JP2004124566A

JP2004124566A - 透水性舗装構造

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Publication number: JP2004124566A
Application number: JP2002291645A
Authority: JP
Inventors: Shigeyoshi Sugawara; 菅原　茂好
Original assignee: SUGAWARA DOBOKU KK
Current assignee: SUGAWARA DOBOKU KK
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】従来、透水性道路舗装構造の表面部は、太陽光線照射及び空気中の酸素の作用を受けて経年劣化し、その特性が著しく劣化するため、透水性樹脂コンクリート層の結合強度が低下し、表層部の変色、損壊及び摩耗を促進させていた。また、骨材をエポキシ樹脂で接着したものでは、エポキシ樹脂が高価であるため、施工コストが高価であった。
【解決手段】本発明は、セメント、骨材、水及び石灰を混練して得られた混合物を路盤上に打設して透水性コンクリート層を形成し、該透水性コンクリート層に形成された路盤に連通する空隙を閉塞させることなく、該透水性コンクリート層の表面にポリウレタンを被覆している。これにより、耐退色性、耐候性に優れた透水性舗装構造を簡単かつ低コストで施工することができる。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩道、車道、公園、公共広場、通路、駐軍場、運動場又は送電用鉄塔敷地内などの舗装に適用できる、耐退色性および耐候性を兼ね備えた透水性舗装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路舗装においてはアスファルト又はコンクリートが用いられ、これらは優れた撥水性、粘着性、弾力性、対衝撃性及び良加工性等を有し、大量に供給されることから、主要な舗装材として広く使用されている。
【０００３】
しかし、特にアスファルト舗装は、高温下において剛性が低下し易く、また、自動車等の繰り返し荷重により容易に磨耗するため、深いわだちが形成され易く、表面排水形式の舗装にあっては、前記わだち部に水が容易に溜まる。そこで、道路舗装の表層部を、アスファルトで被覆した多数の骨材の混合物で構成して透水性アスファルト混合物層として、それらの骨材間に形成される連通した空隙により、道路の表層部から内部へ水が容易に浸透するように構成したものが提供されている。
【０００４】
しかしながら、前記透水性アスファルト混合物層を道路表面に積層した場合には、その表層部が骨材を被覆しているアスファルトを結合剤とした点接触的結合構造であるため、結合強度が弱く、自動車等の繰り返し荷重を受けると、タイヤの摩擦力により相当数の骨材が跳ね飛ばされてしまい、結果として道路舗装面が損傷する。
【０００５】
また、前記透水性アスファルト混合物層の空隙部に、損壊・摩損で生じた骨材等の微粒子が入り込むと、著しく透水性能が劣化する。また、自動車等のタイヤの荷重によるせん断変形が生じて、該透水性アスファルト混合物層の表層部が圧密化されて更に空隙がなくなり、益々透水性能の悪化をきたす。さらに、アスファルトは太陽光線及び空気中の酸素の作用を受けて、その特性が著しく劣化するため、透水性アスファルト混合物層の骨材間の結合強度が一層低下し、その結果、前記表層部の損壊・摩耗及び圧密化を促進させる。
【０００６】
