JP4004775B2

JP4004775B2 - 路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体およびアスファルト舗装路面構造

Info

Publication number: JP4004775B2
Application number: JP2001344226A
Authority: JP
Inventors: 啓二服部; 寛太田
Original assignee: Yahagi Construction Co Ltd
Current assignee: Yahagi Construction Co Ltd
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2021-11-09
Also published as: JP2003147717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アスファルト舗装体に保水性、揚水性を付与し、舗装体表面から蒸発させて、路面温度上昇を抑制する様にした路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体およびアスファルト舗装路面構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市環境問題の一つとして、熱帯夜日数の増加に代表されるヒートアイランド現象があげられる。これは、人間の活動に伴う排熱の増加、建造物による大気循環の遮断等の原因によると考えられているが、地表面が各種（水透過不可能、水透過可能、黒色系等）の舗装体で覆われていることにより、本来の自然と異なった水収支が行われていることも一因であるとされている。真夏の道路舗装体の表面温度、特にアスファルト舗装体の路面温度はその色調が黒色であるために太陽の日射による熱を吸収して60℃以上に達することがあり、自然地盤の土よりも遙かに表面温度が上昇し易い。
以下に添付する表１は、真夏の一日の気温と水透過機能を有しない表層である密粒度アスファルト舗装体、水透過機能を有する多孔質表層である開粒度（透水性）アスファルト舗装体および自然地盤の土の表面温度変化を記録したものである。
【０００３】
【表１】

