JP4247989B2

JP4247989B2 - 土舗装用混和材およびこれを用いた土舗装体

Info

Publication number: JP4247989B2
Application number: JP2004213721A
Authority: JP
Inventors: 隆行樋口; 哲也安藤; 聡渡辺
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: JP2005133064A

Description

本発明は、土舗装用混和材およびこれを用いた土舗装体に関する。

夏季の道路舗装体、特にアスファルト舗装体は、その色調が黒系統であり赤外線を吸収しやすい。このため路面温度が非常に高くなり、都市部では夜間でも温度が下がらないヒートアイランド現象などの問題を生じている。コンクリート舗装体においても、アスファルトほどではないが路面温度が上昇し、同様の問題を有している。そこで、雨水を保持できる粘土鉱物を主体とし、水の気化熱を利用して周辺温度を緩和することができる土舗装体が見直されつつある。

土舗装体は、多量の雨水によってぬかるむ、乾燥によってひび割れるなどの問題を有している。これらの問題を解決する方法が種々検討されており、土質材料に、ポリビニルアルコールを混合する工法（例えば、特許文献１および特許文献２参照）、酸化マグネシウムとポリビニルアルコールを混合する工法（例えば、特許文献３参照）、酢酸ビニル樹脂およびポルトランドセメントまたは硫酸カルシウムを混合する工法（例えば、特許文献４参照）などが知られている。
特開昭６２−１９０７号公報（特許請求の範囲）特開２０００−７９２６号公報(特許請求の範囲、段落番号００２２) 特開２００３−６４６１８号公報（特許請求の範囲）特開平８−１３４４５０号公報（特許請求の範囲）

土質材料にポリビニルアルコールを混合する工法および酸化マグネシウムとポリビニルアルコールを混合する工法は、土舗装体としての強度が不足する上に、土質材料とポリビニルアルコールを均一に混合させることが難しく作業性に課題があった。酢酸ビニル樹脂およびポルトランドセメントまたは硫酸カルシウムを混合する工法は、ひび割れ抵抗性が不足する上に、使用できる土質材料が硬質粘土に限定されるという課題があった。

本発明は、土舗装体としての強度を維持しつつ、土舗装体に、防泥濘性、ひび割れ抵抗性を付与することができる土舗装用混和材およびこれを用いた土舗装体を提供するものである。

本発明は、ケン化度８０〜９９％、重合度５０〜４０００のポリビニルアルコール１００重量部と、ＩＩ型無水石膏、ＩＩＩ型無水石膏、二水石膏、半水石膏の群から選ばれる一種以上の石膏３０〜２４０重量部を含有することを特徴とする土舗装用混和材に関するものであり、また、この土舗装用混和材を、土質材料に添加して混合し路面上で転圧して仕上げた土舗装体に関する。

本発明の土舗装用混和材を用いることにより、強度を維持しつつ、防泥濘性、ひび割れ抵抗性を改善した土舗装体が得られる。

本発明は、ポリビニルアルコールと石膏を併用した土舗装用混和材であり、土質材料に添加した際に、その粘度やせん断力を調整して、強度、防泥濘性、ひび割れ抵抗性を土舗装体に付与することを特徴としたものである。

ポリビニルアルコールは、ケン化度８０〜９９％のものが好ましい。ケン化度が８０％未満では土舗装用混和材の粘性が強くなりすぎて土質材料と均一に混合することが難しくなる恐れがあり、９９％を超えてしまうと土舗装用混和材自体を調製することが難しくなる。ポリビニルアルコールの重合度は、５０〜４０００程度であることが好ましい。５０未満では土舗装用混和材の粘性が充分ではなく、４０００を超えてしまうと粘性が高くなりすぎて土質材料と混合することが難しくなる恐れがある。

石膏は、ＩＩ型無水石膏、ＩＩＩ型無水石膏、二水石膏、半水石膏が使用可能である。中でもＩＩ型無水石膏は、土舗装体の強度発現性が優れることから好ましい。石膏の粉末度はブレーン比表面積で１０００〜６０００ｃｍ^２／ｇ程度が好ましい。１０００ｃｍ^２／ｇ未満では土舗装体としての強度が不充分になる恐れがあり、６０００ｃｍ^２／ｇを超えてしまうと石膏分子が凝集して均一な土舗装体が得られなくなる恐れがある。

石膏の配合量は、ポリビニルアルコール１００重量部に対して、３０〜２４０重量部が好ましく、６５〜１５０重量部がより好ましい。石膏の配合量が３０重量部未満では土舗装体の強度や防泥濘性が得られない恐れがあり、２４０重量部を超えてしまうと土舗装体のひび割れ抵抗性が低下する恐れがある。

