JP2945543B2 - 透水コンクリート及び透水コンクリートの舗装方法 - Google Patents

透水コンクリート及び透水コンクリートの舗装方法

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    • C04B2111/0075Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は透水コンクリート及び透
水コンクリートの舗装方法に関し、特に、目地なしの透
水コンクリート舗装を可能とし、車道として使用できる
透水コンクリート及びその舗装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】セメントの1重量部に対して高々0.04重
量部の、SBR、NBRのような天然もしくは合成のゴ
ム、アクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂からなるバイン
ダを添加した透水コンクリートが提案されている(特開
平2-157302号公報)。
【0003】前記透水コンクリートは、ポリマーをセメ
ント重量部1に対して高々0.04重量部含むために、骨材
とセメントペーストの付着力が増加する結果、ポリマー
を添加しないものに比べて曲げ強度が大きい特性を持
つ。また、骨材の2.5mm 通過量を少なくしていることか
ら、転圧コンクリート舗装と同様にフィニッシャによる
敷き均しや転圧が可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】反面、ポリマーの量が
少ないため、硬く、脆性であり、塑性変形が実質的に生
じない等の性状を呈する。そのため、目地なしで舗装す
ると、ひび割れが不規則に入り、そのひび割れから舗装
の破壊が急速に進むこととなる。
【0005】前記透水コンクリートを目地あり舗装する
場合、フィニッシャによる敷き均しのためには目地が邪
魔となり、また雨水がコンクリート中を通過する必要が
あることから、目地をタイバー等で補強することが困難
である。そこで、通常、カッターによって切込みを入れ
ることで目地とするが、これでは目地部の強度が十分に
確保できないため、一般の車道のような重交通の箇所に
使用することができない。
【0006】本発明の目的は、目地を設けることなく舗
装でき、一般の車道に使用できる透水コンクリート及び
その舗装方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、石粉、砂、7
号砕石および6号砕石のうちのいくつかを組み合わせた
骨材又は石粉、砂および砂利のうちのいくつかを組み合
わせた骨材と、セメントと、水と、ポリマーとを混合し
て得られる透水コンクリートである。この透水コンクリ
ートの空隙率が10〜35%であり、前記セメントと水とポ
リマーとからなるセメントペーストの重量と前記骨材の
重量との比が0.05〜0.35であり、さらに前記ポリマーの
重量と前記セメントの重量との比が0.21〜0.65である。
【0008】前記ポリマーはアクリル系樹脂のエマルジ
ョンであることが好ましい。
【0009】本発明はまた、路盤の上に、又は路盤の上
側に配置した基層の上に透水コンクリートを舗装する方
法である。まず、石粉、砂、7号砕石および6号砕石の
うちのいくつかを組み合わせた骨材又は石粉、砂および
砂利のうちのいくつかを組み合わせた骨材と、セメント
と、水と、ポリマーとを、空隙率が10〜35%となり、前
記セメントと水とポリマーとからなるセメントペースト
の重量と前記骨材の重量との比が0.05〜0.35となり、さ
らに前記ポリマーの重量と前記セメントの重量との比が
0.21〜0.65となるように混合して混合物を得る。次い
で、前記混合物を目地を設けることなく、前記路盤又は
前記基層の上に敷き均し、透水層を得ることを含む。
【0010】前記混合物を敷き均した後、転圧すること
が好ましい。
【0011】
【作用および効果】混合した後、硬化する前に所定の箇
所へ運び、目地板などを配置することなく、フィニッシ
ャによって敷き均し、転圧する。これにより、骨材どう
しが十分噛み合わされることから、荷重の伝達は骨材の
噛み合わせを中心に行われることとなる。
【0012】また、骨材どうしを結合するセメントとポ
リマーと水とのセメントペーストは、硬化してからも非
常に大きな弾塑性の性質を呈することから、コンクリー
トの硬化および乾燥の際に生ずる応力や温度応力を塑性
変形することによって緩和する。
【0013】さらに、コンクリートに塑性の性質を与え
て半たわみ性としているため、下層のたわみに追従す
る。
【0014】透水性があるため、降雨時に水が路面に滞
ることがなく、自動車の安全走行を確保し易い。また、
人は歩き易い。
【0015】アスファルト系の舗装であれば、交通によ
る圧密によって空隙つぶれが起こり、透水性が次第に減
殺されてしまうが、本発明によればコンクリート系の舗
装を得るため、このような事態は起こらない。また、わ
だち掘れが生じない。これにより、機能の長寿命化を図
