JP2010163825A - 路盤材適性を有する材料の選定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工した場合に膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料を的確且つ簡易に選定する。
【解決手段】対象となる材料を、（a）エトリンガイト生成と固結を促進させる加速試験、（b）２年以上の施工試験、のいずれかの試験に供した後、その供試体のエトリンガイト含有率と圧縮強度を測定し、該測定値が下式を満足する材料を、膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料として選定する。
圧縮強度（MPa）＜−3.75×エトリンガイト含有率（mass％）＋15
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鋼スラグなどの材料をアスファルトコンクリート舗装の路盤材として使用した際に、路盤材の膨張による舗装面の隆起を防止するために、膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料を選定するための方法に関する。

道路や駐車場などのアスファルトコンクリート舗装では、路盤が膨張することにより舗装面が突然隆起することがある。このように路盤膨張を生じる主たる原因は、例えば、路盤材として鉄鋼スラグが使用されている場合に、固結した鉄鋼スラグ路盤材中にエトリンガイトが生成し、体積膨張を生じるためであると考えられる。
従来、鉄鋼スラグ路盤材としては、成分組成が異なる種々の鉄鋼スラグ（例えば、転炉スラグなどの製鋼スラグ、高炉徐冷スラグなど）が使用されているが、２種類以上のスラグを混合して用いる場合がある。

従来では、どのような鉄鋼スラグ（特に混合スラグ）を用いた場合に、エトリンガイト生成に起因した舗装面の隆起が生じるおそれがあるのかを、的確に推定できるような手法は全く知られていない。
勿論、鉄鋼スラグを成分分析してエトリンガイトを生成する成分の存在やその含有量を特定することはできるが、施工された路盤材中でのエトリンガイトの生成には、スラグの組み合わせ、使用される温度や含水量など、種々の要因が複雑に関与していると考えられるため、鉄鋼スラグ中の成分やその含有量からエトリンガイトの生成量を推定することは極めて難しい。また、舗装面が隆起を生じるのは、エトリンガイトの生成量だけでなく、他の要因も関与している可能性がある。

このため従来では、スラグ路盤材を例に挙げると（i）問題を生じるようなエトリンガイト生成の可能性が殆どないスラグのみを路盤材に使用する、（ii）路盤材用として混合したスラグを長期間（例えば、１年間）放置した後、路盤材に使用する、というような対応を採らざるを得ず、鉄鋼スラグを路盤材に適用するのに大きな制約があった。
したがって本発明の目的は、アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工した場合に膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料を的確且つ簡易に選定することができる選定方法を提供することにある。

本発明者らによる既設のアスファルトコンクリート舗装に関する調査、検討の結果、舗装面が隆起を生じるか否かは、路盤材のエトリンガイト生成量だけに依存しているのではなく、路盤材のエトリンガイト生成量と固結状態（固結の程度）の両方に依存しており、舗装面の隆起を生じるか否かは、路盤材の最終的なエトリンガイト含有率と固結の程度（路盤材の圧縮強度）で整理でき、定量的な基準が得られることが判った。したがって、加速試験などによりエトリンガイトの生成と固結の進行がほぼ終息した段階にある材料のエトリンガイト含有率と圧縮強度を測定し、その測定値を前記基準にあてはめることで、その材料が舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有するか否かを判定できることが判った。

本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工した場合に膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料を選定するための方法であって、
材料を下記（a）、（b）のいずれかの試験に供した後、
（a）エトリンガイト生成と固結を促進させる加速試験
（b）２年以上の施工試験
その供試体のエトリンガイト含有率と圧縮強度を測定し、該測定値が下記（1）式を満足する材料を、前記路盤材適性を有する材料として選定することを特徴とする路盤材適性を有する材料の選定方法。
圧縮強度（MPa）＜−3.75×エトリンガイト含有率（mass％）＋15 …（1）

［2］上記［1］の選定方法において、材料が、コンクリート廃材、廃路盤材、レンガ廃材、スラグ、砕石の中から選ばれる１種または２種以上からなることを特徴とする路盤材適性を有する材料の選定方法。
［3］上記［2］の選定方法において、スラグが２種以上の鉄鋼スラグを混合したものであることを特徴とする路盤材適性を有する材料の選定方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの選定方法において、エトリンガイト生成と固結を促進させる加速試験は、材料に石膏を添加して混合した供試体を用い、試験期間を２８日以上とすることを特徴とする路盤材適性を有する材料の選定方法。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの選定方法で選定された材料を、アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工することを特徴とする路盤材の施工方法。