本発明で使用する石膏は、これらの石膏成分を含有する物質であれば特に限定されるものではなく、コンクリート用膨張材として知られている、遊離石灰−アウイン−ＩＩ型無水石膏膨張材（例えば、特公昭４２−０２１８４０号公報および特開平０７−２３２９４４号公報参照）や、遊離石灰−カルシウムシリケート−ＩＩ型無水石膏膨張材（例えば、特公昭５３−０３１１７０号公報参照）などを使用することもできる。コンクリート膨張材を採用する場合は、これらコンクリート膨張材中の石膏成分が、ポリビニルアルコール１００重量部に対して、３０〜２４０重量部となるように配合することが好ましく、６５〜１５０重量部となるように配合することがより好ましい。

水硬性物質は、水との化学反応によって凝結・硬化する物質であり、土舗装体の防泥濘性をより向上させるために配合するものである。水硬性物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントおよび中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントと、これらのポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュおよびシリカを混合した各種混合セメント、並びに石灰石粉末等を混合したフィラーセメント、エコセメント等が使用可能ある。

水硬性物質の配合量は、土舗装用混和材に含まれるポリビニルアルコール１００重量部に対して、１０〜３００重量部が好ましく、３０〜１００重量部がより好ましい。水硬性物質の配合量が１０重量部未満では防泥濘性をより向上させるという効果が得られない恐れがあり、３００重量部を超えてしまうとひび割れ抵抗性が低下してしまう恐れがある。

非晶質シリカは、土舗装体の防泥濘性、および、ひび割れ抵抗性をより向上させるために配合するものである。非晶質シリカとしては、特に限定されるものではないが、シリカフュームやメタカオリンなどを利用することができる。

非晶質シリカの配合量は、土舗装用混和材１００重量部に対して、１〜２０重量部が好ましく、３〜１０重量部がより好ましい。非晶質シリカの配合量が１重量部に満たないと防泥濘性、および、ひび割れ抵抗性をより向上させるという効果が得られない恐れがあり、２０重量部を超えてしまうと土舗装体の強度が低下してしまう恐れがある。

ポリビニルアルコールは、ポリビニルアルコール中に変成ポリビニルアルコールを含有させることによって、土舗装体の保水性を向上させ、ひび割れ抵抗性をより高めることもできる。変成ポリビニルアルコールは、従来公知の方法で得られるものであり、例えば、無水状態でポリビニルアルコールに環状酸無水物を反応させた後、分子構造中の水酸基をエステル化して得ることができる。この変性ポリビニルアルコールのポリビニルアルコールに含有される割合は、２０％以下が好ましく、５〜１５％がより好ましい。変性ポリビニルアルコールの含有割合が２０％を超えてしまうと土舗装体の保水性が高くなりすぎて土舗装体が泥濘化しやすくなる恐れがある。

土舗装用混和材の使用量は、土質材料の状態に影響されるため特定することはできないが、通常、土質材料１ｍ^３に対して０．５〜２０ｋｇ程度添加することが好ましい。土舗装用混和材の配合量が０．５ｋｇ未満では目的とした効果がない恐れがあり、２０ｋｇを超えてしまうと成形しにくくなって舗装作業性が悪くなる恐れがある。

土舗装用混和材を添加する土質材料の含水率は特に限定されるものではないが、含水率が１０〜２０％であることが所定の強度、防泥濘性、ひび割れ抵抗性を得る観点から好ましい。対象となる土質材料の含水率がこの範囲外の場合には、加水や、乾燥などにより含水率を調製すれば良い。

土質材料は、土舗装体として一般に利用されているものであれば良く、砂、硬質粘土、粘土など、目的に合わせて適宜選択して採用すれば良い。

土舗装用混和材の使用方法は、土舗装用混和材を土質材料に添加、攪拌混合して混合土を得た後、この混合土を敷きならし、その後転圧して締め固めれば良い。

本発明の土舗装用混和材にあっては、その効果を阻害しない範囲で、従来から土舗装体の改良材として使用されてきた添加剤を配合することにより土舗装体の性能をさらに高めることもできる。添加材としては、例えば、消石灰、生石灰、酸化マグネシウム、塩化ナトリウム、他の水溶性高分子、吸水性ポリマー、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸鉄、ポリ塩化鉄などの凝集材や、有機系や無機系の繊維質材料などがある。

