スラグから選ばれる一種もしくは複数種の溶融スラグから成り、粒径が20mm以下に調整された溶融スラグ粒材と、上水汚泥、下水汚泥、及びペーパースラッジから選ばれる一種もしくは複数種を脱水し乾燥させた脱水ケーキから成り、粒径が20mm以下に調整された脱水ケーキ粒材とを配合したものである。溶融スラグ粒材と脱水ケーキ粒材の粒径を20mm以下としたのは、これらの粒材間の孔げきにより、実施例１に係る植栽用土壌が植物等の育成に適した大きさの孔げきを有するように考慮したものである。

実施例１に係る植栽用土壌を製造する手順は、図１に示したリサイクル土壌を製造する手順とほぼ同じであるが、密度試験等を行う際に、必要に応じて粒度試験も行う。

実施例１に係る植栽用土壌の特性を評価するため、クチナシの植栽実験、天然芝の生育試験、レタスの栽培試験、聖護院大根の栽培試験を行った。それぞれの結果を順に説明する。

クチナシの植栽実験は、直径15cm、深さ25cmの植栽用ポットにクチナシを定植して行った。植栽実験は2009年12月〜2010年12月の13ヶ月間にわたって実施した。

植栽実験に使用する土壌として、上述した製造手順により、溶融スラグと脱水ケーキと砂シルトを４５：４５：１０の比率で混合した土壌Aを用意した。また、土壌Aと溶融スラグを９０：１０の比率で混合して溶融スラグの比率を高めた土壌B、土壌Aと溶融スラグを８０：２０の割合で混合して溶融スラグの比率を更に高めた土壌C、土壌Aに粒状の化学肥料であるウッドエース（商品名。三菱化学アグリ株式会社製）20gを混合した土壌D、土壌Aにウッドエース40gを混合した土壌E、土壌Aにウッドエース60gを混合した土壌Fをそれぞれ用意した。さらに、比較用の植栽用土壌として、グリーンフォスターLT（商品名。トヨタルーフガーデン株式会社製）を用いた。グリーンフォスターLTは、図５に示すような特性を持つ、優れた植栽用土壌である。以下、グリーンフォスターLTを比較土壌1とする。

土壌A〜土壌F、比較土壌1のそれぞれについて5株ずつ、全35株を栽培し、1ヶ月ごとに体積を測定した。体積は、水平方向に広がる枝葉のうち一番長く広がる部分の長さを長径、それに対する直角方向の幅のうち最も広いところの長さを短径とし、長径、短径、及び樹高の積とした。各月の測定結果を図６に示す。併せて各株の個体番号を図６に示す。

上記測定結果を元に、各土壌で育成した5株の体積平均を算出し、植栽当初の体積平均を差し引いて各月の成長分を算出した。土壌A〜Fのいずれに関しても、比較土壌1と同程度以上の良好なクチナシの育成結果を得ることができた。図７に土壌A、土壌Eと比較土壌1におけるクチナシの成長分の体積の推移を示す。
図７から、土壌A、土壌Eは、特に夏場において比較土壌1よりも良好な特性を発揮していることが分かる。これは、土壌A, Eが、植栽用土壌に求められる種々の特性の中でも、乾燥時の保水力が特に優れていることによるものと考えられる。

植栽実験終了後、全35株のうち11株から採土して土壌特性を調べた。pH値や有効成分の含有量等に関する土壌特性の試験方法を図８に、各個体の試験結果を図９に示す。また、本実施例における原料である溶融スラグと脱水ケーキと砂粉について同じ試験を行った結果を図１０に示す。上記植栽実験の結果と顕著な相関を示す特定の項目は見られないが、各項目が相互に良好な相関を有しているものと考えられる。なお、図１０に示した原料のpH値に対して、各土壌のpH値が高くなっているのは、植栽実験中に使用した水のpH値が高かったことに起因している。

さらに、上記11株から採土した土壌の三相分布、飽和透水係数、有効水分、粒径組成に関する特性を調べた結果を図１１に示す。なお、図１１中の土性名は三角座標（国際法）に基づくものであり、粒度組成に基づき土壌を分類したものである。粒径組成は、礫（粒径2.0mm以上）を除いた土壌に関する、所定の粒径範囲毎の重量百分率で示される。なお、粗砂の粒径は0.2mm〜2.0mm、細砂の粒径は0.02mm〜0.2mm、シルトの粒径は0.002mm〜0.02mm、粘土の粒径は0.001mm〜0.002mmである。

