JPH08214697A - グラウンド用緑化人工土層 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 緑化土層を構成する土壌を植物の育成に好適
な状態に安定的に維持することが容易にでき、設備の構
築コスト及び維持コストが低廉で、かつ、従来、緑化土
層を構成する土壌に主に用いられていた砂質土の有する
問題点を解決し、植物を良好に生育させることが可能な
グラウンド用緑化人工土層を提供すること。 【構成】 石炭灰を主成分とする植物栽培土壌層１１に
換気及び給水を行う有孔管１５を埋設し、植物栽培土壌
層１１の下方にフィルター排水層１２を形成し、フィル
ター排水層１２の底部に排水を行う有孔管１６を埋設す
るとともに、植物栽培土壌層１１及びフィルター排水層
１２の周囲に遮断層１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サッカー場やゴルフ場
などのスポーツ施設、緑地、屋上庭園その他の緑化を目
的とした人工土層（本明細書において「グラウンド用緑
化人工土層」という。）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、サッカー場やゴルフ場などのスポ
ーツ施設、緑地、屋上庭園その他の緑化を目的とした緑
化土層としては、排水性及び通気性のよい砂質土等の自
然土が用いられている。ところで、砂質土等の自然土か
らなる緑化土層の場合、夏期の高温乾燥時には土層中の
水分が不足するとともに高温となり、また、多雨時には
土層中の水分が過剰となり、芝等の植物の育成に問題が
生じることが多かった。これに対処するため、従来の緑
化土層の場合、緑化土層中に有孔管を埋設し、この有孔
管を介して強制的に換気及び給排水を行うようにするこ
とが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
緑化土層の場合、主として、換気及び給排水を行う設備
について開発研究がなされているに止まり、緑化土層を
構成する土壌については、現地土が排水不良な粘性土の
場合、排水性及び通気性のよい砂質土による客土を行
い、必要に応じて、砂質土に各種の保水材や保肥材等の
土壌改良材を混合する（例えば、アメリカゴルフ協会の
サンドグリーン造成用土壌の仕様も所定の粒度分布を持
つ砂質土に、ピートモス等の保水材を混合して用いるこ
ととしている。）程度で、ほとんど考慮されていなかっ
た。このため、緑化土層を構成する土壌の性状によっ
て、同じ設備であっても、その効果が大きく異なり、植
物の育成にとって最も好適な状態を実現することが困難
であり、また、緑化土層を構成する土壌をむらなく植物
の育成に好適な状態に維持するためには、緑化土層に埋
設する有孔管の敷設ピッチを小さくする必要が生じるこ
と等により、設備の構築コスト及び維持コストが高くな
るという問題点を有していた。

【０００４】また、従来の緑化土層を構成する土壌に主
に用いられる砂質土は、次のような問題点を有してい
た。 (1) 植物を良好に生育させるためには、通気性及び排水
性を損なうことなく、保水性及び保肥性を有する良質の
土壌を必要とするが、このためには、良質の砂質土や土
壌改良材を必要とし、材料コスト、造成コストが高くな
る。 (2) 植物を良好に生育させるための良質の土壌を維持す
るためには、肥料の散布、雑草の除去が頻繁に必要とな
り、維持コストが高くなる。 (3) 土壌の構成材料の分離、移動による目詰まりや、踏
圧による固結が生じやすく、通気性及び排水性が低下す
る。なお、この傾向は、砂質土にピートモス、テンポロ
ン、高吸水性樹脂（ＷＡＰ）等の有機系保水材を土壌改
良材として混合する場合や、丸い粒子形の砂質土を用い
る場合に特に顕著である。

【０００５】本発明は、緑化土層を構成する土壌を植物
の育成に好適な状態に安定的に維持することが容易にで
き、設備の構築コスト及び維持コストが低廉で、かつ、
従来、緑化土層を構成する土壌に主に用いられていた砂
質土の有する問題点を解決し、植物を良好に生育させる
ことが可能なグラウンド用緑化人工土層を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のグラウンド用緑化人工土層は、石炭灰を主
成分とする植物栽培土壌層を有し、植物栽培土壌層の換
気及び給排水を行う有孔管を配設したことを要旨とす
る。

