JP6722510B2 - 防草材及びそれの使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道、道路、鉄塔、動物防護柵等の電気施設において導電性を付与しつつ、雑草の生育を抑制する防草材及びその使用方法に関する。

鉄道、道路、鉄塔、動物防護柵等の電気施設の周囲では雑草が繁茂して電線に接触すると電気が短絡してしまう課題がある。
そこで、頻繁な草刈りや除草剤散布が必要であった。特に、草の刈取りには多大の労力を必要とするため、一般的には除草剤を散布する方法が行われている。
しかしながら、除草剤の散布は、草を枯らすだけで、頻繁に散布する必要があり、抜本的な対策とはならない。また、セメントを含有する防草材を振り撒いて散水して地面を被覆する方法も提案されているが、電気抵抗が高く通電性が要求される箇所においては悪影響を与えてしまう課題があった。例えば、動物防護柵では、電線と地面と動物の間で、地面を通じて一定の通電性がなければ、動物へ電気が流れない。イノシシ等の害獣を追い払える目安として、「和歌山県農作物被害防止対策マニュアル」電気柵設置のポイント では３，５００Ｖ以上の電圧が必要であるとしている。さらに、セメントを含有する防草材は、セメントを含有することでアルカリ性が高く、さらに六価クロムを含有することから、環境影響にも課題があった。

さらに、セメントを含まない酸化マグネシウム系固化材を散布、又は土に混合し、散水して固化させて抑草する抑草材とその方法が提案されている。（特許文献１、２、３）
特許文献１は、酸化マグネシウムと高炉スラグを主成分する雑草繁殖防止材を地表面の土と混合して転圧して押し固めて、その上に散水するため、施工に労力を必要とした。また、初期強度発現性が低いため、施工後の降雨で流失し易く、繁殖期の雑草を抑草する効果が低下し易く、さらに導電性が低い課題がある。
特許文献２と３も特許文献１と同様の酸化マグネシウム系固化材であるため、繁殖期の雑草を抑草する効果が低い課題がある。
特許文献４は、土質材、セメント系固化材、団粒化剤を主成分とする防草層であるが、前述したようにセメントを含有することでアルカリ性が高く、さらに六価クロムを含有することから、環境影響にも課題があった。
特許文献５、６、７は、導電性を有する防草シートが提案されている。しかしながら、防草シートは美観に課題があり、さらに雑草を抑草する効果が低下し、定期的な交換に多大な労力を要する。

特開２００３−４７３８８号公報 特開２００７−３３０１１４号公報 特開２０１４−５１８４９号公報 特開２０１１−２３９７４８号公報 特開２０１２−６０９４８号公報 実用新案登録第３１８５２０９号公報 特開２００４−１７６１９７号公報

本発明は、導電性を付与し、草刈の労力を軽減でき、導電性、防草効果の持続性が確保できる防草材及びその使用方法を提供する。

即ち、本発明は、（１）カルシウムアルミネート、土壌及び塗膜養生剤を含有してなる防草材、（２）さらに、石膏を含有してなる（１）の防草材、（３）カルシウムアルミネートが、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比１．０〜３、不純物が１５質量％以下である（１）又は（２）の防草材、（４）さらに、カルシウムシリケートを含有してなる（１）〜（３）のいずれかの防草材、（５）（１）〜（４）のいずれかの防草材を地面に敷き詰めてその上に散水して被覆する防草材の使用方法、（６）（１）〜（４）のいずれかの防草材を水で練混ぜて地面に敷き詰めて被覆する防草材の使用方法、である。

本発明の防草材は、導電性を付与し、草刈の労力を軽減でき、導電性、防草効果の持続性が確保できるなどの効果を奏する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に使用するカルシウムアルミネートは、カルシア原料とアルミナ原料などを混合して、キルンで焼成し、あるいは、電気炉で溶融し冷却して得られるＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とする水和活性を有する物質の総称であり、結晶質、非晶質のいずれであっても使用可能であり、硬化時間が早く、初期強度発現性が高い材料である。カルシウムアルミネートの代表的なものとしてはアルミナセメントが挙げられ、通常市販されているものが使用できる。例えば、アルミナセメント１号、アルミナセメント２号などが使用できる。アルミナセメントよりも短時間で硬化し、その後の初期強度発現性が高い点から、溶融後に急冷した非晶質カルシウムアルミネートが好ましく、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とのモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比）は、１．０〜３．０が好ましく、１．７〜２．５がより好ましい。１．０〜１．７の場合は、セメントや消石灰及び生石灰を配合する事で硬化時間をより短縮して初期強度発現性を高めることが可能である。
さらに、本発明では、カルシウムアルミネート中に含まれるＣａＯやＡｌ_２Ｏ_３以外の不純物が１５質量％以下であることが初期強度発現性の観点から好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。１５質量％を超えると硬化に時間を費やし、さらに低温時には固まらず、防草効果が低い場合がある。不純物の代表例として酸化ケイ素があり、その他、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等がＣａＯやＡｌ_２Ｏ_３の一部に置換したものがあるが、特に限定されるものでない。

