JP2013204305A - ホワイトトッピング舗装 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、補修頻度や施工期間を減らすことができるホワイトトッピング舗装を提供する。
【解決手段】下記（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）の各成分を含む結合材を用いたコンクリートであって、その材齢１日の曲げ強度が３．４７Ｎ／ｍｍ２以上であるコンクリートにより、コンクリート層を形成してなる、ホワイトトッピング舗装。
（Ａ）高炉セメント類
（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質粉末
（Ｃ）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏
【選択図】なし
【解決手段】下記（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）の各成分を含む結合材を用いたコンクリートであって、その材齢１日の曲げ強度が３．４７Ｎ／ｍｍ２以上であるコンクリートにより、コンクリート層を形成してなる、ホワイトトッピング舗装。
（Ａ）高炉セメント類
（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質粉末
（Ｃ）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏
【選択図】なし
Description
本発明は、ホワイトトッピング工法により補修した舗装に関する。
アスファルト舗装は、交通荷重により轍が発生しやすく、交通量の多い場所では早期に補修が必要になる場合がある。そして、該補修の工法の一つに、ホワイトトッピング工法が知られている。
ホワイトトッピング工法とは、アスファルト舗装の上に、コンクリートをオーバレイするか、アスファルト混合物層を切削してインレイするものである。該工法の中でも、既設のアスファルト舗装とコンクリートの薄層を一体的に付着させる、薄層付着型のホワイトトッピング工法は、アスファルト混合物層とコンクリート層の複合平板効果により剛性が高く、コンクリートに生じる曲げ応力を軽減できる利点がある。
ホワイトトッピング工法とは、アスファルト舗装の上に、コンクリートをオーバレイするか、アスファルト混合物層を切削してインレイするものである。該工法の中でも、既設のアスファルト舗装とコンクリートの薄層を一体的に付着させる、薄層付着型のホワイトトッピング工法は、アスファルト混合物層とコンクリート層の複合平板効果により剛性が高く、コンクリートに生じる曲げ応力を軽減できる利点がある。
従来、前記工法に用いられているコンクリートの曲げ強度は、通常、材齢２８日で６．０Ｎ／ｍｍ２程度であるが、さらに曲げ強度の高いコンクリートを用いることができれば、以下の効果が期待できる。例えば、コンクリートの曲げ強度を９．０Ｎ／ｍｍ２に設定して試算すると、
（１）コンクリート版厚を１０ｃｍとした場合、設計耐用年数は、従来のコンクリートを用いれば１０年であるのに対し、前記設定のコンクリートを用いれば２０年以上となる。したがって、舗装の耐久性（強度）が向上して補修頻度を減らすことができる。
（２）コンクリート版厚を１０ｃｍとした場合、目地間隔は、従来のコンクリートでは１．２〜１．８ｍであるのに対し、前記設定のコンクリートでは３ｍ程度まで延長することができる。したがって、コンクリート版の割り付けパターンの自由度が高くなるため、カッタ工、ガスケット挿入工などの目地工の施工延長を減らせる分、施工期間を短縮できる。
（３）設計耐用年数を１０年とした場合、従来のコンクリートを用いればコンクリート版厚は１０ｃｍ程度が必要となるため、既設アスファルト舗装のアスファルト混合物層の厚さは、１５ｃｍ程度が必要になるのに対して、前記設定のコンクリートを用いればコンクリート版厚を５ｃｍ程度まで薄肉化することが可能となるため、既設のアスファルト混合物層の厚さが１０ｃｍ程度のアスファルト舗装にも適用することができる。したがって、補修の対象となるアスファルト舗装の範囲が広がる。
よって、ホワイトトッピング工法においては、曲げ強度が大きい高強度コンクリートが望ましい。
（１）コンクリート版厚を１０ｃｍとした場合、設計耐用年数は、従来のコンクリートを用いれば１０年であるのに対し、前記設定のコンクリートを用いれば２０年以上となる。したがって、舗装の耐久性（強度）が向上して補修頻度を減らすことができる。
（２）コンクリート版厚を１０ｃｍとした場合、目地間隔は、従来のコンクリートでは１．２〜１．８ｍであるのに対し、前記設定のコンクリートでは３ｍ程度まで延長することができる。したがって、コンクリート版の割り付けパターンの自由度が高くなるため、カッタ工、ガスケット挿入工などの目地工の施工延長を減らせる分、施工期間を短縮できる。
（３）設計耐用年数を１０年とした場合、従来のコンクリートを用いればコンクリート版厚は１０ｃｍ程度が必要となるため、既設アスファルト舗装のアスファルト混合物層の厚さは、１５ｃｍ程度が必要になるのに対して、前記設定のコンクリートを用いればコンクリート版厚を５ｃｍ程度まで薄肉化することが可能となるため、既設のアスファルト混合物層の厚さが１０ｃｍ程度のアスファルト舗装にも適用することができる。したがって、補修の対象となるアスファルト舗装の範囲が広がる。
