JP2006283447A - 保水性舗装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期にわたる安定した保水機能を有し、かつ施工性が良く、維持管理が容易で、経済性にも優れた保水性舗装構造を提供する。
【解決手段】 路盤１の上に不透水層２を形成し、その上に保水材３ｂを混入した骨材層３を設け、骨材層３を保水部とする。骨材層３の上部には、目地砂などの流失を防止しつつ、骨材層３に保水されている水分を吸い上げ、路面の保水性ブロック５に水分を補給するための吸水材４を敷設する。吸水材４の上部に、路面を構成する保水性ブロック５と水透水性ブロック６を混在させて設置する。雨水は、その一部が主として透水性ブロック６部分から浸透する形で、骨材層３に流れ込む。路面の温度が上昇すると、主として保水性ブロック５の表面から水分が気化し、気化熱により路面の温度上昇が抑制される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、保水性舗装構造に関するものであり、舗装表面部に保水される水分の気化熱を利用して路面温度を低減させ、ヒートアイランド現象や地球温暖化などによる環境悪化を抑制しようとするものである。

ヒートアイランド現象の改善を図る舗装として、路面温度低減効果が期待できる保水性舗装や遮熱性舗装の技術の確立が望まれている。

このうち、保水性舗装とは、舗装体内の保水材に蓄えられた水分が蒸発する際に発生する気化熱（潜熱）により、路面温度を低減させるものであり、その中に、さらに地下水や貯留した雨水等から連続的に吸水を行うことで、保水性舗装の保水維持機能を高める吸水型保水性舗装がある。

非特許文献１には、このような保水性舗装の代表例として、図６〜図８に示すような構造、原理のものが記載されている。

図６の保水性舗装は、路床に地下貯水槽を設け、不透水層に形成された保水性舗装内の保水材により、路面を構成する保水性舗装を湿潤状態に保ち、その気化熱によって路面温度を低減させようとするものである。

この保水性舗装は、開粒度アスファルトなどの骨材間に空隙を有し、その空隙を埋める保水材の保水能力を期待したものであり、例えば図に示されるように側溝などから誘導された雨水あるいは供給水が、不織布などの吸水シートあるいはサンドクッション層などの吸水材を介して保水性舗装内の保水材に供給される。

図７の保水性舗装は、路面に保水性ブロックを敷設し、保水性ブロック自体の保水機能を利用するものである。図の例では保水性ブロックが敷設される路盤との間に、図６の場合と同様の吸水材を介在させ、路盤内の水分を保水性ブロックに供給しやすい構造としている。

図８の保水性舗装は、図６のように路床に地下貯水槽を設ける代わりに、ポンプ等により外部からの積極的な給水を図ったものである。

この他、特許文献１には、透水性および／または保水性を有する舗装路面施工法として、路面を構成する透水性ブロックの下に、従来のサンドクッション層に代えてまたはサンドクッション層に加え、ＪＩＳ規格で規定される７号単粒度砕石による単粒度砕石層を形成することで、透水性または保水性舗装の材料および施工コストを低減させるとともに、従来のサンドクッション層における砂の流失による不陸やブロックの損傷の問題などの解決を図ったものが記載されている。

また、特許文献２には、本出願人の開発に係るものとして、陶器瓦の破砕屑を含む保水性の優れた舗装用ブロック等が記載されている。
特許第３２０９７１７号公報 特開２００４−０１９４０６号公報 "吸水型保水性舗装の例 詳細図"、［online］、国土交通省関東地方整備局関東技術事務所、［平成１７年３月２日検索］、インターネット＜URL： http://www.ktr.mlit.go.jp/kangi/hosou/detail01.html＞

上述の図６の方式は、貯水槽の貯水量による持続的効果を狙ったものであるが、貯水槽の設置場所、水質管理の問題や施工コストの問題がある。

図７の方式は、保水性ブロックのブロック自身の貯水機能に期待したものであり、従来の施工法で施工できるという利点があるが、ブロック内での保水量や、降雨後の持続的効果には限界がある。