そこで、前記問題点を解決する方法として、道路基盤層上あるいは道路基盤層上のアスファルト層上又はコンクリート層上に、天然又は／及び人工の骨材を、メタクリレート樹脂又は／及びアクリレート樹脂の未硬化物と硬化剤を主剤とする液状混合物からなる結合剤で排水性を確保し得る空隙を残存した状態で結合してなる排水性樹脂コンクリート層で敷き均し、暫時放置して重合硬化する排水性道路舗装構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、耐退色性、耐候性及び透水性に優れた表面舗装材として、骨材をエポキシ樹脂で接着したことからなる透水性舗装材において、その舗装材の表面にポリウレタンを塗布した、耐退色性、透水性表面舗装材が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２５５９１０号公報
【特許文献２】
特開平６−２０７４０１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１の排水性道路舗装構造の表面部は、メタクリレート樹脂又は／及びアクリレート樹脂であるため、太陽光線の照射及び空気中の酸素の作用を受けて経年劣化し、その特性が著しく劣化するため、透水性樹脂コンクリート層の結合強度が低下し、その結果として、前記透水性樹脂コンクリート層の表層部の変色、損壊及び摩耗を促進させるという問題があった。また、酸性雨への対策は考慮されておらず、さらに、雑草防止が必要な場所等への施工には、道路舗装構造の複雑さと高コストのため不適であった。
【０００９】
また、前記特許文献２の耐退色性、透水性表面舗装材は、骨材をエポキシ樹脂で接着した後、その表面にポリウレタンを塗布しているため、雨水を透水性コンクリート層に排水させる空隙が減少して、透水性能が低下するという問題があった。また、酸性雨への対策は考慮されておらず、さらに、雑草防止が必要な場所等への施工は、エポキシ樹脂が高価であるため、施工コストが高くなるという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１では、セメント、骨材、水及び消石灰を混練して得られた混合物を路盤上に打設して透水性コンクリート層を形成し、該透水性コンクリート層に形成された路盤に連通する空隙を閉塞させることなく、該透水性コンクリート層の表面にポリウレタンを被覆している。また、請求項２では、前記透水性コンクリート層の内部に、補強材を設けている。本発明では骨材に消石灰を混練しているので、雨水が酸性雨の場合でも、前記透水性コンクリート層を通過する際に、前記酸性雨が消石灰で中和されて地中に透過するので、地球環境保護を図ることができる。また、透水性コンクリート層の中層部に補強材を敷設することにより、前記透水性コンクリート層の損壊及び摩耗を防止することができる。
【００１１】
本発明の請求項３では、土系舗装材と、フライアッシュと、セメントを、アルカリ性の硬化剤を加えて混錬し、得られた混合物を地面上に打設して透水性雑草防止層を形成し、該透水性雑草防止層に形成された地面に連通する空隙を閉塞させることなく、該透水性雑草防止層の表面にポリウレタンを被覆している。また、請求項４では前記透水性雑草防止層の内部に補強材が設けられている。このような構成とすることにより、雑草防止を目的とした場所等の表面舗装を簡単かつ低価格で施工することができる。また、透水性表面層の中層部に補強材を敷設することにより、前記透水性雑草防止層の損壊及び摩耗を防止することができる。
【００１２】
本発明の請求項５では、前記土系舗装材は、真砂土、関東ローム、砂質土壌、浚渫土又は産廃土のいずれか、又は２以上を混合したものとしている。また、請求項６では、前記補強材は、金網、多孔版又は格子状構造物としている。前記土系舗装材として産廃土を含む様々な土を利用できるため、産業廃棄物等をリサイクルすることができる。また、補強材として金網、多孔版又は格子状構造物を用いているので、施工場所や用途に適した補強材を選定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施が可能である。