道路建設におけるジオテキスタイル
1. パフォーマンスの向上:土壌を効果的に強化し、荷重を分散し、工学的安定性と支持力を向上させます。
2. コスト削減：従来の砂や砂利の材料を置き換え、材料、輸送、労働コストを大幅に削減します。
3. 効率的な建設：軽量で敷設が容易なため、工期を大幅に短縮し、施工効率を向上させることができます。
4. 持続的な濾過：土壌浸食を防ぎながら水を通過させ、排水システムの長期的な信頼性を確保します。
製品紹介:
道路建設におけるジオテキスタイルは、合成繊維（ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロンなど）または天然繊維（綿、麻など、現在はあまり使用されていない）を原料として作られた新しいタイプの土質工学材料です。ニードルパンチ、織り、ホットメルト接着などのプロセスを経て製造される透水性土質工学複合材料です。地盤工学、水利、交通などの分野で「エンジニアリングテキスタイル」の役割を果たしています。その主な機能は、土壌の濾過、排水、隔離、補強などの問題を解決し、エンジニアリングの安定性と耐久性を高めることです。
コアの定義
ジオテキスタイルの本質は、透過性を備えたポリマー繊維製品であり、次の 2 つの重要な特性を満たす必要があります。
1. 材料特性：合成繊維が主な原料（90%以上を占める）であり、天然繊維は耐腐食性や耐老化性が低いため、一時的または要求の低いプロジェクトにのみ使用されます。
2. 機能属性：透水性（ジオメンブレンなどの不浸透性材料とは異なる）を備え、強度、濾過精度、耐候性などの工学的要件に適合する必要もあります。
3. 適用シナリオ：地盤工学関連分野（路盤、ダム、埋立地など）にのみ使用され、通常の繊維製品（衣類、家庭用織物など）とは用途や性能基準が全く異なります。
コア機能
ジオテキスタイルの性能設計は完全にエンジニアリング要件に基づいており、その中核となる特徴は「5 つの耐久性と 1 つの透過性 + 機能的適応」と要約できます。
1. 優れた物理的・機械的特性
高強度：合成繊維（ポリエステルなど）の引張強度は20〜50kN/mに達し、土壌の変形によって発生する引張力に耐え、工学的亀裂を回避できます。
引き裂き強度/突き刺し強度：織りジオテキスタイルの引き裂き強度はニードルパンチ生地より大幅に高く、石や根などの鋭利物による突き刺しに抵抗し、工学構造物を保護します。
寸法安定性が良好：熱収縮率が低く（通常 3% 未満）、高温および低温環境（-40 ℃ ～ 80 ℃）でも変形しにくく、さまざまな気候地域でのエンジニアリングに適しています。
2. 環境侵食に対する強い耐性
耐化学腐食性：酸、塩基（土壌中の酸性物質、下水中のアルカリ性成分など）、塩（沿岸地域の海水塩など）に対する耐性が良好で、化学反応により劣化しません。
抗生物的損傷：微生物（細菌や真菌など）によって分解されず、昆虫やネズミの噛みつきも防ぎ、生物活動による材料への損傷を防ぎます。
老化防止: 紫外線 (UV) 防止剤を添加すると、老化や脆化を起こすことなく長期間太陽光にさらされることができ、耐用年数は 10 ～ 50 年 (エンジニアリング レベルに応じて調整) に達します。
3. 制御可能な透過性と濾過性
透水性：空隙率は通常60%～90%、透水性係数（k値）は10⁻³～10⁻¹cm/sです。排水速度や保水性能などの工学的要件に応じて調整可能で、余分な水を速やかに排出し、土壌の流失を防ぎます。
ろ過：孔径（通常0.05～0.5mm）を制御することで、「水を通過させながら土粒子の損失を防ぐ」ことを実現できます。例えば、ダムの防浸透層では、浸透中の堆積物をろ過し、ダム内の「パイピング」（水の流れによって土が空になること）を防ぐことができます。
4. 高い施工性
軽量：単位面積あたりの質量は通常100～600g/㎡で、1ロールの長さは50～100mに達します。重機を必要とせず、運搬や敷設が容易です。
接合が簡単：熱溶接、縫製、接着などの方法で接合でき、接合強度は母材の 80% 以上で、接合部の漏水や破損を防止します。
優れた適応性: 柔らかい質感で、複雑な切断を必要とせずに、不規則な土壌表面(起伏のある路盤、湾曲した盛土の斜面など)に適合します。
5. 経済性と環境への配慮
コスト制御可能: 砂や砂利のフィルター層やコンクリートの浸透防止層などの従来の材料と比較して、ジオテキスタイルは材料費と建設費が低く、プロジェクトにおける土工量を削減できます (砂や砂利の一部をジオテキスタイルに置き換え、路盤の高さを下げるなど)。
環境に優しくリサイクル可能: 一部のジオテキスタイル (ポリプロピレン ジオテキスタイルなど) は、グリーン エンジニアリングの概念に沿って、製造プロセス中の汚染物質の排出を最小限に抑えながら、リサイクルおよび再利用できます。
製品パラメータ:
プロジェクト |
メトリック |
||||||||||
公称強度/(kN/m) |
