JP4230382B2 - 透水性舗装、及び透水性舗装の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、透水性舗装とその施工方法に関するものである。

舗装道路の最も重要な機能は、交通荷重を安全に地盤に伝達するとともに、車両が通行する舗装面が平滑性や滑り抵抗性等の所定機能を所要耐用期間内において維持することにあり、特にコンクリート舗装が、アスファルト舗装よりも初期投資はかかるものの耐久性に優れるという観点から期待されている。

近年の都市部では、道路舗装率の増大に伴って水環境や熱環境が著しく変化してきており、様々な問題が発生してきている。例えば、水環境に関しては、地表面の改変によって流域の保水・遊水機能が減少するため、雨水が道路表面を流れ難くなって、特に豪雨時には大量の雨水排水が一気に河川に流入することとなり、洪水の到達時間が早期化するとともに規模が拡大し、水害の危険性が高まる。さらに、雨水の地下浸透が減少するために、地下水位の低下、平常時の河川の流量の減少が生じ、水質の悪化に繋がっている。また、熱環境に関しては、舗装化の進展による地面の保水機能の低下が、地表からの水分蒸散による大気に対する冷却作用の低下を招き、特に都市部においてヒートアイランド現象をもたらす一因ともなっている。

そこで、上述のような水環境・熱環境に対応でき、且つ従来のコンクリート舗装の問題点を解消するものとして、コンクリート舗装において、表層及び基層をいずれもポーラスコンクリートからなるものとし、表層と基層の一体性を高めた打ち重ね方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。斯かる方法では、従来と同様に締固め機器の能力の限界から必然的に、一層ではなく二層以上の多層構造に打ち重ねを行う必要があるが、多層に亘るポーラスコンクリートを一体化するために、（ａ）前層（打ち重ねるコンクリート層の直下となる層）に遅延剤を加えたり、打ち重ね時間を長く取るための配合を行う、（ｂ）前層の一部を掻き乱し、その後で締固め機器により一体となるように締め固める、などの工夫が凝らされている。
特開平２００２−３１７４０３号公報

ポーラスコンクリート舗装に上述の工夫を施した場合、施工をスムーズに行えば基層と表層との一体化は可能である。

ところが、上記の舗装構造は、表層部は乾燥しやすい一方で、基層部以下は乾燥しにくいので、表層・基層コンクリート間には湿度の差やこれに伴う環境温度の差が生じ、乾燥収縮量の差や熱応力の差が生じて両者の界面の付着力が低下し易いという厳しい構造条件を有している。特に表層部の透水係数が基層部の透水係数よりも大きい場合は、基層部以下は一層乾燥しにくい状態となり、表層・基層間が受ける条件は、より過酷なものとなる。

従って、基層と表層との一体化が出来たとしても、所要の付着性能と透水性能を同時に確保するには高度な施行管理が必要であった。

すなわち、まず前記（ａ）の場合、環境温度が高い場合や強風の場合には、前層に遅延剤を加えたり打ち重ね時間を長く取るような配合上の工夫だけでは十分な付着強度が得られず、過大な遅延剤量や不適切な配合であると、付着強度のみならず透水係数も過度に低下する恐れがあって、その効果が環境条件により左右されやすいという問題がある。

次に、（ｂ）の場合には、締固め機器の能力が高いことが要求される上に、一体化できる層の厚さが限定され、一部掻き乱した前層の部分が付着の弱点となる場合がある。

そこで本発明は、以上のような問題に鑑みて、真に水環境・熱環境に対応でき、且つ従来の種々のコンクリート舗装の問題点を解消することができる透水性舗装並びにその施工方法を提供することを主たる目的としている。

すなわち、本発明の透水性舗装は、ポーラスコンクリートからなり透水性を有する基層コンクリート部と、ポーラスコンクリートからなり前記基層コンクリート部の上部に敷設した透水性を有する表層コンクリート部とを具備するものであって、基層コンクリート部の表面と表層コンクリート部の底面との境界部分に、これら基層コンクリート部と表層コンクリート部とを接合するバインダ部を、基層コンクリート部の表面及び表層コンクリート部の底面において開口する透水孔を閉塞しないように形成していることを前提とするものである。