ることができ、維持管理費用を軽減できる。
【0016】コンクリートの硬化および乾燥の際に生ず
る応力や温度応力を塑性変形によって緩和するため、構
造上弱点となる目地を省くことができる。これにより、
構内舗装ばかりでなく、はじめて一般車道にも用いるこ
とができるようになり、また経済性と施工性を改善で
き、工期を短縮できる。
【0017】コンクリートが弾塑性の性質を備え、下層
のたわみに追従できることから、たわみ性の大きいアス
ファルトコンクリート層上に薄層で用いることができ
る。
【0018】
【実施例】透水コンクリートは骨材と、セメントと、水
と、ポリマーとを混合して得られ、これを敷き均すと、
図1に示すように、骨材10がセメントとポリマーと水
とのセメントぺースト12で覆われ、骨材10間に空隙
14が生ずる。骨材10の粒度が異なることことから、
空隙14の大きさも区々となり、これら空隙14を通し
て透水が可能となる。
【0019】透水コンクリートを敷き均して得られる透
水層16は、図2のaに示すように、その下側にアスフ
ァルトコンクリートからなる基層18、さらにその下側
に路盤20を配置して使用できる。この構造によれば、
透水層16を通過した水は基層18に達してその流れが
阻止され、横方向へ流れて側溝22に導かれることとな
る。
【0020】透水層16はまた、図2のbに示すよう
に、路盤20の上側に直接載せて使用できる。この構造
によれば、透水層16を通過した水は、そのまま路盤2
0に浸入し、地下水となる。
【0021】骨材10は、石粉、砂、7号砕石および6
号砕石のうちのいくつかを組み合わせたもの、又は石
粉、砂および砂利のうちのいくつかを組み合わせたもの
であり、透水コンクリートの空隙率が10〜35%の範囲に
なるように配合割合を定める。たとえば、その配合割合
は、重量比で、6号砕石:7号砕石:砂=75:20:5 であ
る。
【0022】透水コンクリートの空隙率が10%未満であ
ると、透水性が悪くなり、本来の目的を達成しにくくな
る。逆に、空隙率が35%を越えると、タイヤによる粗骨
材の離脱や飛散に対する抵抗性が悪くなり、舗装の耐久
性が低下する。よって、舗装の透水性を確保しつつ耐久
性を維持するためには、透水コンクリートの空隙率が10
〜35%の範囲にあることが必要である。
【0023】セメントと水とポリマーとからなるセメン
トペーストの重量と前記骨材の重量との比Cp/Gが0.05〜
0.35の範囲となるように、骨材に対するセメントと水と
ポリマーとの配合割合を定める。たとえば、その配合比
Cp/G=0.17である。
【0024】前記比Cp/Gが0.05未満であると、セメント
ペーストが骨材を覆いにくくなり、一定の品質のものを
得るのが難しい。逆に、前記比Cp/Gが0.35より大きくな
ると、セメントペーストと骨材が材料分離を起こし易く
なり、舗装した後、セメントペーストが舗装の下部に集
まって固まり、透水性を著しく低下させる。したがっ
て、舗装の品質を維持しつつ透水性を確保するには、前
記比Cp/Gが0.05〜0.35の範囲にあることが必要である。
【0025】前記ポリマーは、セメントモルタルの添加
用として使用されているものであり、たとえば、SB
R、NBRのような天然もしくは合成のゴム、アクリル
系樹脂、エポキシ系樹脂又はアスファルト乳剤系であ
る。ポリマーは、ポリマーの重量とセメントの重量との
比P/Cが0.15〜0.50の範囲となるように配合割合を定め
る。たとえば、中央理化工業株式会社製のアクリルエマ
ルジョンET663(固形分60%)を使用し、比P/C=0.4 と
した場合の配合割合は、重量比で、ET663:C:水= 0.67:
1:0.2である。
【0026】アスファルトの透水舗装用の混合物の骨材
飛散抵抗性を調べるカンタブロ試験を、セメントペース
トと骨材との重量比Cp/Gを0.15に保ち、セメント重量に
対するポリマー重量の比P/C を変えて行い、損失減量を
測定した結果、図3に示す特性が得られた。図中、Aは
供試体を水浸しない場合、Bは供試体を水浸した場合で
ある。カンタブロ試験で求めたカンタブロ損失減量が小
さいほど、自動車のタイヤによる粗骨材の離脱や飛散に
対する抵抗性が大きく、耐久性に優れる、とされてい
る。
【0027】スペインの事例では、アスファルトを用い
た透水舗装用の混合物の損失減量を水浸しない場合に25
%以下、水浸した場合に35%以下と定めている。これを
図3に当てはめると、比P/Cが10%以上であれば、前記
要求を満たすことが分る。これに対し、前記公報に記載
の技術(以下、先行技術という)Zでは、比P/Cが高々4
%であるから、損失減量は水浸しない場合に32%、水
浸した場合に38%となり、いずれも要求値を満たさな
い。
【0028】セメントペーストと骨材との重量比Cp/Gを
0.15に保ち、セメント重量に対するポリマー重量の比P/
C を変えた供試体につき、曲げ強度と曲げ破断ひずみと
を測定した結果、それぞれ図4および図5の特性が得ら
れた。
【0029】本発明に係る透水コンクリートは、ポリマ
ーを適量含むことから、半たわみ性の舗装となる、と考
