WO2001098231A1 - Materiau a base de beton pour la creation d'espaces verts - Google Patents

Description

明 細 書 緑化用コンクリート材 技術分野

この発明は造成地の法面， 建築物表面， 土木構造物表面， 河川湾岸等 に用いる緑化用のコンクリ一ト材に関する。 背景技術

従来上記のような緑化コンクリートとしては比較的粒径の大きい骨材 を、 例えばセメント 1に対して 4〜6程度の割合で混合してポーラス状 にしたものを固化させ、 その表層部分や骨材間隙部分に土を入れ、 その 土の部分に播種して芝生類その他の草木の発芽， 活着を図って.いた。

しかし上記緑化用コンクリートでは、 植物が発芽してその根が間隙内 の土壌部分には根付くものの、 コンク リート自体に根が活着しない。 こ のために、 雨などによって土が流出することによって、 あるいは草木に 対する外力の作用でコンクリート面から草木が抜け落ちる等の欠点があ る。

また上記の他にセメントに粉砕木材やチップ等の有機質部材を混合し て使用し、 コンクリート表面側に根張り用の多数の小穴を穿設して緑化 を図る試みも行われているが、 この場合もコンクリート自体に根が活着 しないために、 上記同様芝等の剥離や抜け落ち等の問題がある。

その他従来のポーラスコンクリートはセメントと砕石粒や砂利等のよ うに高比重で粒径の大きい粗骨材を用いるために、 重量が大きく材料の 運搬その他の取り扱いや施工が不便であるばかりではなく、 セメントの アルカリが強く、 緑化用として用いる場合は、 植物種子の発芽や根の活 着が妨げられるという欠点があった。

さらに従来のポーラスコンクリートを緑化用として法面等に吹き付け 施工する場合は、 吹き付け時の衝撃によって粗骨材が岩盤施工面や下地 ネッ トに弹かれて付着しない等の問題がある。

上記のような問題に対してこの発明は、 コンクリート材としてセメン トにシリ力系鉱物からなる骨材や添加材を添加することにより、 コンク リー トの吸水性や保水性を与え、 植物の種子の付着や発芽， 根の活着等 を促し、 建築物や土木構造物， 築造物表面， 河川や道路の法面等のよう 'なコンクリート施工面の緑化を容易にすることを目的としている。

この発明の第 2番目の目的は、 シリ力系の粗骨材を用いることにより 、 保水性を保ちながら透水性を保たせて雨水の吸収や湧水の放出にも効 果を発揮できるものとし、 ビオトープ等のように湿地帯の護岸材として 使用した場合の水の交換をスムースに行わせ、 水質劣化の防止も実現で きるコンクリート材を提供することである。

この発明の第 3番目の目的は、 コンクリート材に木材チップ等の有機 質添加材を保水助材として添加することにより、 吸水性， 保水性を高め るとともに、 緑化植物の肥料成分としても機能させるほか、 分解後はコ ンクリートの多孔質化を実現させて、 植物の活着ゃ透水性， 保水性をさ らに高めることである。

この発明の第 4番目の目的は、 施工前や成形の前後を問わず取り扱い 容易な軽量なポーラスコンクリートの製造を可能にさせるほか、 吹付用 として用いる場合も、 骨材を軽量にすることにより岩盤や下地ネットに 弾かれることなくコンクリートを付着させ、 植物繊維材等を混入するこ とにより、 一層付着性を良くすることである。

この発明の第 5番目の目的は、 天然有機物繊維等の非アル力リ性材料 を混入又は添加してアル力リ度を低く し、 植物の発芽や育成に適し且つ 含水性保水性共に優れたポーラスコンクリートを得ることである。

