JP2017071974A - 半たわみ性舗装体、および、半たわみ性舗装体の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強度低下を抑制することができる半たわみ性舗装体、および、半たわみ性舗装体の施工方法を提供する。【解決手段】半たわみ性舗装体１は、空隙率が１５〜３０％のアスファルト混合物２からなる層と、アスファルト混合物２からなる層の空隙に浸透用セメントミルクを浸透して硬化させることにより形成されたセメント硬化体３と、セメント硬化体３が形成されたアスファルト混合物２からなる層の表面にケイ酸塩表面含浸材させることにより形成されたケイ酸塩表面含浸部４と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、半たわみ性舗装体、および、半たわみ性舗装体の施工方法に関し、詳しくは、空隙率の大きな開粒度タイプのアスファルト混合物層の空隙に浸透用セメントミルクを浸透させた半たわみ性舗装体、および、半たわみ性舗装体の施工方法に関するものである。

従来、空隙率の大きな開粒度タイプのアスファルト混合物層の空隙にセメントミルクを浸透させ硬化することで、アスファルト舗装のたわみ性とコンクリート舗装の剛性を合わせもつ半たわみ性舗装が知られている（例えば、特許文献１）。

特開平０３−２９５９０５号公報

しかし、特許文献１に開示されている発明では、長期間の使用によって、発生したセメント部分の空隙や微細なひび割れから路面凍結抑制材に含まれる塩分やオイルの油分などの劣化因子が侵入することで、セメント部分が劣化し強度が低下するという問題がある。また、セメントに含まれる水分の凍結融解等の環境負荷によってセメント部分にひび割れが発生して、半たわみ性舗装体の強度が低下するという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、強度低下を抑制することができる半たわみ性舗装体、および、半たわみ性舗装体の施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る半たわみ性舗装体は、
空隙率が１５〜３０％のアスファルト混合物からなる層と、
前記アスファルト混合物からなる層の空隙に浸透用セメントミルクを浸透して硬化させることにより形成されたセメント硬化体と、
前記セメント硬化体が形成されたアスファルト混合物からなる層の表面にケイ酸塩表面含浸材を塗布または散布させることにより形成されたケイ酸塩表面含浸部と、を備える、ことを特徴とする。

前記セメント硬化体は、細骨材と粒状材との少なくとも一方を含有する、ことが好ましい。
前記ケイ酸塩表面含浸材は、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムから選ばれる少なくとも１種の材料を含む水溶液である、ことが好ましい。

本発明の第２の観点に係る半たわみ性舗装体の施工方法は、
空隙率が１５〜３０％のアスファルト混合物からなる層の空隙に、フロー値が１０〜１４秒の浸透用セメントミルクを浸透して硬化させることにより、前記アスファルト混合物からなる層の空隙にセメント硬化体を形成するセメント硬化体形成工程と、
前記セメント硬化体が形成されたアスファルト混合物からなる層の表面に、ケイ酸塩表面含浸材を塗布または散布してケイ酸塩表面含浸部を形成するケイ酸塩表面含浸部形成工程と、を備える、ことを特徴とする。

前記セメント硬化体形成工程では、例えば、前記セメント硬化体に細骨材と粒状材との少なくとも一方を含有させる。
前記ケイ酸塩表面含浸部形成工程では、例えば、前記ケイ酸塩表面含浸材に、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムから選ばれる少なくとも１種の材料を含む水溶液を用いる。
前記ケイ酸塩表面含浸部形成工程では、例えば、濃度が１〜２５質量％のケイ酸塩表面含浸材を用い、１０ｇ／ｍ^２以上塗布または散布する。

本発明によれば、強度低下を抑制することができる半たわみ性舗装体、および、半たわみ性舗装体の施工方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る半たわみ性舗装体の構造を示す図である。 セメント硬化体の空隙や微細なひび割れに硬化セメントペーストが浸透する状態を示す図である。 半たわみ性舗装体の施工方法を説明するための図である。 半たわみ性舗装体の施工方法を説明するための図である。 曲げ試験結果を示す図である。 圧縮試験結果を示す図である。

