JP4310782B2

JP4310782B2 - 透水性舗装材組成物および舗装方法

Info

Publication number: JP4310782B2
Application number: JP2004102993A
Authority: JP
Inventors: 新作藤森; 茂次小堀; 晴己久下; 陸男坂口
Original assignee: Nippon Road Co Ltd; National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: Nippon Road Co Ltd; National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005290679A

Description

本発明は、歩道や車道の透水性舗装に用いられる舗装材組成物および舗装方法に関する。

近年、木質骨材（ウッドチップ）を用いた舗装方法が開発されており、このような舗装は、ソフトな感触を有し、透水性に優れ、夏場にあっても太陽の加熱による照り返しが少ない等の利点がある。

間伐材等の木質骨材や土壌や砕石等を骨材とする舗装では、固結剤として普通セメントやアスファルト（加熱型およびエマルジョン）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を使用している。また、昨今、環境重視のリサイクル骨材として、再生アスファルト、再生コンクリート、建築木質廃材、プラスチック材、吸水性ガラス廃材、廃タイヤ等も舗装用の骨材として使用されている。

ところが、従来の普通セメントを固結剤とする系では、各種の骨材との付着性が劣り剥離するため、透水性舗装材としての耐久性が短く、長期耐久性と汚染性（雨などの汚れやすい）等の改善が求められている。この改善のために、例えば普通セメントに合成樹脂を添加した系が提案されているが、それでも各種の骨材との付着性、特に木質骨材（ウッドチップ）との付着性は不充分であり、いきおい多量の固結剤の配合を必要とし、木質骨材が本来有するソフトな感触を損なう結果となっている。そこで、固結剤としてエポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を使用する方法が提案されているが（特許文献１）、コスト高になると共に作業性にも問題がある。
特開２０００−１２００１１号公報

このような状況の下、木質骨材や砕石等を骨材とする透水性舗装において、比較的廉価で固結性能に優れ、作業性に優れ、できあがった舗装の特性にも優れた透水性舗装材組成物が求められている。

本発明者は、長期にわたる検討の結果、固結剤としてマグネシア系固化剤を使用し、これと乳化性樹脂を併用した組成物が上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、木質骨材、平均粒径５ｍｍ未満の細骨材、平均粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粗骨材の単品骨材、あるいはこれらより選ばれる２種以上の骨材混合物に対し、所定量のマグネシア系固化剤、乳化性樹脂及び水を配合してなる透水性舗装材組成物、並びに該透水性舗装材組成物を路面基盤上に所定の厚さで敷設することを特徴とする舗装方法である。

上記構成からなる本発明は、以下に述べるような利点を有する。
(1) マグネシア系固化剤は、木質骨材への付着性が高く、高強度の透水性舗装材組成物を安価に提供できる。使用骨材が木質骨材等の吸水性骨材の場合は、保水性も有し、夏季にあっては水の蒸発に伴う気化熱により路面温度を低下させることができ、歩行者が歩きやすい路面を形成できると共にヒートアイランドの低減にも寄与する。屋上に設置した場合は、建物の消費エネルギーを低減できる。
(2) 間伐材をはじめ燃焼しやすい材料は法律によって消却処分ができにくくなっており、資源有効利用技術の確立が求められているが、本発明によれば、間伐材等の木質材料や再生コンクリート骨材、廃タイヤ、土壌等の骨材資源の有効利用を環境的に且つ経済的に可能とできる。また、木質骨材にあっては、同時に耐腐朽性も向上させ、さらには長時間経過して腐朽して廃棄する場合でも、肥料成分として有効利用でき、環境に害を与えないという特徴を有する。
(3) マグネシア系固化剤は、普通セメントと比較して反応に必要な水分量が多く、木質骨材や土壌等の吸水率の高い材料に特に適する。付加する乳化性樹脂は付着性及びたわみ性を向上させる。したがって、セメント系に必要な目地（収縮目地、膨張目地）を必ずしも必要とせず、また、乾燥等による膨張収縮による伸縮をアスファルト舗装等のようにたわみ性で吸収できる。
(4) マグネシア系固化剤は、木質材料やゴム、アスファルト等の瀝青材料、再生コンクリートとの付着が良く、たわみ性があるので、比較的薄い舗装が可能であり、下地基盤として砕石路盤だけでなく、透水性アスファルトや透水性コンクリート基盤であっても良く付着する。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明に使用する木質骨材（ウッドチップ）とは、間伐材、建築廃材等を適当な大きさに砕いたものであって、特に制限はなく、各種のものが使用できる。同様に、平均粒径５ｍｍ未満の細骨材（砂、砕石等）、平均粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粗骨材（砕石、コンクリート骨材）等も特に制限されるものではなく、従来より舗装用骨材に用いられてきたものは全て使用できる。