その他、 軽量骨材によって材料自体を軽量にし、 予め所定配合比で配 合された状態で袋詰めして取り扱うことを可能にする等の便利性を与え る目的もある。

上で述べた目的以外のこの発明の他の目的は、 発明の実施の形態の中 で明ら力 こされる。 発明の開示

この発明の緑化用コンクリ一ト材は、 セメントと骨材を配合するコン クリート材において、 骨材とコンクリート添加材の機能のいずれか一方 又は両方の機能をもたせるために、 シリカを主成分とするシリカ系鉱物 を添加配合するものである。 上記コンクリート添加材はパウダ一状に粉 碎されたシリカ系鉱物であり、 骨材は主としてシリカ系鉱物の場合もあ る。

また、 該骨材とは別にパウダー状に粉砕されたシリカ系鉱物をコンク リート添加材とする場合があり、 骨材は碎石， 砂利その他の高比重の普 通骨材と、 軽量のシリカ系鉱物とを含む場合もある。

上記普通骨材にコンクリート添加材としてパウダー状に粉枠されたシ リ力系鉱物を添加することもできる。

骨材が砕石， 砂利その他の普通骨材とシリカ系鉱物とを含み、 コンク リート添加材としてパゥダー状に粉砕されたシリカ系鉱物を添加する場 合もある。 シリカ系鉱物はいずれも軽量な珪藻土， パーライ ト， 黄土の うち一種又は二種以上配合した材料からなっている。

上記のほか、 骨材として軽石， 人工骨材その他の低比重の鉱物性軽量 骨材を一種又は二種以上配合した材料を添加することもできる。 その他 コンクリートに保水性を付与する保水助材として竹材， やし材， 木材等 を粉砕した繊維質材， ピートモスその他の植物性繊維質材のいずれか一 種又は二種以上配合した材料を添加することもできる。

発明を実施するための最良の形態

次に本発明の実施形態につき説明する。 この発明では、 セメントとし て普通ポルトランドセメントを用い、 普通骨材としては、 一般に使用さ れる粒径の砕石又は砂利、 必要に応じて細粒砂を用いることができる。

コンクリ一トに植物の根の活着やそのための保水性を付与する鉱物と しては、 多量の珪酸を含有するシリカ系の鉱物、 例えば珪藻土 （S i0₂ 含有量 8 0 %以上）， パーライ ト =真珠岩 （同 7 0 %以上）， パーミキュ ライ ト =蛭石 （同 3 6 %以上） 等が使用される。 その他多量の S i0₂を 含有する鉱物として、 黄土 （S i0₂含有量 5 0〜 7 0 % ) の使用が可能 である。

上記シリカ系鉱物は、 緑化用に用いられる植物の種類やその他の条件 に応じて、 例えば粒径 0 . 1〜3 0 m mのものを骨材として適宜粒選又 は混合状態で使用するほか、 上記機能性付与のためのシリカ成分捕給を 目的として、 シリカ成分を多量に含む珪藻土やパーライ トをセメントと 同程度の粒径 （例えば 4 5 / m ) に粉砕したパウダー状の添加材を添加 する場合がある。

なお、 このシリカ成分は、 セメント等に対する所定配合割合の下で保 水性や根の活着付与のためにシリカ系鉱物全体として 6 0 %以上、 7 0 %以上の含有量を備えていることが望ましく、 添加材は主としてこの調 整の.ために使用される。 またこれらのシリカ成分はセメントのアルカリ を中和し、 植物種子の発芽及ぴ育成を助長する。

なお、 シリカ系の鉱物として用いる珪藻土やパーライ トは多孔質で、 一般に濾過材， 吸水材， 土壌改良材として用いられるが、 軽量性又はそ の吸着性を活かして防臭壁材等として用いることもある。