カルシウムアルミネートのガラス化率は、反応活性の面で７０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。７０％以下であると初期強度発現性が低下する場合がある。カルシウムアルミネートのガラス化率は、反応活性の点で７０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。ガラス化率は加熱前のサンプルについて、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを予め測定し、その後１０００℃で２時間加熱後、１〜１０℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ_０を求め、さらに、これらのＳ_０及びＳの値を用い、次の式を用いてガラス化率χを算出する。ガラス化率χ（％）＝１００×（１−Ｓ／Ｓ_０）
カルシウムアルミネートの粒度は、初期強度発現性の面で、ブレーン比表面積値３０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、５０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。３０００ｃｍ^２／ｇ未満であると硬化時間が長くなり初期強度発現性が低下する場合がある。

本発明に使用する塗膜養生剤としては、パラフィン、低級アルコールアルキレンオキシド付加物、セルロース類、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル類、アクリル共重合体、シラン系化合物、及びアルケニル系エステル化合物、水分散系ポリエステル化合物、並びに合成樹脂水性分散体、水溶性樹脂及び膨潤性粘土鉱物を混合した養生剤等からなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
かかる化合物はエマルジョン又は溶液の形態で、コンクリート面に塗布、散布又は吹き付け等して用いることができる。塗膜養生剤としては、アルバー工業社製、２液硬化型エポキシ樹脂エポキシ塗り材「ＴＦ２５０」、ＢＡＳＦジャパン社製、水性パラフィン系「マスターキュアー」、ノックス社製、シリカ系「ノンクラック」、太平洋マテリアル社製、アルケニル系エステル化合物「キュアブリッド」、花王社製、水分散系ポリエステル化合物「ニュートラックＳＫ」、デンカ社製、水溶性樹脂及び膨潤性粘土鉱物の混合物「クラッコフ」などが挙げられる。
これらの中では、水溶性樹脂及び膨潤性粘土鉱物を塗布したものは、水分の保持効果が高く、より好ましい。
また、塗膜養生剤の使用量は、防草材表面１ｍ^２あたりで５０〜２５０ｇを塗布することが好ましく、１００〜２００ｇがより好ましい。５０ｇを下回ると導電性に劣る場合があり、２５０ｇを超えると不経済である。

本発明に使用する石膏としては、半水石膏と無水石膏が使用でき、強度発現性の面では無水石膏が好ましく、弗酸副生無水石膏や天然無水石膏が使用できる。石膏を水に浸漬させたときのｐＨは、ｐＨ８以下の弱アルカリから酸性のものが好ましい。ｐＨが高い場合、石膏成分の溶解度が高くなり、初期の強度発現性を阻害する場合がある。ここでいうｐＨとは、石膏／イオン交換水＝１ｇ／１００ｇの２０℃における希釈スラリーのｐＨをイオン交換電極等を用いて測定したものである。
石膏の粒度は、ブレーン比表面積値で３０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、５０００ｃｍ^２／ｇ以上が初期強度発現性と、適正な作業時間が得られる観点から好ましい。
石膏の使用量は、特に限定されるものではないが、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、５０〜２５０質量部が好ましい。５０質量部未満では、強度発現性が低下し、防草効果が低い場合がある。２５０質量部を超えると、また強度発現性が低下し、防草効果が低い場合がある。