【０００７】この場合において、植物栽培土壌層の下方
にフィルター排水層を形成するとともに、その周囲に周
囲地盤との間の気体及び水分の移動を防ぐ遮断層を設け
ることができる。

【０００８】また、この場合には、換気及び給水を行う
有孔管を植物栽培土壌層に埋設し、排水を行う有孔管を
フィルター排水層に埋設することが望ましい。

【０００９】

【作 用】本発明のグラウンド用緑化人工土層の植物栽
培土壌層の主成分である石炭灰は、多数の粒子内連通毛
管孔隙及び独立孔隙を有する多孔質体であるため、用い
る石炭灰の粒径を調整する（例えば、植物栽培土壌を、
粒子間の平均孔隙径が１２〜１３２μｍの範囲となる、
粒径が７５〜８５０μｍの範囲の単一径の石炭灰で構成
したり、粒径が５〜１０６μｍの石炭灰を１０〜２５重
量パーセント、１０６〜４２５μｍの石炭灰を２５〜５
０重量パーセント、４２５〜２０００μｍの石炭灰を３
０〜５０重量パーセント含有した石炭灰で構成する）こ
とにより、適度の通気性及び排水性、保水性及び保肥性
並びに断熱性を有するとともに、また、均等係数（加積
通過率６０％に相当する粒径を加積通過率１０％に相当
する粒径で割った値）が、アメリカゴルフ協会の定める
サンドグリーン造成用土壌の粒度分布から得られる均等
係数などと比べて大きく、粒子形状が角張って凹凸に富
んでおり、さらに、物理的にも、また化学的にも崩壊し
にくいため、土壌の構成材料の分離、移動による目詰ま
りや、踏圧による固結が生じにくく、通気性及び排水性
が低下することがないという特性を有している。このた
め、緑化土層を構成する土壌を植物の育成に好適な状態
に安定的に維持することが容易にできるとともに、植物
栽培土壌層の換気及び給排水を行う有孔管の敷設ピッチ
を従来より大きく設定することが可能となること等によ
り、設備の構築コスト及び維持コストを低廉にすること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のグラウンド用緑化人工土層を
図示の実施例に基づいて説明する。本発明のグラウンド
用緑化人工土層の植物栽培土壌層に使用する石炭灰は、
従来廃棄処理していた火力発電所、その他の事業所より
産出される産業廃棄物であり、図１（ａ）に模式的に示
すように、石炭灰１の粒子内に多数の粒子内連通毛管孔
隙１ｂ及び独立孔隙１ｃを有する多孔質体からなり、こ
のような粒子内連通毛管孔隙及び独立孔隙を有していな
い、図１（ｂ）に模式的に示す砂質土２（非多孔質体）
とは、異なる基本構造を有している。

【００１１】ところで、一般に植物を生育させる土壌の
機能についていえば、図３に示すように、その土壌を構
成する構成材料の粒径によりその排水性、通気性、保水
性、保肥性等の機能が変化する。通気性及び排水性は粒
径が小さいほどその機能が低下し、粒径が大きいほどそ
の機能が向上する。反対に保水性及び保肥性は粒径が小
さいほどその機能が向上し、大きいほどその機能が低下
する。

【００１２】そして、通気性、排水性、保水性、保肥性
等の土壌の機能のうち通気性及び排水性に関しては、降
雨や潅水後の重力水（非有効水）は、石炭灰１からなる
土壌も、砂質土２からなる土壌も、粒子間の孔隙（非毛
管孔隙）１ａ，２ａを通し排出され、通気性が確保され
る。

【００１３】しかし、保水性及び保肥性に関しては、石
炭灰１の場合は、粒子内に外部と連続した連通毛管孔隙
１ｂを有するため、重力水が排除された後もこの中に毛
管水として植物根が吸収可能な水分（有効水）が貯留さ
れるのに対し、砂質土２の場合は、粒子間にわずかの水
分が貯留されるのみで、有効水が少なく保水性に乏し
い。