図８の方式は、温度センサーや水分センサーの利用によりタイムリーな効果が期待できるという利点はあるが、水源確保の問題や、施工やメンテナンスの問題などがある。

特許文献1記載の発明は、単粒度砕石層によって形成される空隙を保水のために利用しようとするものであるが、表面の透水性ブロックは雨水などを通過させるだけであり、砕石層に溜まった水を吸い上げる機能はない。そのため、通常時は空隙率の高い単粒度砕石層の上部と透水性ブロックの裏面との間には空気層が形成され、路面における蒸散やそれに伴う路面温度低減効果はあまり期待できない。特に、最も路面温度低減効果が求められる日照り状態ではほとんど効果が得られない。

以上述べたように、何れの技術もそれぞれ課題が残っており、確立された技術と呼べる段階には達していない。

本発明は、このような背景のもとになされたものであり、長期にわたる安定した保水機能を有し、かつ施工性が良く、維持管理が容易で、経済性にも優れた保水性舗装構造を提供することを目的としている。

本願の請求項１にかかる保水性舗装構造は、路盤の上部に、粒度を調整して必要な空隙を確保した保水部としての骨材層を設け、前記骨材層の上に多孔質の保水性ブロックを敷設してなることを特徴とするものである。

路盤の下部の構造は特に限定されず、従来一般的な構造を適用することが可能であるが、骨材層の保水部としての機能を高めるためには、従来例としての図６や図８の場合と同様に、骨材層の直下を不透水層とするのが好ましい。また、不透水性のシートなどを介在させてもよい。

骨材層は路盤において、車両等の活荷重その他の外力によって、路面に不陸が生じたり、それによって上部に位置するブロックが傾いたり、損傷したりすることを防止する機能が期待されており、それに必要な強度及び層厚が必要であるが、保水部としての保水量を確保するという観点も考慮して厚さを決める必要がある。

なお、ここで使用する骨材は路盤としての強度を有する骨材であり、砕石その他、特に限定されず、それ自体保水性を有する多孔質の骨材（人工軽量骨材）などを用いることもできる。

また、大きな保水量を確保するという意味では層厚を大きくすればよいが、その分、骨材量も増すため、施工面、コスト面での制約が生じる。骨材の種類にもよるが、例えば、大きな空隙率を確保するために、特許文献１に記載されているＪＩＳ規格の７号単粒度砕石を用いた場合、骨材層の厚さの好ましい範囲としては５０〜２００ｍｍ程度である。

保水性ブロックとしては、路面温度の上昇によるヒートアイランド現象の対策として、従来ある透水性ブロックに比べ、透水係数の小さいブロックが開発されている。前述した特許文献２記載のものは骨材に陶器瓦の破砕屑を用いることで、廃材利用を図りつつ、所定の保水性あるいは透水保水性を与えたものであるが、その他、原料の一部に廃材を利用した保水性ブロックとしては使用済み発泡スチロールを温風減容処理してなる再生骨材を混入した軽量保水性ブロックなども使用可能である。

本願の請求項２にかかる保水性舗装構造は、路盤の上部に、粒度を調整して必要な空隙を確保した保水部としての骨材層を設け、前記骨材層の上に多孔質の保水性ブロックおよび透水性ブロックを混在させて敷設してなることを特徴とするものである。

多孔質の透水性ブロックに関しては、排水機能を期待して、従来から、種々の材質、透水係数のものが開発されている。

請求項２に係る発明では、このような保水性ブロックや透水性ブロックを組み合わせて用いる。なお、これらの保水性ブロックや透水性ブロックに加え、透水係数の低い一般的な路面用ブロックを組み合わせて使用してもよい。

組み合わせて使用するメリットとしては、保水性舗装構造の路面全体について均一な透水性能、排水性能とするのではなく、ある部分については透水性ブロックを使用して、雨天時の排水の促進と保水部としての骨材層への雨水の供給の促進を図る部分とし、ある部分については保水性ブロックを使用して、その部分での水分の気化熱による路面温度の低減を重視し、ある部分についてはコスト低減や路面からの側溝などへの排水を考慮して普通のブロックを使用するなど、舗装全体のトータルの設計により、設計条件に応じた最適な設計が可能となる。

請求項３は、請求項１または２に係る保水性舗装構造において、前記骨材層の空隙に保水材を充填してあることを特徴とするものである。

保水材としては、ロックウールの製造過程などで生じる廃材や、古紙の粉砕物などのパルプ系の廃材などが、廃材利用といった面からも経済的である。コスト的に問題がなければ、廃材に限らず保水機能を有し、かつ悪影響なく骨材間に充填できるものであれば特に限定されず、高吸水性樹脂などを利用することもできる。