本発明では、強度を増進させる目的でカルシウムシリケートを使用できる。
カルシウムシリケートは、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２や２ＣａＯ・ＳｉＯ_２があり、特に限定されるものではないが、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２が大気中の二酸化炭素を吸収し組織を緻密化させ、防草効果に優れるため、最も好ましい。
γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２は、２ＣａＯ・ＳｉＯ_２で表される化合物の中で、低温相として知られるものであり、高温相であるα−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２やβ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２とは異なるものである。これらの化合物はいずれも２ＣａＯ・ＳｉＯ_２で同じ化学組成を有するが、結晶構造は異なっている。セメントクリンカ中に存在する２ＣａＯ・ＳｉＯ_２はβ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２である。β−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２は水硬性を有するが、本発明におけるγ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２は水硬性を持たないが、大気中の二酸化炭素を吸収して硬化する特性があることを見出した。
γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２の粒度は、特に制限されないが、ブレーン比表面積値で３０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、４，０００〜８，０００ｃｍ^２／ｇがより好ましい。ブレーン比表面積値が３，０００ｃｍ^２／ｇ未満では、大気中の二酸化炭素を吸収して反応が十分でなく、ひび割れ抵抗性が充分に得られない場合がある。８，０００ｃｍ^２／ｇを超えても更なる効果の増進が期待できない。
カルシウムシリケートの使用量は、特に限定されるものではないが、カルシウムアルミネートと石膏の合計１００質量部に対して、１０〜６０質量部が好ましい。１０質量部未満では、強度が低い場合がある。６０質量部を超えると更なる効果の増進が期待できない。

本発明の防草材において、カルシウムアルミネートと石膏の合計１００質量部に対して、土壌の割合は、特に限定されるものではないが、通常、１００〜１０００質量部が好ましく、２００〜８００質量部がより好ましい。土壌が１００質量部未満では強度発現性は高いが経済的に好ましくない。１０００質量部を超えると強度が低く、防草効果が得られない可能性がある。

本発明で使用する土壌は、砂利、砂、礫、粘土のいずれか１種又は２種以上を含むものでは特に限定されるものではない。山砂、川砂、海砂等のサンド質土壌やシルト質土壌、クレイ質土壌、工事から発生する残土、重量骨材や軽量骨材や再生骨材や防草処理を行う箇所の土をそのまま用いることなどいずれも使用できる。一般には、天然土である真砂土や赤玉土や鹿沼土や山砂、海砂、砕砂などの乾燥砂は品質が安定しており、より好ましい。

水の配合量は、本発明の防草材の合計１００質量部に対して５〜１００質量部が好ましい。５質量部未満では混合が困難となる場合があり、１００質量部を超えると強度が得られない場合がある。

本発明では、凝結調整剤を本発明の差し支えない範囲で使用することが可能である。凝結調整剤はセメントの凝結を促進、遅延するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、オキシカルボン酸又はその塩、リン酸又はその塩、デキストリン、ショ糖、ポリアクリル酸又はその塩、減水剤、高性能減水剤などを１種又は２種以上、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。

本発明では、酸化マグネシウムなどの低ｐＨの固化材、ウッドチップ、もみ殻などの嵩をあげる増量材、各種ポルトランドセメント、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、石灰石微粉末、フライアッシュ、カオリン、カーボン、アルカリ金属塩、シラス、珪藻土及びシリカフュームなどの混和材料、発泡剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、減水剤、流動化剤、ポリマー、ベントナイトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体、着色剤などを１種又は２種以上、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。

本発明において、各材料の混合方法は、特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良く、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えないが、事前に混合し、現場で水を混合するほうが、品質面で好ましい。事前に混合する場合、土壌は乾燥状態であることが好ましい。

混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、２軸強制ミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。

本発明では、地面の雑草を草刈機等で１ｃｍ以下程度に草刈し、刈り取った雑草を取り除いた上に防草材を敷き詰めて散水して被覆する方法。また、練混ぜた防草材を吹き付けて被覆する方法があり、草刈してその後に除草剤を散布してから被覆するとより好ましい。

防草材を草刈した地面に敷き詰めて、その上に散水して表面を固化させて被覆する場合は、地面に防草材を敷き詰めてならし、その上にジョウロ等で散水する方法が好ましい。敷き詰める厚さは特に限定されるものではなく、地面の凸部で１〜３ｃｍの厚さが好ましい。１ｃｍ以下であると全体に被覆することができにくくなるため、防草効果が低くなる場合があり、３ｃｍ以上では防草効果は高いが材料費が高くなり、多大な労力がかかるため好ましくない。

