JP4681423B2 - 保水性舗装体及び保水性舗装体の施工方法 - Google Patents
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Description
アスファルト舗装は弾性力が強く、重さに対しては変形することでクラック等の発生を防止する。そのため、耐久性がよい。また、アスファルトは熱を加えることで再補修が可能であるため、施工費用を抑えられ、さらに施工後にすぐに車の通過が可能であることからも、広く用いられている。
そこで、降雨時などにおける雨水を保水する保水機能を有し、晴天時に保水された水が蒸発することにより、路面温度の上昇を抑制する種々の保水性舗装が提案されている。例えば、本出願人による「シルト系充填材を充填した路面温度の上昇抑制機能を備える舗装体の有孔表層」である(特許文献1参照)。
さらに、前記パイプを交通荷重の少ない道路中央や道路端部に設けた場合には、道路勾配により、供給された水が道路全体に行き渡らず、路面温度を一様に低減させることができないという問題が残っている。
また、かかる構成によれば、下層が連続空隙を有する開粒度アスファルト混合層と、前記連続空隙に充填された透水性を有する給水材料とにより構成されているので、給水材料を介して給水パイプから供給された水を毛管現象によって下層の表面まで吸い上げる事ができる。そのため、下層の上に積層された保水層に一様に水を供給することができるので、保水機能を好適に持続することができる。
更に、かかる構成によれば、勾配に沿って設置された主パイプと、前記勾配と交差する方向に前記主パイプから分岐して設置された複数の従パイプとから構成され、前記主パイプは、前記縦断勾配と前記横断勾配のうち勾配の大きい方の傾斜に沿って下流側が低くなるように設置され、前記従パイプは、前記縦断勾配と前記横断勾配のうち勾配の小さい方の傾斜に沿って主パイプ側が高くなるように設置されているので、勾配による保水層への給水にムラができるのを防ぐことができる。これにより、路面温度を一様に低減させることができる。
また給水パイプが、下層の凹溝に設置され、前記給水パイプと前記凹溝の間を透水性モルタルで充填することで、前記給水パイプが潰れたり変形したりする恐れがないため、修繕にかかる時間的、経済的負担を軽減できるだけでなく、施工に際しても重機を使用することができるので工期を短縮できる点で有用である。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
図1は、本実施形態に係る保水性舗装体を適用した片側一車線の道路の平面図である。図1(a)は縦断勾配が横断勾配よりも大きい道路の平面図であり、図1(b)は横断勾配が縦断勾配よりも大きい道路の平面図である。図2は、図1(a)に示すX−X矢視における道路の横断面図である。図3は、図1(a)に示すY−Y矢視における道路の縦断面図である。
なお、本実施形態においては、縦断勾配が大きい道路(図1(a)参照)について、説明する。
本実施形態に係る保水性舗装体を適用した道路1は、図2、図3に示すように、下層たる給水層2と、給水層2の上方に積層された保水層3と、給水層2に設けられた凹溝4に設置された給水手段たる給水パイプ5と、凹溝4と給水パイプ5の間を充填する透水性モルタル6と、給水層2及び保水層3の側端部に沿って設置された縁石7と当該縁石7と給水層2及び保水層3との間に介在させられた止水シート8と、給水層2の下部に設けられた遮水層9と、から構成されている。そして、道路の中央には中央分離帯10が設けられている。道路1は、その縦断方向に勾配(以下、「道路縦断勾配」と言う場合がある)を有すると共に、その横断方向にも勾配(以下「横断勾配」と言う場合がある)を有している(図1〜図3参照)。
下層の構造は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、給水層2である場合について説明する。
