JP2006214147A

JP2006214147A - 給水型保水性舗装構造及びその施工方法

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Publication number: JP2006214147A
Application number: JP2005027510A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Matsuo; 和俊松尾; Morio Takahashi; 守男高橋; Takashi Shinpo; 崇眞保
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: JP4517357B2

Abstract

【課題】十分な貯水機能を有し、晴天が続いた場合でも冷却機能を持続する事ができ、かつ施工性に優れるとともに、長期に亘りヒートアイランド現象の緩和効果を維持し得る給水型保水性舗装構造を提供する。
【解決手段】開粒度アスファルトコンクリート３の間隙部に石炭灰を主体とするスラリー４を充填させた表層を成すアスファルト保水層１と、このアスファルト保水層の下側に位置するとともに、石炭灰固化砕石５を主体とし所定の密度に締め固められた石炭灰固化砕石貯水層２とから構成する。前記石炭灰を主体とするスラリーは、石炭灰、石膏、石灰又はセメント、及び水とを混合するとともに、必要に応じて混和剤を添加したスラリーであってＰロートフロー値を10秒以下に調整したものを用い、前記石炭灰固化砕石は石炭灰に石灰及び石膏を添加材として加え、水で混練した後成形し、次いで混練物の養生を行った後、養生固化体を破砕して得た砕石状固化体を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、雨水を舗装内に保水しておき、晴天時に保水した雨水を蒸発させて気化熱を奪うことにより路面を冷却し、ヒートアイランド現象を緩和する給水型保水性舗装構造に関する。

近年、都市部や建築物が密集している地域では、アスファルト舗装またはコンクリート建築物からの放熱、照り返しによる輻射熱、ビル等の空調による排熱などによる熱によって気温が上昇するヒートアイランド現象が問題視されている。

このヒートアイランド現象の緩和策として、近年、保水性を有する舗装によって雨水を舗装内に保水しておき、晴天時に水分が蒸発する際の気化熱によって路面の熱を奪い温度上昇を抑制する提案が種々成されている。

例えば、下記特許文献１では、路盤上又は基層上に位置する道路舗装体の表層部において、１５〜３０％の空隙を有する舗装体の空隙に水、セメント、繊維及び界面活性剤からなるセメントミルクを充填した道路舗装体が提案されている。

また、下記特許文献２では、多孔質硬化体（開粒度アスファルト混合物）を形成した後、多孔質硬化体の連続空隙内にセメント、粘土系微粉末、水等を含むスラリー状の充填材を充填した舗装体が提案されている。この場合、前記粘土系微粉末としては、例えばモンモリナイト等の粘土鉱物、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、珪石粉、石灰石粉末、シリカフュームから選択される１種以上の無機粉末が使用される。

更に、下記特許文献３では、道路の表層を構成する保水性混合物層と、保水性混合物層の下に設けて保水性混合物層に水分を供給する給水路盤と、給水路盤下に設けた水分を含浸可能な給水材と、給水材に供給する水分を貯留するための貯水部とからなり、貯水部からの給水材に供給した水分を前記給水路盤を通じて前記保水性混合物層に供給させて路面を冷却する給水型保水性舗装が提案されている。

また、下記特許文献４では、路盤上に敷設された上下に仕切る遮水シートと、遮水シート上に積層された砕石貯水層と、砕石貯水層内にその縦断面で波打つように敷設された不織布からなる吸水シートと、吸水シート上に積層された水平な吸水シート、砂層、並びに吸水機能を有する透水性舗装構造が提案されている。

