【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