JP4233470B2 - 透水性舗装、及び透水性舗装の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、補強を施した透水性舗装並びにその補強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。

ところで、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。

以上のような観点から、水浸した状態で車両の繰り返し荷重を受けても路盤、路床が軟弱化せず、しかも高い透水機能を有する透水性舗装が考えられている。（例えば、特許文献１参照）。この透水性舗装は、浸透性高強度路盤の上に透水係数の異なるポーラスコンクリートを複数層に積層したものであり、下層側のポーラスコンクリートの硬化前に上層側のコンクリートを打ち継ぐ「ウェットオンウェット方式」を採用することで、路盤が軟弱化しなく、雨水を地盤に還元することができ、しかもその雨水の浸透能力が長期間持続できるものである。そのために、（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２０００−３１９８０６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、このように透水性舗装を施工したとしても、長い使用期間の間に極めて多数の車両が通行すると、その繰り返し荷重によって特に最も表面側の表層とその直下の基層との境界面で剥離が生じることは避けがたい。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。このような問題は、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や、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などにおいて顕著である。

そこで本発明は、以上のような問題に鑑みて、透水性を損なうことなく、施工前においては表層と基層との剥離が生じにくい透水性舗装を提供でき、或いは施工後に剥離が生じたとしてもその補強を容易に行うことができるように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、該基層コンクリート部の上部に敷設される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部とを具備するものであって、表層コンクリート部の表面から底面まで貫通し且つ少なくとも基層コンクリート部の表面から深い位置に至る有底のアンカー孔と、このアンカー孔にその底部から開口部まで注入し硬化させたモルタルとからなるアンカー部を有していることを特徴とするものである。

このような構成の透水性舗装であれば、表層コンクリート部と基層コンクリート部とをそれらの境界面におけるウェットオンウェット方式による接着のみならず、アンカー部のモルタルにより接着又は接続されるため、表層コンクリート部の基層コンクリート部に対する引き抜き強度が増強され、その結果、表層コンクリート部と基層コンクリート部との剥離を未然に防止し、若しくは事後的に修復できることになる。

特にアンカー部を構成するモルタルとして十分な強度が得られ耐久性にも優れたものには、繊維補強モルタルを挙げることができる。

またアンカー孔は、ほぼ鉛直姿勢をなすように形成することで、施工の容易性及び引き抜き強度の増大を図ることができる。

透水性舗装全体として表層コンクリート部の剥離を効率的に防止するには、アンカー部を、平面視千鳥格子状に配置することが好ましい。

また前記透水性舗装を補強する方法に係る本発明は、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、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、表層コンクリート部の表面から底面まで貫通し且つ少なくとも基層コンクリート部の表面に至る有底のアンカー孔を形成するアンカー孔形成工程と、このアンカー孔にその底部から開口部までモルタルを注入して硬化させることによりアンカー部を形成するアンカー部形成工程とを含むことを前提とするものである。
そして本発明は前記前提の上で、アンカー孔形成工程が、表層コンクリート部の表面から底面まで貫通し且つ少なくとも基層コンクリート部の表面から深い位置に至る有底のアンカー孔を形成することを特徴とするものである。

斯かる方法であれば、透水性舗装の基本構成要素である基層コンクリート部と表層コンクリート部との施工後にアンカー部を形成することとなるので、透水性舗装の施工時においてアンカー部を形成しておくと、表層コンクリート部の基層コンクリート部からの剥離を未然に防止することができ、基層コンクリート部及び表層コンクリート部を有する透水性舗装において既に表層コンクリート部の剥離が生じたものに対しては、事後的に剥離に対する処置を施すことができる。

また上述の通り、アンカー部のモルタルには、十分な引き抜き強度と耐久性を得る観点から繊維補強モルタルを適用するのが適切である。

そして本発明は、アンカー部の表層コンクリート部及び基層コンクリート部への付着強度を高めるためには、基層コンクリート部及び表層コンクリート部を構成するポーラスコンクリートの打設後にアンカー部を形成するものとしている。具体的には、基層コンクリート部形成工程及び表層コンクリート部形成工程においてそれぞれポーラスコンクリートの打設後、アンカー孔形成工程としてドリルを用いて当該ポーラスコンクリートにアンカー孔を穿孔するか、或いは基層コンクリート部形成工程及び表層コンクリート部形成工程においてそれぞれポーラスコンクリートの打設後、アンカー孔形成工程として当該ポーラスコンクリートの締固め時にそのポーラスコンクリート内に治具を配置してアンカー孔を形成することを特徴としている。

なお、アンカー孔形成工程において、アンカー孔は、ほぼ鉛直姿勢をなすように形成すると施工の容易化と引き抜き強度の向上を図ることができる。

さらにアンカー孔形成工程においては、アンカー孔を平面視千鳥格子状に配置するように形成することで、舗装道路全体における表層コンクリート部の剥離を効率的に防止することができる。