さらに、本実施例に係る植栽用土壌が有する特性を評価するため、団粒構造組成確認試験、及び保水力比較試験を行った。

団粒構造組成確認試験には土壌Aを使用し、植栽用土壌として広く用いられる天然土である真砂土、及び植栽に適した団粒構造を有するように良質土を混合した土壌であるソイルプレミックス（商品名。株式会社エコマックス製）と比較した。団粒構造組成確認試験は、土壌環境分析法に基づく団粒分析法（湿式篩別法）により行った。その結果を図１２に示す。

団粒化度は、基準粒径以上の団粒の質量を基準粒径以下の土粒子の質量で除した割合をパーセント表示したものであり、植栽用土壌の団粒構造を評価する目安となる。高い団粒化度を示す土壌は、団粒間に大きな孔げきを、団粒内部に小さな孔げきを有しており、透水性、保水性の両方において優れている。また、このような土壌では、土壌微生物や土壌小動物の活動が活発になりやすく、植物等の成長に必要な栄養素を多く含む土壌となる。図１２に示すように、土壌Aは基準粒径0.10mmにおいて最も高い数値を示しており、真砂土やソイルプレミックスに比べて優れた団粒構造を有している。

続いて、本実施例に係る植栽用土壌の保水力比較試験（JGS 0151）を行った。保水力比較試験には、上記したクチナシの植栽実験に用いた土壌Aを使用し、真砂土と比較した。保水力比較試験は、加圧板法によりpF=2.0、遠心法によりpF=4.0の圧力を加えた状態で、それぞれの含水率を測定することにより行った。図１３に示すとおり、pF=2.0、pF=4.0のいずれの測定においても土壌Aは真砂土よりも優れた保水力を有していることが分かる。

次に、本実施例に係る植栽用土壌を用いて行った天然芝の生育試験について説明する。この試験では、2011年4月に天然芝の種をまき、その後2011年8月までその生育状況を観察した。用いた土壌は、溶融スラグと脱水ケーキを５：５の比率で配合した土壌x、土壌xとバーク堆肥を９：１の比率で配合した土壌y、真砂土とバーク堆肥を９：１の比率で配合した比較土壌2、の3種類である。比較土壌2は、芝生等の生育に用いられる一般的な土壌である。

天然芝の生育試験の結果を説明する。土壌x、土壌y、比較土壌2のいずれにおいても天然芝は順調に生育した。そこで、2011年7月に全ての土壌で生育している天然芝を草丈3cmで刈り取り、さらに1ヶ月間、生育状況を確認した。その結果、土壌y、土壌x、比較土壌2の順に、生育した天然芝の密度が高くなり、芝目の青さも濃くなった。このことから、リサイクル材を原料とする本実施例の土壌x、土壌yが、一般的な植栽用土壌として用いられる比較土壌2と同等以上の土壌特性を有していることが確認できた。

また、天然芝の生育試験と並行して、ヒートアイランド現象の抑制効果を検証する試験を行った。試験期間は、2011年7月30日14時〜2011年8月8日10時であり、この間、60分ごとにそれぞれの土壌で生育している芝生の表面温度を測定した。

ヒートアイランド現象の抑制試験結果を説明する。試験期間中に測定した最高温度／最低温度は、土壌xで49.0℃／20.5℃、土壌yで51.0℃／20.5℃、比較土壌2で52.5℃／21.5℃であった。土壌x、土壌yで生育している芝生の表面温度と、比較土壌2で生育している芝生の表面温度の間に最も大きな差が生じたのは2011年8月6日12時であり、その温度差は3.0℃であった。このとき、各土壌上の芝生の表面温度は、土壌xで46.5℃、土壌yで45.0℃、比較土壌2で48.0℃であった。図１４は2011年8月6日8時〜2011年8月8日10時の測定温度の推移を抜粋したものである。このことから、本実施例に係る土壌x、土壌yが優れたヒートアイランド抑制効果を兼ね備えていることが確認できた。

