JP2012202077A - 土嚢用中詰め材および土嚢 - Google Patents

Abstract

【課題】設置時の作業効率に優れた土嚢および該土嚢を構成する土嚢用中詰め材を提供すること。
【解決手段】土、シルト、砂、礫、砕石またはそれらの混合物からなる無機粒子が熱可塑性樹脂により一体固形化されてなる土嚢用中詰め材、および該中詰め材が袋体に収納されてなる土嚢。
【選択図】なし

Description

本発明は土嚢用中詰め材および土嚢、特に土木工事で使用される土嚢用中詰め材および土嚢に関する。

沿岸事業、治水事業等のための土木工事では、土砂等の中詰め材をそのまま袋体に収納させた土嚢がよく使用されている。特に沿岸事業では、土嚢を設置して、海岸の浸食や砂浜での砂の流出を防止する試みがなされている。

土嚢用袋体は一般に不定形のものであり、巾着袋型のものが多く使用されている。そのような袋体を用いた従来の土嚢はやはり不定形であり、側面等に膨らみが生じるため、当該土嚢を隙間なく整列させて並べて設置する必要がある施工現場などでは設置時における作業効率の低下が問題となっていた。特に大型の土嚢を設置する場合、作業効率の低下は顕著であった。例えば、８０ｃｍ×８０ｃｍ×８０ｃｍを超えるような大型の土嚢の袋体にはフレキシブルコンテナバック等が一般に使用されるが、そのような大型の土嚢の側面は自重により膨らみが顕著になるため、設置時における作業効率の低下が顕著であった。

そこで、袋体として特定の亀甲目を有するラッセル網を用いることにより、当該袋体の形態を安定化させる技術（特許文献１）、袋体の内部に中仕切を配置することにより、中詰め材の移動を防止する技術（特許文献２）および袋体の周囲にベルトを縫製することにより土嚢の形状を保持する技術が報告されている。しかしながら、そのような技術を用いても、土嚢側面の自重による膨らみは十分に解消されないため、設置時における作業効率の低下はやはり十分に防止できなかった。

特開２００５−３５０９２９号公報 特開２００３−１２９４４３号公報

本発明は、設置時の作業効率に優れた土嚢および該土嚢を構成する土嚢用中詰め材を提供することを目的とする。

本発明は、土、シルト、砂、礫、砕石またはそれらの混合物からなる無機粒子が熱可塑性樹脂により一体固形化されてなる土嚢用中詰め材、および該中詰め材が袋体に収納されてなる土嚢に関する。

本発明の土嚢用中詰め材は無機粒子が一体固形化されたものであるので、該中詰め材を用いた土嚢は設置時の作業効率が十分に向上する。

本発明に係る土嚢は中詰め材が袋体に収納されてなり、例えば仮堰、土留、砂防などの工事、災害復旧事業における応急仮工事や沿岸や治水のための護岸事業などのための土木工事で使用されるものである。

中詰め材は無機粒子が熱可塑性樹脂により一体固形化されてなるものであり、具体的には、該無機粒子が粒子間で熱可塑性樹脂を接着媒体として接着一体化された集合体である。そのため、土嚢設置時の作業効率が十分に向上する。またダンプカー等の荷台による運搬時において、土砂等をそのまま運搬する時と比較して、土砂等の飛散を防止できる。

中詰め材を構成する無機粒子材料は土、シルト、砂、礫、砕石またはそれらの混合物であり、本発明において粒径が約１５ｃｍ未満までのもの、特に粒径が数μｍ以上で約１０ｃｍ未満までのものが使用され、この粒径にすると熱可塑性樹脂との接着面積が増加し粒子同士がより強固に接着され、また易取扱性の点から好ましく、より好ましくは約５μｍ〜７５ｍｍのものを使用する。土は日本統一土質分類で定義される礫質土、砂質土および粘性土を含有する概念で用い、礫質土、砂質土を好ましく用いられる。シルトは同分類で定義されるシルトを意味し、砂は同分類で定義される砂を包含する概念で用いる。また礫は同分類で定義される礫を包含し、砕石は粒径が７５ｍｍを超えて約１５ｃｍ未満までの岩石および鉱物を包含する概念で用いる。無機粒子は上記の分類ではシルト、砂質土、砂、礫質土、礫またはそれらの混合物が好ましい。

