JP2007064651A - 舗装空隙検査装置及び舗装空隙検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便かつ信頼性をもって検査することができる舗装空隙検査装置及び舗装空隙検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 舗装空隙検査装置１は、舗装に音波Sを放射する放射手段としてのスピーカ１１と、放射した当該音波Sと当該舗装から反射した音波S'との音圧を測定する音圧測定手段としてのマイクロホン等からなる音圧測定装置１２と、放射した当該音波Sと当該舗装から反射した音波S'との粒子速度を測定する粒子速度測定手段としての粒子速度測定装置１３と、音圧測定装置１２で測定した測定値と粒子速度測定装置１３で測定した測定値を通知する通知手段である通知部１４とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は舗装空隙検査装置及び舗装空隙検査方法に関し、特に道路舗装の骨材間に空隙を設けて多孔性を持たせた排水性舗装や透水性舗装（以下、多孔性舗装と称す）の空隙を検査する際に適用して好適なものである。

多孔性舗装は、降雨時の運転安全性と自動車走行騒音の低騒音化への寄与が認められ、高速道路ばかりか市街地道路にまで急速に普及しつつある。さらには、多孔部の保水性を利用して気化熱でヒートアイランド現象を緩和するアイデアにも期待が寄せられるなど、その多機能性が注目を浴びている。

しかし、多孔性舗装には、時間経過とともに目詰まりを生じ、上記機能が次第に失われてしまうという問題があり、機能維持のため適切な時期に目詰まり洗浄や舗装打ち換えが必要となってくる。したがって、その処置を適切な時期に実施するためには目詰まり程度（空隙の残存程度）の定期的な検査が必要になる。

この空隙の検査方法としては、多孔性舗装路面の透水性そのものを測定する透水性測定がある。すなわち、道路面に一定量の水を保持したタンクを置き、その栓を開いてから排水が完了するまでの時間を測定する方法である（特許文献１参照）。

また、その他の測定方法として、多孔性舗装路面の吸音率を計測する音響計測法も提案されている（特許文献２参照）。
特開平１１−３５２１１６号公報 特開２００３−８３９４３号公報

しかし、前述の多孔性舗装路面の透水性そのものを測定する透水性測定方法では、路面の凹凸による水の漏れなどの影響受けること、測定に交通の遮断が不可欠であり社会経済的な影響が大きいことなどの問題がある。また、従来の２マイクロホン法などの多孔性舗装路面の低騒音化に有効な周波数領域での吸音率を計測する音響計測法では、目詰まりで吸音率が低下した場合に、測定結果にバラツキが生じやすく信頼性に難があったことより改善が望まれていた。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡便かつ信頼性をもって検査することができる舗装空隙検査装置及び舗装空隙検査方法を提供することを目的とする。

本発明は、多孔性舗装の音響特性の目詰まりによる変化に着目して考え出されたものである。すなわち、本発明は以下の通りである。

本発明の請求項１は、舗装に音波を放射する放射手段と、放射した前記音波と前記舗装から反射した音波との音圧を測定する音圧測定手段と、放射した前記音波と前記舗装から反射した音波との粒子速度を測定する粒子速度測定手段と、前記音圧測定手段で測定した測定値と前記粒子速度測定手段で測定した測定値を通知する通知手段とを備え、前記音圧と前記粒子速度が同時に測定されるものである。

本発明の請求項２は、舗装に音波を放射する放射手段と、前記音波の前記舗装中の透過量を測定する透過量測定手段と、前記透過量測定手段で測定した測定値を通知する通知手段とを備えるものである。

本発明の請求項３は、舗装に気体を噴射する噴射手段と、前記舗装と前記気体の共鳴により生じる音波を測定する音波測定手段と、前記音波測定手段で測定した測定値を通知する通知手段とを備えるものである。

本発明の請求項４は、舗装に音波を放射し、放射した前記音波と前記舗装から反射した音波との音圧と粒子速度を同時に測定し、測定した測定値を通知する舗装空隙検査方法である。

本発明の請求項５は、舗装に音波を放射し、前記音波の前記舗装中の透過量を測定し、測定した測定値を通知する舗装空隙検査方法である。

本発明の請求項６は、舗装に気体を噴射し、前記舗装と前記気体の共鳴により生じる音波を測定し、測定した測定値を通知する舗装空隙検査方法である。

本発明の請求項１及び請求項４によれば、測定者は舗装に音波を放射し、放射した当該音波と当該舗装から反射した音波との音圧と粒子速度を同時に測定することで、当該舗装の空隙を、簡便かつ信頼性をもって検査することができる。