図１は本発明の第一実施形態の一例を示す断面図であり、図２は他の実施形態を示す断面図である。図１において、路盤５の上に透水性コンクリート層１が設けられ、該透水性コンクリート層１の表面にポリウレタン２が被覆されている。透水性コンクリート層１に用いるセメントは、１ｍ^３の透水性コンクリートを形成するために４００ｋｇを用い、これに水９０ｋｇと消石灰２０ｋｇ（セメントの５％）を加える。セメントは、通常、ＪＩＳ　Ｒ５２１０（１９９７）で規定されているポルトランドセメントを用いるが、混合ポルトランドセメントを用いてもよい。混合ポルトランドセメントには、ＪＩＳ　Ｒ５２１１の高炉セメント、ＪＩＳ　Ｒ５２１２のシリカセメント及びＪＩＳ　Ｒ５２１３のフライアッアシュセメントがある。
【００１４】
透水性コンクリート層１に用いる骨材には砕石（例えば、兵庫県夢前町産、比重１．５）を用い、１ｍ^３の透水性コンクリート層１を形成するために１５００ｋｇ使用する。砕石は粒径２ｍｍ以上から３ｍｍ未満、３ｍｍ以上から７ｍｍ未満、及び７ｍｍ以上から８ｍｍ未満の３種類に分別し、２ｍｍ以上から３ｍｍ未満の砕石を２０％以上、より好ましくは２５％〜３５％含み、７ｍｍ以上から８ｍｍ未満の砕石を２０％以上、より好ましくは２５％〜３５％含み、３ｍｍ以上から７ｍｍ未満の砕石を残量として含むものとしている。
【００１５】
施工手順は、セメント、骨材、水及び消石灰を施工場所においてミキサー等で混練し、得られた透水性コンクリートを、基礎砕石（粒径７ｍｍ〜１３ｍｍ）で形成した路盤５（通常は１００ｍｍ程度）上に、所望厚さ（通常は１００ｍｍ程度）より更に２０％余分に盛る。該透水性コンクリート層１の表面にコンパネを置き、平面ランマーで締め固めて、木ゴテでたたいて仕上げる。
【００１６】
次に、前記透水性コンクリート層１の表面に、ポリウレタン２（高耐候性透水ポリウレタンで、脂肪族系、湿気硬化型のもの）を、０．１〜０．３ｍｍ厚さで被覆する。ポリウレタン２は反応速度が遅いので、硬化速度を調整するためにアミン系又はスズ系の触媒を用いている。また、ポリウレタン２の被覆は、被覆面積又は場所に応じて刷毛、ローラー又は塗工ガンを用いる。透水性コンクリートの硬化には約７２時間必要であり、水分保護のためシート養生を行う。
【００１７】
透水性コンクリート層１の亀裂を防止するために、図２に示すように該透水性コンクリート層１の中層部に補強材３を設ける。該補強材３には、金網、多孔版又は格子状構造物を用いることができるが、本実施形態では金網を用いている。金網としては、ＪＩＳ　Ｇ３５５１の溶接金網、ＪＩＳ　Ｇ３５５２のひし形金網、ＪＩＳ　Ｇ３５５３のクリンプ金網、ＪＩＳ　Ｇ３５５４のきっ甲金網、ＪＩＳ　Ｇ３５５５の織金網等がある。また、多孔板としては、平板に開口率５０〜９０％の孔を穿設したものとし、該孔の形状は円、楕円、長方形、多角形又は星形或いはこれらを組合せたものとする。格子状構造物としては、鉄系又は非鉄系の線材等を素材として、同一方向又は縦横に組合せて形成したものである。
【００１８】
施工手順は、まず、セメント、骨材、水及び消石灰を施工場所においてミキサー等で混練し、得られた透水性コンクリートを、基礎砕石（粒径７ｍｍ〜１３ｍｍ）で形成した路盤５上に、所望厚さ（通常は１００ｍｍ程度）の６０％程度の厚さに盛り、表面をほぼ平面に均した後、線径４．５ｍｍで網目１００ｍｍ×１００ｍｍの金網を敷設し、更にその上部に透水性コンクリートを所望厚さ（通常は１００ｍｍ程度）の６０％程度の厚さに盛り、透水性コンクリート層１の表面にコンパネを置き、平面ランマーで締め固めて木ゴテでたたいて仕上げる。したがって、金網は透水性コンクリート層１のほぼ中央部に位置することになる。次に、前記透水性コンクリート層１の表面に、ポリウレタン２（高耐候性透水ポリウレタンで、脂肪族系、湿気硬化型のもの）を、０．１〜０．３ｍｍ厚さで被覆する。ポリウレタン２は反応速度が遅いので、硬化速度を調整するためにアミン系又はスズ系の触媒を用いている。ポリウレタン２の被覆は、被覆面積又は場所に応じて刷毛、ローラー又は塗工ガンを用いる。