よって、ホワイトトッピング工法においては、曲げ強度が大きい高強度コンクリートが望ましい。
かかる事情から、特許文献１では、かさ密度が０．５５〜０．７０ｇ／ｃｍ２の粒体シリカフュームがセメントに対して５〜１５質量％で、且つ硫酸カルシウムがセメントに対して５〜１５質量％含有されている高強度コンクリート組成物が提案されている。しかし、該組成物を遠心成形に用いた場合に、その圧縮強度は１００Ｎ／ｍｍ２以上になるとされているが、遠心成形以外での曲げ強度を含む強度についての記載はない。
なお、非特許文献１〜４は、後記の実施例で舗装構造としての耐用年数を算出するのに際し、参考にした文献である。
なお、非特許文献１〜４は、後記の実施例で舗装構造としての耐用年数を算出するのに際し、参考にした文献である。
舗装技術専門委員会報告 Ｒ−２１「ホワイトトッピング試験舗装 供用５年報告」、セメント協会、３〜６頁、２００７年
西澤辰男、「３次元ＦＥＭに基づいたコンクリート舗装構造解析パッケージの開発」、土木学会舗装工学論文集 第５巻、１１２〜１２１頁、２０００年
舗装設計便覧（平成１８年２月）、日本道路協会、１０９〜１４４頁、および１６６〜１９３頁、２００６年
２００７年制定舗装標準示方書、土木学会、１〜５３頁、２００７年
したがって、本発明は、高強度コンクリートを用いたホワイトトッピング舗装を提供することを目的とする。
そこで、本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の構成成分を結合材として含むコンクリートをコンクリート層に用いたホワイトトッピング舗装は、前記効果を奏することを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の［１］〜［５］を提供する。なお、％は特に示さない限り、質量％である。
［１］下記（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）の各成分を含む結合材を用いたコンクリートであって、その材齢１日の曲げ強度が３．４７Ｎ／ｍｍ２以上であるコンクリートにより、コンクリート層を形成してなる、ホワイトトッピング舗装。
（Ａ）高炉セメント類
（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質粉末
（Ｃ）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏
［２］前記高炉セメント類が、（Ａ１）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および（Ａ３）副材の各成分を含む、前記［１］に記載のホワイトトッピング舗装。
［３］前記結合材が（Ａ１）成分を４〜４０％、（Ａ２）成分を４０〜９０％、（Ａ３）成分を７％以下、（Ｂ）成分を１〜３０％。および（Ｃ）成分を１〜２０％含む、前記［１］または［２］に記載のホワイトトッピング舗装。
［４］前記高炉セメント類が高炉セメントである、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のホワイトトッピング舗装。
［５］コンクリート中の水／結合材比が１２〜３５％である、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載のホワイトトッピング舗装。
［１］下記（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）の各成分を含む結合材を用いたコンクリートであって、その材齢１日の曲げ強度が３．４７Ｎ／ｍｍ２以上であるコンクリートにより、コンクリート層を形成してなる、ホワイトトッピング舗装。
（Ａ）高炉セメント類
（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質粉末
（Ｃ）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏
［２］前記高炉セメント類が、（Ａ１）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および（Ａ３）副材の各成分を含む、前記［１］に記載のホワイトトッピング舗装。
［３］前記結合材が（Ａ１）成分を４〜４０％、（Ａ２）成分を４０〜９０％、（Ａ３）成分を７％以下、（Ｂ）成分を１〜３０％。および（Ｃ）成分を１〜２０％含む、前記［１］または［２］に記載のホワイトトッピング舗装。
［４］前記高炉セメント類が高炉セメントである、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のホワイトトッピング舗装。
［５］コンクリート中の水／結合材比が１２〜３５％である、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載のホワイトトッピング舗装。
本発明のホワイトトッピング舗装は、以下の効果を奏する。
（ａ）耐久性が高いため補修頻度を減らすことができる。
（ｂ）コンクリート版の割り付けパターンの自由度が高いため、目地工の施工延長を減らして施工期間を短縮できる。
（ｃ）補修の対象となるアスファルト舗装の範囲が広がる。