本発明で使用するマグネシア系固化剤とは、例えば、軽焼マグネシア１００重量部に硬化剤としてクエン酸可溶性リン酸１０〜３０重量部、無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物、もしくは軽焼マグネシア１００重量部と硫酸マグネシウム８５〜１００重量部からなる配位結合物に無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物等が挙げられ、水和によって普通セメントと同様な硬化反応を示し、土壌のような微細な粒子であっても良好に固化させる性質を有する固化剤である。特にウッドチップのような木材から溶出するリグニンに鈍感で普通セメントにない特徴を有しているばかりか、接着性に優れているため添加量を低く設定でき、たわみ性を上げることができ、引張強度、曲げ強度を向上させることができる。

次に、本発明で使用する乳化性樹脂としては、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル・エチレン共重合樹脂、アクリル・酢酸ビニル共重合樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂とその硬化剤のアミンまたはポリアミドを乳化剤により水に分散させたエマルジョン、またはこれらをスプレードライした再乳化樹脂等が挙げられる。これらは、必要によりポリビニルアルコール部分鹸化物、ポリエチレンオキサイド、メチルセルローズ等と混合して使用することができる。尚、これらは、従来セメントで用いられてきた方法と異なり、使用する乳化材の種類、即ち界面活性剤のイオン性により凝集することが多く、マグネシウムイオンの凝集能力はカルシウムより遙かに高いため、使用前に試験しておくことが不可欠である。

木質骨材を骨材とする場合、各成分の配合量は、木質骨材（乾燥重量）１００重量部に対し、マグネシア系固化剤７０〜２００重量部、乳化性樹脂０．１〜１０重量部（固形分換算）、水８０〜２００重量部であることが好ましい。マグネシア系固化剤、乳化性樹脂の配合量が上記範囲を外れる場合、固化が不充分となる場合がある。

また、水はある程度の量が固化反応のために必要であるが、多すぎても少なすぎても施工性が悪くなり、８０〜２００重量部、好ましくは１００〜１５０重量部の範囲で選択される。一般的に、木質骨材の形状、吸水性により最適な水の量が決定され、形状が大きく、吸水性の小さいものほど少ない水でよく、粒径が細かく吸水性が多いもののほど多くの水分量を必要とする。

土粒子や砕石等の平均粒径５ｍｍ未満の細骨材を骨材とする場合、各成分の配合量は、細骨材１００重量部に対し、マグネシア系固化剤３０〜６０重量部（好ましくは４０〜５０重量部）、乳化性樹脂０．１〜３重量部（固形分換算）、水３０〜１００重量部であることが好ましい。

上記範囲内において、粒径の細かな粒子ほど多くのマグネシア系固化剤を必要とする。また、水分量も骨材の粒径によって左右され、粒径の細かな粒子ほど多くの水分量を必要とする。

また、平均粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粗骨材を骨材とする場合、各成分の配合量は、粒径の関係から、粗骨材１００重量部に対し、マグネシア系固化剤２０〜５０重量部（好ましくは３０〜４０重量部）、乳化性樹脂０．１〜２．５重量部（固形分換算）、水３０〜８０重量部であることが好ましい。

いずれの場合にあっても、乳化性樹脂は骨材１００重量部に対し０．１重量部以上の上記範囲で配合されるが、好ましくはマグネシア系固化剤を１００重量部とする場合に３〜７重量部、特に４〜５重量部となる割合が望ましい。

