JP7528527B2 - 法面補強方法 - Google Patents

Description

本発明は法面補強方法に関する。

従来技術として、浸食防止を目的として法面に薬剤を散布し、法面を補強する方法が知られている（特許文献１）。

特開２００５－１３０７３２号公報

従来技術を用いて法面を補強する場合、薬剤の耐久性または散布する際の施工性に難があった。

上記課題に鑑み、耐久性または施工性の良い法面の補強方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は一態様として、紫外線劣化防止剤と浸食防止剤とを含有する補強剤を法面に散布し、前記法面を補強する法面補強方法を提供する。

本発明によれば、耐久性または施工性の良い法面の補強方法を提供することができる。

浸食防止剤の選定試験における、試験ケース一覧である。 浸食防止剤選定試験の試験状況である。 ＰＶＡ水溶液の配合検討試験における、試験ケース一覧である。 既製品のＰＶＡ水溶液のケン化度と重合度の分布を示す図である。 ＰＶＡ水溶液の配合検討試験及び繊維材の検討試験の試験状況である。 ＰＶＡ水溶液の配合検討試験の結果であり、各候補に対して、表面が崩壊するまで散水した累計水量を示す。 耐久性試験の試験ケース一覧である。 耐久性試験を実施した法面の状況である。試験ケースの記号と対応する法面の範囲を図中に示す。 法面の硬度計測の状況を示す図であり、（ａ）使用した山中式土壌硬度計と、（ｂ）土壌硬度の計測状況を示す。 耐久性試験を実施した法面の状況であり、試験開始から試験終了までの状況を、（ａ）図～（ｃ）図に時系列で示す。 耐久性試験の期間中の降水量を示す図である。 耐久性試験の結果を示す図である。 繊維材の検討試験に用いた供試体である。 繊維材の検討試験に用いた供試体一覧である。 繊維材の検討（その１）の試験結果である。 繊維材の検討（その２）の試験結果である。

本発明の実施形態では、法面にポリビニルアルコールと紫外線劣化防止剤を混合した薬剤を補強剤として散布する方法を用いる。以下では、図１～図１６を参照して、実施形態に係る法面の補強方法及びこれに用いられる薬剤について説明する。

＜浸食防止剤の選定試験＞
法面の補強に用いられる薬剤の１つとして、法面の浸食を防止するために用いられる浸食防止剤がある。法面の浸食防止剤として最適なものを選定するため、以下の実験を行った。

実験においては、従来用いられる、または浸食防止剤としての使用が考えられる複数の候補をまず設定し、それらのうち、実験の結果が良好なものを選定した。

図１に示すように、浸食防止剤の候補として考えられる５種類の候補薬剤（図中の番号：２～６）を選定し、これらの性能を比較するために実験を行った。５種類の薬剤は、それぞれ酢酸ビニル樹脂とエチレン重合体（ケース２）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液（ケース３）、ウレタン樹脂（ケース４）、ケイ酸ナトリウム（ケース５）、リグニンスルホン酸マグネシウム（ケース６）を主成分とする。

実験は、上記の５つの候補薬剤を、法面を模した暴露用土層の表面に散布し、６か月間屋外に暴露することによって行った。また、比較用として、薬剤を散布しない土層も用意した（ケース１）。暴露用土層は、図２に示すように、縦横の寸法が１８００ｍｍ×４５０ｍｍ（ミリメートル）の矩形状で、深さ１００ｍｍである。土層は、１：１．５の勾配をつけて設置した。暴露の期間は、２０１８年５月２８日から２０１８年１１月２８日までの６か月間とした。

薬剤の比較は、暴露用土層から流出した流出土を回収し（図２）、その乾燥重量を計測することによって行った。詳細には、散水によって供試体から流出した土砂の乾燥重量を計測し、土砂流出率を計測した。土砂流出率は、試験開始時の供試体の乾燥重量に対する、流出土砂の乾燥重量の比率（％）として定義される。結果、ＰＶＡ水溶液を用いたケース３の土砂流出率が最も少なかった。そのため、ＰＶＡ水溶液を浸食防止剤とし、その配合や工法を検討した。

＜配合検討＞
浸食防止剤として最適なＰＶＡ水溶液の配合を、以下のように検討した。検討は、重合度及びケン化度が異なる複数のＰＶＡ溶液を用意し、優れた耐浸食性（法面の浸食を防止する性能または機能）または施工性を有するものを選定するという方法によって行った。

図３に示すように、ＰＶＡ水溶液の検討候補を、候補Ａから候補Ｄの４つ用意した。それぞれの候補は、ケン化度及び重合度が異なる。また図示のように、配合の違いに由来して、各候補は粘度が異なる。

これらの候補は、図４において点線枠で示すように、既製品のＰＶＡ水溶液（商品名：ポバール、登録商標）のうち、ケン化度（モル％）が８６以上、重合度２０００以下のものを抽出することにより得たものである。ケン化度が８６未満になると法面に散布しても膜を形成しないために十分な耐久性が得られず、また、重合度が２０００を超えると酢酸のにおいが強く、実用に耐える施工性が得られないためである。