以上に詳述したように、本発明は、表層コンクリート部を貫通して基層コンクリート部に達するアンカー孔と当該アンカー孔に注入して硬化させたモルタルとから構成されるアンカー部を透水性舗装の内部に形成することとしているので、表層コンクリート部の基層コンクリート部からの剥離を未然に防止し若しくは事後的に補修することができる。特に、表層コンクリート部と基層コンクリート部とは共にポーラスコンクリートから構成される透水性を有するものであるため、それらの境界部分における付着強度は密実なコンクリート同士の付着強度と比べて比較的脆弱ではあるが、アンカー部により表層コンクリート部と基層コンクリート部とが一体的に接合されるので、高い透水機能を損なうことなく表層コンクリート部の剥離を確実に抑制することが可能である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に概念的な断面図を示す本実施形態の透水性舗装１は、土壌地盤である路床２の上に、路床改良層３、浸透性高強度路盤層４、基層コンクリート部５、表層コンクリート部６をこの順で積層した構造を有しており、表層コンクリート部６から基層コンクリート部５に亘ってアンカー部７を形成したものである。これら各層の施工厚は、適用する道路の負荷に応じて適宜変更することができるが、ここでは一例として、路床改良層３を０〜１２０ｃｍ、浸透性高強度路盤層４を１０〜４０ｃｍ、基層コンクリート部５を１０〜２５ｃｍ、表層コンクリート部６を３〜１５ｃｍとしている。また、層同士の境界部分における空隙詰まりの発生を抑制し、透水機能を確実なものとするため、表層コンクリート部６、基層コンクリート部５、浸透性高強度路盤層４の順に透水係数を減少させ、且つ極端に透水係数が変化しないようにしている。

ここで、各層の具体的構成の一例を挙げる。

［路床改良層３］
路床土の土質が砂質土
含水比２８．９％のとき
生石灰混合比８０ｋｇ／ｍ²
にて路上混合方式で路床２の安定処理を行い、
一軸圧縮強度０．９８ＭＰａ、透水係数５．６Ｘ１０^-5ｃｍ／ｓ
としている。

［浸透性高強度路盤層４］
再生路盤材 (RC-40) ２０９８ｋｇ／ｍ²
セメント ２９７ｋｇ／ｍ²
水 １０８ｋｇ／ｍ²
の配合にて路上混合し、
一軸圧縮強度７．８ＭＰａ、透水係数２．５Ｘ１０^-4ｃｍ／ｓ
としている。

［基層コンクリート部５］
粗骨材；最大骨材寸法２５ｍｍの水硬性粒度調整スラグ (JIS A 5015 HMS-25)
混和材料；フライアッシュ (JIS A 6201)
水セメント比（Ｗ／Ｃ）＝３３％
単位セメント量＝３１５ｋｇ／ｍ³
単位フライアッシュ量＝３５ｋｇ／ｍ³
単位粗骨材量＝１３３０ｋｇ／ｍ³
の配合にて転圧締め固めを行い、
曲げ強度５．４ＭＰａ、透水係数３．４Ｘ１０^-3ｃｍ／ｓ
としている。

［表層コンクリート部６］
粗骨材；最大骨材寸法が１３ｍｍの砕石 (JIS A 5001 ６号砕石)
５ｍｍの砕石 (JIS A 5001 ７号砕石)
水セメント比（Ｗ／Ｃ）＝３３％
単位セメント量＝３２０ｋｇ／ｍ³
単位フライアッシュ量＝３５ｋｇ／ｍ³
単位粗骨材量（６号砕石）＝１５２０ｋｇ／ｍ³
（７号砕石）＝ ８０ｋｇ／ｍ³
単位細骨材量＝８０ｋｇ／ｍ³
の配合にて転圧締め固めを行い、
曲げ強度２．９ＭＰａ、透水係数２．１Ｘ１０^-2ｃｍ／ｓ
としている。

すなわち、路床２の上に、路床改良層３、浸透性高強度路盤層４を打ち継ぎ、更に基層コンクリート部５、及び表層コンクリート部６をウェットオンウェット方式で打ち継いで形成（基層コンクリート部形成工程及び表層コンクリート部形成工程）し、これら各層を一体化した後で、アンカー部７を形成することとしている。

このアンカー部７は、図２にも概念的な断面図として示すように、表層コンクリート部６の表面から裏面までほぼ鉛直に貫通し、さらに基層コンクリート部５の表面から深さ方向約１／３〜１／２程度にまで達するアンカー孔７１と、このアンカー孔７１に注入して硬化させたモルタル７２とからなる。アンカー孔７１の形成は、表層コンクリート部６の施工後、コアドリルを用いてポーラスコンクリートを穿孔することによって行う（アンカー孔形成工程）。そして、このように形成されたアンカー孔７１に流動状態のモルタル７２を注入する（アンカー部形成工程）。また、モルタル７２には、例えば耐腐食性及び耐衝撃性に優れ、付着が良好なものが適している。具体的には、次のような組成のモルタル７２（繊維補強モルタル）を適用している。

［繊維補強モルタル］
高強度モルタル；水結合比４５％以下
ポリマーモルタル；水結合比２５〜４０％程度（ビニロン繊維１〜２％を含む。ポリマー固形分は堆積百分率１５〜２５％）
そして、このようなアンカー部７を、表層コンクリート部６の上方から見て千鳥格子状に設けることで、道路全体の補強を図っている。

