JP5705029B2 - 製鋼スラグを用いた防草材料 - Google Patents

Description

この発明は、遊休地、線路や道路の路肩、あるいは工場内の建屋の周辺の空き地など、景観に対する要求は低いが、長期にわたり雑草の繁茂を抑制することが望まれる場所に対し、雑草の生育を長期的に抑制することを可能とする製鋼スラグを用いた防草材料に関する。

一般に、雑草の防草技術としては、除草剤や植物生育抑制剤などの化学合成物質の散布や、雑草の刈り取り、あるいは防草シートの敷設による生育抑制が主流である。しかし、除草剤や植物生育抑制剤などの薬剤散布は環境に影響を及ぼす恐れがある上に、効果期間が短く、刈り取りによる防除とともに毎年の防草対策が必要で、継続的には多大の防草費用が必要となる。また防草の対象区画に防草シートを敷設することで雑草の繁茂を防止する、防草シートによる雑草防除は効果の継続期間が長いものの、敷設のための工事費用が高く、また防草シートの劣化や破損により効果が低減する。

その他の防草対策として、自然土や真砂土にセメントなどの無機固化物を添加し、対象路面に透水性を有する固化層を形成し、雑草の発芽を防ぐ方法（例えば、特許文献１、２参照。）や、貝殻粉流体のセメント固化層の形成（例えば、特許文献３参照。）や火山灰と塩の混合物層の敷設により雑草の繁茂を除去する方法（例えば、非特許文献１参照。）など、景観及び環境に配慮した防草方法も多数考え出されている。

しかし、透水性を担保した状態でのセメント固化層は強度に不安があり、歩行あるいは車両の運行によりその固化層が破損する可能性があるほか、火山灰や貝殻粉流体などの固化層は、原料の産地が局所的であるため、施工可能な地域が限定され、広範囲にわたる使用が困難である。

遊休地のように、将来の用途及びその適用期日が不明であるが、一次的に防草対策が必要な用地であったり、線路や道路の路肩、工場内の建屋周辺の空き地など、日常業務において管理業務に携わる特定の人、あるいは車両の通行が想定される場所での防草対策としては、景観に配慮する必要は低く、安価で防草効果が長期間継続し、環境影響の低い防草材料が望ましく、かつ、人あるいは車両の通行によって防草効果が損なわれない強度を有すること、施工の簡便性、材料調達の容易さが必要である。

特開２００２−１８６４０１号公報 特開２００２−１９４７０９号公報 特許第３３３８０１６号公報

財団法人先端建設技術センター発行「建設汚泥リサイクル指針」、ｐ．５９

本発明が解決しようとする課題は、防草効果が長期間継続し、施工が簡便でかつ材料の調達が容易であり、施工後に人や車両の通行によって防草効果が損なわれることなく、環境影響の低い製鋼スラグを用いた防草材料を提供することである。

防草対象となる区画に、４０ｍｍ超の粒度の土壌が露出しない１００ｍｍ以上の厚さとして土壌面に敷設する施工方法にも用いられる最大粒度が４０ｍｍの連続粒度の路盤材相当粒度に粒度調整した製鋼スラグからなることを特徴とする土壌面の防草のための防草敷設材料である。

ところで、道路用の単粒度砕石例えば６号の５〜１３ｍｍの粒度のような単粒度は本発明に適さず、この場合は骨材の隙間を埋める細粒分を必要とする。さらに０ｍｍ超〜２．５ｍｍの粒度の砕砂などの細粒度のスラグ粒子場合は、スラグ粒子に弱い水硬性があるが、スラグ粒子が凝結する場合は防草効果を示す。また、スラグ粒子の粒度が細かいとこのスラグ粒子を施工した場所を車両や人が通行することで、スラグ粒子が移動あるいは流動し、スラグ粒子の凝結を妨げたり、施工層の厚さが変化する。このために十分な防草効果が得られない。この細かいスラグ粒子の施工場所は交通のない場所に限定して用いる必要がある。

本発明の手段の防草材料は、製鋼スラグからなるので極めて難溶性である。このため、製鋼スラグからのカルシウムイオンの溶出は、極めて緩やかに進行し、アルカリ性が長期間持続するため、製鋼スラグからなる防草材料の防草効果は長期間継続する。しかも、製鋼スラグからなる防草材料は環境に及ぼす影響の少ないリサイクル資材である。さらに本発明の手段の防草材料を施工する場合は、繁茂している雑草を刈り取った後に、４０ｍｍ以下の連続粒度、望ましくは路盤材相当粒度に破砕して調整した製鋼スラグを、必要とする土壌面に均一に、かつ、その土壌面を１００ｍｍ以上、望ましくは１５０ｍｍ以上の厚さで敷設する施工は極めて簡易である。しかも、施工後は、仮設道路や、駐車場や、広場や、資材置場などとして使用可能な支持力を得ることができるなど、本発明の手段は優れた効果を奏する。