（ａ）耐久性が高いため補修頻度を減らすことができる。
（ｂ）コンクリート版の割り付けパターンの自由度が高いため、目地工の施工延長を減らして施工期間を短縮できる。
（ｃ）補修の対象となるアスファルト舗装の範囲が広がる。
本発明は、前記のとおり、（Ａ）高炉セメント類、（Ｂ）特定のＢＥＴ比表面積を有するポゾラン質粉末、および、（Ｃ）特定のブレーン比表面積を有する無水石膏とを含む結合材を用いて、特定の曲げ強度を有するコンクリートにより、コンクリート層を形成してなるホワイトトッピング舗装等である。
以下に、本発明について、１．結合材、２．結合材中の各成分の含有率、３．コンクリートの順に詳細に説明する。
以下に、本発明について、１．結合材、２．結合材中の各成分の含有率、３．コンクリートの順に詳細に説明する。
１．結合材
（Ａ）高炉セメント類
高炉セメント類は、（Ａ１）特定のブレーン比表面積を有する高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および（Ａ３）副材とを含むセメント組成物、高炉セメントのＡ種、Ｂ種、並びにＣ種等が挙げられる。
以下に、（Ａ１）〜（Ａ３）の各成分について説明する。
（Ａ）高炉セメント類
高炉セメント類は、（Ａ１）特定のブレーン比表面積を有する高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および（Ａ３）副材とを含むセメント組成物、高炉セメントのＡ種、Ｂ種、並びにＣ種等が挙げられる。
以下に、（Ａ１）〜（Ａ３）の各成分について説明する。
（Ａ１）高炉スラグ粉末
高炉スラグ粉末は、高炉セメントに由来する高炉スラグ粉末のほか、高炉セメントに由来しない、コンクリートの機能向上等を目的に別途添加する高炉スラグ粉末を含む。そして、高炉スラグ粉末として、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０６に規定するコンクリート用高炉スラグ微粉末や、これらの粉砕物が挙げられる。
高炉スラグ粉末の粉末度は、ブレーン比表面積で３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４０００〜１００００ｃｍ２／ｇがより好ましい。該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満では潜在水硬性が低く、１２０００ｃｍ２／ｇを超えると粉砕の手間が増大してコスト高になる。
なお、高炉スラグ粉末や後記の各種粉末の粉砕手段として、ボールミルやロッドミルなどが使用できる。
高炉スラグ粉末は、高炉セメントに由来する高炉スラグ粉末のほか、高炉セメントに由来しない、コンクリートの機能向上等を目的に別途添加する高炉スラグ粉末を含む。そして、高炉スラグ粉末として、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０６に規定するコンクリート用高炉スラグ微粉末や、これらの粉砕物が挙げられる。
高炉スラグ粉末の粉末度は、ブレーン比表面積で３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４０００〜１００００ｃｍ２／ｇがより好ましい。該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満では潜在水硬性が低く、１２０００ｃｍ２／ｇを超えると粉砕の手間が増大してコスト高になる。
なお、高炉スラグ粉末や後記の各種粉末の粉砕手段として、ボールミルやロッドミルなどが使用できる。
（Ａ２）セメントクリンカ粉末
セメントクリンカ粉末は、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、および耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメントのクリンカ粉末、および、普通エコセメントのクリンカ粉末から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。
また、前記セメントクリンカ粉末は、部分的に水和したものも含む。部分的に水和したセメントクリンカ粉末を含むセメント組成物は、流動性が向上するため好ましい。この部分水和の程度は、強熱減量で示せば０．５〜５．０％である。この部分水和は、例えば、セメントクリンカに散水しながら粉砕するか、セメントクリンカ粉末や、高炉セメントなどのセメント粉末に、水を添加して撹拌し混合するか、または、これらの粉末を相対湿度８０％以上の雰囲気下に１週間以上保持する等により行われる。
セメントクリンカ粉末は、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、および耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメントのクリンカ粉末、および、普通エコセメントのクリンカ粉末から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。