セメント中には殆ど存在しないシリカ成分そのものが、 中性か弱酸性 で植物の発芽や成育に不可欠の成分であるとともに、 発明者の知見によ れば、 これをコンクリートに適量を保って添加すると、 コンクリートの 早期硬化の作用があるほか、 後述するようにコンクリートの保水性を高 めるために木材チップ等の有機質材を混入した場合は、 コンクリート内 における分解を早め、 コンクリートの多孔質化を促す効果がみられる。 これは珪藻土内の空隙部に水分や空気と共にバクテリアの付着を促す ことによるものと推測され、 通常は長期にわたって残存するコンクリー ト內の木材チップ等が、 約 6〜 1 0ヶ月前後で分解されてコンクリート がポーラス化する事実からも裏付けられる。 このことは珪藻土 g体がも つ植生への発芽成育の促進効果のほかに、 珪藻土がコンクリ一ト内の有 機物の分解を早めて、 植物の成長を促すという別の効果をもたらすこと をも意味するものである。

そして珪藻土と同様に多量のシリカ成分を含む多孔質材であるパーラ ィ トゃパ一ミキュライ トも、 コンクリート材に添加すると珪藻土と略同 様な機能を発揮することが確認された。

なお、 シリカ成分はコンクリ一トにおけるアル力リ骨材反応の原因物' 質の一つであるが、 緑化コンクリートは、 一般にそれ自体が構造物とし ての高い強度を求められるものではなく、 主として緑化施工面の緑化が 完成する迄の表層の流出防止や形状保持の目的で使用されるので特に問 題はない。

また上記の例のほか、 コンクリートの保水性を捕い粘着性の付与、 ひ ぴ割れ防止等のために繊維状をなし一定の吸水性を備えているセピオラ ィ トを、 さらに保水による膨潤化を促して止水性を付与するために少量 のベントナイ トをそれぞれ必要に応じて少量添加する場合がある。 その他、 コンクリートへの保水性を付与し、 経時分解とともに植生の ための肥料成分ともなる有機質材 （例えば竹材， やし材， 木材等を粉砕 してなる繊維質材， ピートモスその他の植物性繊維質材） を一種又は二 種以上混合したものを添加することもできる。

次に、 セメントと普通骨材に対して、 シリカ系鉱物として珪藻土粒， 珪藻土パウダー， パーライ ト粒等をその他の骨材としてゼォライ ト粒を それぞれ適宜組み合わせて添加混練したコンクリート材で、 約 3 0 X 1 8 0 X 2 0 0 ( m m) のブロックを試料 A〜 Eとして形成し、 それぞれ 上面に直接同量の西洋芝の種を均一に播種して東京都内の屋外環境で発 芽成長させた場合 （伹し、 種の乾燥を防止する こめ適度の散水を伴う） の実施例を表 1， 表 2によって説明する。

表 1は試料 A〜Eの使用材料とその配合料を示し、 表 2は各試料の発 芽率， 成長度合， 各試料 (コンクリ一トブロック） に対する根の活着度 合の観察結果を示すものである。

表 2における各観察項目は、 播種後において約 i O m mに発芽した時 点から平均約 4 0〜 5 0 m m前後に成長する迄を観察したもので、 発芽 率はプロック上面全体の発芽状況を目測することによって行った。

また発芽後の根の活着は、 発芽した芝を指で引き抜いた際に殆ど抵抗 なく引き抜けるものを X印で、 全体の半数以上が一定の引き抜き抵抗を 感じるものを△印で、 さらに大半の芝が引き抜き抵抗によって茎の切断 を生じるものを〇印で表した。 【表 1 】

【表 2】

'比較

年

この実験は試料 A〜Eの播種日と観察日が異なり外気温や湿度， 日照 量等の発芽及ぴ成育の環境条件が共通しないために必ずしも単純比較で きない部分もあるが、 全体としての傾向や、 実用性の可否についての観 察結果の判断は可能であり、 A〜Eいずれの試料も、 夏や冬の酷暑期や 厳寒期を除けば、 概ね実用に耐えるものである。

同時に行った普通骨材と普通ポルトランドセメントで成形したもの、 シリカ （珪酸成分） が少なく又は殆ど含有しない骨材や添加材 （パウダ 一） の添加では播種後 7日前後経過しても殆ど発芽せず、 発芽しても 2 〜3 日以内に枯死することも確認されている。