本発明の防草材または、本発明の防草材の土壌を除いたものを草刈した地面に敷設し、地面の土と混合攪拌させて被覆する場合は、バックホウやスタビライザーなどを用いて混合攪拌させることが可能である。さらに転圧をすることで硬い地盤とすることも可能である。

以下、本発明の実験例に基づいて説明する。

「実験例１」
表１に示すカルシウムアルミネート１００質量部に対して、石膏を１００質量部混和し、カルシウムアルミネートと石膏の合計１００質量部に対して、土壌を５００質量部とし、カルシウムアルミネートと石膏と土の合計１００質量部に対して凝結調整剤としてクエン酸ナトリウムを０.３質量部加えて防草材を調製した。この防草材を型枠に敷設後、カルシウムアルミネートと石膏と土の合計１００質量部に対して、水を１５質量部散水した。材齢1日後、塗膜養生剤を防草材表面１ｍ^２あたりに表１に示す塗布量を塗布して試験体を作製した。この試験体についてｐＨ、六価クロム、防草効果、電圧の測定を行った。
また、比較として、普通セメントを用いたモルタルとマグネシア系固化材を調製した（実験No.1-14,1-15）。モルタルの配合は、（一社）セメント協会製標準砂と普通ポルトランドセメントの質量比を３／１としたドライモルタルを型枠に敷設し、水セメント比が５０質量％となるように水を散水して防草材を調製した。マグネシア系固化材は、中国産マグネシウムを焼成した市販の酸化マグネシウム１００質量部に対して、土壌を６００質量部混合したものを型枠に敷設し、水を２０質量部散水して防草材を調製した。さらに、防草材を敷設せず地面そのままの状態で測定した（実験No.1-16）。結果を表１に併記した。

＜使用材料＞
カルシウムアルミネート：炭酸カルシウムと酸化アルミニウムのＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比を変えて、シリカを加えて、１６５０℃で溶融して急冷した、ガラス化率９７％、ブレーン比表面積値５０００ｃｍ^２に調製した。不純物はシリカとし、その含有量を変えて調整した。
塗膜養生剤Ａ：水溶性樹脂及び膨潤性粘土鉱物の混合物「クラッコフ」、デンカ社製
塗膜養生剤Ｂ：水性パラフィン系「マスターキュアー」、ＢＡＳＦジャパン社製
石膏：天然無水石膏、ブレーン比表面積値５０００ｃｍ^２／ｇ
土：新潟県産石灰砂、５ｍｍ篩下
アルミナセメント：アルミナセメント１号、デンカ社製
凝結調整剤：無水クエン酸ナトリウム、磐田化学工業社製
水：水道水
普通セメント：普通ポルトランドセメント、デンカ社製
砂：（社）セメント協会製標準砂
マグネシア系固化材：中国産マグネシウムを焼成した市販の酸化マグネシウム

＜測定方法＞
ｐＨ：各防草材について、２０℃・相対湿度６０％の環境でＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて４×４×１６ｃｍ供試体を作製した。養生方法は、２０℃・相対湿度６０％の環境下で気乾養生とした。材齢２８日時点の供試体を粉砕し、１００倍の純水で３０分攪拌した上澄み液のｐＨを測定した。
六価クロム溶出量：各防草材について、ｐＨ試験と同様な方法で２０℃・相対湿度６０％の環境下で供試体を作製後、材齢７日時点の供試体を環境庁告示４６号法に基づき測定した。
防草試験：防護柵の下に生い茂った雑草を予め長さ０．５ｃｍ以下に草刈機で草刈して、耕運機で田畑を耕し、その上に、芝生の種であるトールフェスク、ケンタッキーブルーグラス、ペレニアルライグラスの混合品を４０ｇ/ｍ^２撒き、足で踏みならし転圧した。その上に、各防草材を基礎面上に均一に厚み３ｃｍ、幅１ｍ、長さ１５ｍ敷設した後、各防草材の合計１００質量部に対して水を１５質量部散水した。材齢1日後、各塗膜養生剤を防草材表面に塗布して６０日後、１８０日後の防草材表面からの生えた１ｍ^２あたりの芝の平均本数を測定した。
電圧試験：５ｍ間隔で１５ｍの区間に支柱を立て、電線を地面から高さ１５ｃｍずつ、６０ｃｍまで４本設置した。次に電牧器を支柱に設置し、電牧器と電線を配線させ、さらにアースをとり電気柵を設置した。その後、防草試験と同様に防草材を施工し、６０日後、１８０日後の電圧を電圧計で測定した。