なお、骨材層における強度は骨材自身が負担しており、保水材は骨材間の空隙に存在する水分が周りに浸透して行ったり、乾燥により失われて行くのを抑制する機能を求めたものである。

請求項４は、請求項１、２または３に係る保水性舗装構造において、前記骨材層内に少なくとも骨材層の深さにわたる仕切りを設け、骨材層を平面的に複数の区画に分割してあることを特徴とするものである。

仕切りを設けることで、骨材層の施工における骨材の充填作業が容易となり、均一な充填が可能となる。

また、坂道や車椅子などのためのバリアフリー部分など、路面に起伏がある部分に適用すれば、骨材層内の水平方向の水の流れを区画された範囲ごと仕切りで抑制し、保水機能や水分の蒸散による路面温度低減効果のバラツキを抑えることができる。

請求項５は、請求項１〜４の何れかに係る保水性舗装構造において、前記骨材層と前記保水性ブロックとの間にシート状または薄層の吸水材を介在させてあることを特徴とするものである。

吸水材は、気化によって路面から失われていく水分を、保水部としての骨材層から保水性ブロックにスムーズに補給する機能と、上部に敷設されたブロック間に目地砂がある場合、その目地砂の路盤への流失を防ぐ機能を有している。なお、前述した図６〜図８に記載される従来例でも同様の吸水材が利用されている。

吸水材の具体例としては、毛細管現象により水分を吸い上げる不織布のシートなどがあり、その他サンドクッションとしての機能を有する砂の薄層、あるいは充填密度の小さい空練りモルタル（砂：セメント＝１：５〜１：９程度）などが挙げられる。特に、後者の空練りモルタルの場合、保水ブロック裏面との密着性が良いため、吸い上げた水分を保水ブロックによりスムーズに補給することができる。

請求項６は、請求項１〜５の何れかに係る保水性舗装構造において、前記骨材層内に、骨材層内に貯留されている水分を前記保水性ブロックに誘導するための吸上材を設置してあることを特徴とするものである。

ここでいう吸上材は骨材層内に設けられ、上述の吸水材に比べ、保水ブロックへの水分の補給を、より積極的に行おうとするものである。水分の吸上げは、例えば骨材層内にある間隔で分散配置し、骨材層内に位置する部分から毛細管現象で吸い込まれた水分が、吸水材内を上方に向けて浸透して行き、その上部で保水ブロックに水分を供給する。

なお、施工性を考慮した場合、吸上材は直径数ｃｍ程度の透水性を有する筒状体の内部に、毛細管現象により水分を上方へ吸い上げる粉粒状、繊維状、あるいはこれらの混合物などを充填したものなどが適する。また、その場合、筒状体自体も吸上げ機能を有する材料のものを利用することもできる。なお、形状については筒状に限らず帯状など様々な形状が使用できる。

請求項７は、請求項１〜６の何れかに記載の保水性舗装構造において、前記骨材層に対し、別途、設けられた貯水槽または給水設備から水分を供給するための給水手段が付加されていることを特徴とするものである。

概念的には、本発明の構成に、従来技術として説明した図６あるいは図８の技術における側溝や地下貯水槽からの吸水、あるいはポンプを介しての上水を含めた吸水を組み合わせたものに相当するが、併用によりそれぞれの負担、規模を縮小することができる。

本発明の保水性舗装構造は、路盤の上部に、粒度を調整して必要な空隙を確保した保水部としての骨材層を設け、その上に保水性ブロック、透水性ブロックなどを敷設した構造を有しており、舗装構造としての強度的な要求を満足させつつ、路面が高温となったときには、骨材部に保水されている水分を保水性ブロックを通じて蒸発させ、その気化熱によって、路面温度の上昇を抑えることができる。

また、骨材層の空隙に保水材を充填しておくことで、透水性を低減し、保水能力を高め、保水性ブロックの対する給水もスムーズとなる。

また、骨材層と保水性ブロックや透水性ブロックとの間に吸水材を介在させたり、骨材層内に、水分を保水性ブロックに誘導するための吸上材を設置すれば、さらに保水性ブロックに対する給水がスムーズとなる。