本発明の選定方法によれば、アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工した場合に膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料を簡易且つ的確に選定することができる。

路盤膨張の進行がほぼ終息したと推定される複数箇所の既設アスファルトコンクリート舗装について、舗装面の隆起の有無を路盤材のエトリンガイト含有率と固結状態（圧縮強度）との関係で示したグラフ

路盤材として鉄鋼スラグを用いた既設のアスファルトコンクリート舗装であって、路盤膨張の進行（路盤材のエトリンガイト生成と固結の進行）がほぼ終息したと推定される複数箇所のアスファルトコンクリート舗装について、舗装面の隆起の有無を調べるとともに、採取した路盤材サンプルのエトリンガイト含有率と固結状態を調べた。なお、この調査では、舗装面長さ２０ｃｍで２ｃｍ以上の高低差がある場合に「舗装面の隆起」と判断した。

エトリンガイト含有率は、採取した路盤材サンプルを縮分・粉砕した後、Ｘ線回折により定量した。
路盤材の固結状態については、次のようにして得られた圧縮強度で評価した。まず、採取した路盤材サンプルの固結状態を、以下のような基準で３段階評価し、指数化した。
固結指数１：スコップで解砕可能な程度の固結状態
固結指数２：スコップでは解砕できないが、電動ハンマーで解砕可能な程度の固結状態
固結指数３：電動ハンマーで解砕可能であるが、解砕に長時間を要する固結状態

一方、同じ路盤から採取した他の路盤材サンプルについて、ＪＩＳ−Ａ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠してコア供試体の圧縮強度を測定し、複数サンプル（ｎ＝５）の平均値を求めた。その平均値を、上記固結指数と対応させたところ、以下のような結果となった。
固結指数１＝圧縮強度平均値：約３ＭＰａ
固結指数２＝圧縮強度平均値：約６ＭＰａ
固結指数３＝圧縮強度平均値：約９ＭＰａ

なお、各路盤材サンプルの圧縮強度は、コア供試体の高さがその直径の２倍より小さい場合には、ＪＩＳ−Ａ１１０７「コンクリートからのコア及びはりの切取り方法並びに強度試験方法」に基づいて測定値を補正し、直径の２倍の高さをもつコア供試体の圧縮強度に換算した。また、角柱供試体しか作成できない場合には、ＪＩＳ−Ａ１１１４「コンクリートからの角柱供試体の採取方法及び強度試験方法」に準拠して圧縮強度を測定した。

図１は、以上のような調査・測定の結果を整理し、舗装面の隆起の有無を路盤材のエトリンガイト含有率と固結状態（圧縮強度）との関係で示したものである。同図によれば、路盤材のエトリンガイト含有率と圧縮強度が下記（1）式を満足するアスファルトコンクリート舗装は、舗装面の隆起が生じていない。これに対して、路盤材のエトリンガイト含有率と圧縮強度が下記（1）式を満足しないアスファルトコンクリート舗装は、一部に舗装面の隆起が生じていないものもあるが、殆どが舗装面の隆起を生じている。したがって、エトリンガイト生成と固結の進行がほぼ終息した路盤材のエトリンガイト含有率と圧縮強度が下記（1）式を満足する領域にあれば、舗装面の隆起は生じないと考えてよい。
圧縮強度（MPa）＜−3.75×エトリンガイト含有率（mass％）＋15 …（1）

そこで、本発明では、アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工した場合に膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料を選定するために、対象となる材料（例えば、鉄鋼スラグ）を下記（a）、（b）のいずれかの試験に供した後、その供試体のエトリンガイト含有率と圧縮強度を測定し、この測定値が上記（1）式を満足する材料を、舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料として選定する。
（a）エトリンガイト生成と固結を促進させる加速試験
（b）２年以上の施工試験
ここで、上記（a）、（b）の試験は、材料をエトリンガイト生成と固結の進行がほぼ終息した状態にするために行うものである。