本発明の請求項２及び請求項５によれば、測定者は舗装に放射した音波の当該舗装中の透過量を測定することで、当該舗装の空隙を、簡便かつ信頼性をもって検査することができる。

本発明の請求項３及び請求項６によれば、測定者は舗装に気体を噴射した気体と当該舗との共鳴により生じる音波を測定することで、当該舗装の空隙を、簡便かつ信頼性をもって検査することができる。

（１）第１の実施形態
図１を参照して、本発明の舗装空隙検査装置及び舗装空隙検査方法の第１の実施形態について説明する。

図１において、１は全体として舗装空隙検査装置を示し、当該舗装空隙検査装置１は、舗装に音波を放射する放射手段としてのスピーカ１１と、放射した当該音波Sと当該舗装から反射した音波S'との音圧を測定する音圧測定手段としてのマイクロホン等からなる音圧測定装置１２と、放射した当該音波Sと当該舗装から反射した音波S'との粒子速度を測定する粒子速度測定手段としての粒子速度測定装置１３と、音圧測定装置１２で測定した測定値と粒子速度測定装置１３で測定した測定値を通知する通知手段である液晶ディスプレイ等からなる通知部１４とから構成される。図１において、２は多孔性舗装を、３は当該舗装中の空隙を示す。

以上の構成において、舗装空隙検査装置１を用いて多孔性舗装２の空隙を検査する検査者は、以下の手順を取ることが必要となる。

まず、検査者はスピーカ１１から音波Sを多孔性舗装２に向けて放射し、当該音波Sと舗装から反射した音波S'とを対象に、音圧測定装置１２による音圧の測定と、粒子速度測定装置１３による粒子速度の測定を同時に行い、通知部１４により音圧と粒子速度の測定値を得る。ここで、粒子速度の測定は、直接測定することも、間接的に測定することも可能であり、たとえば、粒子速度測定装置１３の代わりにレーザー振動計と薄膜の組み合わせを用いて膜面上に生じた振動の大小で粒子速度を間接的に測定することもできる。

以上の手順により、検査者は、音圧と粒子速度の測定値より容易に多孔性舗装２の音響アドミッタンスを求めることができ、この音響アドミッタンスが音波の媒質である多孔性舗装２の多孔性、すなわち空隙を反映するので検査者は容易に多孔性舗装２の空隙を検査することができる。本発明では、音圧と粒子速度の測定を同時に行うことで、検査の信頼性を向上できる。また、音響アドミッタンスから吸音率の算出は容易であることより、従来の吸音率の測定に比較して、吸音率の測定の信頼性も向上できる。
（２）第２の実施形態
次に、図２を参照して、舗装空隙検査装置及び舗装空隙検査方法の第２の実施形態について説明する。

図２において、２０１は全体として舗装空隙検査装置を示し、当該舗装空隙検査装置２０１は、舗装に音波を放射する放射手段としてのスピーカ１１と、当該舗装中の透過量を測定する透過量測定手段としてのマイクロホン等からなる透過量測定装置１６と、透過量測定装置１６で測定した測定値を通知する通知手段である液晶ディスプレイ等からなる通知部１４とから構成される。図２において、２は多孔性舗装を、３は当該舗装中の空隙を示すことは図１と同様である。また、図示しないが、舗装中の透過量を測定する透過量測定手段として粒子速度センサーや振動検知用薄膜（レーザー光反射用）を用いて測定することもできる。

以上の構成において、舗装空隙検査装置２０１を用いて多孔性舗装２の空隙を検査する検査者は、以下の手順を取ることが必要となる。

まず、検査者はスピーカ１１から音波Sを多孔性舗装２に向けて放射し、透過量測定装置１６による音波Sの当該多孔性舗装２中を透過する透過量の測定を行い、通知部１４により透過量の測定値を得る。

透過量が多孔性舗装２の多孔性、すなわち空隙を反映するので、以上の手順により、検査者は容易に多孔性舗装２の空隙を検査することができる。また、目詰まりで多孔性舗装２内音響透過現象が生じない場合は、透過量の測定値はゼロとなり、検査者は、多孔性舗装２の多孔性、すなわち空隙がゼロの状態であることがわかる。
（３）第３の実施形態
さらに、図３を参照して、本発明の舗装空隙検査装置及び舗装空隙検査方法の第３の実施形態について説明する。