また、前記セメントクリンカ粉末は、部分的に水和したものも含む。部分的に水和したセメントクリンカ粉末を含むセメント組成物は、流動性が向上するため好ましい。この部分水和の程度は、強熱減量で示せば０．５〜５．０％である。この部分水和は、例えば、セメントクリンカに散水しながら粉砕するか、セメントクリンカ粉末や、高炉セメントなどのセメント粉末に、水を添加して撹拌し混合するか、または、これらの粉末を相対湿度８０％以上の雰囲気下に１週間以上保持する等により行われる。
また、セメントクリンカ粉末のブレーン比表面積は、３０００〜５０００ｃｍ２／ｇが好ましく、３１００〜４８００ｃｍ２／ｇがより好ましい。
該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が低く、５０００ｃｍ２／ｇを超えると粉砕に手間がかかりコスト高になる。
前記セメントクリンカ粉末は、Ｃ３Ｓを４５〜８０％およびＣ３Ａを４〜２０％含むものが好ましく、Ｃ３Ｓを５０〜７５％およびＣ３Ａを５〜１５％含むものがより好ましい。Ｃ３Ｓの含有率が４５〜８０％、またはＣ３Ａの含有率が４〜２０％の範囲を外れると、セメント組成物の強度発現性が低下する場合がある。
該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が低く、５０００ｃｍ２／ｇを超えると粉砕に手間がかかりコスト高になる。
前記セメントクリンカ粉末は、Ｃ３Ｓを４５〜８０％およびＣ３Ａを４〜２０％含むものが好ましく、Ｃ３Ｓを５０〜７５％およびＣ３Ａを５〜１５％含むものがより好ましい。Ｃ３Ｓの含有率が４５〜８０％、またはＣ３Ａの含有率が４〜２０％の範囲を外れると、セメント組成物の強度発現性が低下する場合がある。
（Ａ３）副材
副材は、二水石膏、半水石膏、石炭灰および石灰石粉末から選ばれる少なくとも１種以上である。
ここで、前記石膏として、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、および半水石膏から選ばれる少なくとも１種以上の石膏や石膏混合物が挙げられる。
該石膏や石膏混合物のブレーン比表面積は、２０００〜１００００ｃｍ２／ｇが好ましく、２５００〜８０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。該値が２０００〜１００００ｃｍ２／ｇの範囲において、セメント組成物の流動性や強度発現性が高くなる傾向がある。
副材は、二水石膏、半水石膏、石炭灰および石灰石粉末から選ばれる少なくとも１種以上である。
ここで、前記石膏として、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、および半水石膏から選ばれる少なくとも１種以上の石膏や石膏混合物が挙げられる。
該石膏や石膏混合物のブレーン比表面積は、２０００〜１００００ｃｍ２／ｇが好ましく、２５００〜８０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。該値が２０００〜１００００ｃｍ２／ｇの範囲において、セメント組成物の流動性や強度発現性が高くなる傾向がある。
また、前記石炭灰や石灰石粉末は、セメント組成物の流動性や強度発現性を向上させる効果がある。該効果を有効に発揮するためには、石炭灰や石灰石粉末のブレーン比表面積は、２０００〜１００００ｃｍ２／ｇが好ましく、２５００〜１００００ｃｍ２／ｇがより好ましく、３５００〜９０００ｃｍ２／ｇがさらに好ましい。
前記高炉セメント類の中でも、高炉セメントが好ましく、高炉セメントのＡ種またはＢ種がより好ましい。また、前記高炉セメント類の強熱減量は１．０％以上が好ましく、１．３％以上がより好ましく、１．５％以上がさらに好ましく、これらの上限値は５．０％が好ましい。
（Ｂ）ポゾラン質粉末
ポゾラン質粉末は、単独では水硬性はないが、水酸化カルシウムがあれば、水中で反応して不溶性のゲルを生成し硬化する物質である。
そして、本発明で用いるポゾラン質粉末は、例えば、シリカフューム、シリカダスト、火山灰、シリカゾル、および沈降性シリカなどが挙げられる。これらの中でも、シリカフュームとシリカダストは、その平均粒径が１μｍ以下であって粉砕する必要がないため好適である。
また、該ポゾラン質粉末のＢＥＴ比表面積は１５〜２５ｍ２／ｇであり、１７〜２３ｍ２／ｇが好ましく、１８〜２２ｍ２／ｇがより好ましい。該値が１５〜２５ｍ２／ｇの範囲を外れると、コンクリートの強度発現性が低下したり、コンクリートの寿命を長くすることが困難になるおそれがある。
ポゾラン質粉末は、単独では水硬性はないが、水酸化カルシウムがあれば、水中で反応して不溶性のゲルを生成し硬化する物質である。
そして、本発明で用いるポゾラン質粉末は、例えば、シリカフューム、シリカダスト、火山灰、シリカゾル、および沈降性シリカなどが挙げられる。これらの中でも、シリカフュームとシリカダストは、その平均粒径が１μｍ以下であって粉砕する必要がないため好適である。
また、該ポゾラン質粉末のＢＥＴ比表面積は１５〜２５ｍ２／ｇであり、１７〜２３ｍ２／ｇが好ましく、１８〜２２ｍ２／ｇがより好ましい。該値が１５〜２５ｍ２／ｇの範囲を外れると、コンクリートの強度発現性が低下したり、コンクリートの寿命を長くすることが困難になるおそれがある。
（Ｃ）無水石膏
無水石膏は、天然無水石膏のほか、石膏ボードなどの石膏廃材を加熱処理して得られる再生無水石膏が挙げられる。