給水層2は、内部に連続空隙を有する開粒度アスファルト混合物層21と、当該連続空隙に充填された給水材料たる珪砂22とから構成されている。給水層2は、遮水層9の上部に積層されており、給水パイプ5から供給された水が、遮水層9によって給水層2に留まるようになっている。また、給水層2には給水パイプ5を設置するための凹溝4が設けられ、前記凹溝4と前記給水パイプ5の間には透水性モルタル6が充填されている。したがって、保水層3は給水パイプ5から透水性モルタル6を介して給水を受けられるようになっている。さらに、給水層2の上方には、保水層3が積層されており、珪砂22の毛管現象を利用して保水層3へ水を供給することができるようになっている。そのため、道路の表面に給水パイプを露出させずにすむので、ごみの流入や、目詰まりを防ぐことができる。
開粒度アスファルト混合物層21は、骨格となる粗骨材、細骨材、及び石粉(以下、これらをまとめて「骨材」と言う場合がある。)と、これらを結合するアスファルトバインダを含んで形成される。骨材の配合及び合成粒度、アスファルトバインダの添加量は、敷き均した後等の開粒度アスファルト混合物層21が連続空隙を有すると共に、施工箇所に応じた耐流動性能を有すればどのような配合であっても良いが、骨材の最大粒度を13mm程度とし、空隙率を15〜35%程度(望ましくは20%程度)とするのが好適である。
なお、給水層2の母体は、開粒度アスファルト混合物層21以外にも、内部に連続空隙を有すれば、混合物の種類、態様は特に限定されず、例えば開粒度コンクリート混合物層、開粒度樹脂混合物層等でもよい。
珪砂22は給水材料としての役割を果たすものであり、開粒度アスファルト混合物層21の連続空隙に充填されている。連続空隙に充填された珪砂22は、当該珪砂22同士の間にさらに微細な空隙を形成し、毛管現象によって水を吸収し、保水する。また、珪砂22は、適切な粒度のものを用いることにより、適度な透水性を備えており、給水パイプ5から供給される水が給水層2全体に透水されるようになっている。珪砂22の透水性は、施工条件に合わせて適宜調整することが望ましい。一般に、珪砂22の透水性が高いほど給水層2の広範囲に水が供給されやすくなる反面、単位面積当たりで保持できる水の量が限られる。珪砂22としては、中心粒径が0.15mm〜0.6mm程度である、いわゆる6号珪砂を用いるのが好適である。
なお、ここでは、給水材料として珪砂22を用いたが、毛管現象が十分に発揮できる粒度であり、連続空隙に充填できるものであれば、細砂、微粒砕石、ガラスビーズ、発泡モルタル、又はこれらの混合物等、どのようなものでもよい。
凹溝4は、給水層2の一部を凹ませて形成された連続する溝である。凹溝4は、その内部に給水パイプ5が完全に納まりきる大きさで、断面四角形状に形成されている。
凹溝4は、平面的に、どのような位置に形成してもよく、例えば、道路縦断勾配に沿って主パイプ5aを設置するための凹溝4を形成すると共に、そこから道路の中心に向かって従パイプ5bを設置するための凹溝4を分岐させるようにしてもよい(図1(a)参照)。
また、凹溝4はどのような方法で形成してもよく、例えば給水層2を施工した後に当該給水層2の一部を切削(掘削)して形成してもよいし、凹溝4を形成したい部分に断面四角形状の角材等をあらかじめ設置しておき、給水層2の施工後に当該角材等を取り除いて凹溝4を形成してもよい。
透水性モルタル6は、凹溝4と給水パイプ5の間を満たす充填材である。
本実施形態においては、給水層2に水が浸透するだけの空隙を有しているとともに、固化した後に洗掘や交通荷重に耐えられる強度を有していればよく、例えば、普通ポルトランドセメントと6号珪砂を、表1に示した配合表に基づいて配合したものを透水性モルタル6として用いても良い。
保水層3は、内部に連続空隙を有する開粒度アスファルト混合物層31と、この連続空隙に充填された保水性グラウト32から構成されている。保水層3は、その表面から水蒸気を発散させることにより、気化熱によって路面の熱を奪い、路面温度を低下させる機能を有する。また保水層3は、給水層2の上部に積層されており、保水層3の含水量が低下すると、給水層2の珪砂22を介して保水性グラウト32に給水層2から給水されるようになっている。
なお、開粒度アスファルト混合物層31の構成は、給水層2の開粒度アスファルト混合物層21とほとんど同じであるため、詳細な説明は割愛する。
また、保水層3は、保水性ブロックを敷き詰めて構成してもよい。かかる構成により、歩道用の保水性舗装体としても使用することができる。
保水性グラウト32は、透水性及び保水性を有する材料であり、例えば特許文献1に記載された「シルト系充填剤」等を用いることができる。すなわち、保水性グラウト32は、例えば、シルト系粉末と、セメント系固化剤と、減水剤あるいは凝結遅延剤等の添加剤とを所定配合で混合し、効果・乾燥させたものであり、多数の保水可能な微細空隙を有している。