【０００４】
表１によると、真夏の一日において水透過機能を有しない密粒度アスファルト舗装体と水透過機能を有する開粒度アスファルト舗装体が略同様の表面温度であって、自然地盤より高温となることを示している。
又、略同様の表面温度である２種類のアスファルト舗装体中、自然地盤の一機能である水透過機能を有する開粒度アスファルト舗装体の様に、多孔質体で水透過機能を有する透水性舗装体も開発されているが、この透水性舗装体は粗粒原料で隙間（空隙）が大きく水透過作用が大きい反面、毛細管現象（毛管現象）による揚水作用は小さく、舗装路盤より吸い上げた水分は舗装体途中で止まって舗装表面まで到達しなかった。
透水性舗装体の様に水透過機能を有するだけでは、水収支を自然に近づけたり、路面温度の上昇を抑制することが充分でなく、ヒートアイランド現象を抑制するまでには至らなかった。
【０００５】
又、降雨があってアスファルト舗装体の表面が湿潤状態の場合、表面の水分が気化し表面温度の上昇が一時期低減されることが一般的に知られている。
【０００６】
一方、ガラス原料となる珪砂は、鉱山から採掘された原鉱を精製し製造しているが、珪砂精製工程（主に水洗分級）で微粒珪砂が発生し、特殊用途に一部の微粒珪砂が利用されているが、大半は産廃汚泥として埋め立て処分されており、処分が社会問題化しつつある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、自然地盤の一機能である水透過機能単独では舗装の路面温度上昇を抑制することが不可能で、水分が継続して気化し舗装体から気化熱を奪う機能を人工的に継続して付与することが困難な課題に対して、水透過機能を有する舗装体であって、水分の気化熱を利用して、継続的に舗装体の温度上昇を抑制できる多孔質表層（路面構造における表層）として、毛管現象による揚水機能を有する多孔質表層を提供し、同時に、多孔質表層中、ガラス原料を得る珪砂精製過程において発生する産業副産物である微粒珪砂を充填した多孔質表層の路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体およびアスファルト舗装路面構造を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来技術に基づく、ヒートアイランド現象の抑制に有効な対策が見出せなかった課題、及び微粒珪砂の処分が困難化しつつある課題に鑑み、水透過機能を有し容積百分率で15〜25％の空隙を有するアスファルト混合物を用いた多孔質表層において、充填状態で保水性を有すると共に透水性、揚水性を有する、粒径を１０μｍ以上とし且つ平均粒径約80〜200 μｍとした微粒珪砂を、舗装体の体積１m³につき80〜160kg 空隙内に充填して、充填後の微粒珪砂を未固化状態とすることにより、舗装体内部に多数の微細な連続空隙を生成させ、生成された連続空隙で舗装体の下面から上面への揚水機能を具備させ、毛管現象で表面に揚水された水分を蒸発させ、周囲から気化熱を奪って舗装表面を冷却し、且つ、充填物に産業副産物として廃棄処分されている微粒珪砂を使用して環境保全を図る様にして、上記課題を解決する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の微粒珪砂を充填した路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体（舗装路面構造における多孔質表層）の実施の形態について、添付する実験データおよび図面に基づき説明する。
【００１０】
本発明のアスファルト舗装体は主に歩行者系道路または軽車輌通過道路など（重量付加が軽度な道路）に施工され、図１に示す様に、舗装路面構造は下層の路盤１と上層（表層）のアスファルト舗装体２から成り、開粒度アスファルト（骨材３、3a…）による多孔質のアスファルト舗装体２の空隙に表面（上面）から微粒珪砂４、4a…を全体的に充填したものである。
【００１１】
アスファルト舗装体２の具体例としては、骨材３、3a…とアスファルトの混合物で水透過機能を有する開粒度アスファルトによりアスファルト舗装体２の基体を構成し、通常施工例である容積百分率で15〜25％の空隙を有する多孔質体のアスファルト舗装体２の表面から微粒珪砂４、4a…を充填している。
微粒珪砂４、4a…の充填方法としては、締め固め後のアスファルト舗装体２の表面に微粒珪砂４、4a…を散布し、アスファルト舗装体２の空隙内に自然落下させたり、表面に振動付与したり、水散布し、微粒珪砂４、4a…をアスファルト舗装体２の内部空隙に落下させ、下面（路盤１との接触面）から表面の全空隙に微粒珪砂４、4a…を充填し、空隙に微細な連続空隙を形成している。
【００１２】
アスファルト舗装体２の充填物とした微粒珪砂４、4a…は過小粒体、粉体だと連続空隙を閉鎖し、過大粒体では水透過機能を有していても、保水性が低かったり、揚水性（毛管現象）が無いため、粒径１０μｍ以上のものを使用する。
微粒珪砂４、4a…は後述の様に瀬戸地区で排出されているもの（平均粒径80〜200 μｍ）を使用しているが、他地区のものでも勿論使用可能である。
そして、水透過機能を有したアスファルト舗装体２として一般的な容積百分率で15〜25％の空隙を有する多孔質のアスファルト舗装体２に、微粒珪砂４、4a…を下層から上層までの全体に充填した処、空隙率１５％ではアスファルト舗装体２の体積１m³につき８０kgの微粒珪砂４、4a…が充填され、空隙率２５％では１６０kgの微粒珪砂４、4a…を充填でき、微粒珪砂４、4a…の粒径相違による充填量に大差はなかった。
【００１３】
路盤１は通常舗装の路盤材料または透水性舗装の路盤材料、例えば、粒度調整砕石またはクラッシャーランが使用され、強度、耐久性の他、適度な透水能、貯水能を有する路盤が好ましい。
本発明ではアスファルト舗装体２による保水、揚水、蒸発作用を向上させたり、持続させるために、路盤１にも保水機能、揚水機能を有するものとしており、具体的には、通常の路盤に対して、アスファルト舗装体２に使用した充填物と同一物（微粒珪砂４、4a…）を充填し、路盤１の保水性、揚水性をアスファルト舗装体２と同等に、或いは通常比で向上させている。
【００１４】
尚、路盤１を含むアスファルト舗装体２内に充填した微粒珪砂４、4a…が降下し、アスファルト舗装体２の空隙表面に微粒珪砂４、4a…が存在しなくなった時には、アスファルト舗装体２の表面に微粒珪砂４、4a…を散布して空隙に補充充填し、連続空隙を表面まで再生する。
【００１５】
以下、本発明の路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体の有効性を確認した実験（実施例）を行ったので、説明する。
先ず、実施例において使用した微粒珪砂４、4a…の品質を表２に表示する。
【００１６】
【表２】

【００１７】
尚、微粒珪砂４、4a…は、愛知県瀬戸市を中心とする国内最大の珪砂産業によって同地区で年間約20万トンが排出され、一部が特殊用途に活用されているが全体量の約70％が採掘跡地に埋め戻し処分されている。
現在瀬戸地区で排出されている各種の微粒珪砂４、4a…の品質測定結果について、表３に各項目の最大値および最小値を表示する。
【００１８】
【表３】

【００１９】
実施例において使用した微粒珪砂４、4a…の保水性を表４に表示する。
保水性試験に使用された試験体は、直径7.5cm で高さ200cm の円柱状の形状寸法の容器に微粒珪砂４、4a…を充填したものであり、乾燥状態の微粒珪砂４、4a…を自然落下により容器に充填した後、上面より8リットルの水道水を注水し、注水完了後、底面より2cm のみ水に浸す水浸条件で２週間放置後の含水比 (水分／試験体（微粒珪砂４、4a…）の乾燥重量) を底面より高さ5cm を基準として、上方に10cm間隔で測定したものである。
表４では比較のため細骨材（砂）を充填した試験体についても同様の実験を行った結果を併せて表示している。
尚、表５に保水性試験に使用した微粒珪砂４、4a…と細骨材（砂）の品質を表示している。
【００２０】
【表４】