下記特許文献５では、有孔表層と水分貯留層を有する舗装体であって、前記有孔表層は降雨時における水分を下層の水分貯留層へ浸透若しくは給水装置からの水を水分貯留層に貯留させるとともに、晴天時においては下層の水分貯留層より供給される水分を水蒸気として舗装体表面より大気中に放出する連続空隙を有する構造から成る舗装体が提案されている。この場合、前記有孔表層としては、アスファルト混合物、セメントコンクリート、セメントモルタル、石油樹脂混合物若しくはこれら材料を用いた多孔質成形ブロックを用い、前記水分貯留層としては、空隙を有する材料であって、アスファルト混合物、セメントモルタル、石油樹脂混合物、セメント若しくは石灰により安定処理を施した砂利、砕石、砂、人工骨材などを用いるようにしている。
特開２００３−１８４０１４号公報特開２００３−２０１７０５号公報特開２００５−２５７５号公報特開２０００−４５２０６号公報特開平８−２０９６１３号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２記載の舗装体は、舗装体のみで保水性を確保するものであるため、雨水等の保水量が小さく、冷却持続時間が短期間であるため、晴天が長く続く場合はヒートアイランド現象の緩和策として十分ではない。

一方、上記特許文献３〜５記載の舗装構造は、水分の貯留部分、すなわち特許文献３では水分を含浸可能な給水材、特許文献４では吸水シート、特許文献５では水分貯留層を、表層の保水性舗装体とは別に備えた舗装構造であり、保水量は確保されることにより、冷却持続時間が長く確保される点で優れている。しかしながら、給水材、給水シートといった給水用資材を敷設したり、前記給水材へ給水を行うために給水槽（タンク）や給水管といった付帯設備を設置しなければならない舗装構造は、迅速な施工性が要求され、夜間の時間帯で多くの舗装面積を仕上げなければならない舗装体の構造としては不向きであり、かつ耐久性が懸念されるとともに、低コスト化が図れない、さらに将来的にもメンテナンスを必要とするなどの問題があった。

この点で、上記特許文献５記載の有孔表層と水分貯留層とからなる二層構造の舗装体は構造が単純で施工性に優れ、さらにフリーメンテナンスであるなどの利点を有する。しかしながら、前記有孔表層は連続空隙を有し、水分貯留層からの水蒸気を大気中に放出し得るあいだは良いが、経時的に前記連続空隙に埃、ゴミ、土粒子などが徐々に充填され目詰まりを起こす段になると、水蒸気の通り道が塞がれ、冷却効果がほとんど期待できない状態となってしまうとともに、水分貯留層を構成する材料の貯水性が十分ではなく、長期的に晴天が続いた場合の冷却効果が十分に期待できないなどの問題があった。

一方で、石炭による火力発電の副産物として石炭灰が多く排出されるが、この石炭灰の利用方法として従来は、セメントの粘土代替としての利用が大部分であったが、近年のセメント消費量の低下に伴い、石炭灰発生量の増大に対応できなくなっており、新たな有効利用の途が強く望まれている。

そこで本発明の主たる課題は、給水シートや給水パイプといった給水用資材及び設備等を用いることなく十分な貯水機能を有し、晴天が続いた場合でも冷却機能を持続することができ、かつ施工性に優れるとともに、経年的な機能低下が無く長期に亘りヒートアイランド現象の緩和効果を維持し得る給水型保水性舗装構造及びその施工方法を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、開粒度アスファルトコンクリートの間隙部に石炭灰を主体とするスラリーを充填させた表層を成すアスファルト保水層と、このアスファルト保水層の下側に位置するとともに、石炭灰固化砕石を主体とし所定の密度に締め固められた石炭灰固化砕石貯水層とからなることを特徴とする給水型保水性舗装構造が提供される。

上記請求項１記載の本発明は、開粒度アスファルトコンクリートの間隙部に石炭灰を主体とするスラリーを充填させた保水機能を有するアスファルト保水層と、このアスファルト保水層の下側に位置する石炭灰固化砕石を主体とするとともに、所定の密度に締め固められた石炭灰固化砕石貯水層とからなる二層構造の保水性舗装である。