また、上記試験と並行して、溶融スラグと脱水ケーキを９：１の比率で配合した土壌zを人工芝充填材（目砂）として使用した場合のヒートアイランド現象の抑制効果を検証する試験を行った。試験充填材は、土壌zを人工芝にまいた後、その上部に珪砂をかぶせた二層構造の充填材とした。また、比較充填材は、一般的な人工芝充填材である珪砂のみをまいた充填材とした。試験充填材において、土壌zの上に珪砂をまいたのは、土壌zが珪砂よりも黒色に近く、熱を吸収しやすいため、充填材の色の差によって温度差が生じてしまうことを避けるためである。試験期間は、2011年7月29日8時〜2011年8月8日10時であり、この間、60分ごとにそれぞれの充填材をまいた人工芝の表面温度を測定した。

上記試験の結果を説明する。試験期間中に測定した最高温度／最低温度は、試験充填材で51.0℃／20.5℃、比較充填材で53.5℃／23.5℃であった。試験充填材をまいた人工芝の表面温度と、比較充填材をまいた人工芝の表面温度の間に測定温度に最も大きな差が生じたのは2011年8月6日15時であり、その温度差は4.0℃であった。このとき、試験充填材をまいた人工芝の表面温度は45℃、比較充填材をまいた人工芝の表面温度は49℃であった。図１５は2011年8月6日8時〜2011年8月8日0時の測定温度の推移を抜粋したものである。この結果から、本実施例に係る土壌xは、芝生充填材として用いてもヒートアイランド現象抑制効果を発揮することが確認できた。

さらに、本実施例に係る植栽用土壌を用いてレタスの栽培試験を行った。レタスの栽培試験は、予備試験と本試験の2回に分けて行った。まず、予備試験では、2011年4月にレタスの種をまき、2011年8月までその生育状況を観察した。用いた土壌は、天然芝の生育試験と同じく溶融スラグと脱水ケーキを５：５の比率で配合した土壌x、土壌xとバーク堆肥を８５：１５の比率で配合した土壌a、溶融スラグ及び脱水ケーキ並びに砂粉を４５：４５：１０の比率で配合した土壌x'とバーク堆肥を９：１の比率で配合した土壌b、土壌x'とバーク堆肥を８５：１５の比率で配合した土壌c、土壌x'とバーク堆肥を８：２の比率で配合した土壌d、及び比較土壌3（商品名「獲れたて野菜」。タキイ種苗株式会社製）である。比較土壌3は、肥料の三要素である窒素、リン酸、カリウムのほか、苦土（マグネシウム）、ホウ素、鉄、マンガン等の微量要素、及び緩効性肥料が配合され、弱酸性に調整された、高品質な植栽用培養土である。

レタスの栽培予備試験の結果を説明する。土壌x及び土壌a〜土壌dの全てにおいて、比較土壌3と同等以上の数の発芽が観察された。しかし、試験を終了した8月の時点では、土壌a、土壌b、及び土壌cで育成したレタスが一部収穫可能な程度まで生育したものの、比較土壌3の生育状況には及ばなかった。

予備試験終了時点で、土壌cで生育したレタスの根と比較土壌3で生育したレタスの根を比較した。その結果、土壌cで生育したレタスの根は、比較土壌3で生育したレタスの根ほど広がりがないことが確認された。これは、日数の経過に伴って土壌が固く締まりすぎてしまい、根の生育が進まなかったことによるものと推察した。

次いで、予備試験の結果を考慮し、改良した土壌を用いて本試験を行った。本試験では、土壌が締まりすぎないように考慮し、リサイクル材であるバーク堆肥及びもみがら、土壌改良剤であるピートモスやパーライト、化学肥料であるマグァンプＫ（商品名。株式会社ハイポネックスジャパン製）を土壌xに適宜添加した、新たな土壌1〜土壌11を用意して、2011年7月の1ヶ月間、レタスを栽培した。土壌1〜土壌11は、それぞれ5,000gの土壌xに適宜の添加物を配合したものである。各土壌の添加物及び添加量、並びに土壌特性を図１６に示す。これらの土壌におけるレタスの生育状況を観察したところ、土壌8において、最もレタスが大きく生育した。これは、土壌8の重量が他の土壌に比べて比較的軽いために、先の試験で用いた土壌x及び土壌a〜土壌dに比べて根の広がりが良くなったことによるものと考えられる。また、土壌8はバーク堆肥、もみがら、ピートモスを配合したことにより植物等の育成に適した弱酸性（pH6.84）の土壌になった。