【００１４】なお、保水性を高めるために、砂質土に、
ピートモス等の保水材を混合して用いると、図２に示す
ように、砂質土２の粒子間の孔隙２ａが保水材３により
塞がれ、排水性及び通気性が阻害されるという欠点があ
る。また、粘性土のように粒径がきわめて小さい場合、
土壌の孔隙率は大きく土壌水は多量に存在するが、その
孔隙が微細なため土壌と強く結合し植物根が吸収不可能
な拘束水の割合が多く、孔隙中に存在する有効水が占め
る割合はさほど多くなく、また、非毛管孔隙が少なく排
水性が劣るため、重力水が速やかに排除されず、通気性
が悪く植物が生育しにくく、さらに、粒子間の孔隙径が
小さいため植物根が通過・貫入できず、生長が阻害され
るという欠点を有している。また、有機物が多く微生物
や小動物の活動が活発で、肥沃な畑地土壌などでは、団
粒構造が発達して排水性及び通気性並びに保水性及び保
肥性に富み、植物生育に適した土壌（団粒土）である
が、団粒土の生成のためには良質な有機物の長年の投与
と、頻繁な耕起を必要とし、また踏圧などによって団粒
構造が破壊される欠点を有している。

【００１５】これに対して、石炭灰１は、粒子内連通毛
管孔隙１ｂ、独立孔隙１ｃ及び粒子内連通非毛管孔隙１
ｄを有する多孔質体であるのみならず、均等係数が大き
く、また、粒子形状が角張って凹凸に富んでおり、さら
に、粒子自体が強い構造を有し、物理的にも、化学的に
も崩壊しにくいことから、土壌の構成材料の分離、移動
による目詰まりや、踏圧による固結が生じにくく、通気
性及び排水性が低下せず、適度の通気性及び排水性、保
水性及び保肥性並びに断熱性を有するものである。図３
（ａ）に、粘土、まさ土、砂、多孔質体（石炭
灰）の各土壌の粒子の集合体の模式図を、同図（ｂ）
に、上記各土壌の実際の孔隙構成を、同図（ｃ）に、上
記各土壌の植物の育成に関連する諸機能をまとめて記載
する。

【００１６】以上、土壌の種類の違いによる粒子間の孔
隙及び粒子内の連通孔隙が、植物の生育の良否を決定す
る通気性、排水性、保水性、保肥性、断熱性という土壌
の植物の育成に関連する機能を決定する重要な因子とな
ることを説明したが、次に、土壌の種類と土壌の換気及
び給排水を行うために配設される有孔管との関連につい
て、図４〜図５を用いて説明する。

【００１７】まず、土壌の換気性能については、図４に
示すように、多孔質体土壌（図４（ａ））は、粒子内連
通非毛管孔隙１ｄを有するとともに、粒子形状が角張っ
て凹凸に富んでおり、さらに、粒子自体が強い構造を有
し、物理的にも、化学的にも崩壊しにくいことから、非
多孔質体土壌（図４（ｂ））と比較して、非毛管孔隙率
が高く、このため、土壌の水平方向及び垂直方向の換気
性能がよく、非多孔質体土壌の場合との比較において、
土壌の換気を行う有孔管の敷設ピッチを大きく設定する
とともに、有孔管の埋設深さを深く設定することが可能
となり、これにより、有孔管の破損を防止することがで
きるとともに、設備の構築コスト（ポンプ等の設備費、
有孔管の敷設等の工事費等）及び維持コスト（エネルギ
費、保守点検費等）を低廉にすることができる。

【００１８】次に、土壌の給水性能については、図５に
示すように、多孔質体土壌（図５（ａ））は、粒子内連
通毛管孔隙１ｂを有することから、非多孔質体土壌（図
４（ｂ））と比較して、毛管孔隙率が高く、このため、
一般の散水（ａ−１、ｂ−１）、人工土層上部からの給
水（ａ−２、ｂ−２）、人工土層下部からの給水（ａ−
３、ｂ−３）のいずれの場合においても、土壌の水平方
向及び垂直方向の給水性能がよく、非多孔質体土壌の場
合との比較において、土壌の給水を行う有孔管の敷設ピ
ッチを大きく設定することが可能となるともに、非多孔
質体土壌と比べ、毛管上昇高さが高いため、非多孔質体
土壌の場合との比較において、有孔管の埋設深さを深く
設定することが可能となり、これにより、有孔管の破損
を防止することができるとともに、設備の構築コスト
（ポンプ等の設備費、有孔管の敷設等の工事費等）及び
維持コスト（エネルギ費、保守点検費等）を低廉にする
ことができる。