【００２１】
【表５】

【００２２】
表４の保水性試験の測定結果に示す様に、各高さ位置において微粒珪砂４、4a…は細骨材の２〜３倍程度（中間位置では７〜８倍程度）の含水比を有し、且つ、細骨材は高くなるに連れて含水比が低下した後、一定化傾向を示して高さ25cmで含水比10％程度であるのに比して、微粒珪砂４、4a…は数十cm程度の高さまで含水比は同等で、それ以上の高さで低下傾向を示し、高さ75cmにおいても含水比40％程度を有している。
【００２３】
本発明のアスファルト舗装体２の施工高さは数cmから２０cm程度（５cmと１０cmが多い）であり、この範囲では微粒珪砂４、4a…が数倍の含水比を有し、路盤３を含んだ施工高さは数十cm程度（アスファルト５cmを含む合計５５〜６０cmが多い）であり、この範囲では微粒珪砂４、4a…が数倍以上の含水比を有している。
この試験結果によると、微粒珪砂４、4a…を充填した試験体は高い保水性を有し、例えば、密集した微粒珪砂４、4a…は微細な連続空隙を有していることにより、大きな毛管現象や表面張力現象で、水分の上昇作用を有したり、水分の流出を抑止して、高い保水性を有している。
尚、表４の保水性試験の微粒珪砂４、4a…は表２、表５に示す平均粒径８１μｍのものであって、現実に排出されている平均粒径約２００μｍの測定値は表示しなかったが、充分な保水性を有していた。
【００２４】
次に本発明に係る微粒珪砂４、4a…を充填した多孔質表層（路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体）の作用確認として行った、出願人の自社敷地内の屋外実験場に構築した試験道路での測定結果を説明する。
【００２５】
表６は試験母体となる多孔質表層および無孔質表層の仕様を示すと共に、試験道路の欄に図２に示した試験道路断面図と仕様の関係を示し、図２は試験道路として構築した５種類（自然土の１種類を含む）の舗装構造を示す断面図である。図２（ａ）および（ｂ）は表６第１、２段の仕様のアスファルト舗装体２（空隙率２５％または１５％）に表２に示した微粒珪砂４、4a…を充填した多孔質表層および砕石路盤材からなる路面温度の上昇抑制機能を有する舗装体である。
図２（ｃ）は従来の一般的な舗装としての密粒度アスファルト混合物の舗装体（透水性なし）、図２（ｄ）は従来の一般的な舗装としての開粒度アスファルト混合物の透水性舗装体（図２（ａ）（ｂ）の基体であって微粒珪砂４、4a…を充填していない舗装体）、図２（ｅ）は現地盤の自然土であり、これらを比較測定の対象とした。
【００２６】
【表６】

【００２７】
路面温度の上昇抑制効果の実測を目的として平成13年８月22日より同年８月30日にかけて測定した結果を表７に、８月22日、23日の測定結果を表８、９に夫々表示する。
【００２８】
【表７】

