JP2009091872A

JP2009091872A - 路面舗装用組成物及び路面舗装法

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Publication number: JP2009091872A
Application number: JP2007266408A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Fuji; 良和藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】土系の骨材を含み、無機材料のみでなり、強度及び耐摩耗性が改良された路面舗装用組成物を提供する。
【解決手段】土系の骨材を１００重量部と、高炉水砕スラグを３０〜８００重量部と、アルカリ刺激剤を１５〜１００重量部とを含有する路面舗装用組成物は、強度及び耐摩耗性が改良され、無機材料のみでなる路面舗装用組成物である。土系骨材としては、土、石炭灰、火山灰及び粉砕した廃瓦のうちの少なくとも１つが好ましく使用可能であり、アルカリ刺激剤としては、セメント、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム及び硫酸塩のうちの少なくとも１つが好ましく使用可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、路面舗装用組成物、特に土系の骨材を含み、無機材料のみでなる路面舗装用組成物及び該組成物を用いる路面舗装法の技術分野に属する。

従来、土や粉砕した廃瓦あるいは石炭灰や火山灰等の土系の骨材を含む路面舗装用組成物が知られている（例えば特許文献１参照）。しかし、この特許文献１に記載の路面舗装用組成物は、アクリル樹脂やウレタン樹脂等の有機系合成樹脂をバインダとして用いるものである。

これに対し、土、セメント、高炉水砕スラグに、凝固促進剤として無機塩類水溶液を含有し、無機材料のみからなる土系の路面舗装用組成物が提案されている（特許文献２参照）。この特許文献２に記載の技術は、土が１００重量部、セメントが２〜５重量部、高炉水砕スラグが１〜２重量部、無機塩類水溶液が０．２〜０．７重量部を代表的な組成として教示している。

特許文献２に記載されるような土系路面舗装用組成物は、自然環境に与える影響が少なく、景観保全に役立ち、照り返しが少なくて歩行性に優れるばかりでなく、透水性に優れて降雨時でも歩行性が損なわれず、保水性に優れて蒸散効果によりヒートアイランド現象の抑制に寄与する等の特徴がある。

しかし、特許文献２に記載の路面舗装用組成物においても、まだ強度ないし耐摩耗性の点でコンクリート舗装やアスファルト舗装と比べて十分ではないという問題が残っている。例えば、強度が不足すると、寒冷時に凍上現象が起きて路面に亀裂が入るおそれがある。また、耐摩耗性が不足すると、路面が削れて粉塵が発生するおそれがある。その結果、使用範囲が限られ、寒冷地で施工できない、あるいは駐車場に適用できないという不具合がある。

ところで、高炉で発生した溶融スラグを加圧水等で急冷却して製造される高炉水砕スラグは、一般に、路面舗装用組成物、とりわけ土系路面舗装用組成物に骨材として用いられることはなかった。例えば、非特許文献１には、高炉水砕スラグの用途として、裏込め材、覆土材、盛土材、路床改良材、法面保護等が記載されているが、路面舗装材、とりわけ土系路面舗装材としての使用は記載されていない。

なお、前記特許文献２に記載の土系路面舗装用組成物には、高炉水砕スラグが含まれているが、これは配合量から明らかなように、高炉水砕スラグをセメント混和剤として用いているのであり、骨材としての使用ではない。

特開平１１−６１０３号公報特許第２７４８３１２号明細書鐵鋼スラグ協会、"土工用水砕スラグ"、［online］、［平成１９年１０月３日検索］、インターネット＜URL:http://slg.jp/slag/catalog/pdf/c-04b.pdf＞

本発明者は、土系の骨材を含み、無機材料のみでなり、強度ないし耐摩耗性が改良された路面舗装用組成物の開発を進めていたところ、高炉水砕スラグを骨材として用いることが可能なこと（換言すれば土系骨材の一部を高炉水砕スラグで置換することが可能なこと）、及び高炉水砕スラグを骨材として用いることにより、凝固促進剤として無機塩類水溶液を添加することなく、強度ないし耐摩耗性に優れる土系路面舗装材が形成されることを見出して、本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明は、無機材料のみでなる路面舗装用組成物であって、土系骨材を１００重量部と、高炉水砕スラグを３０〜８００重量部と、アルカリ刺激剤を１５〜１００重量部とを含有することを特徴とする。

