土舗装と水の量

先日、土舗装をする時、水の量で土舗装の品質が変わるという話をさせていただいたら、「それはおかしい。水が多いとか少ないとかで変わるようなものを作るな」と言われた方がおられました。
すごい誤解ですね。土舗装もコンクリートも固まるメカニズムは同じ水和反応で、実はコンクリートにも空隙があり、厳密にいうと透水性があります。この空隙に水が浸入するから凍害が起きるわけで、土舗装と同様にコンクリートの凍害もここからきています。
そんなわけで、コンクリートを練る水を増やせば空隙は増え、凍結しやすくなります。ちなみにコンクリートに水を浸み込ませて凍結させると、膨張圧で周囲を破壊します。
同様に、土舗装も同じで、練る水を増やせば空隙は増え、凍結しやすくなります。そんなわけで、ポンプ打ちコンクリートのように大量の水を使う方式は、昔の固練り突き固め方式より空隙が増えるので、凍害にかかりやすく、昔のものより劣化が早くなっています。
コンクリートの凍害も水の供給がなければ進行しないので、防水措置を施すことで、進行を阻止したり、遅延させることが出来ます。
土舗装も水の供給がなければ凍害にかかりませんし、進行もしません。
よって、水の浸入を防ぐことがなにより大切なわけですね。
それから、セメントを固めるのに使用する水は理論的にはセメント5に対して水は1の割合です。しかし、これでは作業しづらいので水を多めにします。セメント5に対して水は約2.5ぐらいか、もう少し多めです。そうすると、いわゆる“ジャブコン”と言われるものになり、空隙が増え強度が落ちるだけでなく、この過剰な水の多くが表面に浮いてきます。そして、この水にはコンクリート中のダクト（レイタンス）が多く含まれ、脆弱性ゆえに、乾くとこの部分が一番最初に凍害にやられてしまいます。
土舗装の場合も同じで、水が多いと同じような現象が起きる場合があります。よって、酸化マグネシウム系土舗装固化材「ジオベスト」の場合も、ミキサー混合する場合は、工事の最初に混合する土の含水比を測定します。そして、適正量以上の水が加わらないようにしています。
土舗装もコンクリートも固さが違うだけでよく似た性質を持っていると理解すれば、対応の仕方が変わってくると思います。


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凍害のメカニズム

土系舗装は、自然と調和して景観性に優れており、適度に軟らかく優しい歩行感が得られ、特に、酸化マグネシウム系土舗装固化材「ジオベスト」は、植物や動物にも無害であり、安全性や環境性から利用率が高まっています。しかし、12月から3月の寒冷期には、土舗装は空隙が大きいので、霜害や凍害によって損傷を受けやすくなります。もちろん「ジオベスト」を使った土系舗装も例外ではありません。しかし、凍害になるさまざまな要因に注意すればその危険性は低くなります。実際に寒い地域や寒冷期に施工しても凍害にならなかったケースの方が多いのが実態です。つまり、土舗装をする前に施工場所の気象条件などの環境調査をすることや固化材・養生などの工夫で大きく変わってくるからです。

凍害といえば水の凍結です。寒冷地でも凍害にならなかったケースでは、大抵の場合、水の「排水・流入・滞水」を阻止することで凍害の影響を避けることが出来ています。そして気温です。凍害発生の危険性地域として参考になるものに凍害危険度マップというものがあります。これは各地域の毎日の外気温に日射の影響も考慮して年間の凍結融解繰り返し日数を求め、氷点下の温度差による影響も考慮して作成されたものです。この図によれば、危険度が高いのは寒さの厳しい北海道から東北地方がほとんどですが、温暖地でも内陸部や山間部で凍害の危険性があることが分かります。おおざっぱにみて、12月から3月までの施工は避けた方がいいといえます。

一番気をつけないといけないのが3月ですね。暖かくなったからといって気を緩めると、被害にあいます。天気予報を参考にしながら暖かくなるのを確認した上での施工・・・4月まで待った方が得策といえます。

凍害に至るメカニズムは、土舗装内部の“空隙”です。土舗装には必ず無数の空隙が出来ます。土舗装はコンクリートに比べて吸水率が高く透水性と保水性を持った舗装であり、水も空気も自由に出入りできます。その細孔に浸透してきた水はたちまち凍結します。しかも水は結晶化＝凍結すると9％膨張し、体積が増えます。だから、土舗装の細孔に水が入ると凍結し、膨張圧で周囲を破壊します。凍結のままなら、大した被害は無いのですが、凍結融解を繰り返すと、（水が日中に溶けて移動し、細孔内部に新たな水を呼び込み凍結・膨張するすると）被害は大きくなります。つまり、凍結融解の繰り返しは、凍害を促進します。組織の破壊は、この累加された残留膨張が土舗装の形状を保つことができなくなった段階で生じるので、現象が現れるまで時間がかかります。

