JP7097028B1 - 散水固化材および散水固化材の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と比較して短時間で固化し、施工箇所から流出しにくい散水固化材を提供する。
【解決手段】粒状材（例えば砂や細骨材）に加え、水溶性樹脂と、前記水溶性樹脂を架橋する水溶性架橋剤とを含む。このような散水固化材を使用すれば、施工後に散水することで、水溶性樹脂（ポリビニルアルコールなど）を水溶性架橋剤（ホウ砂など）が分子構造的に架橋するので、従来と比較して圧倒的に短時間で粒状材を凝固させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、舗装工事や土木工事などに使用されるものであり、施工後に散水することで固化する散水固化材に関する。

インターロッキングブロック等の舗石を敷設する際には、例えば特許文献１に記載されているように、敷砂を敷きならした上に舗石を敷設し、舗石の間に目地砂を充填する。

こうした目地砂の流出を防止する方法として、例えば非特許文献１および２に記載されているような「散水固化砂」と言われるものが存在する。図１は、散水固化砂を目地砂に使用した場合の施工方法を示す図である。まず、図１（ａ）に示すように散水固化砂を舗石の間に充填し、図１（ｂ）に示すように散水する。その後、数日放置すれば、図１（ｃ）に示すように砂が凝固するので、普通の砂と比較して風雨により消失しにくくすることができる。

特開２０１６－６１０５９号公報

蛇の目ブロック株式会社、「化粧目地材 ユニオンサンド目地Ｂ」、［online］、［令和３年７月１３日検索］、インターネット〈URL：https://www.janome-block.co.jp/product/77.php〉 久保田セメント工業株式会社、「カラメジ」、［online］、［令和３年７月１３日検索］、インターネット〈URL：https://www.kubota-c.com/exterior/2411/〉

しかし、上記した従来の散水固化砂は、凝固するまでに数日が必要であり、凝固する前に雨が降ると流れてしまうという問題があった。また、凝固した後に雨が降った場合でも、再乳化により軟化し、流出しやすくなるという問題があった。
そこで、本発明は、従来と比較して短時間で固化し、施工箇所から流出しにくい散水固化材を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するため、本発明に係る散水固化材は、粒状材と、水溶性樹脂と、前記水溶性樹脂を架橋する水溶性架橋剤と、を含有してなる。

本発明は上記の通りであり、粒状材（例えば砂や細骨材）に加え、水溶性樹脂および水溶性樹脂を架橋する水溶性架橋剤を含む。このような散水固化材を使用すれば、散水した直後に水溶性樹脂を水溶性架橋剤が分子構造的に架橋して流動性が低下するので、従来と比較して圧倒的に短時間で粒状材を凝固させることができる。

散水固化材の使用方法を説明する図である。 硬度測定試験の様子を示す写真（図面代用写真）である。 透水状態での試験結果を示すグラフである。 飽和状態での試験結果を示すグラフである。 硬度計読値が示す硬度の概算イメージを説明する表である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
本実施形態に係る散水固化材は、施工後に散水することで固化するものである。この散水固化材は、主に舗装用材料として使用されるが、様々な用途に使用可能である。例えば、インターロッキングブロックの敷砂や目地砂として使用することができる。また、草の繁殖を防止するために地面を固めるために使用することも可能である。また、路面だけではなく法面にも使用可能である。
本実施形態に係る散水固化材は、粒状材と、水溶性樹脂と、水溶性架橋剤と、を含有してなる。

粒状材は、例えば天然岡砂や天然砕石である。粒状材は、天然骨材のほか、プラスチック骨材や鋼製スラグ、都市ゴミ溶融スラグ、ガラス骨材、ガラス発泡骨材、木材などであってもよい。本実施形態に係る粒状材は、粗粒率（ＦＭ値）が６．０以下であり、最大骨材寸法が５ｍｍ以下となっている。

水溶性樹脂は、水に溶解し、水溶性架橋剤の作用により架橋可能な性質を有するものであればよい。例えば、ポリビニルアルコールなどの親水性の強い材料が好ましい。

なお、ポリビニルアルコールには、ケン化度の高い順に、完全ケン化型、中間ケン化型、部分ケン型があるが、部分ケン化型を用いることが好ましい。完全ケン化型や中間ケン化型を使用することも可能であるが、５０℃以上のお湯をかけないと乳化しないため、散水作業の容易性を考慮して部分ケン型の使用が推奨される。具体的には、ケン化度が７０．０以上、９０．０％未満であることが好ましい。なお、ケン化度は、ＪＩＳ Ｋ６７２６：１９９４に準拠した方法で測定される値である。