以下、本発明の半たわみ性舗装体、および、半たわみ性舗装体の施工方法について説明する。図１は、本実施の形態の半たわみ性舗装体の構造を示す図である。

図１に示すように、本発明の半たわみ性舗装体１は、空隙率の大きな開粒度タイプのアスファルト混合物２からなる層の空隙に浸透用セメントミルクを浸透させた舗装体であり、例えば、アスファルト混合物２と、セメント硬化体３と、ケイ酸塩表面含浸部４と、で構成されている。

アスファルト混合物２は、アスファルトと骨材とを主成分とするものであり、締め固めたときの空隙率が１５〜３０％となる、いわゆる開粒度アスファルト混合物が用いられている。開粒度アスファルト混合物は、骨材の粒度分布を調整することにより、その空隙率が決定されている。

本発明に好適なアスファルトとしては、ストレートアスファルトや、ブローンアスファルトや、ゴムやポリマーなどを添加した改質アスファルト等の一般的に舗装に用いられるものが挙げられる。なお、改質アスファルトに添加されている添加物としては、例えば、スチレン・ブタジエンランダム共重合体（ＳＢＲ）、スチレン・ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン・イソブレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、ポリスチレン・ポリエチレンブチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）などが挙げられる。また、本発明のアスファルトには、その用途に応じて、Ｉ型、ＩＩ型、ＩＩＩ型、Ｈ型等のポリマー改質アスファルトを適宜用いることができる。

本発明に好適な骨材としては、例えば、砕石、スラグ、砂、再生骨材など、一般的に舗装に用いられる粗骨材、細骨材、石粉からなる群より選ばれた１種又は２種以上ものが挙げられる。

骨材の配合、合成粒度、および、アスファルトの添加量は、締め固め後の開粒度アスファルト混合物の空隙率が１５〜３０％となり、施工箇所に応じた安定度等を有していれば、どのような配合であってもよい。また、アスファルト混合物２に、さらに各種の混和剤、ポリマーなどの適宜の材料を添加してもよい。

セメント硬化体３は、アスファルト混合物２からなる層の空隙に形成されている。セメント硬化体３は、セメントと水とを主成分とし、アスファルト混合物２からなる層の空隙に浸透用セメントミルクを浸透、硬化させることにより形成されている。浸透用セメントミルクは、セメントの種類によるが、水セメント比（水／セメント）が２０〜７０質量％、フロー値が１０〜１４秒であることが好ましい。

本発明に好適なセメントとしては、半たわみ性舗装で一般的に使用される各種のセメントを用いることができる。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどが好適に用いられるが、これらに限定されるものではなく、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントおよびエコセメントなどの各種セメントを使用することができる。これらのセメントは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。また、早期強度発現が必要な場合には、超速硬セメントを用いてもよい。

セメント硬化体３は、細骨材と粒状材との少なくとも一方を含むことが好ましい。細骨材や粒状材を含むことにより、硬化セメントペースト（Ｃ−Ｓ−Ｈゲル）を効果的に発生させることができるためである。発生した硬化セメントペーストは、後述するように、セメント硬化体３の空隙や微細なひび割れに浸透することで水密性および密度が向上し、セメント硬化体の環境負荷によるひび割れの発生および劣化因子（塩分・油分）の侵入を抑制する。この結果、半たわみ性舗装体の強度低下が抑制される。

細骨材としては、山砂、川砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂３〜７号等の比較的粒径の細かい細骨材、または珪石粉、石灰石粉等の微粉末等の公知の細骨材やこれらの混合物などが挙げられる。細骨材の含有量はセメント１００質量％に対して５〜５０質量％が好ましく、より好ましくは１０〜４０質量％である。細骨材を上記の範囲で添加することにより、骨材とセメント等の結合材との付着が良好となり、優れた品質を確保することができる。