なお、保水性グラウトしては、それ以外の公知の充填剤等でもよい。
給水パイプ5は、給水層2に水を供給する役割を果たすものである。給水パイプ5は、パイプの壁体に吐出口(図示せず)を有しており、当該吐出口から、透水性モルタル6を介して、給水層2又は保水層3に水を供給できるようになっている。また、給水パイプ5は、例えば貯水タンクや送水ポンプ等を備える給水設備(図示せず)に接続されている。給水パイプ5としては、例えば、有孔塩ビ管、多孔質パイプ、ビニールホース等から適宜選択して使用可能であり、さらにスパイラルドレインパイプ等を使用して給水パイプ5を保護してもよい。
本実施形態では、図1(a)に示すように、道路1の側端部(中央分離帯10側)に、主勾配である縦断方向に沿って主パイプ5aが設置され、横断方向に沿って従パイプ5bが設置されている。横断方向に設置されている従パイプ5bの間隔は、勾配を考慮し、従パイプ5bの軸直角方向の給水範囲以下の間隔とすることで、道路1全体に水を供給することができる。
例えば、従パイプ5bを1m間隔に設置し、設置された従パイプ5bに吐出口を30cm間隔で設け、吐出量を最大120cc/m/分(給水パイプ5の圧力範囲は0.06〜0.40MPa)としたときに、10時から15時まで一時間おきに7分間給水すると、一日の給水量は5リットル/m2程度となり、必要最小の量を効率的に給水できるため、節水できる。
なお、横断勾配が縦断勾配よりも大きい場合には、図1(b)に示すように、主パイプ5aを横断勾配に沿って設置するとともに、従パイプ5bを縦断勾配に沿って設置しても良い。
縁石7は、道路1の側端部を保護するものであり、コンクリート製のL型ブロック等を敷き並べて構成されている。道路1の表面に降った雨は、道路縦断勾配と横断勾配の合成で定まる排水勾配(以下、単に「排水勾配」と言う場合がある。)に沿って縁石7に集まり、縁石7の上を流れて排水される。
なお、本実施形態においては、道路1の側部に縁石7を設置したが、これに限られるものではなく、例えば、U字溝等の側溝を設置してもよい。
止水シート8は、縁石7同士のつなぎ目や、地盤から水が漏れないようにする役割を果たすものであり、給水層2及び保水層3の側端部と縁石7及び地盤との間に介設されている。止水シート8は、遮水層9の上面に沿って折り返されており、地盤に水が浸入しにくくなっている。
なお、本実施形態においては、止水シート8を遮水層9の上面に沿って折り返したが、漏水の程度によっては、必ずしも折り返さなくてもよい。
遮水層9は、給水層2の底面からの水の流出を防止する役割を果たすものであり、給水層2の下方に層状に設けられている。遮水層9は、例えば、密粒度アスファルト混合物層等から構成されており、給水層2に比して、透水係数が小さくなっている。
続いて、保水性舗装体内における水の移動について説明する。
給水設備(図示せず)から給水パイプ5に水が供給されると、この水は図3に示すように、給水パイプ5bの壁体に形成された吐出口を通って凹溝4内の透水性モルタル6から給水層2又は保水層3に滲みだす。給水層2に滲みだした水は、給水層2の珪砂22に吸水されると共に、給水層2の全域にわたって透水される(図3の矢印A1参照)。このとき、給水パイプ5bから供給された水は、給水層2の内部を道路1の排水勾配に沿って流れることになる。そして、縦断方向へと流れていく。
また、保水層3の底面と給水層2内の水面とが離れている場合でも、その間の連続空隙内に介在する珪砂22の毛管現象によって、保水層3に水が適切に供給されることとなる。
さらに、道路の勾配が急な場合でも、適切な間隔で給水パイプ5を設置可能なので、給水層2および保水層3に一様に水が供給可能である。
続いて、保水性舗装体の施工方法について、図4を参照して説明する。図4は保水性舗装体の第1実施形態の施工方法を、段階的に示した断面図である。
はじめに、図4(a)に示すように、遮水層9の上部に、アスファルトフィニッシャ等(以下、単に「敷き均し機械」と総称する)を使用して所定配合の開粒度アスファルト混合物を敷き均し、ロードローラ、振動ローラ、タイヤローラ、振動プレート、タンパ等(以下、単に「締め固め機械」と総称する)で締め固め、所定密度、所定厚さ、所定空隙率の開粒度アスファルト混合物層21を構築する。なお、開粒度アスファルト混合物の敷き均しに先立って、縁石7に沿って止水シート8を設置する(図2参照)。