|||||||||||
6 |
9 |
12 |
18 |
24 |
30 |
36 |
48 |
54 |
|||
1 |
縦方向および横方向の引張強度 / (kN/m) ≥ |
6 |
9 |
12 |
18 |
24 |
30 |
36 |
48 |
54 |
|
2 |
縦方向および横方向の最大荷重時の最大伸び/% |
30～80 |
|||||||||
3 |
CBR上貫入強度 /kN ≥ |
0.9 |
1.6 |
1.9 |
2.9 |
3.9 |
5.3 |
6.4 |
7.9 |
8.5 |
|
4 |
縦横引裂強度 /kN |
0.15 |
0.22 |
0.29 |
0.43 |
0.57 |
0.71 |
0.83 |
1.1 |
1.25 |
|
5 |
等価口径0.90(095)/mm |
0.05～0.30 |
|||||||||
6 |
垂直透水係数/(cm/s) |
K×（10-¹～10-）（K=1.0～9.9） |
|||||||||
7 |
幅偏差率 /% ≥ |
-0.5 |
|||||||||
8 |
単位面積質量偏差率 /% ≥ |
-5 |
|||||||||
9 |
厚さ偏差率 /% ≥ |
-10 |
|||||||||
10 |
厚さ変動係数（CV）/％≤ |
10 |
|||||||||
11 |
ダイナミック穿孔 |
穿刺穴径/mm ≤ |
37 |
33 |
27 |
20 |
17 |
14 |
11 |
9 |
7 |
12 |
縦横方向の破壊強度（グラブ法）/kN ≥ |
0.3 |
0.5 |
0.7 |
1.1 |
1.4 |
1.9 |
2.4 |
3 |
3.5 |
|
13 |
紫外線耐性（キセノンアークランプ法） |
縦方向および横方向の強度保持率% ≥ |
70 |
||||||||
14 |
紫外線耐性（蛍光UVランプ法） |
縦方向および横方向の強度保持率% ≥ |
80 |
||||||||
製品の用途:
1. 水利と水力発電工学
堤防/貯水池: 堤防の上流斜面に「ジオテキスタイル+ジオメンブレン」の複合層を敷設して水の浸透を防止します。背水斜面にニードルパンチジオテキスタイルを敷設して浸透中の堆積物をろ過し、パイプのサージを防止します。
河川管理：河川斜面に織物製ジオテキスタイルを敷設し、土壌を強化して水による浸食から斜面を保護するとともに、河川水の浸透を可能にし、河川生態系を維持します。
下水処理場：複合ジオテキスタイルを沈殿槽や浸出水処理槽の底に敷設し、下水が地下に浸透して土壌や地下水を汚染するのを防ぎ、同時に汚泥中の不純物をろ過します。
2. 交通工学
道路/鉄道路盤：路盤の底（路盤と基礎土の間）に織り込まれたジオテキスタイルを敷設し、異なる種類の土を隔離します（路盤充填と軟弱土基礎の混合を防ぐなど）。同時に路盤を補強し、車両荷重による路盤沈下を軽減します。路盤法面にジオテキスタイルを敷設し、排水して雨水が法面を洗い流すのを防ぎます。
空港滑走路: 滑走路の基層と表層の間にホットメルト接着ジオテキスタイルを敷設し、基層の水分を除去して、水分の滞留による滑走路のひび割れを防止します。
トンネル土木：トンネル覆工（コンクリート壁）と周囲の岩盤の間にニードルパンチジオテキスタイルを敷設し、周囲の岩盤からの漏水を排出し、水圧による覆工の損傷を防ぐ「排水層」を設けます。
3. 建設および土木工学
建築基礎：軟弱地盤の基礎処理では、ジオテキスタイルを敷設し、砂利のクッション層と組み合わせて「排水固結システム」を形成し、基礎土の沈下と安定性を促進します。
埋立地：埋立地の底部および周囲に「ジオテキスタイル+ジオメンブレン」の複合防浸透層を設置し、浸出液が地面に浸透するのを防ぎます。埋立地の上部にジオテキスタイルを敷き、覆土からゴミを隔離するとともに、雨水を濾過して覆土の流失を防ぎます。
景観緑化: 人工湖や景観水たまりの底にジオテキスタイルを敷き、土壌が水に浸入して濁るのを防ぎます。芝生の下にジオテキスタイルを敷き、砂利の排水層から土壌を隔離し、土壌が排水路を塞ぐのを防ぎます。
4. 鉱業および環境工学
鉱山の尾滓池: 尾滓水中の堆積物をろ過し、ダム本体の隆起を防ぐために、ジオテキスタイルがダム本体と尾滓池の底に敷設されます。重金属汚染を避けるために、同時に周囲の土壌から尾鉱を隔離します。
土壌修復: 汚染された土壌エリアに複合ジオテキスタイルを「バリア層」として敷設し、汚染物質（重金属や有機物など）が周囲の土壌や地下水に広がるのを防ぎます。
農業工学：農地の灌漑用水路の底にジオテキスタイルを敷設して水路の漏水を減らし、水資源の利用効率を高めます。また、温室の基礎にジオテキスタイルを敷設して土砂を隔離し、土壌の圧縮を防止します。
つまり、ジオテキスタイルは土質工学における多機能材料として、現代の土木建設に欠かせない要素となっています。その性能と応用範囲は拡大を続け、土木建設の安全性、効率性、そして環境保護に重要なサポートを提供しています。