粒状材としては、フライアッシュ、ガラスビーズ、球状シリカなどが挙げられる。粒状材の含有量は、セメント１００質量％に対して５〜５０質量％であることが好ましく、１０〜４０質量％であることがさらに好ましい。粒状材を上記の範囲で添加することにより、セメントの強度を落とさずに浸透用セメントミルクの浸透性が良好となるためである。

なお、セメント硬化体３は、必要に応じて各種添加剤を含ませることができる。各種添加剤としては、公知の添加剤であれば、用途に応じて添加することができ、例えば、凝結遅延剤、硬化促進剤、消泡剤、防錆剤、防凍剤、界面活性剤、着色剤などの混和剤、耐久性を向上させるための炭素繊維や鋼繊維などの補強材や、保水性を向上させるための親水性をもつ植物性繊維や合成繊維を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。

ケイ酸塩表面含浸部４は、アスファルト混合物２からなる層（半たわみ性舗装体１）の表層に形成（塗布または散布）されている。ケイ酸塩表面含浸部４は、セメント硬化体３が形成されたアスファルト混合物２からなる層の表層に、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムから選ばれる少なくとも１種の材料を含む水溶液を塗布または散布することにより形成されている。

このように半たわみ性舗装体１の表層にケイ酸塩表面含浸材部を形成することにより、ケイ酸塩表面含浸部４のケイ酸リチウム等がセメント中の水酸化カルシウムと反応して硬化セメントペースト（Ｃ−Ｓ−Ｈゲル）が発生する。このため、図２（ａ）に示すように、セメント硬化体３に空隙、微細なひび割れ５が発生しても、図２（ｂ）に示すように、この空隙、微細なひび割れ５に硬化セメントペースト６が浸透する。この結果、セメント硬化体の水密性および密度が向上し、セメント硬化体の環境負荷によるひび割れの発生および劣化因子（塩分・油分）の侵入を抑制する。したがって、半たわみ性舗装体１の強度低下が抑制される。

ケイ酸塩表面含浸部４の形成に用いるケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムから選ばれる少なくとも１種の材料を含む水溶液の濃度は１〜２５質量％であることが好ましく、５〜１５質量％であることがさらに好ましい。かかる範囲にすることにより、半たわみ性舗装体１の強度をより効果的に向上させることができるためである。また、ソースや醤油などの油汚れ跡が残り難くなる。さらに、セメントに顔料を添加した場合には、色が鮮明に見える視覚効果が有り、使用顔料量を削減することができる。

このように、本実施の形態の半たわみ性舗装体１によれば、その表層にケイ酸塩表面含浸部４が形成されているので、セメント硬化体３の環境負荷によるひび割れの発生および劣化因子（塩分・油分）の侵入を抑制することができる。このため、半たわみ性舗装体１の強度低下が抑制される。

また、本実施の形態の半たわみ性舗装体１では、セメント硬化体３に細骨材、粒状材を含んでいるので、さらに、セメント硬化体３の環境負荷によるひび割れの発生および劣化因子（塩分・油分）の侵入を抑制することができる。このため、半たわみ性舗装体１の強度低下がさらに抑制される。

次に、以上のように構成された半たわみ性舗装体１の施工方法について説明する。図３、図４は、半たわみ性舗装体１の施工方法を説明するための図である。

まず、図３に示すような、空隙率が１５〜３０％のアスファルト混合物２からなる層を舗設する。例えば、締め固めたときの空隙率が１５〜３０％となるように配合設計で決められた大きさおよび量の骨材と、配合設計で決められた量のアスファルトとをミキサー内に添加して、所定の温度で加熱混合する。これによりアスファルト混合物が得られる。次に、得られたアスファルト混合物を施工基面上にアスファルトフィニッシャ等の敷ならし機械を用いて敷きならす。続いて、例えば、ローラやビブロプレートのような締固め機械を用いて締め固める。これにより、空隙率が１５〜３０％のアスファルト混合物２からなる層が舗設される。