また全体的に砕石経が小経 （例えば 5 m m以下） のもののみの場合よ り、 1 0〜 2 0 m mのものを多く含んだ粗骨材の場合がコンクリートの 空隙部分が多くなるとともに発芽や成長が良く、 シリカ系鉱物も例えば 3〜3 0 m mの粗粒径の骨材として用いた.場合が、 発芽， 成長， 根の活 着共に良い結果が出ることが判明した。

同様に珪藻土等の多量のシリカを含む骨材や添加材の添加により好結 果が得られ、 骨材にシリカ成分の少ないもの （例えばバーミキユライ ト 等） を用いる場合は、 珪藻土パウダーの添加等でシリカ成分を補うこと が望ましいことも判明した。 また貝殻類等の粒状物を捕助骨材として使 用した場合も、 上記の場合と同様にシリ力成分の補給を行うことが望ま しい。

次に骨材の全部又は大半を軽量骨材のみとして取り扱い及ぴ施工性に 便利な緑化用の軽量ポーラスコンクリート材を作る場合の実施形態につ き詳述する。 この実施形態においては、 セメントとして普通ポルトラン ドセメン トを用い、 軽量骨材としては保水性のある珪藻土， パーライ ト , 人工骨材， 火山岩 （軽石） 等の一種又は二種以上のものを混合して用 レヽた。

これらの軽量骨材は比重が 0 . 3 8〜0 . 5の範囲でセメント又は水 に対して低比重であり、 粒径は 1〜 2 0 m m位のものを用いた。 各材料 ともにその体積に対し 1 . 4〜 1 . 5倍の水分を吸収保持できる。 セメ ントの強度を補い又は低下を抑制しながらアル力リを中和するために、 弱酸性， 中性， 弱アルカリ性 （例えば p H 6 . 0〜8 . 0 ) の鉱物とし て長石粉， 蛇紋岩粉等からなる調整材を添加することができる。

緑化用コンクリートとしての機能を高める場合は、 さらに保水助材と して竹材， やし材， 木材等の粉碎材， ピートモス等の天然有機物繊維を 混入する。

これらの天然有機物繊維は竹材， やし材等では幅が.1〜 5 mm、 長さ が 3 0〜1 0 O mm位の粉砕繊維を利用し、 ピートモス等は大半が糸状 で 4〜5 mmの長さを備えている。 またこの天然有機物繊維は、 3 0〜 5 0 %程度の水分率となる位に.乾燥されており、 この状態で例えば p H 4〜 6位の弱酸性である。

セメントに上記のように粉砕された植物繊維を混入すると、 既に述べ た植物の活着ゃ根張り助長等のほか、 コンクリートの初期強度を増大す る作用を有するとともに、 コンクリート強アルカリを中和する機能も付 与する。

上記各材料の用途に応じた配合比 （重量ベース） は概ね下記の通りで あり、 水はこれらの全材料に対して 2 5〜 3 0 %の比率で加える。

【表 3】

使用材料配合比

上記いずれの場合も、 施工面が岩盤等のように付着し難い場合は、 セ メント量を 2 5〜3 0 %に増加し、 骨材や食物繊維配合量を減少させる 等、 用途や使用目的等に応じて、 緑化コンクリートとしての機能を損な わない範囲で使用材料の配合を変更することは差し支えない。

上記材料配合されたものは施工又は成形場等に際し、 生コンプラン ^:ト ， コンクリートミキサー等によ όて混合するが、 この配合のうちセメン トと軽量骨材及ぴ保水助材は予めその使用目的に応じた配合比で袋詰そ の他の容器に予め詰め合わせておくことが可能である。

上記によって水と混合された材料は、 緑化コンクリートとして使用す る場合は、 急傾斜面等で下地ネッ トを張るケースでは 3 0〜4 O mm厚 で、 緩傾斜面でネッ トを用いない面には 2 0〜2 5 mm位の厚みでそれ ぞれ吹付被覆する。 また透水性を備えたコンク リートプロック， コンク リートタイル等のプレキャスト部材にする場合は、 最小必要強度や使用 目的に応じ 2 0〜5 O mm以上の肉厚で型成形する。