無機粒子は比較的粒径の揃っているものを使用することが好ましいが、特に限定されるものではなく、通常は施工現場にある、または別途用意した、いわゆる土砂、砂利、砂礫、礫土等が使用されるが、特にこれらに限定されるものではない。土木工事を効率的に行える点で、無機粒子は施工現場にあるものを使用することが好ましい。土砂は上記の砂質土に対応し、砂利はほとんどが粒径７４μｍ〜２ｍｍの砂に対応し、砂礫はかなりの砂分を含む礫に対応し、礫土は上記の礫質土に対応する。

熱可塑性樹脂は、加熱により溶融し、かつ室温で固化する樹脂であれば特に制限されるものではない。コスト面や入手のし易さの観点から、汎用の熱可塑性樹脂が好ましく使用され、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、フッ素系樹脂、塩化ビニルおよびビニリデンを含む塩素系樹脂、ならびにこれらの共重合体および混合物が挙げられる。

熱可塑性樹脂は生分解性を有するものが好ましい。中詰め材は土嚢の設置時において所望の形状を有しているが、分解によって施工現場の地形変化等への追随性が発現するためである。詳しくは、例えば砂の流出防止のために砂浜で突堤としてコンクリート塊が設置された場合、海中における該コンクリート塊の直下において砂が潮流により削り取られて穴が形成されるので、突堤が突然、当該穴に落ち込んで傾壊する危険がある。しかし、生分解性を有する熱可塑性樹脂を用いた中詰め材を備えた本発明の土嚢を用いて突堤を設置すると、中詰め材が分解により徐々に崩壊し、当該土嚢は穴に追随して変形し、穴を塞ぐため、突堤の突然の傾壊を防止できる。

本発明で生分解性樹脂とは、生分解性試験（ＯＥＣＤ ３０１Ｃ， ＪＩＳ Ｋ ６９５０， ＪＩＳ Ｋ ６９５１， ＪＩＳ Ｋ ６９５３）において単一成分からなる物質が６０％以上の最高分解率を示すものを言う。生分解性樹脂の具体的な例を挙げると、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリグリコール酸、ポリアルキレンアルカノエート、ポリβヒドロキシアルカノエートなどの脂肪族ポリエステル、該脂肪族系ポリエステルと芳香族系ポリエステルとの共重合体などが挙げられる。しかし、これらに限定されるものではなく、上記定義に適合するものであればいずれも本発明で使用することができる。生分解性樹脂は、１種類の樹脂が単独で使用されてもよいし、または２種類以上の樹脂の混合物または複合物が使用されてもよい。生分解性樹脂は、生分解性能および実用性などの点から、脂肪族ポリエステル、具体的には、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸が特に好適に使用できる。

熱可塑性樹脂の含有量は、無機粒子が一体固形化され得る量であれば特に制限せず、通常は無機粒子に対して０．５〜１０質量％が好適である。固形化する容量や土砂などに含有される他成分にもよるが、熱可塑性樹脂の含有量はコスト面や作業面で少ない方が好ましく、無機粒子に対して０．５〜５．０質量％がより好ましい。熱可塑性樹脂は全部が生分解性樹脂であることが好ましいが、一部が生分解性樹脂であってもよい。土砂などに含有される他成分とは自然界に通常に存在する水分や塩分などを意味するものである。

中詰め材には、上記した無機粒子および熱可塑性樹脂だけでなく、第３成分が含有されてもよい。第３成分としては、例えば、河川や海の浄化を目的とした活性炭やフライアッシュおよびこれらの混合物、植物の肥料となるリン、チッソおよびカリウムなどを含む無機化合物およびこれらの塩類などが挙げられる。