また、無水石膏の粉末度は、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇであり、４０００〜１００００ｃｍ２／ｇが好ましい。該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満ではコンクリートの強度発現性が低く、１２０００ｃｍ２／ｇを超えると粉砕の手間が増大してコスト高になる。
無水石膏は、天然無水石膏のほか、石膏ボードなどの石膏廃材を加熱処理して得られる再生無水石膏が挙げられる。
また、無水石膏の粉末度は、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇであり、４０００〜１００００ｃｍ２／ｇが好ましい。該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満ではコンクリートの強度発現性が低く、１２０００ｃｍ２／ｇを超えると粉砕の手間が増大してコスト高になる。
２．結合材中の各成分の含有率
本発明に用いる結合材は、前記の通り、（Ａ）高炉セメント類、（Ｂ）特定のＢＥＴ比表面積を有するポゾラン質粉末、および（Ｃ）特定のブレーン比表面積を有する無水石膏を含む。また、（Ａ）高炉セメント類は、（Ａ１）特定のブレーン比表面積を有する高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および（Ａ３）副材を含む。
これらの各成分の含有率は以下のとおりである。
（Ａ１）成分では４〜４０％が好ましく、６〜３０％がより好ましい。該値が４〜４０％の範囲にあれば、コンクリートの長期の強度発現性と耐久性が向上する。
（Ａ２）成分では４０〜９０％が好ましく、５０〜８０％がより好ましい。該値が４０〜９０％の範囲にあれば、コンクリートの全期間における強度発現性が向上する。
（Ａ３）成分では７％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。該値が７％を超えると、コンクリートの長期の強度発現性が低下する場合がある。
（Ｂ）成分では１〜３０％が好ましく、２〜２０％がより好ましい。該値が１〜３０％の範囲でコンクリートの耐久性が向上する。
（Ｃ）成分では１〜２０％が好ましく、３〜１８％がより好ましい。該値が１〜２０％の範囲で、コンクリートの強度発現性が向上する。
本発明に用いる結合材は、前記の通り、（Ａ）高炉セメント類、（Ｂ）特定のＢＥＴ比表面積を有するポゾラン質粉末、および（Ｃ）特定のブレーン比表面積を有する無水石膏を含む。また、（Ａ）高炉セメント類は、（Ａ１）特定のブレーン比表面積を有する高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および（Ａ３）副材を含む。
これらの各成分の含有率は以下のとおりである。
（Ａ１）成分では４〜４０％が好ましく、６〜３０％がより好ましい。該値が４〜４０％の範囲にあれば、コンクリートの長期の強度発現性と耐久性が向上する。
（Ａ２）成分では４０〜９０％が好ましく、５０〜８０％がより好ましい。該値が４０〜９０％の範囲にあれば、コンクリートの全期間における強度発現性が向上する。
（Ａ３）成分では７％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。該値が７％を超えると、コンクリートの長期の強度発現性が低下する場合がある。
（Ｂ）成分では１〜３０％が好ましく、２〜２０％がより好ましい。該値が１〜３０％の範囲でコンクリートの耐久性が向上する。
（Ｃ）成分では１〜２０％が好ましく、３〜１８％がより好ましい。該値が１〜２０％の範囲で、コンクリートの強度発現性が向上する。
３．コンクリート
（１）コンクリートの構成材料
本発明で用いるコンクリートは、前記結合材のほかに粗骨材、細骨材、減水剤および水を含む。
粗骨材は、特に限定されず、例えば、砂利、砕石、スラグ粗骨材、および軽量粗骨材等から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。粗骨材の配合量は、コンクリートの流動性、強度発現性、および寿命等から、結合材１００質量部に対し８０〜４２０質量部が好ましく、１２０〜３２０質量部がより好ましい。
また、細骨材も、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、および軽量細骨材等から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。細骨材の配合量は、コンクリートの流動性、強度発現性、および寿命等から、結合材１００質量部に対し１〜２５０質量部が好ましく、３０〜２２０質量部がより好ましい。
これらの骨材は、天然骨材のほか再生骨材も用いることができる。
（１）コンクリートの構成材料
本発明で用いるコンクリートは、前記結合材のほかに粗骨材、細骨材、減水剤および水を含む。
粗骨材は、特に限定されず、例えば、砂利、砕石、スラグ粗骨材、および軽量粗骨材等から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。粗骨材の配合量は、コンクリートの流動性、強度発現性、および寿命等から、結合材１００質量部に対し８０〜４２０質量部が好ましく、１２０〜３２０質量部がより好ましい。