さらに、2011年9月の1ヶ月間、聖護院大根の育成試験を行った。使用した土壌は、レタスの生育試験に使用した土壌b、レタス生育追試験で良好な結果が得られた土壌8、及び比較土壌3（商品名「獲れたて野菜」。タキイ種苗株式会社製）である。1ヶ月間観察した結果、土壌8では、比較土壌3と同等以上の生育状況が確認できた。即ち、本実施例に係る植栽用土壌は、リサイクル材を主原料としつつも、高品質な植栽用培養土と同等以上に植物等を生育させることができる土壌であることが確認できた。

ここで、土壌xにバーク堆肥、もみがら、ピートモスを添加して土壌8とした効果を調べるため、土壌xと土壌8の土壌分析を行った。その結果を図１７に示す。これらの比較から、バーク堆肥、もみがら、ピートモスの添加によって、pH値が弱酸性に変化し、また、窒素、リン酸、カリウムの含有量が増加していることが分かった。これらは、いずれも植物の生育に適した条件であり、本実施例に適宜添加物を配合することによる効果が確認された。

本実施例に係る植栽用土壌の原料となる溶融スラグや脱水ケーキは、全国の溶融化施設や固化処理場で製造されるため、粒度分布のほか成分などにもばらつきがある。従って、本発明に係る植栽用土壌には、必要に応じて土壌改良材を配合してpHの調整を行ったり、肥料分である三要素（窒素・リン酸・カリウム）の供給を行ったり、あるいは土壌の硬さ等を調整したりすることが望ましい。
そのような土壌改良材としては、上述の実施例で配合したバーク堆肥やもみがら堆肥、ピートモス等のほか、稲わら及び麦わら、これらからなる堆肥、家畜糞堆肥、もみがら堆肥、コーンコブ堆肥、茶殻やコーヒーかす等の残渣や粕類など、日常的に大量に発生する有機性廃棄物のリサイクル材を用いることができる。

実施例２に係る路盤材は、上記実施例に係るリサイクル土壌を含む路盤材であって、一般廃棄物、産業廃棄物、及び鉄鋼スラグから選ばれる一種もしくは複数種の溶融スラグから成り、粒径が40mm以下に調整された溶融スラグ粒材と、上水汚泥、下水汚泥、及びペーパースラッジから選ばれる一種もしくは複数種を脱水し乾燥させた脱水ケーキから成り、粒径が40mm以下に調整された脱水ケーキ粒材とを配合したものである。

実施例２に係る路盤材を工場で製造する手順は、図１に示したリサイクル土壌を製造する手順と同様である。一方、屋外の現場で溶融スラグと脱水ケーキを既存の土壌（現地土。真砂土や赤土等の天然土）に混ぜ込んで路盤材を製造する場合には、図１８に示す手順で行う。図１に示した手順で製造された路盤材は、完成後に含水比の確認を行い、トラック等で現地まで運搬する。図１８の方法により路盤材を製造する場合には、既存の土壌に再生砕石を混ぜ込んで路盤材としていた従来と同様、既存土壌の土質を考慮し、溶融スラグ及び脱水ケーキの総量が既存土壌の15%〜50%となるようにするとよい。

図１及び図１８において破線で囲んだ工程（砂利採取場からの原料の搬入、スラッジ乾燥粉砕、砂粉乾燥粉砕）は、必要に応じて行う。例えば、砂利採取場からの原料の搬入は、路盤材に砂粉を配合する場合に行う。なお、図１８に記載のスラッジは、上記した脱水ケーキと同義である。
また、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、脱水ケーキ、砂粉等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、図１８に示す手順により、溶融スラグ、脱水ケーキを既存の土壌に混ぜ込んで路盤材を製造する場合は、現場ごとに既存の土壌の性質が異なることが予想されるため、現場が変わるごとに配合試験を行う。

