JP2581897B2 - 舗装表層用セメント系組成物 - Google Patents

舗装表層用セメント系組成物

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  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱アスファルト混合
物に代って、道路等の舗装の表層用として使用するセメ
ント系組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】日本の道路舗装の総延長は、簡易舗装を
含めて80万kmにおよんでいて、アスファルト舗装が
その大部分を占めている。公害の発生源とも言うべき化
石エネルギーからクリーンなエネルギーへ切り替える努
力がなされている昨今、資源不足となる恐れのある表層
用アスファルトは、他の物質への切り替えを考えておく
必要がある。
【0003】まして、現在でも、精油所から離れた辺鄙
な地区においては、アスファルトはおろか、所謂、舗装
材料全てが、安価に入手が困難な場合もあるので、僅か
な、固化剤類を現地に運ぶだけで、大部分は現地にある
土砂等を材料として、舗装が出来る工法の開発が望まれ
ているのが現状である。
【0004】本件発明者は、かかる状況を考慮して、本
発明の開発に着手し、アスファルト以上に簡単な施工法
が可能であり、より経済的で、より耐久性のある「セメ
ント系表層用組成物」の開発に成功した。
【0005】路床・路盤が、舗装に耐えない軟弱層であ
る場合に、これを安定処理して、耐えられる路床・路盤
とする安定処理剤に、本件発明者の開発した「土壌凝結
硬化剤」(商品名フジベトン)がある。
【0006】このフジベトンによって、如何なる軟弱層
も、堅固な路床・路盤に改良出来るものであって、従来
はその上に「表層用加熱アスファルト混合物」を施して
「アスファルト舗装」としていた。
【0007】本件発明者は、現地の土砂を主原料とし、
これに上述の土壌凝結硬化剤と合成樹脂エマルジョンの
希釈液とを混合混練したものを表層とすることによっ
て、僅かな薬品類を現地に運ぶだけで、アスファルト舗
装に匹敵する表層が容易に、経済的に如何なる辺鄙な地
区においても、得られることを見出した。
【0008】
【発明の構成、作用】本発明は、 (1)現地の土砂 100重量部と (2)(i) ポルトランドセメント 9
7〜99重量% (ii) リグニンスルホン酸アルカリ金属塩 1.0〜
0.5重量% (iii)水酸化カルシウム 1.0〜
0.5重量%及び (iv) ソーダ灰 1.0〜
0.5重量% からなる土壌凝結硬化剤 5〜20重量
部 とを混合した組成物A 100重量部に対して (3)合成樹脂エマルジョン1〜3重量部を水で希釈し
た組成物Bを、組成物Aが最適含水比になるまで添加
し、混練したことを特徴とする舗装表層用セメント系組
成物を提供する。
【0009】アスファルト舗装に関しては、財団法人日
本道路協会の「アスファルト舗装要綱」が重要な技術基
準を支えている。本発明の表層用セメント系組成物は、
この「アスファルト舗装要綱」に準じて設計することが
できる。
【0010】本発明において、土壌凝結硬化剤及び合成
樹脂エマルジョン希釈液の配合割合は、主原料の土砂が
砂質上であるか粘性土であるか、含水比が多いか少ない
か等によって変化する。土砂が粘性土であってしかも含
水比が適性含水比を越えるような場合は、出来れば、乾
燥土を加える等によって土の状態を改善するのが、他の
方法によるよりも経済的であることが多い。
【0011】通常の土に対しては、土壌凝結硬化剤を現
地の±100重量部に対して、5〜20重量部添加し
て、均一になるまで混合する。この場合、混合方法とし
ては、中央混合方式或は路上混合方式等がある。
【0012】土壌凝結硬化剤を土に混合した組成物A1
00重量部に、合成樹脂エマルジョンの希釈液、組成物
BをAの最適含水比になるまで注ぐ。
【0013】路上混合の場合には、通常、スタビライザ
ーを使用する。中央混合方式の場合には、中央プラント
から運搬して、路盤上に混合物を所定の厚さ、形状に敷
きならす。
【0014】これら混合物を路盤上に所定の密度に締め
固め舗装を終了する。
【0015】以下、舗装の構造設計について簡単に説明
する、これは「アスファルト舗装要綱」に準拠して設計
される。
【0016】(1)表層と基層の最小厚さ 舗装の構成を決定するには、各層の最小厚さを考慮す
る。交通量の区分毎の表層と基層の合計の最小厚さは、
アスファルト舗装要項の表2.6.2によれば、次の表
1のとおりである。
【0017】
【表1】
【0018】ここで交通区分A、B、C、Dは次の表2
のように定義されている。
【0019】
【表2】
【0020】(2)舗装の厚さ 舗装の厚さは、路床の設計CBRと設計交通量の区分に
応じて定まる。ここでCBRとは路床、路盤の支持力を
表わす指数であり、試験荷重強さと標準荷重強さの比
(%)で表わされる。
【0021】目標とするTA(即ち舗装を全て表層基層