なお、本実施形態に係るポリビニルアルコールは、相対湿度４％で２０℃における粘度が４～２４０ｍＰａ・ｓであり、純分が９４．０％以上、揮発分が５．０％以下、ｐＨが５～７となっている。なお、粘度・純分・揮発分・ｐＨの各値は、ＪＩＳ Ｋ６７２６：１９９４に準拠した方法で測定される値である。

ポリビニルアルコールの含有割合は、粒状材の総量当たり１．０重量％以上であることが好ましい。具体的には、１．０重量％以上、１０．０重量％未満であることが好ましく、１．０重量％以上、５．０重量％未満であることが更に好ましく、１．０重量％以上、３．０重量％未満であることが特に好ましい。

水溶性架橋剤は、水溶性樹脂を分子構造的に架橋可能なものである。本実施形態に係る散水固化材は、水溶性架橋剤を含有しているため、施工後に散水することで水溶性樹脂が水溶性架橋剤との化学反応により架橋されて硬化する。水溶性架橋剤としては、水に溶解する公知の架橋剤を使用することができる。ポリビニルアルコール系水溶性樹脂の親水基と反応して架橋するものとしては、例えば、ケイ酸ソーダ、セメント、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アジリジン、グリオキザール、ジアルデヒドスターチ、グルタールアルデヒド、ジメチロールウレア、ホウ酸、ホウ砂、ジルコニウム塩等が挙げられる。本実施形態においては、水溶性架橋剤としてホウ砂を使用する。ホウ砂は一般的に無水ホウ砂、５水ホウ砂、１０水ホウ砂の三種類が市場に存在するが、本発明に係る散水固化材の水溶性架橋剤として使用するホウ砂は無水ホウ砂が望ましい。

水溶性架橋剤は、粒状材と同等以下の粒度のものが好ましい。具体的には、水溶性架橋剤は、粗粒率（ＦＭ値）が６．０以下、最大骨材寸法が５ｍｍ以下であることが好ましく、粉体であってもよい。

水溶性架橋剤の含有割合は、水溶性樹脂の総量当たり１０．０重量％以上であることが好ましい。特に、水溶性架橋剤の含有割合を、水溶性樹脂の総量当たり１０．０重量％以上、３０．０重量％未満の範囲とすることで、良好な結果が得られた。

散水固化材は着色して使用することもできる。着色材としては、粒状材の総量当たり１０．０重量％以下のコンクリート用無機顔料を添加する。コンクリート用無機顔料の成分としては、黄色に着色する場合にはＦｅＯＯＨ（水酸化鉄）、赤色に着色する場合にはＦｅ２Ｏ３（酸化第二鉄）、黒色に着色する場合にはＦｅ３Ｏ４（四酸化三鉄）、青色に着色する場合にはＣｏＡｌ２Ｏ４（アルミン酸コバルト）、緑色に着色する場合にはＰｂＣｒＯ４(クロム酸鉛)と紺青ＫＦｅ３［Ｆｅ２（ＣＮ）６］の混合物などを用いる。

この散水固化材を評価するため、散水固化材の硬度測定試験を実施した。試験には、本発明の実施例として、粒状材（天然岡砂）と、粒状材の総量当たり２．０重量％のポリビニルアルコールと、粒状材の総量当たり０．５重量％のホウ砂と、からなる散水固化材を使用した。また、比較例として、市販されている散水固化材５種（非特許文献１および２に挙げた散水固化砂を含む）を使用し、同条件で試験を行った。

この試験においては、図２に示すように、散水後の散水固化材の硬さ（硬化の程度）を硬度計にて測定し、時間経過に伴う変化を記録した。硬度の測定には山中式土壌硬度計を使用した。また、この試験では、「透水状態」と「飽和状態」の２つの条件で測定を行うため、それぞれの条件に合わせた２種類の試験容器を使用した。

「透水状態」の試験に使用する試験容器は、底面に穴を開け水が抜けるようにした透明プラカップである。具体的には、透明プラカップ底面に小さな水抜き穴を複数開け、底に吸水スポンジを敷いたものである。吸水スポンジは、散水固化材の流出を防止し、散水時の水の浸透を促進するために設けている。この１つ目の試験容器を使用して、散水後に底から水が抜ける状態（透水状態）で試験を行った。

「飽和状態」の試験に使用する試験容器は、底面に穴が開いていない透明プラカップである。この２つ目の試験容器を使用して、散水後に底から水が抜けない状態（飽和状態）で試験を行った。

今回の試験では、実施例と比較例１～５の計６種類の散水固化材を使用するため、透水状態試験用の容器および飽和状態試験用の容器を、それぞれ６つずつ使用した。
この試験の手順は以下のとおりである。
（１）各試験容器に、試験対象の散水固化材を４．５ｃｍの高さまで均等に充填する。
（２）散水固化材の表面を乱さぬよう注意しながら散水する。このとき、透水状態試験用の容器に対しては、底から水が抜け、散水固化材全体に水が浸透するまで散水する。また、飽和状態試験用の容器に対しては、散水固化材全体に水が浸透し、表面に水が浮く程度まで散水する。
（３）散水後、１時間おきに硬度（ち密度）を測定する。
（４）翌日（初期散水から２４時間後）、散水前に硬度を測定する。その後、再度上記（２）と同様に散水し、１時間おきに硬度を測定する。