中詰め材は施工現場で製造することもできるし、作業環境が整った工場で製造することもできる。土木工事を効率的に行える点で中詰め材は施工現場で製造することが好ましい。
中詰め材の製造時において、無機粒子を熱可塑性樹脂で一体固形化する方法は施工現場や工場などの作業環境に応じて任意に選択することができる。具体的には、熱可塑性樹脂を熱により融解させ接着媒体とする方法や熱可塑性樹脂を溶媒に溶解させ接着媒体とする方法などが挙げられる。溶媒に溶解させる方法では該溶媒が残存する可能性があるため、熱により融解させる方法がより好ましい。

具体的には、例えば、熱により融解させる方法を採用する場合、まず、回転および加熱が可能なミキサー内に無機粒子材料を投入し、熱可塑性樹脂が融解する温度まで加熱した後、熱可塑性樹脂を投入する。その後、攪拌・混合して無機粒子材料の表面の少なくとも一部に溶融した熱可塑性樹脂を付着あるいは被覆させて、所望形状に作製された型内に投入し、冷却して、熱可塑性樹脂で接着一体化された中詰め材を得ることができる。

また例えば、溶媒に溶解させる方法を採用する場合、まず、回転可能なミキサー内に無機粒子材料を投入し、熱可塑性樹脂溶液を投入する。その後、攪拌・混合して無機粒子材料の表面の少なくとも一部に熱可塑性樹脂溶液を付着あるいは被覆させて、所望形状に作製された型内に投入し、溶媒を蒸発させ、熱可塑性樹脂で接着一体化された中詰め材を得ることができる。

熱可塑性樹脂は粒状（チップ状ともいう）、わた状、繊維状、塊状等のような種々の形状で使用されて良いが、特に熱により融解させる方法を採用する場合、多数の無機粒子に対する均一な付着あるいは被覆の点で粒状またはわた状で使用されることが好ましい。わた状とは多数の繊維が抱絡した形状・状態の繊維群を意味するものであって、一般には、「繊維綿」ともいわれるものである。本発明ではそのようなわた状の熱可塑性樹脂の繊維間に無機粒子を収容させて熱融解させることにより、多数の無機粒子に対する均一な付着あるいは被覆を達成できる。繊維状とは繊維が抱絡していない状態の繊維群を意味する。例えば、わた状の熱可塑性樹脂を使用する場合、わた状を構成する繊維は無機粒子表面へのより均一な被覆のために、細く短くカットされていた方がよいが、生産性に合わせて任意に選択することができる。具体的には、わた状を構成する繊維は繊度が１〜１０ｄｔｅｘ、カット長が０．１〜２ｃｍ程度が好適である。繊維状を構成する繊維も、わた状を構成する上記繊維と同様の寸法を有することが好ましい。わた状または繊維状を構成する繊維は、繊維を風送する際に見掛け比重を軽くするために中空繊維状にしても良いし、また加熱不足による接着不良を防ぐために芯部と鞘部に別々のポリマーを有する芯鞘構造を有する繊維状にしても良く、特に制限するものではない。

中詰め材は投入される型の形状が付与され、定形性を有するようになる。中詰め材が有する形状は特に制限されるものではなく、要求される形状に応じて適宜設定されればよい。具体的には例えば直方体、立方体などの角型や円柱などの円筒型が挙げられる。

中詰め材の寸法は特に制限されず、用途に応じて適宜選択される。中詰め材が、例えば護岸事業で使用される場合、見掛け体積が０．５〜２５ｍ^３程度になるような寸法が好適とされる。

土嚢の袋体は中詰め材を収納できる限り特に制限されず、従来から土嚢用袋体として使用されている袋体が使用される。具体的には織物、編物、不織布などの生地やこれらに合成樹脂をコーティングしたものであり、通気性や透水性を考慮して孔部を有するネットやメッシュシートも包含され、これらを縫製されたものが挙げられる。寸法安定性や機械的強度の点で上記の中でも織物もしくは織物にコーティングされたものが好ましい。

袋体用生地を構成する繊維は特に制限されるものではなく、例えば、綿、麻および絹などに代表される天然繊維、スチール繊維、ガラス繊維および岩石繊維に代表される無機繊維、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、芳香族ポリエステル、脂肪族ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタンおよびポリフルオロエチレン等に代表される合成繊維、レーヨンおよびキュプラに代表される再生繊維、およびアセテートに代表される半合成繊維等を用いることができる。