つぎに、開粒度アスファルト混合物層21を切削して、凹溝4を形成する。凹溝4の形成には、アスファルトカッターJ以外にも、公知のアスファルト切削機、はつり機等を用いてもよい。凹溝4は、給水パイプ5の設置計画に基づき、給水パイプ5を設置すべき間隔で形成する。
なお、開粒度アスファルト混合物層の敷き均しに先立って、予め角材や型枠を設置しておき、締め固めた後に角材等を取り除くことにより、凹溝4を形成しても良い。
次に、前記のようにして形成した凹溝4の内部に、給水パイプ5を設置する。このとき、凹溝4は、給水パイプ5の設置計画に基づいて形成されているので、凹溝4に給水パイプ5を設置することで、計画通りに給水パイプ5を給水層2に設置することができる。(図4(b)参照)
次に、図4(c)に示すように、凹溝4と給水パイプ5との間にできた隙間に透水性モルタル6を充填する。具体的には、例えば、手押一輪車K等を用いて凹溝4まで透水性モルタル6を運搬し、透水性モルタル6を凹溝4に固まる前の状態で充填する。これにより、凹溝4と給水パイプ5との間に透水性モルタル6が充填される。なお、充填方法はこれに限られるものではない。
次に、図4(d)に示すように、開粒度アスファルト混合物層21の連続空隙に給水材料たる珪砂22を充填する。具体的には、開粒度アスファルト混合物層21の上面に珪砂22を散布し、レーキGや振動プレートH等を用いて開粒度アスファルト混合物層21に振動を与えることにより、連続空隙に珪砂22を充填する。なお、このときの振動により、透水性モルタル6も締め固められる。
次に、図4(e)に示すように、透水性モルタル6が固化して、所定の強度を発揮したら、開粒度アスファルト混合物層21の上面にアスファルト乳剤を散布する。具体的には、例えば、スプレーヤーLやディストリビュータ(図示せず)等を用いて前記開粒度アスファルト混合物層21の上面にアスファルト乳剤を散布する。アスファルト乳剤の散布量は施工条件に合わせて適宜変更できるが、好ましくは0.2〜0.4リットル/m2程度、さらに好ましくは0.3リットル/m2程度とするのがよい。この程度であれば、給水層2と保水層3との境界における水の移動を妨げることなく、給水層2の開粒度アスファルト混合物層21と保水層3の開粒度アスファルト混合物層31とのなじみをよくすることができる。
また、このときに、開粒度アスファルト混合物層21の表面に目止め砂を散布して、後記する保水性グラウト充填工程において、保水性グラウト32が給水層2に染み込み過ぎないようにしてもよい。
そして図4(f)に示すように、給水層2の上に、敷き均し機械を使用して再び開粒度アスファルト混合物を敷き均し、締め固め機械で締め固め、所定密度、所定厚さ、所定空隙率の開粒度アスファルト混合物層31を構築する。
次に、図4(g)に示すように、開粒度アスファルト混合物層31の表面から注入ホッパーMを用いて、流動性を有する液状の保水性グラウト32を連続空隙内に注入する。注入ホッパーMはグラウトタンクから液状の保水性グラウト32の供給を受けることにより、注入ホッパーM内の保水性グラウト32の水頭を一定に保ちながら、下部の吐出口から保水性グラウト32を吐出できるようになっている。このような注入ホッパーMを使用することにより、簡易な構成で保水性グラウト32の注入速度が一定となり、保水性グラウト32を良好に注入することができる。また、保水性グラウト注入時に、振動ローラ等の振動付与手段を用いて開粒度アスファルト混合物層31に振動を与えることにより、連続空隙に隙間なく保水性グラウト32を注入することができ、好適である。
第2実施形態にかかる保水性舗装体の施工方法について説明する。
第1実施形態では給水層2及び保水層3をそれぞれ構築したが、第2実施形態では、既存道路Rに凹溝4を設け、そこに給水パイプ5を設置し、凹溝4と給水パイプ5の間を透水性モルタル6で充填した後に、保水層3を設けることで容易に保水性舗装体を構築することができる。このとき、既存道路Rが不透水性であっても、給水パイプ5から供給された水は透水性モルタル6を介して保水層3に直接供給されるため、路面温度の低減効果を発揮できる。