用加熱アスファルト混合物で行なう場合に必要な厚さ)
(cm)はアスファルト舗装要綱の表2.6.1によれ
ば、次の表3のとおりである。
【0022】
【表3】
【0023】(3)若しも、如何なる土でも安定処理等
を実施することによって、設計CBRを20以上とする
事が出来と考えるならば、表層と基層の厚さは、表3の
設計CBR20の項に示された厚さをそれぞれ採用すれ
ば、表1の最小厚さよりも大であるから、全ての交通量
・CBRに対して合格と言うことになる。
【0024】アスファルト舗装要綱の表2.6.4によ
れば、種々の工法、材料に対する等値換算係数は次の表
4に示すとおりである。ここで等値換算係数とは、各工
法、材料の1cm厚さが表層基層用加熱アスファルト混
合物の何cmに相当するかを示す値である。
【0025】
【表4】
【0026】要綱の表-2.6.4(即ち前記表4)に
よれば、等値換算係数は、セメント安定処理の場合、下
層路盤では一軸圧縮強さ:10kgf/cm2の時、等
値換算係数=0.25であり、上層路盤では、一軸圧縮
強さ:30kgf/cm2の時、等値換算係数=0.55
である。これをグラフに描いて見ると、尚一層、明らか
に、一軸圧縮強さと等値換算係数とは関係があることが
よくわかる。
【0027】図-1には、セメント安定処理の場合と本
発明の土壌凝結硬化剤による安定処理の場合の二本の線
が書かれている。
【0028】上記土壌凝結硬化剤は、セメントの欠点を
少なくする為に、特定の添加剤をポルトランドセメント
に混合したものである。
【0029】この結果、普通セメントのコンクリートの
最大の欠点とも言うべき、固化時の乾燥収縮による亀裂
の発生を減少させる事が出来て、セメント安定処理の路
盤よりも、この土壌凝結硬化剤による安定処理の路盤の
方が等値換算係数が大である事が、多くの実績によって
証明された。それと同時に、この土壌凝結硬化剤は、保
水性を持っていて、長期に強度の増進を期待出来る事
も、長い目で見て、等値換算係数に影響する事項であ
る。
【0030】本発明に使用する「土壌凝結硬化剤」は、
数百の施工例の中から、福岡大学によって追跡試験が実
施され、土壌凝結硬化剤で安定処理した土を材料とし
た、等値換算係数が求められた。その結果の一部を次の
表5に記載する。
【0031】
【表5】
【0032】上記表5は、何れも一軸圧縮強さ=30k
gf/cm2を目標に土壌凝結硬化剤を混合して路盤工
としたもので、等値換算係数は、0.7以上になってい
る。それ故に、図-1の土壌凝結硬化剤安定処理の線は
30kgf/cm2の時、0.7を通過させている。
【0033】本発明の「セメント系表層用組成物」は、
この土壌凝結硬化剤によって安定処理した土砂に合成樹
脂エマルジョンを加えて、土砂の粒子の機械的強度を増
大させると共に、土粒子相互の接着を強化するものであ
るから、図-1のセメント安定処理の線上よりは、土壌
凝結硬化剤安定処理の線上にあると考える方が正しいと
判断できる。
【0034】そこで、本発明の「表層用組成物」の一軸
圧縮強さを幾らにすれば、加熱アスファルト混合物と同
等の、等値換算係数=1となるかを、図-1のグラフか
ら求めて見ると、土壌凝結硬化剤安定処理の線を延長し
て等値換算係数=1の線と交わる位置から、一軸圧縮強
さ=47kgf/cm2を得る。
【0035】故に、1週強度で一軸圧縮強さ=50kg
f/cm2を、本表層用組成物の目標とすべき強度と定
める。
【0036】如何に悪い路床であっても、例えば表5の
工事番号3は、CBR=1.8と最も軟弱な路床を持っ
ているが、そこでも立派に路盤を構築出来る事を示して
いる。この様に路盤を構築して、最後に、表層を掛けて
終わるのである。故に、表層の下地は、常にある支持力
を持った路盤である。この支持力は、表4によると、上
層路盤の粒調砕石或は水硬性粒度調整鉄鋼スラグの品質
規格の欄には修正CBR 80以上となる。この事は、
上層路盤の設計CBRは、80以上に相当するCBRで
ある事を物語っていることになる。それ故、道路を設置
する為には、表層の下地は、常に設計CBR 20以上
であると言う事が出来るのである。各交通区分に応じ
て、表層の厚さは、設計CBRが20以上の目標とする
TA(cm)であることになる。
【0037】表-3によると、交通区分A交通で設計C
BRが20以上の時は、TAは13cmである。等値換
算係数が1である材料では、13cmの厚さに表層を掛
ける必要があると言う事である。前述の通り、本発明の
表層用組成物は、等値換算係数を1にする為に、一軸圧
縮厚さを50kgf/cm2に定めたのである。故に、
本表層の厚さは、13cmとなる。
【0038】本発明の組成物において、土壌凝結硬化剤
の添加量を土砂100重量部に対して5重量部以上にし
た理由は、前記表5に見られるように、一軸圧縮強さ=
30kgf/cm2の路盤の場合にも常に5%以上の添
加率が必要であるからである。土壌凝結硬化剤の添加量
を20重量部以上にすると、強度が高くなり過ぎ不経済
である。
【0039】合成樹脂エマルジョンは比較的高価である