このようにして、本発明によれば、長期にわたる安定した保水機能を有し、かつ施工性が良く、維持管理が容易で、経済性にも優れた保水性舗装構造が得られる。

図１は本発明の第１の実施形態を示したものである。

この例では、舗装における通常の路盤１の上に、厚さ２ｍｍ程度の樹脂製遮水シートの不透水層２を形成し、その上の保水部としての機能を有する厚さ１５ｃｍ程度の骨材層３を形成している。

骨材層３については、粒度を調整した、好ましくは単粒度の骨材３ａを用いる。骨材３ａ間の空隙には保水性を高めるための保水材３ｂが充填されている。

保水材３ｂとしては、各種廃材利用のものやそれ以外のものがあり、あらかじめ骨材３ａと混合した状態で敷設することもでき、また細かい粒状のものであれば、骨材層３への転圧の前あるいは転圧の際などに充填することもできる。保水材３ｂの性能に関しては、表１を基に後述する。

このように形成された骨材層３の上部には、目地砂などの流失を防止しつつ、骨材層３に保水されている水分を吸い上げ、路面の保水性ブロック５に水分を補給するための不織布などからなる吸水材４が敷設されている。吸水材４は不織布の代わりに、空練りモルタル層などでもよい。

この例で、吸水材４の上部に敷設され、路面を構成するブロックとしては、保水性ブロック５と水分を透過させることを目的とする透水性ブロック６を混在させた形で配置している。

雨水は、その一部が主として透水性ブロック６部分から浸透する形で、骨材層３に流れ込み、その他は路面から側溝その他の排水施設に排水されたり、地盤に浸透して行く。

一方、晴天時などに、路面の温度が上昇すると、主として保水性ブロック５の表面から水分が気化し、気化熱により路面の温度上昇が抑制され、このことが温暖化現象や都市のヒートアイランド化現象の抑制効果につながる。

内部の水分が気化した保水性ブロック５に対しては、上述のように吸水層３から水分が供給され、通常の気象条件では常に保水状態を保ち、路面の温度上昇抑制効果を持続させることができる。

図２は、骨材層内に仕切りを設ける場合を概略的に示したものである。

図２(a)は緩い坂道に適用する場合であり、骨材層３部分に予め不透水性の仕切り板１０を設置して、骨材３ａや保水材を充填することで、傾斜があっても骨材３ａを容易に充填することができる。また、仕切り板１０で区画することで、保水部としての骨材層３内での水平方向の水の流れを抑制することができる。

仕切りは板状のものに限らず、シート状のものでも良い。また、必ずしも不透水性のものである必要はなく、保水性を有する材質のものや、ある程度の透水性を有するものなどを用いても良い。

図２(b)は路面に若干の起伏やバリアフリー部分のある歩道に適用する場合の例である。仕切り板１０で区画する考え方は、図２(a)の場合と同様である。

図３は本発明の第２の実施形態を示したものである。

第１の実施形態との相違点として、この例では、骨材層３内に、骨材層３から水分を効率的に吸い上げて保水性ブロック５に供給するための吸上部７を設けている。

吸上部７は、前述したような透水性を有し、好ましくはさらに吸上げ機能を有する筒状体７ａの中に、毛細管現象により水分を誘導する吸上材７ｂを充填したものなどを用いることができる。吸上材７ｂの性能に関しては、図５を基に後述する。

図４は本発明の第３の実施形態を示したものである。

第１の実施形態との相違点として、この例では、骨材層３の保水機能が十分でない場合や骨材層３に保水のための十分な層厚がとれない場合に、保水性ブロック５に対し、骨材層３以外からも水分を供給できるようにしている。

この例で、具体的には、補助的に車道からの雨水利用を図っており、側溝８に設けた雨水貯留槽８ａから吸上げシート９を利用して雨水貯留槽８ａの水分を保水性ブロック５に供給する構成としている。吸上げシート９としては、例えば地盤改良用の各種ドレーン材などと同様の材質、構造のものなどを用いることができる。