これらの候補Ａ～Ｄに対して散水試験を実施することによって、最良のものを選定した。散水試験では、矩形枠にまさ土を詰め、まさ土の表層に候補Ａ～ＤのＰＶＡ水溶液をそれぞれ散布した４つの試験体を用意し、各試験体の上方からシャワーヘッドを用いて散水した。また、比較のため、土の表層にＰＶＡ水溶液を散布しない試験体（図６において、「無処理」と記す）も用意し、同様に散水した。散水試験では、表層が崩壊するまでの散水量を計測することによって、候補Ａ～Ｄの耐久性を調べた。矩形枠の寸法は、図５に示すように３００ｍｍ×３００ｍｍであり、試験体には１：１．５の勾配を付けた。試験体からシャワーヘッドまでの距離は６５０ｍｍとした。

散水試験では、図６に示すように、候補Ｃ（品種：ＶＣ－２０）を散布した試験体において、表層が崩壊するまでの散水量が最も多いという結果が得られた。候補Ｃでは、７００Ｌ（リットル）以上の散水を行っても崩壊しなかった。一方、候補Ａ、Ｂ、Ｄではいずれも、３２０Ｌ程度の散水量で崩壊した。

上記の試験結果により、候補Ｃ（ＶＣ－２０、ケン化度９８．５以上９９．５以下、重合度２０００、粘度３５．０以上４５．０以下(４％、セ氏２０度、ｍＰａ・ｓ）)のＰＶＡ水溶液において、耐久性が最も高いと考えられる。また、ケン化度が候補Ｃと同等で、重合度２０００を超えるＰＶＡ水溶液を用いた場合においても、施工性に難が生じる虞はあるが、粘度及び被膜強度が上昇し、候補Ｃと同等またはそれ以上の耐浸食性が得られると考えられる。

＜耐久性試験＞
候補Ｃ（ＶＣ－２０）のＰＶＡ水溶液に対して、長期的な耐久性及び添加剤による効果の検証をさらに行うことを目的とし、以下のように耐久性試験を実施した。

耐久性試験では、図８に示すように実際の盛土法面（横２ｍ（メートル）、縦５ｍ）に対して各種薬剤を散布し、６か月間に亘って観察し、浸食防止効果を比較した。試験ケースの記号（後述）と対応する法面の範囲を図中に示す。

散布した薬剤の種類を図７に示す。薬剤には、ＰＶＡ水溶液であるＶＣ－２０（試験ケースＢ４）と、ＰＶＡ水溶液のＶＣ－２０に対して２,４－ジヒドロキシベンゾフェノン（商品名：ＳＥＥＳＯＲＢ１００、登録商標）を０．０２重量％配合したもの（試験ケースＢ４）と、ＰＶＡ水溶液のＶＣ－２０に対して炭酸カルシウムを２０重量％配合したもの（試験ケースＢ５）とを用意した。また比較のため、処理を施していない法面を試験ケースＢ１として加えた（無処理）。

２,４－ジヒドロキシベンゾフェノンは、主に化粧品等に使用される紫外線吸収剤であり、紫外線を熱エネルギーに変換する作用がある。炭酸カルシウムは、炭酸カルシウム粒子が紫外線を遮断することによって、浸食防止剤の劣化を防止する作用がある。いずれも、ＰＶＡ水溶液を紫外線の影響から保護し、劣化を防止することができると考えられる。

試験期間は２０１９年６月５日から２０１９年１１月２９日までの約６か月間である。８月２９日と１１月２９日に、法面表層における土壌硬度の計測を行った（図９）。土壌硬度は山中式土壌硬度計を用いて計測した。土壌硬度が高いほど、法面の浸食に対する耐久性は高いと考えられる。

図１０に示すように、試験期間中、いずれの法面においても植生が認められ、薬剤による植生への影響はないことが確認された。

試験期間経過後の最終的な法面の状態として、どの試験ケースにおいても浸食は観測されなかった。法面の面積に対して降雨量が少なかったことが原因として考えられる。なお、参考のため、図１１に試験期間における降雨量を示す。

土壌硬度の計測結果を図１２に示す。２回の計測結果のどちらにおいても、無処理ケースより、ＶＣ－２０を散布した３つの試験ケースにおける土壌硬度は高かった。また、紫外線吸収剤を加えていない試験ケースよりも、紫外線吸収剤を配合した薬剤使用の２つの試験ケースにおいて、土壌硬度が高いという結果が得られた。

上記のように、ＰＶＡ水溶液を法面に散布することによって、長期間に亘って法面の浸食が防止されることが確認された。また、紫外線吸収剤をＰＶＡ水溶液に添加して用いることにより、浸食を防止する効果が向上することが認められた。この効果は、炭酸カルシウム及び２,４－ジヒドロキシベンゾフェノンのいずれを紫外線吸収剤に用いた場合においても、確認することができた。特に炭酸カルシウムを用いた場合、施工費用が安価であり、費用対効果が高い。

