JP2009035939A - 舗装用保水性注入材ならびに舗装体 - Google Patents

Abstract

【課題】高温時における路面温度抑制効果と寒冷時における凍結抑制効果を兼備した舗装体を提供する
【解決手段】保水性セメントミルク12と吸水性樹脂13と塩類と水を混合攪拌した舗装用保水性注入材をポーラスアスファルト舗装14の表面へ散布し、内部へ浸透させて固化させる。保水性セメントミルクと吸水性樹脂の双方が塩類水溶液を保持しており、全体的な塩類水溶液の保水量が多く、路面温度低減効果と凍結抑制効果が高いレベルで長期間持続する。吸水性樹脂として非イオン型吸水性樹脂を用いることにより、一般的な吸水性ポリマーを用いた場合よりも多量の塩類水溶液を保持できる。凝固点降下度が大きい酢酸系塩類を用いることにより、凍結抑制の温度限界が大きくなるとともに、通行車両や道路周辺の金属を腐食する虞が少ない。
【選択図】図１

Description

本発明は、舗装用保水性注入材ならびに舗装体に関するものであり、特に、高温時における路面温度抑制機能と寒冷時における凍結抑制機能を兼備えた舗装用保水性注入材ならびに舗装体に関するものである。

寒冷時の降雪や降雨の際に路面の凍結を遅延、或いは抑制するために種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されている凍結抑制方法は、塩化カルシウムのような塩類及び吸水性樹脂を含むセメントミルクをアスファルト舗装面に散布し、塩類を吸水性樹脂に高濃度に保持させた状態で舗装内に注入することにより、長期間に亘って塩類の凍結抑制効果を持続させるようにしている。

また、特許文献２に記載されている凍結抑制方法は、ゴムチップ材を樹脂で結合した多孔質弾性舗装体を舗装面上に敷設し、多孔質弾性舗装体の表面に連通する空隙内に凍結抑制剤溶液を保持させ、車両の走行圧を受けたときに空隙から凍結抑制剤溶液が舗装上に染み出し、車両が通過したときには、多孔質弾性舗装体の形状が復元して舗装上の凍結抑制剤溶液が空隙内へ吸引されるようにして、長期間に亘って凍結抑制剤の効果を持続させるようにしている。

また、近年は夏季のヒートアイランド現象と呼ばれる都市部の高温化が問題になっており、その原因の一つである舗装道路の蓄熱を抑制するための技術も提案されている。例えば、特許文献３に記載されている舗装の低温化方法は、セメントと吸水性樹脂とを含むスラリー状の処理材を舗装面に散布して、処理材を舗装の空隙内に浸透させるもので、多量の水を保持してゲル化した吸水性樹脂から水分が徐々に放出されて気化することにより、舗装の熱が奪われて路面温度が低下する。また、蒸発した水分は降雨があれば舗装体内の吸水性樹脂へ補充されるが、降雨量が不足の場合は人為的に散水して吸水性樹脂へ吸収させることにより、低下した放熱効果を回復することができる。
特開平11-302624号公報 特開2003-336206号公報 特開2000-104214号公報

世界各地の気象条件は地域ごとに著しく異なり、一年の殆どが寒冷な地域もあれば、降雨量が極めて少ない乾燥地域もあるが、夏季には高温になり冬季には降雪がある地域も多い。このような地域における道路舗装は、高温時における路面温度抑制効果と寒冷時における凍結抑制効果を兼備えていることが理想的であるが、従来の技術には、この二つの効果を満足すべきレベルで備えているものがない。

例えば、特許文献１の凍結抑制方法は、セメントミルクに吸水性樹脂と塩類とを含有させたスラリーを舗装内へ注入するものであるが、保水量の殆どは吸水性樹脂が保持する塩類溶液であり、舗装体全体からみた保水量は多くないので、高温時に水分の蒸発によって路面温度を低下させる効果は不足すると考えられる。

また、特許文献２の凍結抑制方法は、舗装面上に敷設したゴム質の多孔質弾性舗装体の空隙に凍結抑制剤溶液を保持させ、車両の重量の圧力により凍結抑制剤溶液を舗装体表面上へ滲み出させるもので、車両通行時でなければ水分は表面に現れないので、特許文献１の方法と同様に水分の蒸発により路面温度を低下させる効果はあまり期待できない。