次に、舗設されたアスファルト混合物２からなる層の空隙にセメント硬化体３を形成する。例えば、配合設計で決められた量のセメントおよび水をホッパー内に添加し、高速ハンドミキサを用いて均一に混練することにより、浸透用セメントミルクを製造する。

ここで、水セメント比（水／セメント）が２０〜７０質量％となるように調製されることが好ましい。水セメント比が２０質量％未満であると、浸透性に不具合を生じるおそれがあり、水セメント比が７０質量％を越えると十分な強度を得られないおそれがあるためである。
また、配合する水の量は、社団法人日本道路協会が規定する流動性試験のＰロート流下時間（フロー値）が１０〜１４秒となるように調整して添加する。

さらに、必要に応じて、浸透用セメントミルクに細骨材と粒状材との少なくとも一方を添加することが好ましい。細骨材と粒状材との少なくとも一方を添加することにより、セメント硬化体３の環境負荷によるひび割れの発生および劣化因子（塩分・油分）の侵入を抑制することができるためである。この場合、セメントおよび水を添加した恒温槽内に、配合設計で決められた量の細骨材、粒状材を添加し、均一に混練することにより、細骨材、粒状材が添加された浸透用セメントミルクが製造できる。

続いて、舗設されたアスファルト混合物２からなる層の空隙に、製造された浸透用セメントミルクを浸透、硬化させる。ここで、振動ローラやビブロプレートなどの締固め装置を用いてアスファルト混合物層に振動を与え、浸透用セメントミルクをアスファルト混合物層内の細部まで浸透させることが好ましい。また、ゴムレーキ等を用いて表面に残留する余分な浸透用セメントミルクを排除することが好ましい。これにより、舗設されたアスファルト混合物２からなる層の空隙にセメント硬化体３が形成される。

次に、セメント硬化体３が形成されたアスファルト混合物２からなる層の表面にケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムから選ばれる少なくとも１種の材料を含む水溶液を塗布または散布して、図４に示すように、アスファルト混合物２からなる層の表面にケイ酸塩表面含浸部４を形成する。

ここで、ケイ酸塩表面含浸部４は、ケイ酸リチウム等を含む水溶液を少なくとも１０ｇ／ｍ^２以上塗布または散布する。１０ｇ／ｍ^２以上塗布または散布することにより、ケイ酸リチウム等がセメント中の水酸化カルシウムと反応して硬化セメントペースト（Ｃ−Ｓ−Ｈゲル）が発生するためである。特に、ケイ酸リチウム等を含む水溶液を１００ｇ／ｍ^２以上塗布または散布することが好ましい。半たわみ性舗装体１の強度をより効果的に向上させることができるためである。

以下に、本発明の効果を確認するための実施例により、本発明を具体的に説明する。

セメントタイプの異なる２つのセメント（普通型、超速硬型）、水、フライアッシュおよび７号珪砂を表１に示す配合でホッパー内に添加し、高速ハンドミキサを用いて均一に混練することにより、２種（セメントミルクＡ、セメントミルクＢ）の浸透用セメントミルクを作成した。

このように作成した浸透用セメントミルクを試験用型枠（高さ４０ｍｍ、奥行き４０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ）に流し込み、整形後、気中養生を２４時間行い脱型し供試体を作成した。作成した供試体の表面に、ケイ酸塩表面含浸部を形成するため、濃度９％のケイ酸ナトリウム水溶液を塗布し、２０℃の恒温室にて２４時間気中養生を行い、所定の回数で重ね塗りを行った。ケイ酸塩表面含浸部を形成した各供試体の概要は表２に示す通りである（実施例１〜１２）。なお、比較のため、ケイ酸塩表面含浸部を形成していない供試体を作成した（比較例１、２）。