図３において、３０１は全体として舗装空隙検査装置を示し、当該舗装空隙検査装置３０１は、舗装に気体を噴射する噴射手段としての圧縮空気噴射器１５と、舗装と圧縮空気の共鳴により生じる音波を測定する音波測定手段としてのマイクロホン等の音波測定装置１７と、音波測定装置１７で測定した測定値を通知する通知手段である液晶ディスプレイ等からなる通知部１４とから構成される。図３において、２は多孔性舗装を、３は当該舗装中の空隙を示すことは図１、図２と同様である。また、図示はしないが、舗装と圧縮空気の共鳴により生じる音波を測定する音波測定手段として粒子速度センサーを用いることもできる。

以上の構成において、舗装空隙検査装置３０１を用いて多孔性舗装２の空隙を検査する検査者は、以下の手順を取ることが必要となる。

まず、検査者は圧縮空気噴射器１５から圧縮空気Aを多孔性舗装２に向けて噴射し、音波測定装置１７による多孔性舗装２と圧縮空気の共鳴により生じる音波の測定を行い、通知部１４により音波の測定値を得る。

音響共鳴現象により発生する音波は多孔性舗装２の多孔性、すなわち空隙を反映する（つまり特定周波数の音波のスペクトルが強くなる）ので、以上の手順により、検査者は容易に多孔性舗装２の空隙を検査することができる。

図４に、本発明の第１の実施形態の舗装空隙検査装置１によって測定した多孔性舗装の切り抜き試料体の吸音率特性を示す。切り抜き試料体は、約５００×５００ｍｍ²、厚さ約４０ｍｍであり、測定は試料体を一般の居室に置いて行った。一般に、健全な多孔性舗装（空隙率約２０％程度）は、１kＨｚ付近の周波数で音響共鳴を生じ、吸音現象も同周波数付近で生じることが知られるが、図４に示した通り、試料体の吸音率特性には１kＨｚ付近の周波数に吸音ピークが安定して現れており、典型的な多孔性舗装の特性が得られている。このことより、本発明の第１の実施形態の舗装空隙検査装置１が、一般的な方法として、多孔性舗装の空隙検査に有効であることがわかる。

次に、図５〜図８に、本発明の第２の実施形態の舗装空隙検査装置２０１によって測定した多孔性舗装の切り抜き試料体の特性を示す。本測定では、試料体に音波を放射する放射手段として内径７．５ｃｍ円筒パイプ上の８ｃｍの小型スピーカを用い、音波としてホワイトノイズを放射し、試料体中の透過量を測定する透過量測定手段として音波放射位置より数十ｃｍ離れた位置に設けた粒子速度センサーで再放射音を捉え、進入面の音圧に対するセンサー出力の伝達関数分析を行った。これらの受音方法を用いた理由は８の字指向性を利用して、音源からの漏音の影響を極力減ずるためである。

図５、図６には、試験体と試験体表面に粘着テープを重張りして模擬的に目詰まり状態を想定した場合の測定結果を併せて示した。粘着テープを重張りのない試験体（健全な多孔性舗装サンプル）では、図４に示した吸音特性に類似した１kＨｚ付近にピークを有する周波数特性があらわれたが、これは、１kＨｚの周波数を有する音波を中心に音波が試験体中をよく透過（伝播）していることを示している。図５の模擬目詰まり状態サンプル（粘着テープ１層付き）では、全体的に１５ｄBほど音波が弱く透過していることがわかる。また、図６に示す通り、粘着テープの層数を変えて模擬的な目詰まり状態を変えた場合、目詰まり状態が強くなるにしたがって、透過量が低下している。このことは、本測定方法で、目詰まりの程度（空隙）を適切に検査できることを示している。

図７は、同様な方法で、施工されたばかりの一般国道の多孔性舗装を測定した結果を示す。ピークがやや低周波数側にシフトしているが、試験体と類似した分析結果が得られており、実際の道路でも、健全な多孔性舗装の中を音波が透過（伝播）していくことの測定が可能であることが確認された。参考のため、一般道路での密粒舗装の測定結果を図８に示すが、明瞭に異なる結果が得られている。つまり、多孔性の無い従来の密粒舗装では舗装中を音波は透過しないので、健全な多孔性舗装で認められる周波数１kＨｚ付近のピークなど２００Ｈｚから１kＨｚ程度の周波数での音響伝播現象は現れない。多孔性舗装で目詰まりが発生し、空隙の割合が低下すると、その程度に応じて、健全な多孔性舗装のデータである図７と完全に空隙がゼロと考えられる密粒舗装のデータである図８の間のデータが得られると考えられるので、本方法で多孔性舗装の空隙をモニターすることが可能である。