以下、既存道路Rを保水性舗構造に再構築する施工方法について、図5を参照して説明する。図5は保水性舗装体の第2実施形態の施工方法を、段階的に示した断面図である。
はじめに、図5(a)に示すように、保水機能を有していない既存道路Rのアスファルト層100(密流度アスファルト混合物層)を切削して、アスファルト層100の表面に凹溝4を形成する。このとき、道路の仕上がりが高さを変えないようにするために、後記する保水層3の厚さ分だけアスファルト層100を全体的に切削しておいてもよい。凹溝4の形成及びアスファルト層の切削には、アスファルトカッターJ以外にも、公知のアスファルト切削機、はつり機等を用いてもよい。また、凹溝4は、給水パイプ5の設置計画に基づき、給水パイプ5を設置すべき間隔で形成する。
前記凹溝形成工程において、隣り合う凹溝4の間隔は、道路勾配、前記した保水層3の構成(充填剤の性能、保水層の厚さ等)や、給水パイプ5の径等を考慮して、凹溝4に設置する給水パイプ5の軸直角方向において、給水可能範囲以下の間隔となるように構成するのが好ましい。以下給水可能範囲について、図6を参照して説明する。
第2実施形態にかかる道路1は、図6に示すように、例えば不透水性の密粒度アスファルト混合物層100によって下層Rが形成されており、保水層3は、給水パイプ5が設置された凹溝4から直接的に給水を受けるようになっている。そして、給水パイプ5は、図6に示すように、給水パイプ5の軸直角方向の給水可能範囲αよりも距離βだけ小さい間隔(α−β)で設置されている。すなわち、給水パイプ5は、距離βだけ給水可能範囲αがラップするように設置されている。このようにすれば、下層Rが給水層2(図2参照)でなくても、保水層3に水を満遍なく十分に供給することができる。そのため、保水層3への給水にムラができにくくなり、路面温度の上昇を効果的に抑制することができる。なお、給水パイプ5の間隔は、給水可能範囲αに等しくしてもよい。
次に、図5(b)〜(g)に示すように、給水パイプ設置工程、透水性モルタル充填工程、アスファルト乳剤散布工程、開粒度アスファルト混合物層構築工程、保水性グラウト充填工程、を順次実施し、第2実施形態にかかる道路1を構築する。
なお、これらの各工程については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
また、片勾配の道路では勾配の上流側に給水パイプを設置するようにしてもよいのは当然である。
例えば、本実施形態では、給水層2と保水層3とを2段階で施工したが、施工方法はこれに限られるものではなく、例えば開粒度アスファルト混合物層21,31を施工した後に、道路1の表面から珪砂22を注入し、その後に保水性グラウト32を注入してもよい。
2 給水層
3 保水層
4 凹溝
5 給水パイプ
5a 主パイプ
5b 従パイプ
6 透水性モルタル
7 縁石
8 止水シート
9 遮水層
10 中央分離帯
21、31 開粒度アスファルト混合物層
22 珪砂
32 保水性グラウト
100 アスファルト層
H 振動プレート
J アスファルトカッター
K 手押一輪車
L スプレーヤー
M 注入ホッパー
R 既存道路
Claims (2)
- 凹溝を有する下層と、前記下層の上に積層された保水性を有する保水層と、前記凹溝に設置された給水パイプと、前記凹溝と前記給水パイプとの間に充填された透水性モルタルと、を備え、縦断勾配と横断勾配とを有する道路に舗装される保水性舗装体であって、
前記下層は、連続空隙を有する開粒度アスファルト混合物層と、前記連続空隙に充填された透水性を有する給水材料と、からなり、
前記給水パイプは、勾配に沿って設置された主パイプと、前記勾配と交差する方向に前記主パイプから分岐して設置された複数の従パイプと、から構成され、
前記主パイプは、前記縦断勾配と前記横断勾配のうち勾配の大きい方の傾斜に沿って下流側が低くなるように設置され、前記従パイプは、前記縦断勾配と前記横断勾配のうち勾配の小さい方の傾斜に沿って主パイプ側が高くなるように設置されていることを特徴とする保水性舗装体。 - 前記下層に凹部を設け、
前記凹部に給水パイプを設置し、
前記凹部と給水パイプの間を透水性モルタルで充填し、
その上に保水層を構築することを特徴とする請求項1に記載の保水性舗装体の施工方法。
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