「実施例１」
本発明の実施例１における土舗装用混和材は、表１に示したように、ケン化度８８％、重合度２４００のポリビニルアルコール（電気化学工業社製；Ｂ−２４）１００重量部と、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇのＩＩ型無水石膏４５重量部を配合したものである。本実施例にあっては、この土舗装用混和材を、土質材料である広島県産真砂土（硬質、含水率１１．５％）１ｍ^３あたりに１０ｋｇ添加してミキサ−で充分混合攪拌した後、型枠に試料を詰め込んで締め固め、以下に示した各種試験により評価したものである。結果を表１に示した。なお、以下に示す他の実施例および各比較例は、特に記載しない限り本実施例と同様のものである。
「測定方法」
強度：路上再生セメント・アスファルト乳剤安定処理路盤材料の一軸圧縮試験方法（舗装試験方法便覧）に準拠して評価を行い、材齢７日間養生した供試体で１ＭＰａ以上の値となったものは○、０．５〜１ＭＰａとなったものは△、それ以下のものを×とした。
防泥濘性：７日間養生した供試体を２４時間水中に浸し、水中への分散性によって評価を行った。土質材料そのものに対し分散が抑制されているものを◎、やや抑制されているものを○、同程度のものを△、悪いものを×とした。
ひび割れ抵抗性：１０００×１０００×１００ｍｍの木製型枠に試料を詰め込んだ供試体を作成し、温度２０℃、湿度６０％ＲＨに調整した室内でひび割れ発生状況を観察した。土質材料そのものに対し、ひび割れ抵抗性が優れるものを◎、やや優れているものを○、同程度のものを△、悪いものを×とした。

「実施例２〜２６」
表１、表２および表３に示したポリビニルアルコール、石膏、水硬性物質、非晶質シリカを用いて実施例１と同様に土舗装用混和材を作成し、強度、防泥濘性、ひび割れ抵抗性を実施例１と同様に測定したものである。結果を表１、表２および表３に示す。なお、実施例１６〜１９で使用した変成ポリビニルアルコールは、溶媒としてのジオキサン２００ｍｌ中に、実施例１のポリビニルアルコール５０ｇと無水マレイン酸２０ｇを加えて、８０℃で３ｈｒ反応させて得られたものである。

ここで、表１〜表３中、石膏の種類は、Ａ：ＩＩ型無水石膏（ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ）、Ｂ：ＩＩＩ型無水石膏（ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ）、Ｃ：二水石膏（ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ）、Ｄ：半水石膏（ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ）、Ｅ：遊離石灰−アウイン−ＩＩ型無水石膏膨張材（電気化学工業株式会社製）、Ｆ：遊離石灰−カルシウムシリケート−ＩＩ型無水石膏膨張材（太平洋マテリアル株式会社製）、水硬性物質の種類は、ａ：普通ポルトランドセメント（電気化学工業株式会社製）、ｂ：早強ポルトランドセメント（電気化学工業株式会社製）、ｃ：アルミナセメント（電気化学工業株式会社製）である。また、非晶質シリカの種類は、Ｉ：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積２３ｍ^２／ｇ）、ＩＩ：メタカオリン（ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ）、土質材料の種類は、イ：広島県産真砂土（硬質、含水率１１．５％）、ロ：千葉県産関東ローム土（軟質、含水率９．３％）である。

「比較例１〜２」
表２の配合の欄に示したポリビニルアルコール、石膏を用いて実施例１と同様に土舗装用混和材を作成し、強度、防泥濘性、ひび割れ抵抗性を実施例１と同様に測定したものである。結果を表３に示す。

なお、表１、表２および表３には示さなかったが、本発明の土舗装用混和材を配合しなかった土質材料は、その種類に関わらず強度、防泥濘性、ひび割れ抵抗性が低く、１ｍ^３あたり２０ｋｇを超えて配合したものは、防泥濘性、ひび割れ抵抗性が低下した。

Claims

ケン化度８０〜９９％、重合度５０〜４０００のポリビニルアルコール１００重量部と、ＩＩ型無水石膏、ＩＩＩ型無水石膏、二水石膏、半水石膏の群から選ばれる一種以上の石膏３０〜２４０重量部を含有することを特徴とする土舗装用混和材。
ポリビニルアルコール１００重量部に対して、更に、水硬性物質１０〜３００重量部を含有することを特徴とする請求項１記載の土舗装用混和材。
請求項１または請求項２に記載した土舗装用混和材１００重量部に対して、更に、非晶質シリカ１〜２０重量部を配合したことを特徴とする土舗装用混和材。
ポリビニルアルコールが、変性ポリビニルアルコールを２０％以下の割合で含有したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載した土舗装用混和材。
請求項１〜４のいずれか一項に記載した土舗装用混和材を、土質材料に添加混合し路面上に敷きならした後、転圧して仕上げた土舗装体。