図３および図４は、上記した硬度測定試験の結果を示すグラフである。図３は、透水状態試験の結果を示すグラフであり、また、図４は、飽和状態試験の結果を示すグラフである。

実施例に係る散水固化材は、「透水状態」「飽和状態」を問わずに、散水後約１時間で、指で押しても沈まない硬さ（図５に示す軟式ボール程度の硬さ）となった。また、時間経過とともに更に硬度が上がり、硬度計読値が２０ｍｍを超えたあたりで安定した。

一方、市販の散水固化材の「透水状態」の試験においては、散水後約１時間では、指で押しても容易に沈む硬さ（図５に示すこんにゃく～ゼリー程度の硬さ）であった。その後も、散水当日の測定では硬度はほとんど上がらず、最も硬度計読値が高いときでも７ｍｍ程度であった。

また、市販の散水固化材の「飽和状態」の試験においては、「透水状態」よりも高い硬度計読値（９ｍｍ程度）を示すものも存在したが、これらについては時間経過とともに硬度が低下していく傾向がみられた。そして、散水後約８時間では、「透水状態」と同程度の硬度（５ｍｍ程度）であった。

翌日の測定においても、実施例に係る散水固化材の硬度は安定しており、再散水前後を問わずに高い値を維持した。一方、市販の散水固化材においては、再散水前の測定において前日よりも硬度が上がったものもあったが、依然として指で押しても容易に沈む硬さであった。また、市販の散水固化材は、再散水を行うと硬度が低下するものがほとんどであった。

この試験結果により、実施例に係る散水固化材は従来の散水固化材と比較して硬化の速度が速く、１時間程度で十分な固さに達することが確認された。このため、実施例に係る散水固化材は、従来の散水固化材に比べ、飛散や流出を抑制する効果が高いと考えられる。また、実施例に係る散水固化材は、再散水後も軟化せず硬度が安定していることから、降雨や大雨の際の流出も抑制することができると考えられる。

以上説明したように、本実施形態に係る散水固化材は、粒状材に加え、水溶性樹脂と、水溶性樹脂を架橋する水溶性架橋剤とを含む。このような散水固化材を使用すれば、施工後に散水することで、水溶性樹脂を水溶性架橋剤が分子構造的に架橋するので、従来と比較して圧倒的に短時間で粒状材を凝固させることができる。

例えば、インターロッキングブロックの目地材として散水固化材を使用する場合、ブロック相互間に散水固化材を充填した後に、散水を行うことで、目地材を短時間で固めることができる。このため、目地材が風に飛ばされたり雨水で流されたりすることを防止できる。

また、上記した実験の結果、再散水を行った場合でも、一度固化した散水固化材は従来のように容易に軟化しないことがわかった。このため、本実施形態に係る散水固化材を使用すれば、水溶性樹脂を水溶性架橋剤が分子構造的に架橋することにより、固化した後に雨が降った場合でも再乳化して軟化することがなく、砂の流出を抑制することができる。

Claims (7)

1. 舗装工事または土木工事に使用される砂状の散水固化材であって、
   粒状材と、水溶性樹脂と、前記水溶性樹脂を架橋する水溶性架橋剤と、を含有してなり、
   前記粒状材は、粗粒率（ＦＭ値）が６．０以下かつ最大骨材寸法が５ｍｍ以下であり、
   前記水溶性樹脂の含有割合は、前記粒状材の総量当たり１．０重量％以上、１０．０重量％未満であり、
   前記水溶性架橋剤は、粗粒率（ＦＭ値）が６．０以下、最大骨材寸法が５ｍｍ以下であり、
   施工後に散水することで固化する、
   散水固化材。
2. 前記水溶性架橋剤は、ホウ砂である、
   請求項１に記載の散水固化材。
3. 前記水溶性架橋剤は、無水ホウ砂である、
   請求項１に記載の散水固化材。
4. 前記水溶性樹脂は、ポリビニルアルコールである、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の散水固化材。
5. 前記水溶性架橋剤の含有割合が、前記水溶性樹脂の総量当たり１０．０重量％以上である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の散水固化材。
6. 着色材として粒状材の総量当たり１０．０重量％以下のコンクリート用無機顔料を添加した、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の散水固化材。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の散水固化材を施工面に充填した後に、散水を行うことで、前記散水固化材を固化させる、
   舗装工事または土木工事における散水固化材の施工方法。

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