前記アスファルト保水層は、開粒度アスファルトコンクリートが交通荷重を負担し、間隙に充填される石炭灰混合スラリーは、組成中にエトリンガイト系の間隙質相が形成されていることにより吸水性や保水性に優れるとともに、前記アスファルト保水層と石炭灰固化砕石貯水層との構造間に毛細管現象の連続性を確保する。そして、雨天時には雨水の吸水・保水及び浸透を促し、晴天時には石炭灰固化砕石貯水層からの吸水及び保水を可能とするものである。

前記石炭灰固化砕石貯水層は、締固められた石炭灰固化砕石が路盤材として機能する他、石炭灰固化体内部にエトリンガイト系の間隙質相が形成されていることにより吸水性や保水性に優れ、給水シートや給水パイプといった給水用資材及び設備等が無くても、十分な貯水能力を有する貯水層として機能することができる。また、前記石炭灰固化砕石（Ｍ４０等の粒度分布構成程度）を所定の密度まで締固めることにより、石炭灰固化砕石の微細な空隙の効果によって毛細管現象が促進され、晴天が続いた場合でも、貯水された水分が前記アスファルト保水層に連続的に給水され、路面の冷却効果が持続されるようになる。

以上の構造を成す保水性舗装構造は、従来の排水性舗装と同様の施工方法によって施工することができ、石炭灰混合スラリーも自己充填方式又は振動ローラ等を用いた機械充填方式によって間隙中に充填できるため施工性に優れる。また、開粒度アスファルトコンクリートの間隙部が前記石炭灰混合スラリーによって充填された構造であるため、目詰まり等による機能低下を起こすことがなく、長期に亘りヒートアイランド現象の緩和効果を維持し得るようになる。

請求項２に係る本発明として、前記石炭灰を主体とするスラリーは、石炭灰、石膏、石灰またはセメント、および水とを混合するとともに、必要に応じて混和剤を添加したスラリーであって、Ｐロートフロー値が１０秒以下とされる請求項１記載の給水型保水性舗装構造が提供される。

上記請求項２記載の本発明は、前記石炭灰を主体とするスラリーは、石炭灰、石膏、石灰またはセメント、および水とを混合するとともに、必要に応じて混和剤を添加したスラリーであって、Ｐロートフロー値が１０秒以下とするものである。この石炭灰を主体とするスラリーは、開粒度アスファルトコンクリートの間隙に自己充填、すなわち重力による自然浸透作用によって充填するのが望ましく、石炭灰固化砕石貯水層に達する流動性を付与するためにＰロートフロー値は１０秒以下に調整したものが好適に用いられる。

請求項３に係る本発明として、前記石炭灰固化砕石は、石炭灰に石灰及び石膏を添加材として加え、水で混練した後成形し、次いで混練物の養生を行った後、養生固化体を破砕して得た砕石状固化体である請求項１、２いずれかに記載の給水型保水性舗装構造が提供される。

上記請求項３記載の本発明は、石炭灰固化砕石として、石炭灰に石灰及び石膏を添加材として加え、水で混練した後成形し、次いで混練物の養生を行った後、養生固化体を破砕して得た砕石状固化体を用いるものである。この石炭灰固化砕石は、路盤材料として十分な強度特性を持ち、かつ石膏の添加によりエトリンガイトなどの間隙質相が成形されることにより、高い貯水機能を有するとともに、毛細管現象の促進機能を付加することができる。

請求項４に係る本発明として、前記石炭灰固化砕石中に繊維材料を混合してある請求項１〜３いずれかに記載の給水型保水性舗装構造が提供される。

上記請求項４記載の本発明は、石炭灰固化砕石の締固め時に、繊維材料を混合するものである。前記繊維材料の混入により毛細管現象の効果を促進することが可能となる。

請求項５に係る本発明として、既設路盤の上部に石炭灰固化砕石を所定厚で締固めた後、この石炭灰固化砕石層の上面に開粒度アスファルトコンクリートを所定厚で敷設し、次いで石炭灰を主体とするスラリーを前記開粒度アスファルトコンクリートの上面から供給し、自己充填により前記石炭灰固化砕石層との界面まで浸透させることを特徴とする給水型保水性舗装構造の施工方法が提供される。