えられる。そこで、半たわみ性舗装についての首都高速
道路公団の規格値である曲げ強度が13kgf/cm2以上、曲
げ破断ひずみが8×10-3以上の要求値を図4および図5
にそれぞれ当てはめると、比P/Cが15〜50%であれば、
前記要求を満たすことが分る。
【0030】したがって、セメントの重量に対するポリ
マーの重量の比P/Cが15〜50%の範囲にあるとき、カン
タブロ損失減量、曲げ強度および曲げ破断ひずみについ
ての最も厳しい要求を満たすこととなり、最も好まし
い。
【0031】しかし、次のように許容範囲を考えること
ができる。すなわち、曲げ強度については、透水コンク
リートを表層に使用した場合の多層弾性論の計算結果例
では、曲げ応力が3〜6kgf/cm2しか働かないことか
ら、曲げ強度を6kgf/cm2以上とすることが実際的であ
る。これを図4に当てはめてみると、P/Cが65%までで
あるならば、支障なく実施できることが分かる。
【0032】供試体の中央に載せた荷重Pと、その荷重
によってたわむ供試体のたわみ量dとを、セメントペー
ストと骨材との重量比Cp/Gを0.15に保ち、比P/Cの値を
変えて測定した結果、図6の特性が得られた。図中、
( )内の数字は比P/Cの%表示である。
【0033】図6から、比P/Cの値が大きくなるほど、
載荷重Pがピーク値となった後、曲げ破断するまでに大
きくたわむことが分かる。これは、供試体のじん性を示
すもので、じん性および塑性を高めるには、比P/Cを大
きくすればよい。換言すると、比P/Cがゼロ又は先行技
術のように少ないものでは、じん性および塑性がほとん
どなく、破断ひずみも小さくなってしまい、目地を設け
ないと、乾燥収縮や温度応力によってひび割れを生じ
る。
【0034】また図6から、破断するまでのたわみ量
は、P/C=0 に対してP/C=23では約3倍、P/C=40では約4
倍、さらにP/C=60では約5倍多くなっており、それだけ
下層のたわみへの追従性が高いことが分る。さらに、図
6の直線部分は弾性変形している範囲、その他の曲線部
分は弾塑性変形又は塑性変形している範囲と判断できる
ことから、P/C=0ではほぼ完全な弾性体であり、本発明
透水コンクリートは弾塑性体であることが分る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る透水コンクリートの舗装状態を示
すもので、aは断面図、bは一部の拡大図である。
【図2】本発明に係る透水コンクリートを実際の道路に
適用する場合の模式図で、aは排水性の道路として、b
は透水性の道路として使用する状態を示す。
【図3】カンタブロ試験の結果を示す特性図である。
【図4】曲げ強度を示す特性図である。
【図5】曲げ破断ひずみを示す特性図である。
【図6】載荷重とたわみ量との関係を示す特性図であ
る。
【符号の説明】
10 骨材 12 セメントとポリマーのペースト 14 空隙 16 透水層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C04B 20:00 24:24)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石粉、砂、7号砕石および6号砕石のう
    ちのいくつかを組み合わせた骨材又は石粉、砂および砂
    利のうちのいくつかを組み合わせた骨材と、セメント
    と、水と、ポリマーとを混合して得られる透水コンクリ
    ートであって、この透水コンクリートの空隙率が10〜35
    %であり、前記セメントと水とポリマーとからなるセメ
    ントペーストの重量と前記骨材の重量との比が0.05〜0.
    35であり、さらに前記ポリマーの重量と前記セメントの
    重量との比が0.21〜0.65である、透水コンクリート。
  2. 【請求項2】 前記ポリマーはアクリル系樹脂のエマル
    ジョンである、請求項1に記載の透水コンクリート。
  3. 【請求項3】 路盤の上に、又は路盤の上側に配置した
    基層の上に透水コンクリートを舗装する方法であって、 石粉、砂、7号砕石および6号砕石のうちのいくつかを
    組み合わせた骨材又は石粉、砂および砂利のうちのいく
    つかを組み合わせた骨材と、セメントと、水と、ポリマ
    ーとを、空隙率が10〜35%となり、前記セメントと水と
    ポリマーとからなるセメントペーストの重量と前記骨材
    の重量との比が0.05〜0.35となり、さらに前記ポリマー
    の重量と前記セメントの重量との比が0.21〜0.65とな
    るように混合して混合物を得ること、 この混合物を目地を設けることなく、前記路盤又は前記
    基層の上に敷き均し、透水層を得ることを含む、透水コ
    ンクリートの舗装方法。
  4. 【請求項4】 前記混合物を敷き均した後、転圧するこ
    とを含む、請求項3に記載の透水コンクリートの舗装方
    法。
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