このような構成の舗装であれば、バインダ部を、基層コンクリート部と表層コンクリートとの境界部分に設けているため、ポーラスコンクリート自体の引張強度に匹敵する程度の基層コンクリート部と表層コンクリート部との接合強度を得ることができる。しかも、当該バインダ部は、前記境界部分において開口する透水孔を閉塞しないように形成しているものであるので、舗装構造全体としてのポーラスコンクリートの透水孔に基づく透水性能を発揮して雨水を表層コンクリート部、境界部分、及び基層コンクリート部を通じて土壌中に浸透させることができる。したがって、雨水が舗装表面を一気に流れて洪水や河川の水質悪化を招くという前述の水環境を改善するとともに、土壌中に雨水を保持させることにより乾燥時にはそれを大気中に蒸発させてヒートアイランド現象の解消を図るという熱問題の改善の一助とすることもできる。なお、本発明に斯かる透水性舗装は、基層コンクリート部と表層コンクリート部の二層構造を有するものに限らず、三層以上のコンクリート多層構造を有するものも含まれる。

また、バインダ部は、セメント系無収縮グラウト材からなるものとすることが好ましく、施工作業性、付着強度、耐久性などの面から適しているといえる。

以上のような透水性舗装を構築するための本発明の施工方法は、ポーラスコンクリートからなり透水性を有する基層コンクリートを敷設する基層コンクリート部形成工程と、基層コンクリート部の表面にバインダを塗布するバインダ塗布工程と、基層コンクリート部の表面に開口する透水孔に塗布されたバインダを除去するバインダ部分的除去工程と、このバインダの硬化前に上方からポーラスコンクリートからなり透水性を有する表層コンクリートを敷設する表層コンクリート部形成工程とを含むことを前提としている。

このような方法で基層コンクリート部の表面に塗布されたバインダを部分的に除去して透水性舗装を施工することによって、基層コンクリート部と表層コンクリート部との境界部分に、透水孔が閉塞していないバインダ部を形成することができる。その結果、上述のような強度面、耐久性にも問題なく、舗装構造全体としてのポーラスコンクリートの透水孔に基づく透水機能も十分に確保して、水環境及び熱環境の有効な対応策となる透水性舗装を施工することができることとなる。

特に、バインダ塗布工程においては、塗布面を有するローラを用いてバインダの塗布を行い、バインダ部分的除去工程においては、間欠的に毛先を有するブラシを用いてバインダの部分的除去を行うことが、上述のバインダ部を形成するのに有効である。そして本発明は、バインダを塗布し得る塗布面と間欠的に設けた毛先を有するブラシ部とを有するブラシ付きローラを使用して、バインダ塗布工程とバインダ部分的除去工程とを一工程で同時に行うことを特徴としている。このようなものであると、作業時間の短縮化及び施工コストの削減を図ることができる。

また上述の通り、バインダ部には、セメント系無収縮グラウト材を適用することが極めて有効である。

以上に詳述したように、本発明では、ポーラスコンクリートからなる基層コンクリート部と表層コンクリート部との間の境界部分において、それら二層を接合するために設けられるバインダ部をほぼ全面に亘り均一に且つ部分的に設けることによって、透水性舗装を形成するようにしている。そのため、基層コンクリート部の透水孔と表層コンクリート部の透水孔とが連通した状態が実現されることになり、舗装道路の透水機能を確実に得ることができる。その結果、雨水は舗装道路の表面を流れることなく、路盤、路床に浸透・保持されるため、地下水の滋養、植生・地中生態等の改善だけではなく路面温度の低減によるヒートアイランド現象の抑制に効果があり、水問題及び熱問題の解決を好適に図ることが可能である。