上記（a）の加速試験には種々の方法があるが、例えば、エトリンガイトの生成を促進させるために材料（例えば、鉄鋼スラグ）に石膏を添加して混合した供試体を用い、且つ試験期間を２８日以上とする条件で行うことが好ましい。試験期間が２８日以上であれば、エトリンガイト生成と固結の進行がほぼ終息した状態とすることができる。具体的な試験条件は、例えば、次のようにする。装置及び器具、試料の調整、供試体の作成については、ＪＩＳ−Ａ５０１５「付属書２
鉄鋼スラグの水浸膨張試験方法」に従う。供試体となる材料の粒度は、路盤材として施工する粒度とし、材料には、エトリンガイトの生成を促進させるために少量の石膏を添加・混合する。通常、石膏の添加量は０．５〜５mass％（好ましくは１〜３mass％）程度とする。試験温度は１０〜４０℃（好ましくは２０〜３０℃）とし、試験期間は２８日以上とする。この試験期間を経た供試体を回収し、さきに図１に関する説明で述べた方法でエトリンガイト含有率と圧縮強度を測定する。

また、上記（b）の施工試験は、試験用の施工区を設け、実際の施工と同じ条件で舗装の施工を行う。施工区の大きさは任意であり、例えば、上述の加速試験規模（ＪＩＳ−Ａ５０１５の場合は１５ｃｍ）でもよいが、一般には４ｍ以上×３ｍ以上とするのが好ましい。この施工試験を２年以上とするのは、施工後２年経過すればエトリンガイト生成と固結の進行がほぼ終息するからである。なお、試験期間を５年以上とすれば更に確実である。この試験期間を経た供試体を回収し、さきに図１に関する説明で述べた方法でエトリンガイト含有率と圧縮強度を測定する。
以上により、アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工した場合に膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料を選定することができ、選定された材料は、そのままアスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工することができる。

路盤材として使用される可能性がある材料としては、例えば、コンクリート廃材、廃路盤材、レンガ廃材、スラグ（ごみ溶融スラグ、鉄鋼スラグなど）、砕石などがあり、これらを単独でまたは混合して路盤材に使用した場合、膨張による舗装面の隆起を生じることがあり得る。したがって、本発明の選定方法は、これらの１種または２種以上からなる材料を対象とすることができる。
また、本発明が対象とする材料が鉄鋼スラグまたは鉄鋼スラグを含むものである場合には、鉄鋼スラグは、１種のスラグ（例えば、転炉スラグ）からなるものでもよいし、２種以上のスラグを混合したもの（例えば、転炉スラグと高炉徐冷スラグを混合したもの）でもよい。通常、鉄鋼スラグ路盤材としては２種以上のスラグを混合したものが用いられる。鉄鋼スラグの種類としては、転炉スラグ（脱炭スラグ）などの製鋼スラグ、高炉徐冷スラグなどがあるが、これらに限定されない。

Claims (5)

1. アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工した場合に膨張による舗装面の隆起を生じさせない路盤材適性を有する材料を選定するための方法であって、
   材料を下記（a）、（b）のいずれかの試験に供した後、
   （a）エトリンガイト生成と固結を促進させる加速試験
   （b）２年以上の施工試験
   その供試体のエトリンガイト含有率と圧縮強度を測定し、該測定値が下記（1）式を満足する材料を、前記路盤材適性を有する材料として選定することを特徴とする路盤材適性を有する材料の選定方法。
   圧縮強度（MPa）＜−3.75×エトリンガイト含有率（mass％）＋15 …（1）
2. 材料が、コンクリート廃材、廃路盤材、レンガ廃材、スラグ、砕石の中から選ばれる１種または２種以上からなることを特徴とする請求項１に記載の路盤材適性を有する材料の選定方法。
3. スラグが２種以上の鉄鋼スラグを混合したものであることを特徴とする請求項２に記載の路盤材適性を有する材料の選定方法。
4. エトリンガイト生成と固結を促進させる加速試験は、材料に石膏を添加して混合した供試体を用い、試験期間を２８日以上とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の路盤材適性を有する材料の選定方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の選定方法で選定された材料を、アスファルトコンクリート舗装の路盤材として施工することを特徴とする路盤材の施工方法。

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