【００１９】
図３は本発明の第二実施形態の一例を示す断面図であり、図４は他の実施形態を示す断面図である。図３において、地面６の表面に透水性雑草防止層４が設けられ、該透水性雑草防止層４の表面にポリウレタン２が被覆されている。前記透水性雑草防止層４は、土系舗装材と、フライアッシュと、セメントを、アルカリ性硬化剤を加えて混合したものである。
【００２０】
土系舗装材は、真砂土、関東ローム、砂質土壌、凌漢土又は産廃止のいずれか、又は２以上を混合して用いる。前記土系舗装材は水分が少ない乾燥土が望ましく、特に好ましくは乾燥した真砂土である。真砂土は、西目本特有の地層で花崗岩が風化してできた茶色の土であり、粒が細かくて泥分も少なく、粘着性がなく排水も良好であるので、最近ではコンクリートの骨材としての利用が検討され始めている。本実施形態では、兵庫県淡路島産（比重１．８）の真砂土を用いた。
【００２１】
フライアッシュは、火力発電又はビルの暖房のためにボイラー等で石炭や石油を燃焼入させた時に生じる灰を包含するが、より狭義には主として火力発電所で発電のために石炭や石油を燃焼させた時に生じる灰、特に煙道ガス中の細かい灰を包含し、さらに狭義には、ＪＩＳ　Ａ６２０１（１９９９）に規定されているものを包含する。
【００２２】
ＪＩＳ　Ａ６２０１（１９９９）によれば、フライアッシュは１種から４種からなり、微粉炭燃焼ボイラーから集塵機で採取する微小な灰の粒子であって、シリカ４５％以上、湿分１％以下、強熱減量３〜８％以下、密度１．９５ｇ／ｃｍ^３以上、地表面積（ブレーン方法）５０００ｃｍ^２／ｇ以上〜１５００ｃｍ^２／ｇ以上、４４μｍ筋い残分（網ふるい方法）１０以下〜７０以下と規定されている。本発明に使用するフライアッシュは上記のいずれでもよいが、狭義になるほど好ましい。
【００２３】
セメントは、通常、ＪＩＳ　Ｒ５２１０（１９９７）で規定されているポルトランドセメントを用いるが、混合ポルトランドセメントを用いてもよい。混合ポルトランドセメントには、ＪＩＳ　Ｒ５２１１の高炉セメント、ＪＩＳ　Ｒ５２１２のシリカセメント及びＪＩＳ　Ｒ５２１３のブライアツアシュセメントがある。透水性雑草防止層１ｍ^３当り、土系舗装材１５００〜１８００ｋｇ、セメント１５０〜２００ｋｇ，フライアッシュ５０〜２００ｋｇの割合で配合し、水を加えながらミキサーで混合する。
【００２４】
施工手順は、施工対象区域の地面６を所定深度に掘削し、その地表全体を略水平に形成する。次に、前記透水性雑草防止層４を前記地表に流し込んで約１００ｍｍの厚さになるように転圧する。次に、前記透水性雑草防止層４の表面に、ポリウレタン２（高耐候性透水ポリウレタンで、脂肪族系、湿気硬化型のもの）を、０．１〜０．３ｍｍ厚さで被覆する。ポリウレタン２は反応速度が遅いので、硬化速度を調整するためにアミン系又はスズ系の触媒を用いている。ポリウレタン２の被覆は、被覆面積又は場所に応じて刷毛、ローラー又は塗工ガンを用いる。なお、施工後の経年変化による表面層のひび割れ防止、破損防止のために、他の実施形態として図４に示すように前記透水性雑草防止層４の中間部に補強材３を設ける。
【００２５】
前記補強材３には、金網、多孔版又は格子状構造物を用いる。金網としては、ＪＩＳ　Ｇ３５５１の溶接金網、ＪＩＳ　Ｇ３５５２のひし形金網、ＪＩＳ　Ｇ３５５３のクリンプ金網、ＪＩＳ　Ｇ３５５４のきっ甲金網、ＪＩＳ　Ｇ３５５５の織金網などを用いる。また、多孔板としては、平板に開口率５０〜９０％の孔を穿設したものとし、該孔の形状は円、楕円、長方形、多角形又は星形或いはこれらを組合せたものとする。格子状構造物としては、鉄系又は非鉄系の線材等を素材として、同一方向又は縦横に組合せて形成したものである。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