以下、本発明の実施形態を、図表を参照して説明する。

図１に示す本実施形態の透水性舗装１は、基層コンクリート部２と、表層コンクリート部３と、これら基層コンクリート部２及び表層コンクリート部３との境界部分に介在するバインダ部４とから構成したものである。なお、基層コンクリート部２の下層側において土壌である路床との間は、別途に路盤層や路床改良層等を設けていることができるが、本実施形態ではこれら路盤層や路床改良層の存在の有無は問わない。

基層コンクリート部２は、表面にセメント、混和材、細骨材、水、混和剤（図示省略）と多数の粗骨材２１とを混練したものである。この粗骨材２１の粒径は、例えば約５〜２０ｍｍであり、水／結合材比を例えば２０．０〜３５．０%としている。そして、斯かる基層コンクリート部２の空隙率を、約１０〜１５%としている。このような基層コンクリート部２においては、粗骨材２１同士の間に空隙が形成されており、この空隙を透水孔２２として利用している。

表層コンクリート部３は、基層コンクリート部２と同様に、表面にセメント、混和材、細骨材、水、混和剤（図示省略）と多数の粗骨材３１とを混練したものである。この粗骨材３１の粒径は、例えば約２．５〜１５ｍｍであり、水／結合材比を例えば約２０．０〜３５．０%としている。そして斯かる表層コンクリート部３の空隙率を、約１５〜２５%としている。このような表層コンクリート部３においては、粗骨材３１同士の間に空隙が形成されており、この空隙を透水孔３２として利用している。

バインダ部４は、基層コンクリート部２と表層コンクリート部3３を結合させるバインダ４１から構成されるものである。本実施形態ではバインダ４１を、基層コンクリート部２と表層コンクリート部３との境界部分１Ｘのほぼ全域に亘って塗布しており、その塗布量を、例えば単位面積当たり約１〜２L/m²としている。ただし、バインダ４１は、前記境界部分１Ｘにおいて、基層コンクリート部２の透水孔２２と表層コンクリート部３の透水孔３２とを完全には塞いでしまわないように塗布されている。ここで、基層コンクリート部２と表層コンクリート部３とがセメント系の材質である場合には、バインダ４１として例えばセメントスラリー、セメントモルタル、ポリマーセメントモルタル、セメント系グラウト材、セメント系無収縮グラウト材を適用することが好ましい。バインダ４１を舗装道路の施工に用いる際には、比較的広い面積に塗布する際の作業効率の面からは高い流動性が要求され、収縮による接合面の割れを生じることなく長期間の使用に耐えることが条件となるため、先に例示したバインダのなかでも特に、セメント系無収縮グラウト材、例えば住友大阪セメント株式会社製「フィルコンR」を用いることができる。

以下、本実施形態の透水性舗装１の施工方法について説明する。

まず、路床や路床改良層若しくは路盤層の上部に、未硬化状態でポーラスコンクリート打設し、締固め機器により敷き均し・締め固め、基層コンクリート部２を形成する（図２（ａ）；基層コンクリート部形成工程）。

次に、この基層コンクリート部２の表面にバインダ４１を塗布する工程（バインダ塗布工程）と、そのバインダ４１を部分的に除去する工程（バインダ部分除去工程）とを行うが、本実施形態では図２（ｂ）に示すようなブラシ付ローラ５を用いてこの二工程を同時に実施することとしている。すなわち、このブラシ付ローラ５は、円筒状の本体５０の周面を塗布面５１としており、その周面から多数の刷毛を突出させたブラシ部５２を形成したものである。このようなブラシ付ローラ５の塗布面５１にバインダ４１を付着させておき、所定方向（図示例では右側）に本体５０を回転させると、一旦バインダ４１が基層コンクリート部２の表面に付着するが、その付着したバインダ４１はブラシ部５２によって剥離させられる。特に、基層コンクリート部２の表面側から透水孔２２に侵入したブラシ部５２はその透水孔２２からバインダ４１を掻き出すことになるので、透水孔２２のうち少なくとも一部は上方に開放された状態となる（図２（ｃ））。