上述したリサイクル土壌の試験において、優れた保水性と透水性を示したリサイクル土壌(A)及びリサイクル土壌(E)を路盤材として用いる場合の性能を評価するために、各種の試験を行った。以下、リサイクル土壌(A)を用いた路盤材を路盤材(A)、リサイクル土壌(E)を用いた路盤材を路盤材(E)とする。

まず、路盤材(A)について、従来から用いられている路盤材である火山砂利について保水力比較試験（JGS 0151）を行った。火山砂利は、砕石や再生砕石に比べて優れた保水力を有する一方、主たる産地が九州地方であるため、首都圏や近畿圏等、九州以外の地域の路盤材に用いる場合には運搬コストがかかるため、高価な路盤材である。

保水力比較試験は、植栽用土壌の保水力比較試験と同じ方法により行った。その結果を図１９に示す。単位体積(100ml)あたりの含水率において、pF=2.0では火山砂利の方が高い含水率を有するものの、pF=4.0では路盤材(A)の方が火山砂利よりも高い含水率を有しており、火山砂利よりも優れた保水力を有することを示している。
なお、pF=4.0の圧力を加えた状態での単位重量(100g)あたりの含水率に関しては、路盤材(A)よりも火山砂利の方が高い数値を示している。これは火山砂利の乾燥重量の方が路盤材(A)の乾燥重量よりも軽いため、単位重量(100g)の路盤材を採取した場合に火山砂利の量の方が多くなることに起因する。実際には、路盤材が決められた場所（体積）内で使用されることを考慮すれば、pF=4.0の圧力下では、単位体積あたりの含水率が高い数値を示す路盤材(A)の方が火山砂利よりも高い保水力を有していると言える。

路盤材(A)のpH値を測定したところ、pH=6.94であった。従って、路盤材(A)を用いる場合には、強アルカリ性を示す再生砕石を路盤材に用いたときのように、街路樹等に悪影響を与える心配がない。

路盤材(A)を用いて、ヒートアイランド現象の抑制効果を評価する試験を行った。ヒートアイランド現象の抑制効果は、表層等の構造を同一にした条件において、路盤材に上記路盤材(A)を用いたもの（実施例X）と、従来の路盤材である砕石を用いたもの（比較例X）の間で、舗装表面及び舗装表面から100mm上方位置でどの程度の温度差が生じるかを測定することにより評価した。具体的には、図２０に示すように、地表面上に100mm厚の上記実施例X又は比較例Xの路盤材を配し、その上方に敷砂として30mm厚の溶融スラグ、更に上方の表層に70mm厚のインターロッキング舗装を施した構造で、インターロッキング舗装表面及びその上方100mm位置での温度推移を測定して比較した。

温度測定は2010年9月1日10時から2010年9月10日8時までの間、1時間ごとに行った。図２１に、実施例Xと比較例Xのインターロッキング舗装表面温度の推移を、図２２に実施例Xと比較例Xのインターロッキング舗装面から100mm上方位置における温度の推移を、それぞれ示す。また、図２３に実施例Xと比較例Xのインターロッキング舗装表面における温度差（比較例X−実施例X）を、図２４に実施例Xと比較例Xのインターロッキング舗装面から100mm上方位置における温度差（比較例X−実施例X）を、それぞれ示す。図２３及び図２４から明らかなように、測定期間内のほぼ全ての時間において、実施例Xの方が低い温度を示している。

特に、晴れた日の10時と16時に顕著な温度差が確認された。図２５に測定期間中の10時と16時の天候と、インターロッキング舗装表面及びその100mm上方における温度差（比較例X−実施例X）を示す。一日の中で、10時頃は路面温度が上昇し始める時間帯、16時頃は路面温度が下降し始める時間帯であると考えられることから、路盤材(A)には砕石に比べて路面温度を上げにくく、また下げやすくする効果があるものと判断される。即ち、砕石に比べて、路盤材(A)が大きなヒートアイランド現象の抑制効果を有しているものと評価できる。