また、特許文献３に記載されている舗装の低温化方法は、吸水性樹脂を配合したセメントミルクを舗装内へ注入するものであり、寒冷時における水分の凍結抑制については特に考慮されていない。

そこで、高温時における路面温度抑制効果と寒冷時における凍結抑制効果を従来技術以上のレベルで兼備した舗装体を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、請求項１記載の発明は、保水性セメントミルク中に吸水性樹脂と塩類とを懸濁させた舗装用保水性注入材を提供するものである。

上記の舗装用保水性注入材を舗装面上へ散布して内部へ浸透させると、保水性セメントミルクと吸水性樹脂が多量の水分と塩類を保持した状態で固化し、高温時には舗装体内の水分が蒸発することにより舗装から気化熱を奪い、路面温度が低下する。また、保持した塩類により、寒冷時における凍結抑制効果が長期間持続する。

また、請求項２記載の発明は、吸水性樹脂が非イオン型吸水性樹脂、または非イオン型吸水性樹脂と他の吸水性樹脂との混合体である舗装用保水性注入材を提供するものである。

この舗装用保水性注入材に用いる非イオン型吸水性樹脂は、電解質水溶液でも吸水能力が変化せず、塩類や酸やアルカリの水溶液の吸水率がよく、一般の吸水性ポリマーより塩類水溶液の保持に適している。

請求項３記載の発明は、前記塩類は酢酸系塩類である舗装用保水性注入材を提供するものである。

上記の構成においては、塩類を酢酸系塩類とすることで、塩類による金属腐食を大幅に低減できる。

また、請求項４記載の発明は、保水性セメントミルク中に吸水性樹脂と塩類とを懸濁させた舗装用保水性注入材をアスファルト舗装内へ注入して固化させた舗装体を提供するものである。

アスファルト舗装内へ上記の舗装用保水性注入材を注入することにより、舗装用保水性注入材が舗装内へ浸透し、固化後には舗装用保水性注入材が多量の水分及び塩類を保持していることから、路面温度抑制機能と凍結抑制機能が長期間維持される。また、二層構造の舗装体においては、表層のみならず基層、或いは三層構造の舗装体においては、表層から中間層や基層まで舗装用保水性注入材を浸透させることも可能であり、これには、表層施工完了後に舗装用保水性注入材を表層から下層まで浸透させてもよいが、基層や中間層などの施工段階ごとに舗装用保水性注入材を注入する方法が、効果的に水分及び塩類を浸透させることができる。

また、請求項５記載の発明は、上記アスファルト舗装は、ポーラスアスファルト舗装である舗装体を提供するものである。

ポーラスアスファルト舗装は、空隙率を20％以上にもすることができ、他のアスファルト舗装よりも空隙率が大きいため、上記舗装用保水性注入材を多量且つ深部まで浸透させることができる。

請求項１記載の舗装用保水性注入材は、保水性セメントミルクと吸水性樹脂と塩類とによって構成されているので、舗装面全体を覆う保水性セメントミルクと、保水性セメントミルク中の吸水性樹脂の双方が塩類水溶液を保持することになり、全体的な塩類水溶液の保水量が多く、路面温度低減効果と凍結抑制効果の双方を高いレベルで両立できる。

請求項２記載の舗装用保水性注入材は、非イオン型吸水性樹脂を用いることにより、一般的な吸水性ポリマーを用いた場合よりも塩類水溶液の保持量が増加し、路面温度低減効果と凍結抑制効果が長期間持続する。

請求項３記載の舗装用保水性注入材は、塩類を酢酸系塩類としており、酢酸系の塩類は凝固点降下度が塩化カルシウムより20℃程度低く、従って凍結抑制の温度限界が大きくなる。また、酢酸系の塩類は金属腐食性が低いから、通行車両や道路周辺の金属の腐食が少ない。

請求項４記載の舗装体は、表面へ敷設した舗装用保水性注入材が大量の塩類水溶液を保持しているので、長期に亘って高い路面温度抑制効果と凍結抑制効果が持続する。また、固化した舗装用保水性注入材は耐久性がよい半たわみ性舗装を形成し、表面の磨耗による轍の形成が抑制される。

請求項５記載の舗装体は、空隙率が大きいポーラスアスファルト舗装上に上記の舗装用保水性注入材を敷設するので、舗装用保水性注入材を多量且つ深部まで浸透させることができ、さらに多量の塩類水溶液を保持させることができて、路面温度低減効果と凍結抑制効果が長期間持続する。