また、細骨材も、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、および軽量細骨材等から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。細骨材の配合量は、コンクリートの流動性、強度発現性、および寿命等から、結合材１００質量部に対し１〜２５０質量部が好ましく、３０〜２２０質量部がより好ましい。
これらの骨材は、天然骨材のほか再生骨材も用いることができる。
本発明で用いる水も、特に限定されず、水道水、スラッジ水、下水処理水などを用いることができる。また、水結合材比（水／結合材の質量比×１００）は、１２〜３５％が好ましく、１３〜３０％がより好ましい。該値が１２％未満では、コンクリートの流動性が低く、減水剤の添加量を増やすとコンクリートの初期の強度発現性が低下するおそれがあり、該値が３５％を超えるとコンクリートの中長期の強度発現性が低下するおそれがある。
また、本発明で用いる減水剤は、リグニンスルホン酸塩系、ナフタレンスルホン酸塩系、メラミンスルホン酸塩系、またはポリカルボン酸塩系を有効成分として含む減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、および高性能ＡＥ減水剤等から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。特に、ポリカルボン酸塩系を有効成分として含む高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が、コンクリートの流動性の向上に優れるため好ましい。
減水剤の配合量は、コンクリートの流動性、強度発現性、および寿命等から、結合材１００質量部に対し、固形分換算で０．０５〜１質量部が好ましく、０．１〜０．８質量部がより好ましい。また、減水剤は、液状、粉末状のいずれも使用できる
なお、本発明のコンクリートは、前記材料のほかに、収縮低減剤、ＡＥ剤、膨張材、顔料等を含んでもよい。
減水剤の配合量は、コンクリートの流動性、強度発現性、および寿命等から、結合材１００質量部に対し、固形分換算で０．０５〜１質量部が好ましく、０．１〜０．８質量部がより好ましい。また、減水剤は、液状、粉末状のいずれも使用できる
なお、本発明のコンクリートは、前記材料のほかに、収縮低減剤、ＡＥ剤、膨張材、顔料等を含んでもよい。
（２）コンクリートを用いた補修の実施態様
ホワイトトッピング工法による補修は、例えば、以下の（i）〜（iii）の作業により行う。
（i）補修対象となる既存のアスファルト面を切削する。切削したアスファルト混合物層とコンクリートを完全に付着させるために、ウォータージェット等により表面処理を行うことが好ましい。次に、
（ii）切削面を清掃した後、コンクリートを打設する。さらに、
（iii）舗装面の目地切りを行った後、散水マット等を用いて養生する。
また、前記養生は、常温養生のほか、必要に応じて加温養生や蒸気養生等を行うことができる。
かかる実施態様に係るコンクリートの曲げ強度は、通常、材齢１日で交通解放に必要な３．４７Ｎ／ｍｍ２以上となる。
なお、本発明においては、舗装の耐久性等から、コンクリートの曲げ強度は、材齢２８日で７．０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、７．５Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましく、８．０Ｎ／ｍｍ２以上がさらに好ましく、８．５Ｎ／ｍｍ２以上が特に好ましい。
また、前記コンクリートの圧縮強度は、材齢１日で２０Ｎ／ｍｍ２以上となり、材齢２８日で７０〜１５０Ｎ／ｍｍ２程度となる。
ホワイトトッピング工法による補修は、例えば、以下の（i）〜（iii）の作業により行う。
（i）補修対象となる既存のアスファルト面を切削する。切削したアスファルト混合物層とコンクリートを完全に付着させるために、ウォータージェット等により表面処理を行うことが好ましい。次に、
（ii）切削面を清掃した後、コンクリートを打設する。さらに、
（iii）舗装面の目地切りを行った後、散水マット等を用いて養生する。
また、前記養生は、常温養生のほか、必要に応じて加温養生や蒸気養生等を行うことができる。
かかる実施態様に係るコンクリートの曲げ強度は、通常、材齢１日で交通解放に必要な３．４７Ｎ／ｍｍ２以上となる。
なお、本発明においては、舗装の耐久性等から、コンクリートの曲げ強度は、材齢２８日で７．０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、７．５Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましく、８．０Ｎ／ｍｍ２以上がさらに好ましく、８．５Ｎ／ｍｍ２以上が特に好ましい。
また、前記コンクリートの圧縮強度は、材齢１日で２０Ｎ／ｍｍ２以上となり、材齢２８日で７０〜１５０Ｎ／ｍｍ２程度となる。
その結果、本発明のホワイトトッピング舗装は、強度（耐久性）が高いため補修頻度を減らすことができ、目地工の施工延長が減少して施工期間を短縮でき、また、補修の対象となるアスファルト舗装の範囲を広げることができる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用した材料
使用した材料を表１に示す。