土嚢の多くは永久構造物ではない構造物の建設に使用されるため、袋体は生分解性樹脂からなることが好ましい。中詰め材に含有される熱可塑性樹脂として生分解性を有するものを用い、かつ袋体も生分解性樹脂からなる場合、中詰め材の樹脂分解が助長されるので、土嚢が施工現場の地形変動などに、より一層有効に追随可能になるためである。袋体を構成する生分解性樹脂は熱可塑性樹脂として使用される前記生分解性樹脂と同様のものが使用される。

袋体が特に、生地を縫製加工したものである場合、袋体用生地を構成する繊維の一部または全部が生分解性繊維からなることが好ましい。生分解性繊維として、具体的には、天然繊維、再生繊維、半合成繊維、および前記した同様の生分解性樹脂からなる繊維などが挙げられる。生分解性繊維には生分解性樹脂の説明で前記した同様の脂肪族ポリエステル繊維からなる繊維、特にポリ乳酸繊維が特に好適である。

袋体は市販品として入手することも出来る。袋体の市販品として、例えば、フレキシブルコンテナバッグ、１ｔバッグ、大型土嚢袋、耐侯性大型土嚢袋、根固め工法用袋材、などが挙げられる。

袋体への中詰め材の収納は施工現場で行うこともできるし、作業環境が整った工場で行うこともできる。特に中詰め材を施工現場で製造した場合は、土木工事を効率的に行える点で、中詰め材を施工現場で収納することが好ましい。本発明はこのような施工方法を提供する。

袋体への中詰め材の収納および土嚢の設置は、建設機械、例えばクレーンを用いて行うこともできるし、中詰め材が比較的軽量な場合は人手により行うこともできる。

袋体内には、土嚢の整列設置を阻害しない範囲内で、中詰め材の他に、添加物を収納させてもよい。添加物としては、例えば、現地発生土などを使用する場合、該現場発生土をより細かく砕き、より細かな無機粒子等が粒子状で使用できる。例えば、土嚢の設置現場に凹凸がある場合等において、上記のような添加物を袋体内に適量で収納させておくことにより、設置時において袋体内で当該添加物が中詰め材の底面下に移動し、土嚢の直立安定性が向上する。

本発明の土嚢は、特に中詰め材に含有される熱可塑性樹脂として生分解性を有するものを用いる場合、設置後に消石灰などのアルカリ性物質を散布することにより、生分解性樹脂の分解速度が速くなるため、土嚢の追随性発現時期を制御することができる。

次に本発明を実施例を用いてより詳細に且つ具体的に説明する。
（実施例１）
２０回／分の回転数で回転する加熱可能なミキサー内に、砂利１０００ｋｇを投入し、該砂利の温度が約２５０℃になった時点でポリ乳酸繊維綿（ユニチカ（株）製テラマック）４．４ｄｔｅｘ×５ｍｍを２０ｋｇ投入した。２分間攪拌して、砂利の表面に溶融したポリ乳酸を被覆し、これを長さ８５ｃｍ×幅８５ｃｍ×高さ９９ｃｍの木製箱内に投入した。砂利を密に充填させるために振動板により振動させ、室温で２４時間放置し、ポリ乳酸樹脂で接着一体化された中詰め材を得た。次に、ポリ乳酸繊維（ユニチカ（株）社製、テラマック１１００Ｔ９６）を用いて経緯共に２６本／２．５４ｃｍの平織物密度の織物を製造し、該織物を用いて、角型土嚢用袋体（長さ８６ｃｍ×幅８６ｃｍ×高さ１００ｃｍ、底付、蓋付）を縫製した。該袋体内に前記中詰め材を収納して土嚢を得た。

（実施例２）
ポリ乳酸繊維の代わりにポリエチレンテレフタレート繊維（ユニチカ（株）社製、Ｅ−７５０（１１００Ｔ９６））を用いて袋体を製造したこと以外、実施例１と同様の方法により、土嚢を得た。