また、本発明は、無機材料のみでなる路面舗装法であって、土系骨材を１００重量部と、高炉水砕スラグを３０〜８００重量部と、アルカリ刺激剤を１５〜１００重量部とを含有する組成物を水で練って被舗装面上に施工することを特徴とする。

その場合に、土系骨材は、従来、この種の技術分野で相互に置換可能に汎用される、土、石炭灰、火山灰及び粉砕した廃瓦のうちの少なくとも１つであることが好ましい。

また、アルカリ刺激剤は、従来、この種の技術分野で相互に置換可能に汎用される、セメント、酸化カルシウム（ＣａＯ：生石灰）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２：消石灰）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び硫酸塩のうちの少なくとも１つであることが好ましい。

高炉水砕スラグは、比重が１．６程度と比較的軽い粒子状物質（粒径はおよそ５ｍｍ以下）であるから、土系路面舗装用組成物の骨材として、土、石炭灰、火山灰及び粉砕した廃瓦等と同様に取り扱い使用することが可能である。すなわち、土系骨材の一部を高炉水砕スラグで置換することが可能である。

また、高炉水砕スラグは、多孔質であるから、透水性及び保水性に優れると共に、内部摩擦角が３５°以上と相対的に大きいから、せん断強さが大きく、施工時のみならず施工後長期間に亘って透水性及び保水性が確保される。

そして、高炉水砕スラグは、潜在水硬性を有するから、アルカリ刺激剤の存在下で、ガラス質部分が水分と共に膨潤、溶解し、水和物（ケイ酸カルシウム）が生成し、再結晶することにより、経時的に硬化、固結する性質がある。そのため、凝固促進剤として無機塩類水溶液を添加することなく、強度ないし耐摩耗性に優れる土系路面舗装材が形成される。また、舗装材の液状化に対する安定性にも優れる。

さらに、高炉水砕スラグは、アルカリ骨材反応を低減するから、施工後の土系路面舗装材のひび割れ等の劣化が抑制される。

本発明に係る路面舗装用組成物では、高炉水砕スラグは、骨材として配合される。したがって、その配合量は比較的大きく、土系骨材１００重量部に対し、高炉水砕スラグは３０〜８００重量部配合される。この点、土１００重量部に対し、高炉水砕スラグの配合量が１〜２重量部であり、高炉水砕スラグをセメント混和剤として用いている特許文献２に記載の路面舗装用組成物とは構成が大きく異なるものである。

そして、本発明に係る路面舗装用組成物では、高炉水砕スラグは、多孔質で透水性及び保水性に優れるという土系骨材としての良好な機能と、潜在水硬性により経時的に十分大きい強度を発現するという硬化剤としての良好な機能との２つの機能を同時に満足に発揮する。換言すれば、本発明においては、高炉水砕スラグを反応性のある土系骨材として使用しているのである。

しかも、高炉水砕スラグは、せん断強さが大きいから、施工時の圧力によって空孔が潰れる可能性が相対的に低く、したがって、高炉水砕スラグを多く含まない従来の土系路面舗装用組成物と比べると、本発明に係る土系路面舗装用組成物は、透水性及び保水性が向上する。

本発明者の知見によれば、アルカリ刺激剤として、セメント、水酸化カルシウム、硫酸塩を用いたときは、より好ましい結果が得られ、特に、セメント、水酸化カルシウムを用いたときに、さらに好ましい結果が得られる。

本発明に係る路面舗装用組成物の施工方法は、転圧方式、練り込み方式が使用可能であり、転圧方式の場合の水の添加量は、本発明に係る路面舗装用組成物１００重量部に対し１０〜１５重量部程度、練り込み方式の場合の水の添加量は、１５〜１８重量部程度である。

土系骨材及び高炉水砕スラグの粒径は、形成される土系路面舗装材の外観の観点から５ｍｍ以下が好ましい。

土系骨材１００重量部に対し高炉水砕スラグが３０重量部未満であると、形成される土系路面舗装材の強度ないし耐摩耗性の改良が不十分となる。一方、８００重量部を超えると、土系骨材の比率がそれだけ低くなり、形成される土系路面舗装材の外観が土系舗装らしくなくなる。

そして、高炉水砕スラグが３０〜８００重量部の範囲内で多いほど、潜在水硬性により強度ないし耐摩耗性がより向上し、また、透水性及び保水性も改善される。これは、前述したように、高炉水砕スラグの空孔が施工時の圧力によって潰れる可能性が相対的に低いからである。