本発明は、舗装用保水性注入材を保水性セメントミルクと吸水性樹脂と塩類とによって構成することにより、高温時における路面温度抑制効果と寒冷時における凍結抑制効果を高いレベルで両立させるという目的を達成した。

図１は本発明の舗装体11を示し、保水性セメントミルク12に粉末状の吸水性樹脂13と塩類（図示せず）を混合したスラリーである本発明の舗装用保水性注入材をポーラスアスファルト舗装14の表面に散布し、ポーラスアスファルト舗装14の表面から少なくとも４cm程度までの部分に舗装用保水性注入材を浸透させて形成する。

ポーラスアスファルト舗装14は、所定の粒径を有する骨材とアスファルトを所定の温度で混合したアスファルト混合物を敷設することにより形成されている。保水性舗装の基盤としてのポーラスアスファルト混合物のマーシャル基準値及び舗設条件の一例をそれぞれ図２及び図３に示す。図２において、突固め回数は両面５０回である。図３において、転圧回数は片道の回数である。

保水性セメントミルク12中の吸水性樹脂13は塩類水溶液を多量に吸収し、保水性セメントミルク12と吸水性樹脂13の両方が塩類を保持した状態でポーラスアスファルト舗装14の空隙に浸透する。比重の関係で吸水性樹脂13は表面付近の密度が高くなる。保水性セメントミルク12が固化することにより、吸水性樹脂13はポーラスアスファルト舗装14の空隙内に安定に維持される。

半たわみ舗装の舗装材などに用いられる保水性セメントミルク12の基材は、セメントに珪素などの微細な空隙を有する特殊な鉱物質粉末を混合したもので、種々の保水率のものがあるが、ここでは保水率が高いものが目的にかなっている（例えば、保水率が60％や80％のもの）。

吸水性樹脂13は、吸収できる水分量が多いほど好ましい。そのような吸水性樹脂として、ポリＮ−ビニルカルボン酸アミド系、ポリアクリルアミド系、ポリビニルアルコール系、或いはポリエチレンオキサイド系のポリマーなどが知られているが、塩類水溶液の吸収性能は非イオン型吸水性樹脂がよい。今回の出願にあたって行った敷設試験の結果では、非イオン型熱可塑性ポリアルキレンオキサイド系吸水性樹脂（例えば商品名アクアコーク（住友精化株式会社製））が良好な吸水量の成績を示している。

塩類としては、塩化カルシウム、塩化カリウム等の無機塩類のほかに、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム等の酢酸系の塩類や、プロピオン酸ナトリウムのようなプロピオン酸系の塩類などの有機酸系の塩類も用いることができる。なかでは、酢酸カリウムのような酢酸系の塩類が好ましい。酢酸系塩類は、凝固点降下度が塩化カルシウムより20℃程度低いから、低温での凍結抑制効果が大きくなる。また、酢酸系塩類は無機塩類よりも鉄などの金属に対する腐食性が低いから、自動車の耐久性を低下させる虞も少なく、舗装中へ含有させる塩類として適当と考えられる。

図４は、舗装用保水性注入材の製造工程を示すフローチャートである。先ず、所定量の水を計量してミキサーへ注ぎ（ステップ11）、所定量の酢酸系塩類をそこへ投入し（ステップ12）、ミキサーで２分間混合する（ステップ13）。続いて、計量した所定量の保水性セメントをミキサーへ投入し（ステップ14）、ミキサーで２分から３分間混合する（ステップ15）。次いで、フロー試験を行い（ステップ16）、今回の混合が最初の２〜３バッチである場合、又は練り状態に変化があった場合はステップ11へ戻り、ステップ11からステップ15の工程により混合比の調整を行う。フロー試験結果が規定範囲内となったときは、所定量の吸水性樹脂を投入し（ステップ17）、ミキサーで１分から２分間混合する（ステップ18）。攪拌により懸濁した舗装用保水性注入材は、ミキサーから舗装面に排出されて舗装面に散布される（ステップ19）。

舗装面へ散布された舗装用保水性注入材は、ポーラスアスファルト舗装の表面から内部へ浸透していくが、振動ローラなどの加振装置により舗装用保水性注入材と舗装とに振動を与えれば、舗装内部の空気が気泡となって浮上し、舗装用保水性注入材がより一層緻密に浸透する。舗装用保水性注入材を敷設後に、ゴムレーキなどにより余剰の舗装用保水性注入材を舗装面から除去する。アスファルト舗装内に浸透した舗装用保水性注入材中の保水性セメントは時間とともに凝固し、吸水性樹脂及び酢酸系塩類はポーラスアスファルト舗装内に保持される。