これら透水性舗装材組成物を用いた舗装の厚さは、使用する骨材の粒径に左右され、粒径の３倍以上の厚さでよく、木質骨材の場合２０〜１００ｍｍ、平均粒径５ｍｍ未満の細骨材の場合２０〜１００ｍｍ、平均粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粗骨材の場合５０〜３００ｍｍの厚さが望ましい。

また、上記骨材の２種以上組み合わせた骨材混合物を用いることも可能であり、その場合、各成分の配合量は骨材混合物１００重量部に対し、マグネシア系固化剤２０〜２００重量部、乳化性樹脂０．１〜１０重量部（固形分換算）、水３０〜２００重量部の範囲内で適宜選択され、舗装の厚さも２０〜３００ｍｍの厚さの中で選択できる。

尚、舗装の施工については、通常の手法を採用できる。

本発明に使用するマグネシア系固化剤は、そのままでは白色であり、太陽光を反射するので舗装の温度上昇を抑える効果も有し、保水性を併せ持つことにより路面温度上昇を抑制できる。

また、マグネシア系固化剤は、顔料を配合した場合であっても、その固化性がセメント等に比べて顕著に優れ、景観性に優れた舗装路面を構築できる。

更に、粒径１０〜３０ｍｍの比較的大きな骨材を主たる骨材として使用した場合、まだ固まらない時期に表面に硬化遅延剤を散布しておき、全体が硬化してから硬化遅延を水で洗うか、または研磨することにより骨材の地肌を出すことによって景観性をより高めることも可能である。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるものでないのは勿論である。
実施例１
粒径１０〜２０ｍｍのウッドチップ（乾燥重量）１００重量部に、マグネシア系固化剤（軽焼マグネシア１００重量部にクエン酸可溶性リン酸２０重量部、無水石膏７重量部、無水クエン酸０．０５重量部を配合したもの）１２０重量部、乳化性樹脂粉体（酢酸ビニル）６重量部、水１５０重量部を加え、混練して舗装材組成物を得て、路面基盤上に３０、５０、１００ｍｍの厚さで敷設した。

この舗装について７日経過後の曲げ強度、曲げひずみ（コンクリート試験法ＪＩＳ）を測定した。また、透水量（舗装試験法便覧排水性舗装用試験方法）、滑り抵抗性（ＢＰＮ）、ＧＢ反発係数（ゴルフボールを１ｍの高さから自然落下させた時の反発高さ）、及びＳＢ反発係数（鉄球を１ｍの高さから自然落下させた時の反発高さ）を測定した。結果を表１に示す。
比較例１
表１に示すように、マグネシア系固化剤に代えて普通セメントを使用した場合について、同様に舗装材組成物を得て、評価した。
実施例２〜７、比較例２
表１に示すような組成で、同様に各種舗装材組成物を得て、評価した。

これらの結果を表１に示す。

ウッドチップを骨材とする系において、マグネシア系固化剤の場合（実施例１）と普通セメントの場合（比較例１）を対比するに、曲げ強度は同程度であるが、透水量は実施例１のほうが大きく、空隙が多いことを示している。また、大きく異なるのは曲げひずみであり、実施例１は比較例１に比べたわみ量が大きい。このことは、弾力性を示すＧＢ反発係数と衝撃吸収性を示すＳＢ反発係数からもうかがえ、特に実施例１の衝撃吸収性は比較例１よりも遙かに大きい。尚、固化１週間において、セメントの場合は、ウッドチップに付着していないところも見られたが、マグネシア系固化剤の場合では強固に付着していた。

また、ウッドチップとして粒径の小さなものを用いた場合（実施例２）でも、水分量を多くすることにより同様の作業性を確保でき、実施例１と同程度の性能を示している。

また、骨材として砂を併用した場合（実施例３）では、実施例１に比べ曲げ強度の向上が見られる。

また、砂と粗骨材を併用した実施例４も同様に優れた性能を示しているのに対し、実施例４において普通セメントを固化剤とした比較例２では、実施例１と比較例１の対比と同様の傾向が見られる。