以上詳説のとおり本発明によれば、給水シートや給水パイプといった給水用資材を用いることなく十分な貯水機能を有するようになり、晴天が続いた場合でも冷却機能を持続的に維持することができる。また、施工性に優れ、かつ経年的な機能低下が無く長期に亘りヒートアイランド現象の緩和効果を維持することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

〔給水型保水性舗装構造〕
本発明に係る給水型保水性舗装構造は、図１に示されるように、開粒度アスファルトコンクリート３（以下、単に開粒度アスコンという。）の間隙部に石炭灰を主体とするスラリー４（以下、石炭灰混合スラリーという。）を充填させた表層を成すアスファルト保水層１と、このアスファルト保水層１の下側に位置する石炭灰固化砕石５を主体とし所定の密度に締め固められた石炭灰固化砕石貯水層２とからなる二層構造の保水性舗装である。この給水型保水性舗装は、通常のアスファルト舗装又はコンクリート舗装を本発明の保水性舗装に改良する場合には、既設の表層舗装のみを撤去した後、既設路盤上に敷設するのが望ましい。

前記アスファルト保水層１の開粒度アスコン３は、粗骨材、細骨材、フィラー、アスファルトからなる加熱混合物で合成粒度における２．５mmふるい通過分が１５％〜３０％の範囲のものをいい、一般的に排水性舗装として用いられている舗装表層材料であり、交通荷重に対する耐荷性能を与える。

前記開粒度アスコン３の間隙中に充填された石炭灰混合スラリー４は、石炭灰としてフライアッシュを用い、これに石膏、石灰またはセメント、水を混合し、必要に応じて硬化を遅らせるための混和剤を添加したものである。組成中にエトリンガイト系の間隙質相が形成されていることにより、例えば、後述の実験例に示されるように、前記石炭灰混合スラリーの固化体は、供試体の１／３を水に浸した場合、その毛管現象により約２時間で飽和度が９０％に達していることから分かるように、非常に高い吸水性と保水性を有するものである。なお、前記石炭灰混合スラリー４の配合において、セメントを多量（例えば、質量比でフライアッシュの半分）使用する場合は、強度は高くなるものの吸水性及び保水性が低下する。また、前記石炭灰混合スラリー４は、前記アスファルト保水層１と石炭灰固化砕石貯水層２との構造間に、毛細管現象の連続性を確保するものであり、石炭灰固化砕石貯水層２まで浸透できる流動性を有し、前記開粒度アスコン３の間隙に自己充填（自然浸透による充填）される。

前記開粒度アスコン３の間隙に前記石炭灰混合スラリー４を自己充填するためには、Ｐロートフロー値（スラリーがＰロートから流下し切るまでに要する時間）が１０秒以下（水の場合で８．２秒）となるように調整したものが好適に用いられる。なお、Ｐロートフロー値を１０秒以下に調整するためには、水と粉体（フライアッシュ(FA)、石膏(G)、生石灰(QL)・消石灰(SL)またはセメント(C)を混合したものを指す。）の重量百分率（水粉体比）を概ね７０〜８０％程度で調整することで可能とされる。

一方、前記石炭灰固化砕石貯水層２を構成する石炭灰固化砕石５は、石炭灰に石灰及び石膏を添加材として加え、水で混練した後成形し、次いで混練物の養生を行った後、養生固化体を破砕して得た砕石状固化体である。なお、材料となる石炭灰は、石炭灰特性の変動などで品質がかなり変動するため、特許第３４５５１８４号公報に示されるように、上記変動に対応しながら安定品質の固化体を得るために、混練機のフルード数、混練物温度、成形体の嵩比重、養生における固化体の圧縮強度及び粒状固化体の粗粒率の制御・管理を行って製造されたものを好適に使用することができる。