ここで、製鋼スラグが防草効果を発揮するメカニズムについて概説する。製鋼スラグは、酸化カルシウムであるＣａＯを主成分としているため、雨水などと接触した場合に、表流水及び浸出水がｐＨ１０〜１１のアルカリ性を示す。一般にアルカリ性土壌は植物の根系の水分吸収や、養分吸収に多大の影響を与え、植物の生長を阻害することが知られており、雑草の種子やスラグを敷設した区画面上に飛来した場合でも、発芽後の生育を阻害し、雑草の定着を阻害する。一方、製鋼スラグ中のカルシウムは、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂や３ＣａＯ・ＳｉＯ₂などのカルシウムシリケートや、３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃や１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃などの鉱物層の形態で存在する。製鋼スラグの表流水及び浸出水はアルカリ性を示すが、製鋼スラグは古くより路盤材や土木用材料として天然砕石の代替品として利用されてきた物質であり、極めて難溶性である。このため製鋼スラグからのカルシウムイオンの溶出は、石灰単体などに比べて極めて緩やかに進行し、アルカリ性が長期間継続するために、製鋼スラグからなる防草材料の防草効果は長期間継続する。

本発明に用いる製鋼スラグについて説明すると、鉄鋼の生産の際に、同時に生成される金属酸化物など溶融固化物を、総じて「鉄鋼スラグ」という。この鉄鋼スラグは高炉で銑鉄を製造する際に副生成する「高炉スラグ」と、溶銑やスクラップなどを精錬して鋼を製造する際に同時に生成する「製鋼スラグ」とに分類される。この後者の製鋼スラグは精錬炉の種類によって、さらに転炉系スラグあるいは電気炉系スラグに分類される。さらに、この製鋼スラグの成分について説明すると、製鋼スラグは、製鋼工程で鋼を精錬するため、石灰石やシリカや、酸化アルミ系の造滓材と呼ばれる副原料が、この製鋼工程で投入され、これらの非金属成分と溶鋼が酸化して生成された、酸化鉄などの金属酸化物が製鋼スラグの主成分となっている。すなわち、製鋼スラグの成分は、ＣａＯや、Ａｌ₂Ｏ₃や、ＳｉＯ₂及び金属酸化物であるが、その比率は製造する鋼種の特性に応じた精錬方法によって様々である。このようにして得られた製鋼スラグは金属酸化物を含有するので高比重で高強度である。この製鋼スラグは、緩冷凝固によって鉱物状に凝固させた後、破砕及び粒度調整を行って、路盤材やアスファルト骨材などの道路用材料や、埋め戻し材や、基礎工事用の土木用材料などのリサイクル材料として古くより有効利用されている、環境に及ぼす影響の少ないリサイクル資材である。

さらに、環境への影響に関しても、道路の路盤材用途に供される「鉄鋼スラグ混入路盤材」は平成１３年４月施行のグリーン購入法の「特定調達品目」として指定されている他に、従来より陸域の使用に際しては土壌環境基準で、海域及び埋立地での利用に際しては環境汚染防止法による水底土砂基準で、それぞれ環境に対する安全性が評価されている物質である。

また、製鋼スラグは高比重かつ保水力の低い物質であるため、敷設した敷設上面は晴天時には乾燥状態にあり、植物の生育に必要な水分を保水しない。特に、４２５μｍ以下の微粉分の少ない、下層路盤材相当の粒度に調整することで、粒子間の目詰まりを防止し、水はけの良い防草層を形成することができる。一方で、土壌にはアルカリ性の原因であるカルシウムイオンの吸着能があるため、有機質土や火山灰質粘性土や粘性土などの土壌で３０ｃｍ、シルトで５０ｃｍ以上の厚さの土壌を介することで、アルカリの影響は除去される（例えば、非特許文献１参照。）。このため敷設面下に植樹した植物への影響は少ない。さらに施工の容易さ及び施工後の支持力に関しては、従来の用途が道路用あるいは土木用を主としているのに比して、本発明の手段では、繁茂している雑草を刈り取った後に、最大粒度が４０ｍｍ以下の連続粒度で、望ましくは上記した路盤材相当の粒度に破砕して調整した製鋼スラグを、土壌面上に均一に散布するだけでよく、施工は簡易である。しかも、施工後は、仮設道路、駐車場、広場、資材置場などとして使用可能な支持力が得られる。また、製鋼スラグは、全国に広く分布する鉄鋼会社より産出されるため、調達も容易で安定した供給が可能である。