ヒートアイランド現象の抑制効果を評価する試験は、上記とは別の構造（図２６に示す実施例Yと比較例Y）でも行った。温度測定期間や測定間隔、測定位置は上記試験と同じである。実施例Yは、地表面上に配した100mm厚の路盤材(A)と、その上方に配した100mm厚の表層材からなる構造を有し、比較例Yは地表面上に配した100mm厚の砕石と、その上方に配した100mm厚の表層材からなる構造を有している。実施例Yの表層材は、上述の植栽用土壌Aと同じく溶融スラグ及び脱水ケーキ並びに砂粉を４５：４５：１０の比率で配合したもの（以下、「表層材Y」とする。）であり、比較例Yの表層材は真砂土である。

図２７に、実施例Yと比較例Yのインターロッキング舗装表面温度の推移を、図２８に実施例Yと比較例Yのインターロッキング舗装面から100mm上方位置における温度の推移を、それぞれ示す。また、図２９に実施例Yと比較例Yのインターロッキング舗装表面における温度差（比較例Y−実施例Y）を、図３０に実施例Yと比較例Yのインターロッキング舗装面から100mm上方位置における温度差（比較例Y−実施例Y）を、それぞれ示す。図２９及び図３０から明らかなように、この試験でも、測定期間内のほぼ全ての時間において実施例Yの方が低い温度を示している。

実施例Yの表層材に用いた表層材Yは、比較例Yの表層材に用いた真砂土よりも保水性が優れるものの、真砂土よりも黒色に近く、熱を吸収しやすい。そのため、本発明者が以前行った実験では、路盤材を再生砕石とし、表層材を表層材Yとした場合、特に日照時間帯の表面温度が比較例Yと同程度、或いはそれよりも上昇しやすい傾向を示した。それにもかかわらず、実施例Yの方が比較例Yよりも低い温度推移を示したことは、やはり路盤材(A)の方が砕石よりも優れたヒートアイランド現象の抑制効果を有しており、運動場や各種競技場の路盤材として優れていると評価できる。
なお、運動場等の表層材の表面に人工芝を設置すると、温度が上昇し易くなることが知られており、条件によっては表面温度が60℃〜70℃にも達する。このような運動場の路盤材として上記路盤材(A)を用いても、ヒートアイランド現象の抑制効果は有効であると期待できる。

続いて、路盤材(E)を用いて、突き固めによる土の締固め試験（JIS A1210, JGS 0711：試験方法E-bにより実施）及び締固めた土のコーン指数試験（JIS A1228, JGS 0716）を行い、その締固め特性を評価した。

突き固めによる土の締固め試験の結果、路盤材(E)の最適含水比ω_optは18.6%、最大乾燥密度ρ_dmaxは1.643g/cm³であった。最適含水比、及び最大乾燥密度とは、路盤材(E)を締め固めたとき、最も良く締まる状態の含水比、及び密度をいう。

締固めた土のコーン指数試験は、路盤材(E)の含水率を変えた４種類の試料１〜４（含水率：9.8%、13.2%、16.1%、19.4%）を用いて行った。その結果を図３１に示す。コーン指数は建設機械の走行性の良し悪しを示す土の性質を表すものである。コーン指数は、図３２に示すように各建設機械の接地圧に対応し、それらの建設機械が走行できるかどうかを判定する尺度として用いられており、路盤材の堅固性を表す目安となる。コーン指数qc(kN/m²)は、コーンペネトロメーターを1cm/sの貫入速度で地表面から5cm，7.5cm 及び10cmのところまで連続的に押し込んだ時にコーン底面に作用する貫入抵抗力(kN)の平均値を求め、それを先端コーンの底面積(3.24cm²)で除する（貫入抵抗力／先端コーンの底面積）ことにより求められる。図３１に示すように、路盤材(E)の全ての試料１〜４のコーン指数が図３２に示すダンプトラックのコーン指数を上回っていることから、路盤材(E)はダンプトラックの走行が可能な程度の堅固性を有していることが分かる。
以上より、路盤材(E)は学校等の運動場、各種競技場、公園、歩道等の屋外施設において用いる路盤材として用いるには十分な堅固性を備えているといえる。

上記の実施例は、歩道用舗装及びグラウンド舗装構造の路盤に用いられる路盤材に用いることを前提としたものであるが、これに再生砕石を混合することにより、道路にも適用可能な堅固性を持たせることができる。