前記石炭灰固化砕石貯水層２は、石炭灰固化砕石５をＭ４０等（舗装材の粒度規定値）の粒度分布で調整し、所定の密度で締固めて、路盤材としての耐荷性能を確保する。

前記石炭灰固化砕石貯水層２は、石炭灰固化砕石５とその間隙中の自由水で構成される。石炭灰固化砕石貯水層２が湿潤状態にある場合には、石炭灰固化砕石５は表面水と内部水で保水された状態にある。石炭灰固化砕石貯水層２の自由水・表面水・内部水は、隣接する粒子配列で形成された毛細管中をアスファルト保水層１へ上昇する。石炭灰固化砕石貯水層２に蓄えられた水量の大半が、二層構造内の毛細管現象と路面での蒸発散によって、路面の温度冷却のために消費される。

〔保水性舗装の施工〕
前述した保水性舗装は、既設路盤の上部に石炭灰固化砕石５を、冷却効果の持続性を確保するために、その層厚を５〜１０cmとなるように締め固め石炭灰固化砕石貯水層２を形成した後、この石炭灰固化砕石貯水層２の上面に開粒度アスコン３を好ましくは層厚５cm以上となるように敷設する。その後、石炭灰混合スラリー４を開粒度アスコン３の間隙に自己充填し、石炭灰固化砕石貯水層２との界面まで浸透させ、二層構造の連続性を持たせる。前記石炭灰混合スラリーには石膏を使用しているので、３時間以内に空気と触れる表層部は粘土状になるため、路面上に存在する粘土状の余剰スラリー固化体を清掃する。この工法によれば、前記石炭灰混合スラリー４の充填から約３時間で交通開放が可能で迅速に施工が可能である。

〔本給水型保水性舗装の冷却メカニズム〕
雨水時は、図２(A)に示されるように、雨水はアスファルト保水層１に保水されながら下層へ浸透するとともに、石炭灰固化砕石貯水層２に貯水され、余剰水が既設路盤へと浸透する。真夏の高温時には、図２(B)に示されるように、アスファルト保水層１の表面から水分が気化熱として奪われ、表面温度の上昇が抑制される。水分は二層構造体における毛細管現象により石炭灰固化砕石貯水層２からアスファルト保水層１へ連続的に給水され、路面温度の冷却効果が持続する。なお、路面冷却効果は、夏場の路面温度を少なくとも連続４日間４０℃以下で維持できるように、前記石炭灰混合スラリー４の配合、アスファルト保水層１の層厚を設定するとともに、前記石炭灰固化砕石５の配合、その層厚を設定するのが望ましい。

《石炭灰混合スラリーの特性に関して》
石炭灰混合スラリー４の吸水・保水特性を確認するために、下表１に示される配合を変えた７つの供試体CASE1〜CASE７を作製し、Ｐロートフロー値と水粉体比との相関性、吸水性能試験、保水性能試験を実施した。なお、石炭灰としてはフライアッシュを用いた。

１．Ｐロートフロー値と水粉体比との相関性
表中、CASE-1〜CASE-6の６つの各供試体について、Ｐロートフロー値と水粉体比との関係を図３に示す。同図より、Ｐロートフロー値を１０秒以下に調整するためには、水と粉体（フライアッシュ(FA)、石膏(G)、生石灰(QL)、消石灰(SL)又はセメント(C)を混合したものを指す。）の重量百分率（水粉体比）を概ね７０〜８０％程度で調整すれば良いことが分かる。

２．石炭灰混合スラリーの吸水性
石炭灰混合スラリー４の吸水性及び保水性を検証するために各種の実験を行った。

[実験（その１）]
実験（その１）は、上記CASE-1の供試体（φ５cm×１０cm）について、供試体の１／３を水に浸し、供試体の吸水による変色状態から毛細管現象による吸水状態を観察した。その結果を図４に示す。同図から毛細管現象により約２時間で飽和度が９０％に達しており、非常に高い吸水性能を示すことが確認された。