【００１９】なお、多孔質体土壌は、粒子内独立孔隙１
ｃを有することから、非多孔質体土壌と比較して、断熱
性能がよく、非多孔質体土壌の場合との比較において、
夏期に有孔管から供給する冷風、冷水、冬季に有孔管か
ら供給する温風、温水の熱効率を向上することができ、
これにより、設備の維持コスト（エネルギ費）を低廉に
することができる。

【００２０】次に、石炭灰を主成分とする植物栽培土壌
層を有する本発明のグラウンド用緑化人工土層を図６の
実施例に基づいて説明する。このグラウンド用緑化人工
土層は、石炭灰１を主成分とし、芝等の植生１０を行う
植物栽培土壌層１１を有し、この植物栽培土壌層１１の
下方に砕石等から構成したフィルター排水層１２を形成
し、植物栽培土壌層１１及びフィルター排水層１２の周
囲を合成樹脂シート等から構成した遮断層１３により囲
うことにより、周囲地盤１４との間の気体及び水分の移
動を防ぐようにしている。

【００２１】植物栽培土壌層１１の底部近傍に、植物栽
培土壌層１１の換気及び給水を行う有孔管１５を埋設
し、フィルター排水層１２の底部に、排水を行う有孔管
１６を埋設する。また、植物栽培土壌層１１の換気及び
給水を行う有孔管１５には、有孔管１５を介して植物栽
培土壌層１１の換気及び給水を選択的に行うとともに、
換気を行う場合に、植物栽培土壌層１１に供給する空気
を飽和状態に加湿するための制御装置１７を連接する。

【００２２】この場合において、有孔管１５から植物栽
培土壌層１１中の空気を吸引することにより、植物栽培
土壌層１１の換気を行うようにしたり、有孔管１５を植
物栽培土壌層１１の換気を行う有孔管と給水を行う有孔
管とに区分したり、有孔管１５を省略し、有孔管１６に
より植物栽培土壌層１１の換気及び給水を行うようにす
ることができる。なお、有孔管１６により植物栽培土壌
層１１の換気及び給水を行う場合には、給水時の水位を
植物栽培土壌層１１の位置まで上昇すればよく、この状
態で、有孔管１６から空気を供給すれば、飽和状態に加
湿した空気を植物栽培土壌層１１に供給し、換気を行う
ことができる。