表１から、本発明の防草材は、防草性、導電性に優れ、さらにｐＨ、六価クロム溶出量も低く、環境影響に優れることが分かる。

「実験例２」
実験例１の実験No.1-3のカルシウムアルミネート、塗膜養生剤を使用し、表２に示す割合でカルシウムアルミネートと石膏の割合を変え、さらにカルシウムアルミネートと石膏の合計１００質量部に対して、土の割合を変えたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記した。

＜使用材料＞
カルシウムアルミネート：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比２．２、ガラス化率９７％、ブレーン比表面積値５０００ｃｍ^２
塗膜養生剤Ａ：水溶性樹脂及び膨潤性粘土鉱物の混合物「クラッコフ」、デンカ社製

表２から、本発明の防草材は、防草性、導電性に優れることが分かる。

「実験例３」
実験例１の実験No.1-3の防草材について、表４に示す割合でカルシウムシリケートを混合したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記した。

＜使用材料＞
カルシウムアルミネート：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比２．２、ガラス化率９７％、ブレーン比表面積値５０００ｃｍ^２
カルシウムシリケート イ：３ＣａＯ・ＳｉＯ_２試薬の炭酸カルシウム３モル及び二酸化ケイ素１モルを混合粉砕した後、電気炉で焼成し合成した。ブレーン比表面積値１８００ｃｍ^２／ｇ。
カルシウムシリケート ロ：β−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２試薬の炭酸カルシウム２モル及び二酸化ケイ素１モルを混合粉砕した後、電気炉で焼成し合成した。ブレーン比表面積値１８００ｃｍ^２／ｇ。
カルシウムシリケート ハ：γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２試薬の炭酸カルシウム２モル及び二酸化ケイ素１モルを混合粉砕した後、電気炉で焼成し合成した。ブレーン比表面積値１８００ｃｍ^２／ｇ。
水：水道水

表３から、本発明の防草材は、カルシウムシリケートを併用すると、導電性を確保しつつ芝の抑制効果がより優れることが分かる。

「実験例４」
実験例３の実験No.3-7,3-8,3-9の各防草材について、カルシウムアルミネート、石膏、カルシウムシリケート、凝結調整剤の合計１００質量部に対して水１５質量部を散水ではなく、オムニミキサに加え、練り混ぜたものを型枠または基礎面上に敷設したこと以外は実験例３と同様に実施した（実験No.4-3、4-4、4-5）。
また、比較として、実験例１で使用した普通セメントを用いたモルタル（実験No.1-14）、マグネシア系固化材（実験No.1-15）についても実験例１で使用した水量で、それぞれ散水ではなく、練り混ぜたものを型枠または基礎面上に敷設したこと以外は実験例３と同様に実施した（実験No.4-1、4-2）。結果を表４に併記した。

表４から、本発明の防草材は、練り混ぜたものを敷設しても、防草効果、導電性に優れることが分かる。

本発明の防草材及びその使用方法により、導電性を付与し、草刈の労力を軽減でき、導電性、防草効果の持続性が確保できるなどの効果を奏するので、鉄道、道路、鉄塔、動物防護柵等の電気施設の周囲に適用でき、農業、建設分野などで広範に使用される。

Claims (6)

1. カルシウムアルミネート、石膏、土壌及び塗膜養生剤を含有してなる防草材であって、
   カルシウムアルミネート１００質量部に対して、石膏の量が５０〜２５０質量部であり、
   防草材の表面１ｍ ² あたりの塗膜養生剤の量が５０〜２５０ｇであり、
   カルシウムアルミネートと石膏の合計１００質量部に対して、土壌の量が１００〜１０００質量部である
   ことを特徴とする防草材。
2. カルシウムアルミネートが、ＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃モル比１．０〜３、不純物が１５質量％以下である請求項１に記載の防草材。
3. さらに、カルシウムシリケートを含有してなる請求項１又は２に記載の防草材。
4. カルシウムシリケートがγ−２ＣａＯ・ＳｉＯ ₂ を含む、請求項３に記載の防草材。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の防草材を地面に敷き詰めてその上に散水して被覆することを特徴とする防草材の使用方法。
6. 請求項１〜４のいずれか１項記載の防草材を水で練混ぜて地面に敷き詰めて被覆することを特徴とする防草材の使用方法。