[実験（その２）]
供試体の内、石炭灰の他、石膏、生石灰を配合したCASE-1と、石炭灰とセメントのみを配合したCASE-7について、上記実験（その１）の試験を行い、毛管現象の差異を調べた。その結果、図５に示されるように、両者間では毛細管現象の効果に大きな差が出ることが確認された。すなわち、毛細管現象の速度は、石膏(G)、生石灰(QL)・消石灰(SL)またはセメント(C)の配合により調整することができることが確認された。

[実験（その３）]
また、上表１に示した配合による供試体の内、CASE-2,5,6,7の配合条件を選定し、下表２に示される供試体を作製した。

上記４つの供試体について、毛細管現象の確認試験を行った。試験は、ガーゼを敷いた供試体の設置台の水位が５mmで定常状態となるように設定し、各配合による供試体の毛細管現象の速さを測定した。なお、供試体の初期条件は乾燥状態とし、水分の到達状況に関しては、供試体が変色することを目視で確認した。その結果、図６に示されるように、CASE-2、CASE-5、CASE-6の供試体に関しては、毛細管現象による水分が１時間以内で一般的なアスファルト舗装厚の５cmまで上昇した。CASE-5とCASE-6は５cmの水分上昇に約２０分必要とし、CASE-2は２倍の４０分必要とした。CASE-7は更に２倍の８０分かかった。

２．石炭灰混合スラリー４の保水性能に関して

[実験（その４）]
実験（その４）では、上表２に示した各供試体について最大吸水率を調べた。
最大吸水率は、φ5cm×10cmの円柱供試体の乾燥重量に対する表乾重量と乾燥重量の差の百分率とした。ここに、表乾重量は供試体を２４時間以上水浸した後の表乾状態の重量、乾燥重量は表乾状態にした供試体を４０℃の乾燥炉で２４時間以上乾燥したときの重量とした。

試験の結果、各供試体の最大吸水率は図７に示すとおりとなった。同図より、CASE-2は、最大吸水率４６％となった。
CASE-2で使用する消石灰の代わりにセメントを配合したCASE-5は、最大吸水率が３０％まで低下した。また、フライアッシュとセメントのみを配合したCASE-6とCASE-7を見てみると、セメント量の少ないCASE-6の最大吸水率は３８％、セメントとフライアッシュの比が１：２のCASE-7の最大吸水率は３０%となった。また、CASE-6とCASE-7は、供試体が所定高さの１０cmで固化せず、ブリーディングの影響が問題となった。

以上から、石炭灰混合スラリー４の配合に、セメントを加えると最大吸水率及び吸水量が低下することがわかる。

[実験（その５）]
実験（その５）では、内径φ１０cmの鋼製容器内に打設した開粒度アスコンに、表２に示した配合の内、CASE-2,5,6の配合の石炭灰混合スラリーを自己充填したアスファルト保水層の最大保水量を調べた。

最大保水量は、供試体面積に対する表乾重量と乾燥重量の差の比として定義されるもので、表乾重量は供試体を２４時間以上水浸した後の表乾状態の重量、乾燥重量は表乾状態にした供試体を４０℃の乾燥炉で２４時間以上乾燥したときの重量とした。

試験の結果、アスファルト保水層の最大保水量（CASE-2、CASE-5、CASE-6）は、図８に示すように、それぞれ７．１、６．５、７．３kg/m²となり、いずれのケースも６kg/m²以上であり、例えば東京都の性能要件発注における性能の規格値５kg/m²を十分に満足する結果となった。