最後に、バインダ４１が未硬化の状態でその上方からポーラスコンクリート打設し、締固め機器により締固め機器により敷き均し・締め固め、表層コンクリート部３を形成する（図２（ｄ）；基層コンクリート部形成工程）。この状態で、表層コンクリート部３の透水孔３２と基層コンクリート部２の透水孔２２とが部分的に連通していることになるので（図２（ｄ））、透水性舗装１全体としての透水機能が確保される。

ここで、本実施形態の透水性舗装１について行った付着強度試験と透水試験について説明する。

このような方法により施工される本実施形態の透水性舗装１によれば、共にポーラスコンクリートから構成され透水性を有する基層コンクリート部２と表層コンクリート部３との境界部分１Ｘにおいて、バインダ部４を当該境界部分１Ｘに対して部分的にではあるがほぼ全域に亘って設けているため、従来の透水性舗装とほぼ同程度の付着強度を得ることができる。そして、バインダ部４１を境界部分１Ｘにおいて、基層コンクリート部２の透水孔２２と表層コンクリート部３の透水孔３２の全てを塞いでしまわないように設けているため、透水性舗装１全体としての透水機能を十分に発揮することができる。したがって、雨水を表層コンクリート部３、境界部分１Ｘ、及び基層コンクリート部２を通じて土壌中に流し落とすことができることになるため、雨水が舗装表面を一気に流れることなく土壌に保持される。その結果、洪水や河川の水質悪化を招くという問題が生じず水環境の改善に役立つとともに、土壌中に保持された雨水を乾燥時に大気中に蒸散させてヒートアイランド現象を改善することも可能である。

なお、本実施形態に係る透水性舗装１は、一般道路、高速道路の別を問わず適用できるものであるが、舗装道路の全体にこの透水性舗装１を適用しなければならないわけではない。例えば道路の路肩近傍の舗装版端部のような乾燥収縮による反り応力で付着性能が損なわれやすい部位や、特に大荷重が作用しやすい大型車両の車軸位置に対応する部位などにおいては、バインダ部４１の部分的除去工程を行わず、透水孔が一部閉塞した状態であっても、当該境界部分１Ｘのその他の部位にバインダ部分的除去工程を施して透水孔を開口させて、道路全体として透水機能を有していれば十分である。

上記実施形態では、バインダ塗布工程とバインダ部分除去工程とをブラシ付ローラを用いて同時に行った例を示した。

その他、ポーラスコンクリートにアスファルト系のものを適用したり、バインダに無収縮セメント系グラウト材以外のものを適用するなど、基層コンクリート部、表層コンクリート部、バインダ部の組成等、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態に係る透水性舗装を概略的に示す断面図。 同実施形態の施工工程を示す説明図。

符号の説明

１…透水性舗装
２…基層コンクリート部
３…表層コンクリート部
４…バインダ部
５…ブラシ付ローラ
２２…透水孔
３２…透水孔
４１…バインダ
５１…塗布面
５２…ブラシ部

Claims (2)

1. ポーラスコンクリートからなり透水性を有する基層コンクリートを敷設する基層コンクリート部形成工程と、基層コンクリート部の表面にバインダを塗布するバインダ塗布工程と、基層コンクリート部の表面に開口する透水孔に塗布されたバインダを除去するバインダ部分的除去工程と、このバインダの硬化前に上方からポーラスコンクリートからなり透水性を有する表層コンクリートを敷設する表層コンクリート部形成工程とを含み、
   バインダを塗布し得る塗布面と、間欠的に設けた毛先を有するブラシ部とを有するブラシ付ローラを使用して、前記バインダ塗布工程とバインダ部分的除去工程とを一工程で同時に行うことを特徴とする透水性舗装の施工方法。
2. 前記バインダ部に、セメント系無収縮グラウト材をバインダとして適用する請求項１記載の透水性舗装の施工方法。

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