【００２３】図７に、このグラウンド用緑化人工土層の
空気と水分の移動のプロセスを模式的に示す。図７
（ａ）に示す加湿状態の場合、余剰の水分は、石炭灰の
非毛管孔隙を通ってフィルター排水層１２に埋設した有
孔管１６に排水され、植物栽培土壌層１１は、図７
（ｂ）に示す植物の育成に好適な状態に維持される。図
７（ｃ）に示す乾燥状態の場合、不足する水分は、有孔
管１５から給水され、供給された水分は、石炭灰の毛管
孔隙に保持され、植物栽培土壌層１１は、図７（ｂ）に
示す植物の育成に好適な状態に維持される。また、有孔
管１５から植物栽培土壌層１１中に空気を供給したり、
植物栽培土壌層１１中の空気を吸引し、植物栽培土壌層
１１の換気を行うことにより、植物栽培土壌層１１の二
酸化炭素等の植物の育成に有害な気体は、石炭灰の非毛
管孔隙を通って、前者の場合は地表面から放出され、後
者の場合は有孔管１５から放出されることにより、植物
栽培土壌層１１は、植物の育成に好適な状態に維持され
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、石炭灰を主成分とする
植物栽培土壌層と植物栽培土壌層の換気及び給排水を行
う有孔管とを組み合わせて用いることにより、グランド
用緑化人工土層を構成する植物栽培土壌を植物の育成に
好適な状態に安定的に容易に維持することができるとと
もに、植物栽培土壌層の換気及び給排水を行う有孔管の
敷設ピッチを従来より大きく設定することが可能となる
こと等により、設備の構築コスト及び維持コストを低廉
にすることができる。また、本発明のグランド用緑化人
工土層を構成する植物栽培土壌層は、従来廃棄処理して
いた火力発電所、その他の事業所より産出する産業廃棄
物である石炭灰を主成分として用いるため、材料コスト
及び造成コストを低廉にすることができ、また、産業廃
棄物の有効利用の点でもきわめて有益である。また、石
炭灰は、多数の粒子内の連通孔隙を有する多孔質体であ
るため、用いる石炭灰の粒径を調整することにより、適
度の通気性及び排水性、保水性及び保肥性並びに断熱性
を有し、植物を良好に生育させることが可能な植物栽培
土壌を提供することができる。また、石炭灰は、均等係
数が大きく、粒子形状が角張って凹凸に富んでおり、さ
らに、物理的にも、また化学的にも崩壊しにくいため、
土壌の構成材料の分離、移動による目詰まりや、踏圧に
よる固結が生じにくく、通気性及び排水性が低下するこ
とがない。そして、この植物栽培土壌は、頻繁な肥料の
散布を必要とせず、また、石炭灰を構成材料として用い
るため、雑草種子の混在がなく、長期間雑草の除去を必
要とせず、土壌を植物を良好に生育させる状態に維持す
るためのコストを低廉にすることができ、さらに、適度
な粗粒状態であるため表面付近を乾燥状態に保つととも
に、断熱作用によって地温を安定化させ、これにより植
物の生育を促進させることができるとともに、病害の発
生を抑制することができる。このため、農薬の使用量を
低減することができ、肥料の使用量を低減することがで
きることと合わせて周辺環境に対する負荷を軽減し、ま
た、産業廃棄物の有効利用の点も含め、地球環境の改善
に役立つものである。

【００２５】また、本第２発明によれば、植物栽培土壌
層の下方にフィルター排水層を形成するとともに、その
周囲に周囲地盤との間の気体及び水分の移動を防ぐ遮断
層を設けることにより、さらに、本第３発明によれば、
換気及び給水を行う有孔管を植物栽培土壌層に埋設し、
排水を行う有孔管をフィルター排水層に埋設することに
より、植物栽培土壌層の換気及び給排水を良好に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）石炭灰（多孔質体）及び（ｂ）砂質土
（非多孔質体）を示す模式図である。

【図２】保水材を混合した状態の砂質土（非多孔質体）
を示す模式図である。

【図３】（ａ）各種土壌の粒子の集合体の模式図、
（ｂ）各種土壌の孔隙構成及び（ｃ）各種土壌の植物の
育成に関連する諸機能を示す図である。

【図４】土壌の換気性能を示す図である。

【図５】土壌の給水性能を示す図である。

【図６】本発明のグラウンド用緑化人工土層の１実施例
を示す図である。

【図７】本発明のグラウンド用緑化人工土層の空気と水
分の移動のプロセスを示す模式図である。

【符号の説明】

１ 石炭灰（多孔質体の模式図） １ａ 粒子間の孔隙（非毛管孔隙） １ｂ 粒子内の連通毛管孔隙 １ｃ 粒子内の独立孔隙 １ｄ 粒子内の連通非毛管孔隙 ２ 砂質土（非多孔質体の模式図） ２ａ 粒子間の孔隙（非毛管孔隙） １０ 植生 １１ 植物栽培土壌層 １２ フィルター排水層 １３ 遮断層 １４ 周囲地盤 １５ 有孔管 １６ 有孔管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭灰を主成分とする植物栽培土壌層を
   有し、植物栽培土壌層の換気及び給排水を行う有孔管を
   配設したことを特徴とするグラウンド用緑化人工土層。
2. 【請求項２】 植物栽培土壌層の下方にフィルター排水
   層を形成するとともに、その周囲に周囲地盤との間の気
   体及び水分の移動を防ぐ遮断層を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載のグラウンド用緑化人工土層。
3. 【請求項３】 換気及び給水を行う有孔管を植物栽培土
   壌層に埋設し、排水を行う有孔管をフィルター排水層に
   埋設したことを特徴とする請求項２記載のグラウンド用
   緑化人工土層。