以上の試験結果より、本発明に係る石炭灰混合スラリーは、開粒度アスコンの間隙に充填された状態で、高い吸水性と保水性とを有することが確認された。

《石炭灰固化砕石の特性に関して》

１．石炭灰固化砕石の保水性能
本発明に係る石炭灰固化砕石と一般砕石とについて、締固め時と保水時の含水比と湿潤密度を調べた。試験は、１日水に浸した後、余剰水を排水するために１日放置した後、含水比（％）と湿潤密度（g/cm^３）とを調べた。その結果を下表３に示す。

表３より、石炭灰固化砕石の湿潤密度の保水時と、締固め時の差（保水性能: 0.155g/cm³）は、一般砕石混合材の保水性能（0.067g/cm³）の2.3倍となった。すなわち、石炭灰固化砕石貯水層は一般砕石層に比べてより多く表面水を保持できることが判明した。

２．石炭灰固化砕石の吸水性能
石炭灰固化砕石は、石炭灰に生石灰と石膏を添加し、水で混練・成形した後、蒸気養生で固化し、固化体を破砕し粒度調整したものである。石炭灰固化砕石（径26.5〜37.5mm）の単体の含水比は、図９に示されるように、気中（自然状態）で１３％だったのものが、一日の水浸で３５％まで増加する。このように石炭灰固化砕石は高い吸水性能を持つ材料であることがわかる。ここでは、吸水性能を砕石内部に水を溜め込むことと定義する。

３．石炭灰固化砕石の水分損失
a) 周辺温度及び湿度の影響
恒温恒湿の状態下における石炭灰固化砕石中の水分損失を図１０及び図１１に示す。湿度を一定とした場合は、図１０に示されるように、石炭灰固化砕石中の水分損失は温度の影響を受けないことがわかる。次に、温度を一定とした場合には、図１１に示されるように、湿度が低くなると水分損失が多くなる結果となった。すなわち、石炭灰固化砕石中の水分は、周辺環境の保湿状態が低下すると砕石内部に蓄えられた水分が外部へ移動するものと考えられる。

b) 周辺環境の乾湿の影響
図１３に石炭灰固化砕石中の水分損失と周辺環境（周囲砕石の含水比）の乾湿条件の関係を示す。実験は、図１２に示されるように、周辺環境とする砕石層の含水比を0, 2, 7%の３水準設定し、石炭灰固化砕石を飽和状態（含水比35％程度）にして砕石層に埋め込み、７日後の含水比の変化を測定した。石炭灰固化砕石は周辺環境の含水比が０％（乾燥条件）であると、水分損失があることがわかる。すなわち、周辺環境が湿潤から乾燥へと変化する過程で、石炭灰固化砕石中の水分が外部へ移動するものと考えられる。

《保水性舗装構造体としての冷却効果》
次に、本発明に係る保水性舗装構造の性能を確認するため、図１４に示される本発明の保水性舗装構造を模擬した実験装置と、比較のために図１５に示される従来の密粒度舗装を模擬した実験装置とを作製し比較試験を実施した。

前記保水性舗装構造を模擬した実験装置は、同図１４に示されるように、石炭灰固化砕石を締め固めた後、その上面に周囲を山砂で囲まれた状態でアスファルト保水層（５cm厚）を形成した構造とした。また、舗装下面−１cmの温度を計測するために、表層に石炭灰混合スラリーの層を１cm厚で形成し、温度センサを表層、表層−１cm、アスファルト保水層と石炭灰固化砕石との境界位置の３箇所に夫々設置した。一方、密粒度舗装を模擬した実験装置は、同図１５に示されるように、一般砕石を締め固めた後、その上面に４cm厚で密粒度アスコンを敷設した構造とした。温度センサは、表層と、密粒度アスコンと一般砕石との境界位置の２箇所に設置した。なお、保水性舗装及び密粒度舗装の供試体の直径はともに１５cmである。また、保水材舗装に使用した石炭灰混合スラリーの配合は、上表１のCASE-2に相当する配合とした。