環境負荷を再現するために、ケイ酸塩表面含浸部を形成した各供試体にＪＩＳ Ａ ６９０９準拠した温冷繰返し試験を実施した。なお、比較のため、ケイ酸塩表面含浸部を形成していない供試体についてもＪＩＳ Ａ ６９０９準拠した温冷繰返し試験を実施した。

温冷繰返し試験は、２０℃水中養生を１６時間、−２０℃気中養生を３時間、５０℃気中養生を３時間を１サイクルとして、計１５サイクル繰り返した。温冷繰返し試験を実施した各供試体を２０℃の恒温室において、２４時間養生した後、各供試体についてＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠した曲げ強度試験および圧縮強度試験を実施した。結果を図５、図６に示す。

図５および図６に示すように、ケイ酸塩表面含浸部を形成した実施例１〜１２の曲げ強度および圧縮強度は、ケイ酸塩表面含浸部を形成していない比較例１、２よりも優れていることが確認できた。また、曲げ強度試験では、塗布回数の増加に伴い、曲げ強度が大きくなることが確認できた。

このように、ケイ酸塩表面含浸部を形成することにより、セメント硬化体の環境負荷によるひび割れの発生および劣化因子（塩分・油分）の侵入を抑制することができ、半たわみ性舗装体の強度低下が抑制できるという、本発明の有効性が確認できた。

本発明は、半たわみ性舗装体、および、半たわみ性舗装体の施工方法に有用である。

１ 半たわみ性舗装体
２ アスファルト混合物
３ セメント硬化体
４ ケイ酸塩表面含浸部
５ 空隙、微細なひび割れ
６ 硬化セメントペースト

Claims (7)

1. 空隙率が１５〜３０％のアスファルト混合物からなる層と、
   前記アスファルト混合物からなる層の空隙に浸透用セメントミルクを浸透して硬化させることにより形成されたセメント硬化体と、
   前記セメント硬化体が形成されたアスファルト混合物からなる層の表面にケイ酸塩表面含浸材を塗布または散布させることにより形成されたケイ酸塩表面含浸部と、を備える、ことを特徴とする半たわみ性舗装体。
2. 前記セメント硬化体は、細骨材と粒状材との少なくとも一方を含有する、ことを特徴とする請求項１に記載の半たわみ性舗装体。
3. 前記ケイ酸塩表面含浸材は、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムから選ばれる少なくとも１種の材料を含む水溶液である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の半たわみ性舗装体。
4. 空隙率が１５〜３０％のアスファルト混合物からなる層の空隙に、フロー値が１０〜１４秒の浸透用セメントミルクを浸透して硬化させることにより、前記アスファルト混合物からなる層の空隙にセメント硬化体を形成するセメント硬化体形成工程と、
   前記セメント硬化体が形成されたアスファルト混合物からなる層の表面に、ケイ酸塩表面含浸材を塗布または散布してケイ酸塩表面含浸部を形成するケイ酸塩表面含浸部形成工程と、を備える、ことを特徴とする半たわみ性舗装体の施工方法。
5. 前記セメント硬化体形成工程では、前記セメント硬化体に細骨材と粒状材との少なくとも一方を含有させる、ことを特徴とする請求項４に記載の半たわみ性舗装体の施工方法。
6. 前記ケイ酸塩表面含浸部形成工程では、前記ケイ酸塩表面含浸材に、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムから選ばれる少なくとも１種の材料を含む水溶液を用いる、ことを特徴とする請求項４または５に記載の半たわみ性舗装体の施工方法。
7. 前記ケイ酸塩表面含浸部形成工程では、濃度が１〜２５質量％のケイ酸塩表面含浸材を用い、１０ｇ／ｍ^２以上塗布または散布する、ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の半たわみ性舗装体の施工方法。