以下の組成に調合した透水性舗装構造を製造して暴露試験を実施した。事例１として、骨材として砕石（兵庫県夢前町産、比重１．５）を用い、粒径別配合比率は、２ｍｍ以上３ｍｍ未満を３０％、３ｍｍ以上７ｍｍ未満を４０％、７ｍｍ以上８ｍｍ未満を３０％とした。そして全体の構成比率は、透水性コンクリート１ｍ^３当り、骨材１５００ｋｇ、セメント４００ｋｇ、水９０ｋｇ及び消石灰２０ｋｇ（セメントの５％）である。本透水性コンクリート層の表面部には、ポリウレタンを０．１〜０．３ｍｍ厚さで被覆した。また、事例２として、透水性コンクリート層の中層部に補強材として鉄製金網（１００ｍ角）を設けた。これをＪＩＳ　Ａ１４１０（１９６８）の屋外暴露試験方法に基づき２年間に相当する暴露試験を行った。その結果、いずれも表面は殆ど変色せず、十分な耐退色性および耐候性があることが実証された。また、前記透水性舗装構造は消石灰を添加しているので、酸性雨を透過させた場合にｐｈの向上が認められ、ｐｈ８．８〜９．０が得られた
【００２７】
また、前記の透水性コンクリートについて、最大荷重試験、圧縮試験、透水性試験を実施するために、直径１５ｍｍ、長さ３０ｍｍの供試体を、通常のコンクリート成型法によって３個作成した。試験は、いずれも３０日程度の養生期間を経てから行った。なお、圧縮試験はＪＩＳ　Ａ１１０８「コンクリートの圧縮試験方法」により、また透水性試験については、ＪＩＳ　Ａ１２１８「土の透水試験方法」により、いずれも３個の供試体について行った。
【００２８】
上記試験結果によれば、最大荷重は２９６ｋＮ，３００ｋＮ、２５９ｋＮ、圧縮強度は１６．８Ｎ／ｍｍ^２，１７．０Ｎ／ｍｍ^２、１４．７Ｎ／ｍｍ^２、透水係数は３．８×１０^−２ｃｍ／秒であり、従来製品に比べ強度および透水性とも遜色のないものであった。
【００２９】
なお、前記透水性舗装構造には、以上の組成の他、適宜増粘剤などの添加物を適当に添加して用いてもよい。上述したように、前記透水性舗装構造は単なる舗装材としてだけでなく、水を貯留することが不都合となる施設の構造や壁、雨水を地下水として還元することが好ましい施設や装置等に適用できるものである。
【００３０】
（実施例２）
以下の組成に調合した透水性舗装構造を製造し、送電用鉄塔敷地内に施工して暴露試験を実施した。事例１として、透水性雑草防止層１ｍ^３当り、真砂土１８００ｋｇ、セメント２００ｋｇ、フライアッシュ１６０ｋｇにアルカリ性の硬化剤を加えて配合し、水を加えながらミキサーで混合した。砕石層に用いる砕石は、平均粒径が２〜２０ｍｍの砕石を用いた。本透水性雑草防止層の表面部には、ポリウレタンを０．１〜０．３ｍｍ厚さで被覆した。また、事例２として、前記透水性雑草防止層の中層部に補強材として鉄製金網（１００ｍ角）を設けた。これをＪＩＳ　Ａ１４１０（１９６８）の屋外暴露試験方法に基づき２年間に相当する暴露試験を行った。その結果、いずれも表面は殆ど変色せず、十分な耐退色性および耐候性があることが実証された。また、施工後３ヶ月、６ヶ月、１２ヶ月について雑草の生育状況を観察した結果、いずれも雑草防止舗装構造の表面には雑草等の生育は認められなかった。
【００３１】
また、前記の透水性雑草防止層について、最大荷重試験、圧縮試験、透水性試験を実施するために、直径１５ｍｍ、長さ３０ｍｍの供試体を、通常のコンクリート成型法によって３個作成した。試験は、いずれも３０日程度の養生期間を経てから行った。なお、圧縮試験はＪＩＳ　Ａ１１０８「コンクリートの圧縮試験方法」により、また透水性試験については、ＪＩＳ　Ａ１２１８「土の透水試験方法」により、いずれも３個の供試体について行った。
【００３２】