ここで、本実施形態の透水性舗装１について行った表層コンクリート部６の付着強度試験（建研式引張試験）について説明する。

以上のように本実施形態では、表層コンクリート部６を貫通しさらに基層コンクリート部５の内部まで至るアンカー部７を形成しており、このアンカー部７を構成するアンカー孔７１に注入して固化させたモルタル７２によって表層コンクリート部６と基層コンクリート部５とを接合しているので、車両の通行による繰り返し荷重によって表層コンクリート部６の裏面と基層コンクリート部５の表面との間の接合部分が分離したとしても、表層コンクリート部６が基層コンクリート部５から剥離してしまうという問題を未然に防止することができる。また、表層コンクリート部６、基層コンクリート部５、及び浸透性高強度路盤層４はポーラスコンクリートにより構成されているので、透水機能も十分に発揮できる。したがって、本実施形態によれば、高い透水機能と耐久性を有する透水性舗装１を得ることが可能である。

なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。例えば浸透性高強度路盤層や路床改良層等を設けず、路床の直上に基層コンクリート部を配置してもよい。また、表層コンクリート部の剥離が一旦生じた後やその兆候が見られた際に、表層コンクリート部及び基層コンクリート部にアンカー孔を形成し、そのアンカー孔にモルタルを注入することによって、剥離箇所の補修・補強を行うことも可能である。さらに斯かるアンカー孔は、表層コンクリート部を上下に貫通して最低限基層コンクリート部の表面にまで至っていれば、基層コンクリート部の内部に到達していなくても十分な剥離防止を図ることができる。その他、アンカー部を構成するモルタルの組成や種類、各層の厚みや組成など、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を概念的に表す断面図。 同実施形態の要部を概念的に表す断面図。

符号の説明

１…透水性舗装
５…基層コンクリート部
６…表層コンクリート部
７…アンカー部
７１…アンカー孔
７２…モルタル

Claims (11)

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部と、該基層コンクリート部の上部に敷設される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部とを具備するものであって、
   表層コンクリート部の表面から底面まで貫通し且つ少なくとも基層コンクリート部の表面から深い位置に至る有底のアンカー孔と、該アンカー孔にその底部から開口部まで注入し硬化させたモルタルとからなるアンカー部を有していることを特徴とする透水性舗装。
2. 前記モルタルは、繊維補強モルタルである請求項１記載の透水性舗装。
3. 前記アンカー孔を、ほぼ鉛直姿勢をなすように形成している請求項１又は２記載の透水性舗装。
4. 前記アンカー部を、平面視千鳥格子状に配置している請求項１、２又は３記載の透水性舗装。
5. 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、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、表層コンクリート部の表面から底面まで貫通し且つ少なくとも基層コンクリート部の表面から深い位置に至る有底のアンカー孔を形成するアンカー孔形成工程と、該アンカー孔にその底部から開口部までモルタルを注入して硬化させることによりアンカー部を形成するアンカー部形成工程とを含むことを特徴とする透水性舗装の補強方法。
6. 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、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、表層コンクリート部の表面から底面まで貫通し且つ少なくとも基層コンクリート部の表面に至る有底のアンカー孔を形成するアンカー孔形成工程と、該アンカー孔にその底部から開口部までモルタルを注入して硬化させることによりアンカー部を形成するアンカー部形成工程とを含み、
   前記基層コンクリート部形成工程及び表層コンクリート部形成工程においてそれぞれポーラスコンクリートの打設後、前記アンカー孔形成工程としてドリルを用いて当該ポーラスコンクリートにアンカー孔を穿孔することを特徴とする透水性舗装の補強方法。
7. 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、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、表層コンクリート部の表面から底面まで貫通し且つ少なくとも基層コンクリート部の表面に至る有底のアンカー孔を形成するアンカー孔形成工程と、該アンカー孔にその底部から開口部までモルタルを注入して硬化させることによりアンカー部を形成するアンカー部形成工程とを含み、
   前記基層コンクリート部形成工程及び表層コンクリート部形成工程においてそれぞれポーラスコンクリートの打設後、前記アンカー孔形成工程として当該ポーラスコンクリートの締固め時にそのポーラスコンクリート内に治具を配置してアンカー孔を形成することを特徴とする透水性舗装の補強方法。
8. 前記アンカー孔が、少なくとも基層コンクリート部の表面から深い位置に至るものである請求項６又は７記載の透水性舗装の補強方法。
9. 前記モルタルに、繊維補強モルタルを適用する請求項５、６、７又は８記載の透水性舗装の補強方法。
10. 前記アンカー孔形成工程において、アンカー孔をほぼ鉛直姿勢をなすように形成する請求項５、６、７、８又は９記載の透水性舗装の補強方法。
11. 前記アンカー孔形成工程において、アンカー孔を平面視千鳥格子状に配置するように形成する請求項５、６、７、８、９又は１０記載の透水性舗装の補強方法。

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