最後に、図９に、本発明の第３の実施形態の舗装空隙検査装置３０１によって測定した多孔性舗装の切り抜き試料体の特性を示す。切り抜き試料体は、約５００×５００ｍｍ²、厚さ約４０ｍｍであり、測定は試料体を一般の居室に置いて行い、試料体と圧縮空気の共鳴により生じる音波を測定する音波測定手段として粒子速度センサーを用いた。図４に示した本発明の第１の実施形態の舗装空隙検査装置１による測定結果と同様に、１kＨｚ付近、３kＨｚ付近の周波数に共鳴の基音と２次音となるスペクトルピークが観測された。このことより、本発明の第３の実施形態の舗装空隙検査装置３０１が、一般的な方法として、多孔性舗装の空隙の検査に有効であることがわかる。

以上の構成によれば、検査者は本発明の舗装空隙検査装置１、２０１、３０１を用いて多孔性舗装の空隙を、簡便かつ信頼性をもって検査することができる。因みに、本検査方法によれば、検査を短時間で行えることより、道路の交通の妨げとならず有利である。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した第１の実施形態から第３の実施形態においては、舗装空隙検査装置１、２０１、３０１はいずれも静止している状態での測定について述べたが、本発明はこれに限らず、舗装空隙検査装置１、２０１、３０１を車両に搭載し、多孔性舗装上を走行しながら多孔性舗装の空隙を検査することもできる。検査者は、広い範囲の道路の状態を迅速にかつ効率良く測定可能であり、本検査方法によれば、さらに、検査を短時間で行えることより、道路の交通の妨げとならず有利である。

本発明の第１の実施形態の舗装空隙検査装置を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態の舗装空隙検査装置を示す概略図である。 本発明の第３の実施形態の舗装空隙検査装置を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態での、試験体の測定結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態での、試験体の測定結果を示すグラフである 本発明の第２の実施形態での、試験体の測定結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態での、多孔性舗装の測定結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態での、密粒舗装の測定結果を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態での、試験体の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１、２０１、３０１ 舗装空隙検査装置
１１ スピーカ
１２ 音圧測定装置
１３ 粒子速度測定装置
１４ 通知部
１５ 圧縮空気噴射器
１６ 透過量測定装置
１７ 音波測定装置
Ｓ Ｓ' 音波
Ａ 圧縮空気

Claims (6)

1. 舗装に音波を放射する放射手段と、
   放射した前記音波と前記舗装から反射した音波との音圧を測定する音圧測定手段と、
   放射した前記音波と前記舗装から反射した音波との粒子速度を測定する粒子速度測定手段と、
   前記音圧測定手段で測定した測定値と前記粒子速度測定手段で測定した測定値を通知する通知手段とを備え、
   前記音圧と前記粒子速度とを同時に測定することを特徴とする舗装空隙検査装置。
2. 舗装に音波を放射する放射手段と、
   前記音波の前記舗装中の透過量を測定する透過量測定手段と、
   前記透過量測定手段で測定した測定値を通知する通知手段と、
   を備えることを特徴とする舗装空隙検査装置。
3. 舗装に気体を噴射する噴射手段と、
   前記舗装と前記気体との共鳴により生じる音波を測定する音波測定手段と、
   前記音波測定手段で測定した測定値を通知する通知手段と、
   を備えることを特徴とする舗装空隙検査装置。
4. 舗装に音波を放射し、放射した前記音波と前記舗装から反射した音波との音圧と粒子速度とを同時に測定し、測定した測定値を通知することを特徴とする舗装空隙検査方法。
5. 舗装に音波を放射し、前記音波の前記舗装中の透過量を測定し、測定した測定値を通知することを特徴とする舗装空隙検査方法。
6. 舗装に気体を噴射し、前記舗装と前記気体の共鳴により生じる音波を測定し、測定した測定値を通知することを特徴とする舗装空隙検査方法。
   
   

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