１．使用した材料
使用した材料を表１に示す。
２．コンクリートの各物性の測定
表１に示す材料を使用して表２に示す結合材ａ〜ｅを調製した。なお、表２には、高炉セメントＢ種や普通ポルトランドセメントを使用した場合でも、便宜上、高炉スラグ粉末、クリンカ粉末、および石膏混合物とに分けて記載した。
次に、表３に示す配合に従いコンクリートを作製して、スランプ、圧縮強度、および曲げ強度を測定した。その結果を表３に示す。なお、スランプはＪＩＳ Ａ １１０１に準じて、圧縮強度はＪＩＳ Ａ １１０８に準じて、また曲げ強度はＪＩＳ Ａ １１０６に準じて測定した。
表１に示す材料を使用して表２に示す結合材ａ〜ｅを調製した。なお、表２には、高炉セメントＢ種や普通ポルトランドセメントを使用した場合でも、便宜上、高炉スラグ粉末、クリンカ粉末、および石膏混合物とに分けて記載した。
次に、表３に示す配合に従いコンクリートを作製して、スランプ、圧縮強度、および曲げ強度を測定した。その結果を表３に示す。なお、スランプはＪＩＳ Ａ １１０１に準じて、圧縮強度はＪＩＳ Ａ １１０８に準じて、また曲げ強度はＪＩＳ Ａ １１０６に準じて測定した。
表３に示すように、本発明のホワイトトッピング舗装に用いるコンクリート（Ｎｏ．１〜１０）の材齢１日の曲げ強度は、交通解放に必要な３．４７Ｎ／ｍｍ２以上であり、また、材齢２８日の曲げ強度は７．０Ｎ／ｍｍ２以上であるから、従来のコンクリート（既存技術）の曲げ強度よりも高い。
また、Ｎｏ．１とＮｏ．６のコンクリート、および、比較例として材齢２８日の曲げ強度が６．０Ｎ／ｍｍ２である従来のコンクリートについては、耐用年数の算出に必要な設計用値を得るため、さらに、弾性係数および密度を測定した。また、ポアソン比および線膨張係数は非特許文献４に記載されている数値を用いた。
材齢２８日の曲げ強度も含めて、測定結果を表４に示す。
材齢２８日の曲げ強度も含めて、測定結果を表４に示す。
３．耐用年数の算出
耐用年数の算出にあたって、非特許文献１を参考にして、非特許文献２に記載された３次元有限要素法に基づく構造解析プログラム（Pave3D）を用い、各舗装構成の応力・ひずみを求め、非特許文献３および非特許文献４に記載の理論的設計方法により、各コンクリート版の耐用年数とアスファルト混合物層の耐用年数を算出した。
なお、アスファルト混合物層の耐用年数は、既設アスファルト舗装として供用１０年を経過しているとして算出した耐用年数から、１０年を差し引いた残存耐用年数である。
また、表５に解析条件を示す。なお、日計画交通量を１４０００台、平均軸数を２．６輪／台と設定して、設計繰返し輪数を１４０００台／日×２．６輪／台＝３６４００輪／日とした。
耐用年数の算出にあたって、非特許文献１を参考にして、非特許文献２に記載された３次元有限要素法に基づく構造解析プログラム（Pave3D）を用い、各舗装構成の応力・ひずみを求め、非特許文献３および非特許文献４に記載の理論的設計方法により、各コンクリート版の耐用年数とアスファルト混合物層の耐用年数を算出した。
なお、アスファルト混合物層の耐用年数は、既設アスファルト舗装として供用１０年を経過しているとして算出した耐用年数から、１０年を差し引いた残存耐用年数である。
また、表５に解析条件を示す。なお、日計画交通量を１４０００台、平均軸数を２．６輪／台と設定して、設計繰返し輪数を１４０００台／日×２．６輪／台＝３６４００輪／日とした。
解析対象の舗装の幅員は３．６ｍとして、コンクリート版の長さは１．８ｍとした。
また、輪荷重は、大型車の単軸上の単輪（寸法；幅１９０×長さ３１０ｍｍ）の設置面積を有するタイヤを、１２０ｍｍの間隔で並列に配置したダブルタイヤとした。輪荷重の作用位置は縦自由縁部とした。
表６に輪荷重分布を、表７にコンクリート版内の温度勾配分布をそれぞれ示す。温度勾配の正は、コンクリート版上面の温度が下面の温度より高いことを示している。なお、算出において、アスファルト混合物層以下の温度勾配は考慮していない。また、設計耐用年数は１０年とした。
また、輪荷重は、大型車の単軸上の単輪（寸法；幅１９０×長さ３１０ｍｍ）の設置面積を有するタイヤを、１２０ｍｍの間隔で並列に配置したダブルタイヤとした。輪荷重の作用位置は縦自由縁部とした。
表６に輪荷重分布を、表７にコンクリート版内の温度勾配分布をそれぞれ示す。温度勾配の正は、コンクリート版上面の温度が下面の温度より高いことを示している。なお、算出において、アスファルト混合物層以下の温度勾配は考慮していない。また、設計耐用年数は１０年とした。
コンクリート版の疲労度の算出に用いた疲労曲線の式は、下記（１）〜（３）式である。
1.0≧SL＞0.9 Nam=10((1.0-SL)/0.044) ・・・（１）
0.9≧SL＞0.8 Nam=10((1.077-SL)/0.077) ・・（２）
0.8≧SL Nam=10((1.224-SL)/0.118) ・・（３）
ただし、（１）〜（３）式中の記号の意味は以下のとおりである。
SL：合成応力／コンクリートの曲げ強度
Nam：合成応力に対するコンクリートの許容輪数
1.0≧SL＞0.9 Nam=10((1.0-SL)/0.044) ・・・（１）
0.9≧SL＞0.8 Nam=10((1.077-SL)/0.077) ・・（２）
0.8≧SL Nam=10((1.224-SL)/0.118) ・・（３）