次に、骨材層３に充填される保水材３ｂの性能について説明する。

表１は骨材のみの場合と、骨材と保水材の組み合わせの保水性能に関し、保水量（ｇ／Ｌ）、透水性（ｃｍ／ｓ）、吸上げ（ｃｍ／ｓ）をまとめて比較したものである。

表１中、７号はＪＩＳ規格の７号砕石、ＲＷはロックウール、ＦＢは古紙を表わし、綿、スラグ、粗、粉はそれぞれ保水材の形態を示している。

試料１の７号砕石のみの場合、透水性が高く、保水能力はあまり大きくなく、吸上げ能力はあまり期待できない。

試料２の７号砕石と綿状のロークウール廃材の組み合わせでは、保水能力はそれほど大きくないが、吸上げ能力は高い。

試料３の７号砕石とスラグ状のロークウール廃材の組み合わせは、比較的大きな保水能力が得られた。透水性や吸上げ能力は中間的な値を示している。

試料４〜６の７号砕石と古紙廃材の組み合わせは、廃材の形態によって、保水能力や透水性や吸上げ能力が異なるが、保水部として比較的良好な値を示している。

試料７の７号砕石と高吸水性樹脂（サーモゲルBO1 株式会社興人）の組み合わせは、保水能力は高い反面、吸上げ能力が低いため、他の材料あるいは吸上げ手段との併用などが考えられる。

図５は、第２の実施形態における吸上材７ｂとしての各種材料の吸上げ能力について、吸上げ時間（分）と吸上げ高さ（ｍｍ）の関係をグラフとして示したものである。

この比較試験は、下記のように行った。

充填方法：高さ２４５ｍｍの透明管に１／２充填し押し棒で自然に押さえ、次に上端まで充填し押し棒で押さえる。下がった分は同様に入れる。

試験装置：高さ２４５ｍｍ、直径６０〜７０ｍｍの透明管で、下面近くの側面に直径２〜３ｍｍの孔を１２個開けてある。

試験方法：側面の孔より５〜１０ｍｍの高さに水を張り、時間ごとの吸上げ高さを測定した。

図５から、吸上げ能力のみで比較した場合には、黒曜石微紛、鉄鋼スラグ、ＡＬＣ粉末（オートクレーブ養生した軽量気泡コンクリートを粉末化したもの）、パーライト（粉末、粉状体）などが高い吸上げ能力を示しているが、条件によって他の材料についても吸上材として使用可能である。

本発明の第１の実施形態を示す鉛直断面図である。 骨材層内に仕切りを設ける場合を概略的に示したもので、(a)は緩い坂道に適用する場合の鉛直断面図、(b)は若干の起伏やバリアフリー部分のある歩道に適用する場合の骨材層深さでの水平断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す鉛直断面図である。 本発明の第３の実施形態を示す鉛直断面図である。 第２の実施形態における吸上材としての各種材料の吸上げ能力を比較した グラフである。 従来例を示す鉛直断面図である。 他の従来例を示す鉛直断面図である。 さらに他の従来例を示す鉛直断面図である。

符号の説明

１…路盤、２…不透水層、３…骨材層、３ａ…骨材、３ｂ…保水材、４…吸水材、５…保水性ブロック、６…透水性ブロック、７…吸上部、７ａ…筒状体、７ｂ…吸上材、８…側溝、８ａ…雨水貯留槽、９…吸上げシート、１０…仕切り板

Claims (7)

1. 路盤の上部に、粒度を調整して必要な空隙を確保した保水部としての骨材層を設け、前記骨材層の上に多孔質の保水性ブロックを敷設してなることを特徴とする保水性舗装構造。
2. 路盤の上部に、粒度を調整して必要な空隙を確保した保水部としての骨材層を設け、前記骨材層の上に多孔質の保水性ブロックおよび透水性ブロックを混在させて敷設してなることを特徴とする保水性舗装構造。
3. 前記骨材層の空隙に保水材を充填してあることを特徴とする請求項１または２記載の保水性舗装構造。
4. 前記骨材層内に少なくとも骨材層の深さにわたる仕切りを設け、骨材層を平面的に複数の区画に分割してあることを特徴とする請求項１、２または３記載の保水性舗装構造。
5. 前記骨材層と前記保水性ブロックとの間にシート状または薄層の吸水材を介在させてあることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の保水性舗装構造。
6. 前記骨材層内に、骨材層内に貯留されている水分を前記保水性ブロックに誘導するための吸上材を設置してあることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の保水性舗装構造。
7. 前記骨材層に対し、別途、設けられた貯水槽または給水設備から水分を供給するための給水手段が付加されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の保水性舗装構造。
   

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