ここで発明を実施するための形態について、表を参照しながら以下に説明する。
１．製鋼スラグの施工厚みに関する試験
粒度４０ｍｍ以下の連続粒度の路盤材相当粒度に破砕して粒度調整した製鋼スラグを用いて製鋼スラグの施工厚みの試験を、表１に示すように、実施した。この場合、試験場所として、水の供給があり、土壌が常時湿潤状態にあることで、季節を問わず雑草が繁茂している場所を選定した。試験方法は、雑草の地上部を除去した後、木製の型枠を設置し、型枠内に連続粒度で０〜４０ｍｍの製鋼スラグを敷設した。施工開始時期は９月とした。なお、施工後の３〜６月は冬期であり植生の発育は遅い。製鋼スラグの施工厚みは０ｍｍ（施工なし）、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍとした。

試験の結果、施工厚み０ｍｍ（施工なし）で施工後の３ヶ月で多数の雑草の植生が見られ、また、施工後６ヶ月で多数の雑草の植生が見られた。施工厚み５０ｍｍで、施工後３ヶ月及び６ヶ月後でともに型枠の境界付近に単位平方メートル当たり４０個の雑草の植生を確認した。これらは発芽ではなく、試験開始前に雑草の地上部を除去した際に、残存した雑草の根から成長した植生であった。型枠の内部からも植生があり、施工厚み５０ｍｍでは残存した根からの植生が成長し、製鋼スラグの粒子間を縫って雑草が現れたものと考えられる。一方、施工厚み１００ｍｍ、１５０ｍｍでは植生は見られなかった。従って、防草用途に施工する場合は、施工厚み５０ｍｍ超で１００ｍｍ以上の厚みで製鋼スラグを敷設する必要があると考えられる。

２．製鋼スラグの材質に関する試験
上記の１．製鋼スラグの施工厚みに関する試験と同様に、雑草の地上部を除去した後、木製の型枠を設置し、型枠内に連続粒度で０〜４０ｍｍの製鋼スラグを１００ｍｍの厚みで敷設すると共に、型枠内に連続粒度で０〜４０ｍｍの天然砕石を１００ｍｍの厚みで敷設し、製鋼スラグの材質に関する試験を、表２に示すように、実施した。施工開始時期は９月とした。

製鋼スラグでは、雑草の植生は３ヶ月後、６ヶ月後ともに確認されておらず、製鋼スラグのアルカリ能により、雑草の成長が抑制されたと考えられる。これに反し、天然砕石では型枠の境界付近を中心に雑草の植生が３ヶ月後、６ヶ月後ともに、単位平方メートル当たり１０個の雑草の植生が確認された。しかし、これは発芽ではなく、残存した雑草の根から植生が成長したもので、天然砕石の粒子間を縫って雑草が成長したと考えられる。

３．製鋼スラグの粒度に関する試験
上製鋼スラグの粒度に関する試験を連続粒度の０〜４０ｍｍと、砂状粒度の０〜２．５ｍｍと、単粒度の５〜１３ｍｍとで、製鋼スラグの粒度に関する試験を型枠を使用して表３に示すように実施し、施工開始後の３ヶ月及び６ヶ月後の植生数をそれぞれ確認した。

施工厚みが連続粒度０〜４０ｍｍでは、雑草の植生数は、３ヶ月後及び６ヶ月後のともに単位平方メートル当たり０個であった。砂状粒度０〜２．５ｍｍでは、施工３ヶ月後の時点で型枠境界付近で残存した雑草の根から植生されて雑草の成長したものが単位平方メートル当たり３０個確認され、中央部に数ミリ程度の発芽が確認された。しかし、発生した雑草の植生は施工６ヶ月後には単位平方メートル当たり１０個に消滅しており、製鋼スラグのアルカリ能が雑草の植生の生育を阻害していることが確認できた。一方、単粒度５〜１３ｍｍでは、施工３ヶ月後の時点で型枠境界付近で残存した雑草の根から植生されて雑草の成長したものが単位平方メートル当たり１０個確認された。しかし、粒径５ｍｍ〜１３ｍｍの単粒度砕石は粒子間の隙間が大きく、施工６ヶ月後の生育は十分でなく単位平方メートル当たり１０個確認されたのみであった。

本発明において雑草を除去した後、なお、雑草の根が残っている場合は、本発明における連続粒度の製鋼スラグを敷設した後に、その上からローラーにより転圧を行うものとすることで、施工後の雑草の植生を抑えるものとする。

Claims (1)

1. 防草対象となる区画に、４０ｍｍ超の粒度の土壌が露出しない１００ｍｍ以上の厚さとして土壌面に敷設する施工方法にも用いられる最大粒度が４０ｍｍの連続粒度の路盤材相当粒度に粒度調整した製鋼スラグからなることを特徴とする土壌面の防草のための防草敷設材料。