アスファルト舗装は、ポーラスアスファルト舗装以外の通常のアスファルト舗装や開粒度アスファルト舗装であってもよいが、ポーラスアスファルト舗装はその他のアスファルト舗装よりも空隙率が大きく 、多量の舗装用保水性注入材がアスファルト舗装中の骨材間の空隙に浸透するから、その他のアスファルト舗装よりも保水量が大きくなり、保水効果がより長く維持される。

尚、舗装用保水性注入材散布工程前のアスファルト混合物の舗設は、混合物の分離による注入材の注入むらの発生を回避するために、人力による敷き均しよりはアスファルトフィニッシャのような敷き均し装置による機械式の敷き均しを実行することが好ましい。また、舗装用保水性注入材の浸透を妨げないためには、敷き均し装置へのアスファルト混合物の付着防止に機械油のような油を用いないことが好ましく、散水量も少ないことが好ましい。また、高温での舗装用保水性注入材の散布及び注入は、舗装用保水性注入材が急激に固化し、アスファルト舗装全体に充填されなくなるおそれがあるので、外気の温度が5℃から35℃の間で、アスファルト舗装が45℃以下のときに実行することが好ましい。

上記のようにして形成された舗装体11は、保水性セメントミルク12及び吸水性樹脂13が大量の塩類水溶液を含んでいるので、溶液の水分が蒸発する際に舗装体から熱を奪い、舗装の温度が低下する。舗装体全体の保水量が多く、また、塩類水溶液を吸収してゲル化した吸水性樹脂13からの水分脱出は緩慢であるので、舗装の低温化機能は長期間維持される。また、冬季においては、保水性セメント及び吸水性樹脂内の塩類により路面凍結が抑制される。

舗装体から蒸発した水分については降雨によって補充されるが、降雨量が少ない地域や無降雨の状態が長く続いた場合は、散水車やその他の散水装置で適宜散水することにより路面温度抑制機能を回復できる。また、パイプの全長に亘って周面に無数の穴を形成したものを、舗装体の内部（たとえば側縁の内部）に埋設して外部の給水装置へ接続し、給水装置からパイプを通じて舗装体内へ直接給水するようにしてもよい。この場合、雨水を貯めた貯水タンクから給水するようにすれば、雨水を水資源として有効利用できる。また、舗装体の温度を検出する温度センサを配置し、このセンサの検出信号に基づいて、制御装置が給水のタイミング及び給水量を自動制御するようにしてもよい。

保水性セメント及び吸水性樹脂中の塩類は、時間の経過及び車両などの通行にともなって舗装体の表面から徐々に散逸して凍結抑制機能が低下するが、これも必要に応じて塩類水溶液を舗装面上へ散布するか、或いは前述したように舗装体内へ埋設されたパイプへ接続した貯水タンクへ塩類を添加して舗装体内へ給水することにより、塩類水溶液が保水性セメント及び吸水性樹脂内へ吸収されて凍結抑制機能を回復することができる。

尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の実施の一形態を示し、舗装用保水性注入材を注入した舗装体の断面図。 舗装基盤となるポーラスアスファルト舗装を形成するアスファルトコンクリートのマーシャル基準の一例を示す図である。 舗装基盤となるポーラスアスファルト舗装の舗設条件の一例を示す図である。 舗装用保水性注入材の混合製造工程のフローチャート。

符号の説明

11 舗装体
12 保水性セメントミルク
13 吸水性樹脂
14 ポーラスアスファルト舗装

Claims (5)

1. 保水性セメントミルク中に吸水性樹脂と塩類とを懸濁させた舗装用保水性注入材。
2. 前記吸水性樹脂は、非イオン型吸水性樹脂、または非イオン型吸水性樹脂と他の吸水性樹脂との混合体である請求項１記載の舗装用保水性注入材。
3. 前記塩類は酢酸系塩類である請求項１記載の舗装用保水性注入材。
4. 保水性セメントミルク中に吸水性樹脂と塩類とを懸濁させた舗装用保水性注入材をアスファルト舗装に注入して固化させた舗装体。
5. 上記アスファルト舗装は、ポーラスアスファルト舗装である請求項４記載の舗装体。

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