ので、出来るだけ少量の添加で満足できるようにするこ
とが好ましい。現場の土の種類によって添加量が異なる
が、土壌凝結硬化剤の添加範囲5〜20重量部の範囲で
は、土砂及び土壌凝結硬化剤の合計量100重量部に対
して、合成樹脂エマルジョンの添加量が1重量部を下廻
ると表層が摩耗に弱くなり、また3重量部を越えて添加
することは経済的に好ましくない。合成樹脂エマルジョ
ンは7〜9重量部の水で希釈することが好ましい。
【0040】
【実施例】以下実施例に従って本発明を更に詳しく説明
する。
【0041】実施例1及び2 土壌として関東ロームを用い、土壌凝結硬化剤として ポルトランドセメント 99重量% リグニンスルホン酸アルカリ塩 0.5重量% 水酸化カルシウム 0.25重量% ソーダ灰 0.25重量% からなる組成物を用い、合成樹脂エマルジョンとして三
菱油化(株)社製のアクリル樹脂、アクロナールMJ-
3042Dを使用した。
【0042】表6に示す配合割合の土壌及び土壌凝結硬
化剤を混合した混合物Aに表6に示す配合割合で合成樹
脂エマルジョンを水で希釈した混合物を添加して混練し
た。得られた組成物について室温で強度試験を実施し
た。得られた1週強度及び4週強度の値を表6に示す。
表6には吸水率及び単位体積重量の値も併せて示されて
いる。
【0043】
【表6】
【0044】表6の結果によれば、4週強度は、何れも
1週強度の約二倍またはそれ以上となっている。これ
は、1週強度によって、等値換算係数1を定めた経緯か
らすれば、十分に安全側に定められている事になる。
【0045】実施例3〜4及び比較例1〜5 実施例1の場合と同様な土壌、土壌凝結硬化剤及び合成
樹脂エマルジョンを用い、表7に示す配合割合の組成物
を得、これらについて1週強さを測定した。結果を表7
に示す。表7において、合成樹脂エマルジョンの量は組
成物Aに対する重量%で示されている。
【0046】
【表7】
【0047】表7によれば、比較例1、2、3は、土壌
凝結硬化剤が20%を越えて、必要以上に強度が出てい
る。
【0048】比較例4は、樹脂の量が1%以下であっ
て、土粒子を樹脂が包む事が出来ない。
【0049】比較例5は、土壌凝結硬化剤が5%以下で
あって、強度が不足である。
【0050】土壌は、千変万化であるから、一慨に限定
する事は出来ないが、関東ローム層を標準として考えて
おけば、一般の土壌は、これよりも物理的強度は平均し
て上位にある筈であるから、先ず、この値よりも経済的
に表層を構築出来ると考えられる。
【0051】耐摩耗試験 表層の役割は、交通荷重を分散して下層に伝達する機能
とともに、交通車輌による流動、摩耗ならびにひびわれ
に抵抗し、平坦ですべりにくい路面を確保することであ
る。
【0052】実施例3及び4及び比較例4の試料につい
て摩耗試験を実施した。結果を表8に示す。
【0053】
【表8】
【0054】表8によれば、コンクリート舗装の一軸圧
縮強度250kgf/cm2と比較すると、実施例3及
び4は耐摩耗性に優れているが、合成樹脂エマルジョン
1%以下の比較例4はコンクリートブロックよりも耐摩
耗性が劣っている。
【0055】
【発明の効果】本発明の舗装表層用セメント系組成物
は、現地の土砂を主原料として用い、これに比較的少量
の土壌凝結硬化剤及び合成樹脂エマルジョンの希釈液を
配合したものであり、アスファルト舗装に匹敵する強度
及び耐摩耗性を有する。如何なる辺鄙な場所において
も、僅かな薬品類を現地に運ぶだけで、アスファルト舗
装と同等の表層を容易に且つ経済的に構築することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の土壌凝結硬化剤による安定処理の場合
と、従来のセメント安定処理の場合の、一軸圧縮強さと
等値換算係との関係を示すグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09K 17/06 C09K 17/06 P 17/44 17/44 P 17/48 17/48 P //(C04B 28/04 14:02 24:18 22:06 22:10 24:26) C09K 103:00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)現地の土砂 100重量部と (2)(i) ポルトランドセメント 9
    7〜99重量% (ii) リグニンスルホン酸アルカリ金属塩 1.0〜
    0.5重量% (iii)水酸化カルシウム 1.0〜
    0.5重量%及び (iv) ソーダ灰 1.0〜
    0.5重量% からなる土壌凝結硬化剤 5〜20重量
    部 とを混合した組成物A 100重量部に対して (3)合成樹脂エマルジョン1〜3重量部を水で希釈し
    た組成物Bを、組成物Aが最適含水比になるまで添加
    し、混練したことを特徴とする舗装表層用セメント系組
    成物。
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