同様に実施例５〜７の結果から本発明による効果が顕著なことは明らかである。

また、図１に本発明の材料と各種材料のＧＢ反発係数、ＳＢ反発係数の関係を模式的に示す。本発明の材料が、弾力性、衝撃吸収性共に優れ、従来品よりも舗装材として適していることが分かる。

本発明の材料と各種材料のＧＢ反発係数、ＳＢ反発係数の関係を模式的に示す図である。

Claims

木質骨材、軽焼マグネシア１００重量部に硬化剤としてクエン酸可溶性リン酸１０〜３０重量部、無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物、もしくは軽焼マグネシア１００重量部と硫酸マグネシウム８５〜１００重量部からなる配位結合物に無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物より選ばれるマグネシア系固化剤、乳化性樹脂及び水を含有する透水性舗装材組成物。
各成分の配合量が、木質骨材１００重量部に対し、マグネシア系固化剤７０〜２００重量部、乳化性樹脂０．１〜１０重量部（固形分換算）、水８０〜２００重量部である請求項１記載の透水性舗装材組成物。
請求項１又は２に記載の透水性舗装材組成物を路面基盤上に２０〜１００ｍｍの厚さで敷設することを特徴とする舗装方法。
平均粒径５ｍｍ未満の細骨材、軽焼マグネシア１００重量部に硬化剤としてクエン酸可溶性リン酸１０〜３０重量部、無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物、もしくは軽焼マグネシア１００重量部と硫酸マグネシウム８５〜１００重量部からなる配位結合物に無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物より選ばれるマグネシア系固化剤、乳化性樹脂及び水を含有する透水性舗装材組成物。
各成分の配合量が、平均粒径５ｍｍ未満の細骨材１００重量部に対し、マグネシア系固化剤３０〜６０重量部、乳化性樹脂０．１〜３重量部（固形分換算）、水３０〜１００重量部である請求項４記載の透水性舗装材組成物。
請求項４又は５に記載の透水性舗装材組成物を路面基盤上に２０〜１００ｍｍの厚さで敷設することを特徴とする舗装方法。
平均粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粗骨材、軽焼マグネシア１００重量部に硬化剤としてクエン酸可溶性リン酸１０〜３０重量部、無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物、もしくは軽焼マグネシア１００重量部と硫酸マグネシウム８５〜１００重量部からなる配位結合物に無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物より選ばれるマグネシア系固化剤、乳化性樹脂及び水を含有する透水性舗装材組成物。
各成分の配合量が、平均粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粗骨材１００重量部に対し、マグネシア系固化剤２０〜５０重量部、乳化性樹脂０．１〜２．５重量部（固形分換算）、水３０〜８０重量部である請求項７記載の透水性舗装材組成物。
請求項７又は８に記載の透水性舗装材組成物を路面基盤上に５０〜３００ｍｍの厚さで敷設することを特徴とする舗装方法。
木質骨材、平均粒径５ｍｍ未満の細骨材及び平均粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粗骨材より選ばれる２種以上の骨材混合物、軽焼マグネシア１００重量部に硬化剤としてクエン酸可溶性リン酸１０〜３０重量部、無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物、もしくは軽焼マグネシア１００重量部と硫酸マグネシウム８５〜１００重量部からなる配位結合物に無水石膏５〜１０重量部、無水クエン酸０．００１〜０．１重量部を配合した組成物より選ばれるマグネシア系固化剤、乳化性樹脂及び水を含有する透水性舗装材組成物。
各成分の配合量が、木質骨材、平均粒径５ｍｍ未満の細骨材及び平均粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粗骨材より選ばれる２種以上の骨材混合物１００重量部に対し、マグネシア系固化剤２０〜２００重量部、乳化性樹脂０．１〜１０重量部（固形分換算）、水３０〜２００重量部である請求項１０記載の透水性舗装材組成物。
請求項１０又は１１に記載の透水性舗装材組成物を路面基盤上に２０〜３００ｍｍの厚さで敷設することを特徴とする舗装方法。