上記路盤材(E)に再生砕石を混合することによる路盤材の堅固性向上の効果を検証した。この検証では、路盤材(E)と再生砕石とを80:20の割合で混合した路盤材(E')を用い、上述の土の締固め試験（JIS A1210, JGS 0711：試験方法E-bにより実施）と、CBR試験（JIS A1211, JGS 0721）を行った。
突き固めによる土の締固め試験の結果、路盤材(E')の最適含水比ω_optは12.5%、最大乾燥密度ρ_dmaxは1.789g/cm³であった。また、CBR試験の結果、95%修正CBR値は50.4%となった。このCBR値は道路用の下層路盤材である再生クラッシャランの修正CBR値である40%を超えるものである。従って、路盤材(E)に再生砕石を混合すれば、駐車場や道路用の路盤材としても使用可能な堅固性を持たせることができる。

従来の路盤材と同様、本発明の路盤材にも塩化ナトリウムや天然蛎殻、天然ホタテ殻、天然小粒軽石を配合すれば、路盤材に新たな特性を持たせることができる。
本発明の路盤材に塩化ナトリウムを配合すれば、路盤材の凍結を防止するとともに、雑草の生育を抑制することができる。塩化ナトリウムは1m²あたり2〜4kgの割合で配合すると良い。また、蛎殻やホタテ殻を配合すれば、路盤材の凍結を防止し、雑草の生育を抑制することに加え、路盤材の保水性、調湿性を向上させることもできる。さらに、軽石を配合すれば、路盤材の保水性、調湿性を更に向上させることができる。

変形例

本発明のリサイクル土壌は植栽用土壌、路盤材の他、グラウンド舗装構造の表層土にも適用可能である。このようなグラウンド用土壌として用いる場合には、脱水ケーキ粒材と溶融スラグ粒材を４：６〜６：４の比率で配合し、且つ、両粒材の粒径を9.5mm以下となるように調整すると共に、全体の細粒分が１０〜１８％となるように砂粉や砕石粉などのシルト分を配合することが好ましい。
更に、グラウンド用土壌として用いる場合は、全体の90％以上が粒径2mm以下となるように調整すると良く、更にまた、脱水ケーキ粒材と溶融スラグ粒材を５：５の比率で配合すると良い。
上記のように調整することにより、グラウンド用土壌に適した弾力性を有し、優れた締め固め度を兼ね備えた、理想的なグラウンド用土壌とすることができる。
また、上記路盤材と同様に、塩化ナトリウムや天然蛎殻、天然ホタテ殻、天然小粒軽石を配合することにより、凍結防止、雑草の生育の抑制、保水性・調湿性向上といった機能性を付加することができる。

Claims

a) 一般廃棄物又は産業廃棄物から生産される溶融スラグから成り、粒径が20mm以下に調整された溶融スラグ粒材と、
b) 浄水汚泥を脱水し乾燥させた脱水ケーキから成り、粒径が20mm以下に調整された脱水ケーキ粒材と
が配合されていることを特徴とする植栽用土壌。
前記溶融スラグ粒材及び前記脱水ケーキ粒材が団粒構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の植栽用土壌。
前記溶融スラグ粒材と前記脱水ケーキ粒材の総量に対して、0%〜20%のシルト分が配合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の植栽用土壌。
前記溶融スラグ粒材と前記脱水ケーキ粒材が１：９〜９：１の比率で配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植栽用土壌。
前記溶融スラグ粒材と前記脱水ケーキ粒材が３：７〜７：３の比率で配合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の植栽用土壌。
バーク堆肥又はピートモスが混合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の植栽用土壌。
もみがら堆肥が混合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の植栽用土壌。
有機性廃棄物のリサイクル材が混合されていることを特徴とする請求項から１〜７のいずれかに記載の植栽用土壌。
前記溶融スラグが、鉄鋼スラグから生産される溶融スラグを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の植栽用土壌。
前記脱水ケーキが、下水汚泥又はペーパースラッジを脱水し乾燥させた脱水ケーキを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の植栽用土壌。
芝生用充填材として用いられる請求項１〜１０のいずれかに記載の植栽用土壌。