そして、保水性舗装構造の舗装供試体への吸水は、供試体底面に形成した開口部から６３時間かけて行った。その後、ライトによる照射実験を６サイクル実施した。ライト照射は、舗装表面の気中最大温度が５２〜５７℃になるように設定した。

前記試験結果の内、本発明に係る保水性舗装構造の試験結果を図１６に、密粒度舗装構造の試験結果を図１７に示す。保水性舗装及び密粒度舗装上の気中最大温度が52〜57℃であるとき、保水性舗装の石炭灰固化砕石層上部の最大温度は33〜36℃、密粒度舗装の砕石層上部の最大温度は48〜55℃であった。両者の温度差は15〜19℃あり、保水性舗装の温度抑制効果を裏付ける結果となった。また、保水性舗装構造のケースにおいて、表面温度（埋設した温度センサによる）は、最大値が45〜47℃であり、気中温度に対し7〜10℃低く保たれていた。

本発明に係る給水型保水性舗装構造の模式図である。本給水型保水性舗装の冷却メカニズムを説明するための図で、(A)は雨天時、(B)は晴天時を示す図である。各供試体のＰロートフロー値と水粉体比との関係を示す図である。石炭灰混合スラリーの毛細管現象による吸水性能を示す図である。配合による毛細管現象の違いを検証した実験結果を示す図（その１）である。配合による毛細管現象の違いを検証した実験結果を示す図（その２）である。配合による石炭灰混合スラリーの吸水率の違いを検証した実験結果を示す図である。配合による石炭灰混合スラリーの最大吸水量の違いを検証した実験結果を示す図である。石炭灰固化砕石の吸水性能を検証した実験結果を示す図である。周辺温度を変えた場合の石炭灰固化砕石の水分損失の経過を示す図である。周辺湿度を変えた場合の石炭灰固化砕石の水分損失の経過を示す図である。周辺環境（砕石の含水比）を変えた場合の水分損失実験の概略図である。周辺環境（砕石の含水比）を変えた場合の水分損失実験の結果を示す図である。本発明に係る給水型保水性舗装構造を模擬した実験装置の概略図である。従来の密粒度舗装を模擬した実験装置の概略図である。本発明の給水型保水性舗装構造の場合の経時的温度変化図である。従来の密粒度舗装構造の場合の経時的温度変化図である。

符号の説明

１…給水型保水層（アスファルト保水層）、２…給水型貯水層（石炭灰固化砕石貯水層）、３…開粒度アスファルトコンクリート、４…石炭灰混合スラリー、５…石炭灰固化砕石

Claims

開粒度アスファルトコンクリートの間隙部に石炭灰を主体とするスラリーを充填させた表層を成すアスファルト保水層と、このアスファルト保水層の下側に位置するとともに、石炭灰固化砕石を主体とし所定の密度に締め固められた石炭灰固化砕石貯水層とからなることを特徴とする給水型保水性舗装構造。
前記石炭灰を主体とするスラリーは、石炭灰、石膏、石灰またはセメント、および水とを混合するとともに、必要に応じて混和剤を添加したスラリーであって、Ｐロートフロー値が１０秒以下とされる請求項１記載の給水型保水性舗装構造。
前記石炭灰固化砕石は、石炭灰に石灰及び石膏を添加材として加え、水で混練した後成形し、次いで混練物の養生を行った後、養生固化体を破砕して得た砕石状固化体である請求項１、２いずれかに記載の給水型保水性舗装構造。
前記石炭灰固化砕石中に繊維材料を混合してある請求項１〜３いずれかに記載の給水型保水性舗装構造。
既設路盤の上部に石炭灰固化砕石を所定厚で締固めた後、この石炭灰固化砕石層の上面に開粒度アスファルトコンクリートを所定厚で敷設し、次いで石炭灰を主体とするスラリーを前記開粒度アスファルトコンクリートの上面から供給し、前記石炭灰固化砕石層との界面まで浸透させることを特徴とする給水型保水性舗装構造の施工方法。