上記試験結果によれば、最大荷重は２２３ｋＮ，２２３ｋＮ、３２３ｋＮ、圧縮強度は１２．６Ｎ／ｍｍ^２，１２．６Ｎ／ｍｍ^２、１８．３Ｎ／ｍｍ^２、透水係数は３．８×１０^−２ｃｍ／秒であり、従来製品に比べ強度および透水性とも遜色のないものであった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の請求項１では、セメント、骨材、水及び消石灰を混練して得られた混合物を路盤上に打設して透水性コンクリート層を形成し、該透水性コンクリート層に形成された路盤に連通する空隙を閉塞させることなく、該透水性コンクリート層の表面にポリウレタンを被覆している。また、請求項２では、前記透水性コンクリート層の内部に、補強材を設けている。したがって、耐退色性および耐候性に優れている。また、骨材に消石灰を混練しているので、雨水が酸性雨の場合でも、前記透水性コンクリート層を通過する際に、前記酸性雨が消石灰で中和されて地中に透過するので、地球環境保護を図ることができる。さらに、透水性コンクリート層の中層部に補強材を敷設することにより、透水性舗装構造の損壊及び摩耗を防止することができる。
【００３４】
本発明の請求項３では、土系舗装材と、フライアッシュと、セメントを、アルカリ性の硬化剤を加えて混錬し、得られた混合物を地面上に打設して透水性雑草防止層を形成し、該透水性雑草防止層に形成された地面に連通する空隙を閉塞させることなく、該透水性雑草防止層の表面にポリウレタンを被覆している。また、請求項４では前記透水性雑草防止層の内部に補強材が設けられている。したがって、耐退色性および耐候性に優れている。また、雑草防止を目的とした場所等の表面舗装を簡単かつ低価格で施工することができる。さらに、透水性表面層の中層部に補強材を敷設することにより、前記透水性雑草防止層の損壊及び摩耗を防止することができる。
【００３５】
本発明の請求項５では、前記土系舗装材は、真砂土、関東ローム、砂質土壌、浚渫土又は産廃土のいずれか、又は２以上を混合したものとしている。また、請求項６では、前記補強材は、金網、多孔版又は格子状構造物としている。したがって、前記土系舗装材として産廃土を含む様々な土を利用できるため、産業廃棄物等をリサイクルすることができる。また、補強材として金網、多孔版又は格子状構造物を用いているので、施工場所や用途に適した補強材を選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明他の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明他の実施形態を示す断面図である
【符号の説明】
１　　透水性コンクリート層
２　　ポリウレタン
３　　補強剤
４　　透水性雑草防止層
５　　路盤
６　　地面

Claims

セメント、骨材、水及び消石灰を混練して得られた混合物を路盤上に打設して透水性コンクリート層を形成し、該透水性コンクリート層に形成された路盤に連通する空隙を閉塞させることなく、該透水性コンクリート層の表面にポリウレタンを被覆したことを特徴とする透水性舗装構造。
前記透水性コンクリート層の内部に、補強材を設けたことを特徴とする請求項１記載の透水性舗装構造。
土系舗装材と、フライアッシュと、セメントを、アルカリ性の硬化剤を加えて混錬し、得られた混合物を地面の表面に打設して透水性雑草防止層を形成し、該透水性雑草防止層に形成された地面に連通する空隙を閉塞させることなく、該透水性雑草防止層の表面にポリウレタンを被覆したことを特徴とする透水性舗装構造。
前記透水性表面層の内部に補強材を設けたことを特徴とする請求項３記載の透水性舗装構造。
前記土系舗装材は、真砂土、関東ローム、砂質土壌、浚渫土又は産廃土のいずれか、又は２以上を混合したことを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の透水性舗装構造。
前記補強材は、金網、多孔版又は格子状構造物であることを特徴とする請求項２又は４のいずれかに記載の透水性舗装構造。