上記のようにして得られた軽量コンクリ一ト成形材は、 材令 1週間後 において圧縮強度が 1 5〜2 5 k g Zcm²あり、 従来の緑化用ポーラス コンクリート以上の強度を保っている。 また同様に空隙率は 3 0〜4 0 %あり、 ポーラスコンクリ一トの空隙率基準とされる 2 5 %を十分に上 回っている。

緑化コンクリートとして施工面に吹き付けた後締固め硬化後、 養生を 完了してから、 水と粘性調整剤及び有機質繊維材， 緩効性肥料等からな るスラリ一状の充填材を表面に吹き付けて充填し、 さらにその上面より 客土層を吹き付けて表層基盤を形成する。

客土に種子を混合する場合は、 保水力があるため厚さ 2 0〜6 O mm にすることが可能であり、 芝を張り付ける場合は 2 0〜3 O mm厚に吹 き付ける。 またこの発明では、 軽量骨材によってコンクリートのアル力 リ性が緩和されているので、 コンクリートを混合する際に種子を混合す ることが可能であり、 セメントとの比重差により表面側に浮き出した種 子は十分に発芽することが確認されている。 この場合は客土層の厚みは 薄くすることが望ましい。 産業上の利用の可能性 以上の説明から明らかなように、 この発明の緑化用コンクリ一ト材は 、 建築物や土木構造物、 道路や河川の法面等のコンク リートで形成又は 施工して、 これに芝や低木等の植物を発芽， 活着させて緑化させる工事 用の材料として使用できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . セメントと骨材を配合するコンクリート材において、 骨材とコン クリート添加材の機能のいずれか一方又は両方の機能をもたせるために 、 シリカを主成分とするシリカ系鉱物を添加配合する緑化用コンクリ一 ト材。

2 . コンクリート添加材がパウダー状に粉砕されたシリカ系鉱物であ る請求の範囲 1の緑化用コンクリート材。

3 . 骨材が主としてシリカ系鉱物である請求の範囲 1の緑化用コンク リート材。

4 . 骨材が主としてシリカ系鉱物であり、 該骨材とは別にパウダー状 に粉碎されたシリカ系鉱物をコンクリ一ト添加材として添加した請求の 範囲 1の緑化用コンクリート材。

5 . 骨材が砕石， 砂利その他の普通骨材とシリカ系鉱物とを含む請求 の範囲 1の緑化用コンクリート材。

6 . 骨材が主として砕石， 砂利その他の普通骨材であり、 コンクリー ト添加材としてパウダー状に粉砕されたシリカ系鉱物を添加する請求の 範囲 1の緑化用コンクリート材。

7 . 骨材が砕石， 砂利その他の普通骨材とシリカ系鉱物とを含み、 コ ンクリート添加材としてパウダー状に粉砕されたシリカ系鉱物を添加す る請求の範囲 1の緑化用コンクリ一ト材。

8 . シリカ系鉱物が珪藻土， パーライ ト， 黄土のうち一種又は二種以 上配合した材料からなる請求の範囲 1又は 2又は 3又は 4又は 5又は 6 又は 7の緑化用コンクリート材。

9 . 骨材として軽石， 人工骨材その他の低比重の鉱物性軽量骨材を一 種又は二種以上配合した材料を添加した請求の範囲 3又は 4の緑化用コ ンク リート材。

1 0 . コンクリートに保水性を付与する保水助材として竹材， やし材

， 木材等を粉砕した繊維質材， ピートモスその他の植物性繊維質材のい ずれか一種又は二種以上配合した材料を添加した請求の範囲 1又は 2又 は 3又は 4又は 5又は 6又は 7の緑化用コンクリート材。