ただし、（１）〜（３）式中の記号の意味は以下のとおりである。
SL：合成応力／コンクリートの曲げ強度
Nam：合成応力に対するコンクリートの許容輪数
アスファルト混合物層のひび割れ率が２０％に達し、疲労破壊するまでに許容される４９ｋＮ輪数の算出に用いた暫定破壊規準式を、下記（４）式に示す。なお、算出に用いた飽和度は７５．２％とした。
Nfa=βa1・(C)・(6.167×10-5・εt -3.291βa2・E-0.854βa3) ・・・（４）
ただし、（４）式中の記号の意味は以下のとおりである。
Nfa：許容４９ｋＮ輪数
C：アスファルト混合物層の最下層に使用する混合物の容積特性に関するパラメータ
C=10M
M=4.84・(VFA/100-0.69) ただし、VFA：飽和度(%)
εt：アスファルト混合物層下面の引張りひずみ
E：アスファルト混合物層の最下層に使用する混合物の弾性係数(N/mm2)
βa1，βa2，βa3：我が国の経験によるAI破壊規準に対する補正係数
βa1=Ka・βa1’
Ka：アスファルト混合物層の厚さによるひび割れ伝播速度に対する補正係数
Ka=1/(8.27×10-11+7.83・e-0.11Ha)、
Ha：アスファルト混合物層の厚さ(cm)
βa1’：5.229×104
βa2：1.314
βa3：3.018
Nfa=βa1・(C)・(6.167×10-5・εt -3.291βa2・E-0.854βa3) ・・・（４）
ただし、（４）式中の記号の意味は以下のとおりである。
Nfa：許容４９ｋＮ輪数
C：アスファルト混合物層の最下層に使用する混合物の容積特性に関するパラメータ
C=10M
M=4.84・(VFA/100-0.69) ただし、VFA：飽和度(%)
εt：アスファルト混合物層下面の引張りひずみ
E：アスファルト混合物層の最下層に使用する混合物の弾性係数(N/mm2)
βa1，βa2，βa3：我が国の経験によるAI破壊規準に対する補正係数
βa1=Ka・βa1’
Ka：アスファルト混合物層の厚さによるひび割れ伝播速度に対する補正係数
Ka=1/(8.27×10-11+7.83・e-0.11Ha)、
Ha：アスファルト混合物層の厚さ(cm)
βa1’：5.229×104
βa2：1.314
βa3：3.018
路床を含めた舗装各層の圧縮変形の累積によって、永久変形による轍掘れが１２．７ｍｍに達するまでに許容される４９ｋＮ輪数の算出に用いたＡＩ破壊規準式を下記（５）式に示す。
Nfs=1.365×10-9・εz -4.477 ・・・（５）
ただし、（５）式中の記号の意味は以下のとおりである。
Nfs：許容49kN輪数
εz：路床上面の圧縮ひずみ
以上の式を用いて算出したコンクリート版の耐用年数を、表８（版厚が１０ｃｍの場合）と表９（版厚が５ｃｍの場合）に示す。
Nfs=1.365×10-9・εz -4.477 ・・・（５）
ただし、（５）式中の記号の意味は以下のとおりである。
Nfs：許容49kN輪数
εz：路床上面の圧縮ひずみ
以上の式を用いて算出したコンクリート版の耐用年数を、表８（版厚が１０ｃｍの場合）と表９（版厚が５ｃｍの場合）に示す。
本発明のホワイトトッピング舗装は、表８に示すように、比較例（既存技術）と比べ耐久性が著しく向上しているほか、表９に示すように、既存技術では適用できない、設計期間１０年を下回る既存アスファルト舗装の補修に対しても適用することができる。
Claims (5)
- 下記（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）の各成分を含む結合材を用いたコンクリートであって、その材齢１日の曲げ強度が３．４７Ｎ／ｍｍ２以上であるコンクリートにより、コンクリート層を形成してなる、ホワイトトッピング舗装。
（Ａ）高炉セメント類
（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質粉末
（Ｃ）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏 - 前記高炉セメント類が、（Ａ１）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および（Ａ３）副材の各成分を含む、請求項１に記載のホワイトトッピング舗装。
- 前記結合材が（Ａ１）成分を４〜４０質量％、（Ａ２）成分を４０〜９０質量％、（Ａ３）成分を７質量％以下、（Ｂ）成分を１〜３０質量％。および（Ｃ）成分を１〜２０質量％含む、請求項１または２に記載のホワイトトッピング舗装。
- 前記高炉セメント類が高炉セメントである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のホワイトトッピング舗装。
- コンクリート中の水／結合材比が１２〜３５％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のホワイトトッピング舗装。
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- 2012-03-28 JP JP2012074167A patent/JP5936413B2/ja active Active
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