また、高炉水砕スラグ３０〜８００重量部に対しアルカリ刺激剤が１５重量部未満であると、高炉水砕スラグの潜在水硬性の発現が不十分となる。一方、１００重量部を超えても、もはや効果の向上が見られない。

以下、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明する。

土系骨材として真砂土、アルカリ刺激剤として普通ポルトランドセメントを用い、図１に示す配合にて本発明に係る路面舗装用組成物を作製した（実施例１〜１０）。この組成物に図１に示す割合にて水を加えて練り合わせ、５ｃｍの厚さに８００ｋｇ／ｃｍ^２（７．８４×１０^７Ｐａ）の圧力で転圧して２日間養生させた。

比較のため、図１に示す配合にて凝固促進剤（無機塩類水溶液）を添加し、高炉水砕スラグ及びセメントの配合量が相対的に少ない路面舗装用組成物（特許文献２に記載の土系路面舗装用組成物）を作製し（比較例）、実施例と同様にして２日間養生させた。

形成された土系路面舗装材を用いて図２に示す各種の試験を行った。結果を同じく図２に併記する（なお、１ｋｇ／ｃｍ^２＝９．８×１０^４Ｐａ）。

耐摩耗性簡易試験は、形成された土系路面舗装材のブロック一対を両手に持ち、３０秒間擦り合わせて粉塵の発生の有無を観察した。

滑り抵抗値のＢＰＮは、英国式滑り抵抗値のことで、振り子形の重錘を路面を滑走するように振り下ろして路面の滑り抵抗を計測した。ＢＰＮが７０でほぼ摩擦係数が０．７０である。

実施例１〜１０の一軸圧縮強度が比較例に比べて向上した。これは、実施例１〜１０では高炉水砕スラグを骨材として用い、高炉水砕スラグの配合量が比較例よりも大きく、高炉水砕スラグの潜在水硬性が発現したからであると考察される。さらに、実施例１〜１０のなかでも、高炉水砕スラグの配合量が多いものほど、またセメントの配合量が多いものほど、一軸圧縮強度が大きくなっていた。

全実施例において耐摩擦性簡易試験で粉塵の発生が見られなかった。

透水性及び保水性の点でも全実施例で比較例より優れる結果が得られた。これは、多孔質の高炉水砕スラグのせん断強さが大きく、転圧時の圧力によって空孔が潰れる可能性が真砂土よりも小さかったからであると考察される。

滑り抵抗も、湿潤、乾燥の両方で、実施例１〜１０は比較例よりも大きかった。この結果、より自然の土系舗装の歩行性が得られることとなる。

なお、従来、この種の技術分野において、土系骨材として、土の代わりに、石炭灰、火山灰又は粉砕した廃瓦を用いることは周知事項であり、またアルカリ刺激剤として、セメントの代わりに、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム又は硫酸塩を用いることも周知事項である。したがって、高炉水砕スラグを骨材として用い、高炉水砕スラグの配合量が従来より相対的に大きい本発明に係る路面舗装用組成物において、真砂土をその他の土系骨材に置換し、また普通ポルトランドセメントをその他のアルカリ刺激剤に置換することが容易にでき、その結果は、上記と同様、比較例よりも良好な結果が得られるものと考えられる。

本発明は、多孔質で透水性及び保水性に優れ、潜在水硬性により大きい強度を発現する高炉水砕スラグを、骨材として相対的に大きい配合量で路面舗装用組成物に配合するから、強度ないし耐摩耗性に優れる土系路面舗装材が形成され、その結果、寒冷地にも良好に施工でき、駐車場にも満足に適用できる路面舗装用組成物が提供される。

本発明の実施例１〜１０及び比較例で調製した路面舗装用組成物の組成を示す表である。実施例１〜１０及び比較例の試験項目及び試験結果を示す表である。

Claims

無機材料のみでなる路面舗装用組成物であって、
土系骨材を１００重量部と、
高炉水砕スラグを３０〜８００重量部と、
アルカリ刺激剤を１５〜１００重量部とを含有することを特徴とする路面舗装用組成物。
土系骨材は、土、石炭灰、火山灰及び粉砕した廃瓦のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の路面舗装用組成物。
アルカリ刺激剤は、セメント、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム及び硫酸塩のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１又は２に記載の路面舗装用組成物。
無機材料のみでなる路面舗装法であって、
土系骨材を１００重量部と、高炉水砕スラグを３０〜８００重量部と、アルカリ刺激剤を１５〜１００重量部とを含有する組成物を水で練って被舗装面上に施工することを特徴とする路面舗装法。