（実施例３）
２０回／分の回転数で回転する加熱可能なミキサー内に、砂利１０００ｋｇを投入し、該砂利の温度が約２５０℃になった時点でポリ乳酸チップ（ネイチャーワークス社製、＜６４００＞）を５０ｋｇ投入した。５分間攪拌して、砂利の表面に溶融したポリ乳酸を被覆し、これを長さ８５ｃｍ×幅８５ｃｍ×高さ９９ｃｍの木製箱内に投入した。砂利を密に充填させるために振動板により振動させ、室温で２４時間放置し、ポリ乳酸樹脂で接着一体化された中詰め材を得た。実施例１と同様の袋体内に前記中詰め材を収納して土嚢を得た。

（実施例４）
２０回／分の回転数で回転する加熱可能なミキサー内に、砂利１０００ｋｇを投入し、該砂利の温度が約２９０℃になった時点でポリエチレンテレフタレート繊維綿（ユニチカ（株）製）４．４ｄｔｅｘ×５ｍｍを２０ｋｇ投入した。２分間攪拌して、砂利の表面に溶融したポリエチレンテレフタレートを被覆し、これを長さ８５ｃｍ×幅８５ｃｍ×高さ９９ｃｍの木製箱内に投入した。砂利を密に充填させるために振動板により振動させ、室温で２４時間放置し、ポリエチレンテレフタレート樹脂で接着一体化された中詰め材を得た。次に、ポリエチレンテレフタレート繊維（ユニチカ（株）製、１１００Ｔ９６）を用いて経緯共に２６本／２．５４ｃｍの平織物密度の織物を製造し、該織物を用いて、角型土嚢用袋体（長さ８６ｃｍ×幅８６ｃｍ×高さ１００ｃｍ、底付、蓋付）を縫製した。該袋体内に前記中詰め材を収納して土嚢を得た。

（比較例１）
砂利１０００ｋｇをそのまま実施例１と同様の袋体内に収納して土嚢を得た。

（評価）
・作業効率
各実施例／比較例において、４個の土嚢をラフテレーンクレーンにより、縦２個×横２個の配置（長さ約１７２ｃｍ×幅１７２ｃｍ×高さ１００ｃｍの寸法）になるように、隙間なく並べてみた。
実施例１〜４では極めて簡単に且つ短時間に施工が完了した。
比較例１では施行に極めて長時間を要した上、隙間なく並べることはできなかった。

・追随性
各実施例／比較例において、１個の土嚢を京都府宇治川河川敷に３年間設置して、その外観（形状）の変化を確認した。結果を表１に示す。

以上より、実施例１〜４では所定の形状を保持可能な土嚢が得られること、および作業効率が優れていることが確認された。特に実施例１および３では、袋体も生分解されるポリ乳酸繊維からなるため、中詰め材の樹脂分解が助長されること、土嚢が永久構造物として使用されない場合に有意であること、および施工現場の地形変化に対してより一層有効に追随可能であることが認められた。
比較例１では、実施例と比較して、所定の形状を保持することが出来ないことが確認された。よって作業効率に劣っていた。

Claims (8)

1. 土、シルト、砂、礫、砕石またはそれらの混合物からなる無機粒子が熱可塑性樹脂により一体固形化されてなる土嚢用中詰め材。
2. 無機粒子が１５ｃｍ未満の粒径を有する請求項１に記載の土嚢用中詰め材。
3. 熱可塑性樹脂が生分解性を有する請求項１または２に記載の土嚢用中詰め材。
4. 土、シルト、砂、礫、砕石またはそれらの混合物からなる無機粒子を加熱し、該無機粒子に熱可塑性樹脂を添加し混合して熱可塑性樹脂を融解した後、該混合物を型内で冷却することにより得られた請求項１〜３のいずれかに記載の土嚢用中詰め材。
5. 熱可塑性樹脂が粒状またはわた状で添加される請求項４に記載の土嚢用中詰め材。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の土嚢用中詰め材が袋体に収納されてなる土嚢。
7. 袋体が生分解性樹脂からなる請求項６に記載の土嚢。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載の土嚢用中詰め材を施工現場にて製造し、袋体に収納することを特徴とする施工方法。