ちなみに、土舗装を練る水を増やせば空隙は増えますから、内部空隙が増えます。　水分量はコンクリートと同じで、土舗装の土がパサパサだからといって、水を余分に加えて作業性を確保すると、内部がスカスカになり、強度が落ち、過剰な水は凍害を促進します。よって、凍害もひどくなります。そして、一度固まった土舗装は、水に浸しても破壊されることはありません。つまり、そういう、内部の空隙に閉じ込められた水は少々の低温では凍らないからです。だから、問題なのは凍結融解の繰り返しで、大きな空隙になったところに溜まる水だけです。　

凍害はメカニズム的には、水の供給がなければ進行しないので、進行を阻止あるいは遅延できますし、それ以上の悪化は防げます。

土舗装の小さなひび割れは過剰な水が原因になることが多いのですが、大きなひび割れは土舗装内に浸透した水がその流れの方向に滞水することにより起こります。「ひび割れ、表面はく離、凍害」といった土系舗装の弱点を克服するには、主な要因である「水の流入・排水・滞水」に気を付け、養生をしっかりすることです。ただし、北海道・東北地方は場合は、雪で水の流入が避けられないので、12月から3月までの施工を避けることが一番ですね。

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メガソーラーと環境配慮型土舗装

東北電力は20日、青森県八戸市で大規模太陽光発電所（メガソーラー）の営業運転を開始しました。出力は1500キロワットです。一般家庭500世帯の使用量を賄え、二酸化炭素を年間で約800トン削減できるそうです。一方、中国電力は21日に、福山市でメガソーラーの竣工式を行いました。こちらの出力は3000キロワットなので、東北電力のちょうど倍の規模になり、二酸化炭素も約倍の量を削減できます。しかし、中国電力はセメントの使用量を削減していることから、もっと削減幅が大きくなります。

一般家庭の太陽光パネルは中国製の参入もあり大幅に価格が下落し、国内メーカー各社との競争が激しくなっています。太陽光パネルには、多結晶と単結晶があり、多結晶より単結晶の方がセル交換効率は高いので有利のように思えますが、モジュール変換効率や電力変換効率はどうなのか、そして長期間使用するものなので、品質やサポート体制が整っているかを吟味して、どこのメーカーにするか慎重に検討されることをお奨めします。

メガソーラーの敷地は東北電力の場合で、50000平方メートル、中国電力の場合で、45000平方メートルと広大な敷地が必要です。よって、メガソーラーを計画する場合、敷地をどのような材料で整備するかが重要な課題となります。コンクリートで固めると、ヒートアイランドを促進することになり、せっかくの環境にやさしい発電施設が台無しです。雑草のまま放置したのでは、草刈りが大変です。そこでお奨めなのがジオベストを使った環境配慮型土舗装ということになります。ジオベストは酸化マグネシウム系の弱アルカリ性の土舗装固化材です。メガソーラーを建設する前に、現地の土とジオベストを混合して、除草や土舗装をすることでヒートアイランドを抑制し、地球温暖化防止に貢献できる敷地になります。ちなみに、ジオベストの硬化反応は、酸化マグネシウムが水と反応して水酸化マグネシウムになり、これが空気中の二酸化炭素を吸収して塩基性炭酸マグネシウムを形成し、土の粒同士を接着させます。このような炭酸化反応でも地球温暖化防止に寄与できます。

ジオベストは、弱アルカリ性であり、生物への負荷を低減するだけでなく、六価クロムなどの有害物質を溶出しないことから、環境配慮型土舗装の固化材として安全にお使いいただくことができます。

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ジオサプライ合同会社

実は長年、株式会社アイプラネット大阪支店として、環境配慮型商品「ジオベスト」「ジオミックス」などの酸化マグネシウムを主成分とした製品の販売を行ってきましたが、今後はジオサプライ合同会社が業務を引き継ぐことになりました。
ホームページも改訂しましたので、よろしくお願い申し上げます。

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ジオとは、「地球」とか「土地」「土壌」の意味です。サプライは、「supply」で、「供給する」という意味になります。
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※記事中の住所は2011年12月14日のもので、現在は2021年12月より〒731-5136 広島市佐伯区楽々園5-10-5へ移転しております。

災害復興とジオベスト

東日本大震災からもうすぐ9カ月が経過しようとしています。
被災された皆様には、心よりお見舞い申し上げます。これから寒さも厳しくなりますが、どうか体調を崩さないように頑張っていただきたいと存じます。

さて、酸化マグネシウム系土舗装固化材「ジオベスト」は、平成16年の台風23号による被害をうけた西脇市地域の「加古川河川激甚災害対策特別緊急事業」において、護岸改修工事に採用されております。
排水による生物への影響を無くし、雑草の発芽を抑止することで、自然豊かな景観にマッチした軽快な歩道を作ることに寄与することができました。







実は、このジオベストには、防草や土舗装をするだけでなく、ジオベストに含まれる酸化マグネシウムを主成分とした固化材が、重金属等の汚染物質の溶出を抑制する不溶化処理とアンモニア、硫化水素を30％消臭を低減できることから、河川ヘドロ脱水固化などの土砂処理にも利用されています。
また、農地土壌の放射性物質セシウム除去技術については、農林水産省が発表していますが、酸化マグネシウム系固化材を使用して固化（土埃飛散防止措置）を行い、表層土壌を削り取る実証試験が行われています。

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