【００２９】
【表８】

【００３０】
【表９】

【００３１】
表７〜９の測定結果に基づいて各舗装体の路面温度の上昇抑制能力の比較を行うと、本発明の微粒珪砂４、4a…を充填した多孔質表層を用いた路面温度の温度上昇抑制機能を有する舗装体（太実線、破線）では、従来の一般的な密粒度アスファルト舗装体（細実線）及び開粒度アスファルト舗装体( 透水性アスファルト舗装体) （点線）と比較して、温度上昇を抑制できた。
【００３２】
例えば、最高温度では、空隙率25％の開粒度アスファルト舗装体に微粒珪砂４、4a…を舗装体体積１m³につき160kg 充填した舗装体で路面の最高温度を16℃低下、空隙率15％の開粒度アスファルト舗装体に微粒珪砂４、4a…を舗装体体積１m³につき80kg充填した舗装体で8 ℃低下させることができた。
又、温度上昇抑制の持続では、本発明の微粒珪砂４、4a…を充填した多孔質表層を用いた路面温度の温度上昇抑制機能を有する舗装体では、何れの測定日においても一般的な密粒度アスファルト舗装体ならびに開粒度アスファルト舗装体( 透水性アスファルト舗装体) より常に低い温度となり、路面温度の上昇抑制効果を持続的に発現できた。
【００３３】
【発明の効果】
要するに本発明は、水透過機能を有する多孔質のアスファルト舗装体２において、粒径を１０μｍ以上とし且つ平均粒径約 80 〜 200 μｍと成して、充填状態で保水性を有すると共に透水性、揚水性を有する微粒珪砂４、 4a …をアスファルト舗装体２の空隙に充填して、充填後の微粒珪砂４、 4a …を未固化状態としたので、水分は路面構造における多孔質表層であるアスファルト舗装体２内の空隙に充填された微粒珪砂４、 4a …により形成された連続微細空隙に保水され、アスファルト舗装体２の表面付近で水分蒸発に伴って周辺から気化熱を奪うことにより、多孔質表層の表面温度の上昇を抑制することが出来、更に、多孔質表層内に形成された連続微細空隙で毛管現象（揚水作用）による水分の上昇移動作用が継続的に発生することにより、水分の蒸発、周辺からの気化熱奪取、表面温度の上昇抑制を継続させることが出来、よってヒートアイランド現象を抑制することができる。
【００３４】
微粒体は１０μｍ以上の粒径と成したので、アスファルト舗装体２内の空隙を閉塞せず、保水、揚水機能を有する連続微細空隙を容易に形成することが出来る。
【００３５】
微粒体を微粒珪砂４、4a…と成したので、産廃汚泥である微粒珪砂４、4a…の利用で環境保全を図ることが出来る。
【００３６】
微粒珪砂４、4a…は平均粒径80〜200 μｍと成したので、一般的に大量に廃棄処分されている微粒珪砂４、4a…を活用することが出来る。
【００３７】
多孔質のアスファルト舗装体２は容積百分率で15〜25％の空隙を有するものとしたので、一般的な舗装手段に対しても本願発明を実施することが出来る。
【００３８】
アスファルト舗装体２の体積１m³につき80〜160kg の微粒珪砂４、4a…を空隙に充填したので、アスファルト舗装体２の表面まで微粒珪砂４、4a…を充填して蒸発作用を活発化させることが出来る。
【００３９】
舗装路面構造が下層の路盤１と請求項１、２又は３記載の表層のアスファルト舗装体２から成り、路盤１は保水性を有するものと成したので、路盤１もアスファルト舗装体２と同様の保水機能を有し、アスファルト舗装体２で蒸発、保水、揚水される水分を路盤１からも容易に補給して、蒸発散作用を継続的に長期に達成することが出来る。
【００４０】
路盤１にアスファルト舗装体２と同一の微粒体又は微粒珪砂４、4a…を充填したので、路盤１とアスファルト舗装体２の連続微細空隙を境目なく形成して、保水、揚水機能の連続性を持たせることが出来たり、路盤１内で微粒体又は微粒珪砂４、4a…が降下しても、アスファルト舗装体２表面へ微粒体又は微粒珪砂４、4a…を補給することにより、路盤１の保水機能を容易に維持、再生することが出来る。
【００４１】
水透過機能を有する多孔質のアスファルト舗装体２の形成後、アスファルト舗装体２の表面に鉱物質の微粒体又は微粒珪砂４、4a…を散布し、表面側から振動付与したり、表面に水散布し、アスファルト舗装体２の空隙に微粒体又は微粒珪砂４、4a…を充填する様にしたので、アスファルト舗装体２に微粒体又は微粒珪砂４、4a…を簡単に充填することが出来る等その実用的効果甚だ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る路面構造の概略構成を示す断面図である。
【図２】各種試験道路の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１路盤
２アスファルト舗装体
３、3a… 骨材
４、4a… 微粒珪砂

Claims

水透過機能を有する多孔質のアスファルト舗装体において、粒径を１０μｍ以上とし且つ平均粒径約80〜200 μｍと成して、充填状態で保水性を有すると共に透水性、揚水性を有する微粒珪砂をアスファルト舗装体の空隙に充填して、充填後の微粒珪砂を未固化状態としたことを特徴とする路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体。
多孔質のアスファルト舗装体は容積百分率で15〜25％の空隙を有するものとしたことを特徴とする請求項１記載の路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体。
アスファルト舗装体の体積１m³につき80〜160kg の微粒珪砂を空隙に充填したことを特徴とする請求項２記載の路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装体。
舗装路面構造が下層の路盤と請求項１、２又は３記載の表層のアスファルト舗装体から成り、路盤は保水性を有するものと成したことを特徴とする路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装路面構造。
路盤にアスファルト舗装体と同一の微粒体又は微粒珪砂を充填したことを特徴とする請求項４記載の路面温度の上昇抑制機能を備えたアスファルト舗装路面構造。