＜繊維材の検討その１＞
次に、ＰＶＡ水溶液に繊維材を添加した場合の効果を検討した。まず、ＰＶＡ水溶液に繊維材を添加した薬剤を用いた場合の、法面表面の硬度を計測する試験を実施した。

試験では、図１３に示すように、３００ｍｍ×３００ｍｍの矩形で、厚さ１００ｍｍのまさ土を用意した。まさ土表面に、繊維材の添加量（重量％）が異なるＰＶＡ水溶液を散布し、図１４に示すように、供試体２～５の、４種類の供試体とした。比較のため、薬剤を散布していない供試体１も用意した（無処理）。用いた繊維材は、古紙パルプである。

各供試体の表面の硬度を、図１３に示すように５か所で計測した。硬度の計測は、山中式土壌表面硬度計を用いて行った。

試験結果を図１５に示す。図示のように、供試体２～５の表面硬度にはほとんど差異はなかった。結論として、繊維材を添加しても、表面硬度には影響がないことが分かった。

＜繊維材の検討その２＞
さらに繊維材を添加したＰＶＡ水溶液による、法面の浸食防止効果を確認する試験を実施した。

用いた供試体は、硬度試験に用いたものと同じである（図１３）。これらの供試体１～５のそれぞれに対し、上方からシャワーヘッドを用いて散水した。図５に示すように、供試体を１：１．５の勾配をつけて設置し、シャワーヘッドは供試体から６５０ｍｍ上方に設置した。散水する水量は、供試体１に対しては５リットル、供試体２～５に対しては、６２．５リットルとした。

散水によって供試体から流出した土砂の重量を計測し、土砂流出率を計測した。土砂流出率は、試験開始時の供試体の乾燥重量に対する、流出土砂の乾燥重量の比率（％）として定義される。

図１６に試験の結果を示す。図１６では、土砂流出率とともに、試験前後の供試体表面の写真を示している。特に試験終了時（散水終了時）において、土が流出した個所を線で囲んで示す。

供試体１と供試体２を比較すると、ＰＶＡ水溶液を散布することによって、土砂の流出が防止されることが読み取れる。また、供試体２～５の土砂流出量を見ると、繊維材の添加量が増加するほど、土砂の流出率は少ないことがわかる。

上記のように、ＰＶＡ水溶液に繊維材を添加することによって、法面の浸食を防止する効果が向上することが結論として得られる。またＰＶＡ水溶液に対する繊維材の添加量が多いほど、法面の浸食を防止する効果は高いことが分かる。

＜効果＞
上記実施形態においては、紫外線劣化防止剤と浸食防止剤とを含む補強剤を法面に散布し、法面を補強する補強方法が提案される。

紫外線劣化防止剤を用いることにより、浸食防止剤の劣化が防止され、浸食防止剤の効果が長期間持続する。そのため、法面の浸食が長期間に亘って防止される。

浸食防止剤は、ポリビニルアルコール水溶液を用いることが好ましい。このポリビニルアルコール水溶液のケン化度（モル％）は９８．５以上９９．５以下であり、重合度は２０００以上であることが好ましい。

浸食防止剤をこのような構成とすることにより、従来よりも高い浸食防止効果を得ることができる。また、浸食防止効果を長期間にわたって得ることができる。ポリビニルアルコール水溶液を用いることにより、植生に影響を与えることがない。

紫外線劣化防止剤は、炭酸カルシウムまたは２，４－ジヒドロキシベンゾフェノンを含有する。そのため、紫外線による浸食防止剤の劣化が防止され、浸食防止剤の効果が長期間持続する。そのため、法面の浸食が長期間に亘って防止される。また、炭酸カルシウムを用いた場合、施工費用が安価であり、費用対効果が高い。

法面に散布される補強剤は、繊維材を含有する。好ましくは、繊維材は生分解性材料であり、紙パルプである。

補強剤に繊維材を加えることにより、法面の浸食を防止する効果が向上する。また、生分解性材料、特に紙パルプを用いることにより、法面及びその周辺の環境への負荷を低減させることができる。

＜変形例＞
上記実施形態においては、繊維材として紙パルプを用いていたが、本発明はこれに限定されず、ナイロンやポリエチレンなど、紙パルプ以外の繊維材を用いてもよい。この場合においても、補強剤における、法面を浸食から防止する効果を向上させることが可能である。

Claims (5)

1. 紫外線劣化防止剤と、ポリビニルアルコール水溶液を用いた浸食防止剤とを含有する補強剤を法面に散布し、前記法面を補強する法面補強方法であって、
   前記ポリビニルアルコール水溶液のケン化度（モル％）は９８．５以上９９．５以下であり、前記ポリビニルアルコール水溶液の重合度は２０００以上である、法面補強方法。
2. 前記紫外線劣化防止剤は、炭酸カルシウムまたは２，４－ジヒドロキシベンゾフェノンを含有する、請求項１に記載の法面補強方法。
3. 前記補強剤は、さらに繊維材を含有する、請求項１または２に記載の法面補強方法。
4. 前記繊維材は生分解性材料から形成される、請求項３に記載の法面補強方法。
5. 前記繊維材は紙パルプである、請求項３または４に記載の法面補強方法。

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