JP4856922B2 - 保水性を有する透水性コンクリート舗装 - Google Patents

Description

本発明は保水性を有する透水性コンクリート舗装に係り、従来の透水性コンクリート舗装の連続空隙を構成する骨材表面に水分を保水可能な保水材面の被膜を設け、この被膜内に雨水等を保持し、舗装面の温度上昇等の抑制を図るようにした保水性を有する透水性コンクリート舗装に関する。

出願人は、透水性コンクリート舗装として、商品名「パーミアコン舗装」を開発し、すでに多くの施工実績を有する。パーミアコン舗装は、保水性能に関しては、従来の保水性アスファルト舗装の保水効果に近い付加的な効果を有していることが実験的に確認されている。また舗装の施工後、１年程度経過すると、パーミアコン舗装の方が保水性アスファルト舗装より効果が上回ることも確認されている。これは、保水性アスファルト舗装の舗装面に充填材である保水セメントが当初残存し、舗装色が白色系になっていたものが供用しているうちに剥離して母体のアスファルト舗装の黒色が路面に出て吸熱の影響が出るからであると考えられる。これに対して、パーミアコン舗装は、供用後においても、コンクリートの色合いが大きく変化することがないので、安定した保水性を維持できることが知られている。

ところで、パーミアコン舗装が従来の保水性舗装と同様の効果を発揮する際、降雨後、舗装表面から３〜５ｃｍ程度の深さまでに残存した水分が寄与し、その保水効果も降雨後３日目以後はほとんど機能しなくなることが確認されている。従来の保水性舗装では、この保水効果を持続させるために、舗装面に定期的な散水を行ったりして対応している（特許文献１）。

一方、保水効果を保持するために、保水材として、従来、保水性セメントや起泡性充填材(特許文献２)、真珠含・黒曜岩の粉粒体(特許文献３)や製紙スラッジ焼却灰(特許文献４)、高炉スラグや「シルト系粉末とセメントの混合物」(特許文献５)など多様なものが使われてきた。

特開２００４−３５３２２１公報。 特開２００４−２２４６７２公報。 特開２００４−１１６１７４公報。 特開２００３−３１３８０９公報。 特開２００３−１５５７０３公報。

ところで、設備面で保水性舗装の性能維持を図るためには、特許文献１に示したように、給水設備等を備える必要があり、広い舗装範囲には対応できないと言う問題がある。そのため、保水性舗装の保水性能を向上させて、長時間にわたる保水性を保持できるようにした保水材の開発も特許文献２〜特許文献５に示したように、種々開発されている。これらの保水材のうち、材料リサイクルの観点から保水材として好ましい材料として高炉スラグ等の使用を考慮し、その材料が奏する性能の適正な範囲を求めた発明もある。

しかし、これらの材料は、その保水性が十分でなく、また出願人が開発して実施している透水性コンクリート舗装（商品名：パーミアコン舗装、パーミアストン舗装）に対して保水材を後施工するという点で使い勝手が悪いという問題があった。

そのなか、出願人は材料リサイクルの観点に立って、廃材、廃棄物の有効利用により保水材を開発する意図で種々研究を進めてきた。その結果、木質系ボードの破砕時に発生し、集塵されて回収される微小粒径の木粉（木質粉体）が、保水材として吸水性が高いことが確認できた。しかし、この木質粉体のみでは、透水性コンクリート舗装の空隙に適量に充填する保水材として使用できない。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、木質粉体を従来の透水性コンクリート舗装において、保水材として簡易かつ確実に施工できるようにした保水性を有する透水性コンクリート舗装を提供することにある。

出願人は、木質粉体をセメントと混合した混合粉体を所定の水分を加水してスラリーとして、空隙率の大きな透水性コンクリート舗装の骨材表面に所定厚の被膜を形成することで、木質粉体の吸水性を利用して被膜部分に保水性能を持たせることができ、透水性コンクリート舗装に保水性舗装としての機能を付加できるとの知見を実験的に得た。

ここで、「木質粉体」とは、スギ、ヒノキ等木材を原材料とする木質チップとセメントとを圧縮成型して製造された木質系セメントボード等の家屋外壁ボードの製造過程で発生する不良品やトリミング、カット加工した際の端材をフレーカーで破砕し、さらにハンマーミルで粉砕した際に発生する微粉体のうち、比重を利用してセメントと分離して集塵機で回収した微粉状の木粉で、その粒径は１０μm以下のほぼ球形をなす材料である。以下、本明細書では、上述の材料を木質粉体と定義して使用する。

また、他の保水性に適した材料を検討した結果、フライアッシュとセメントとの混合粉体をスラリーとして使用することも実験的にその成果が確認されたので、以下にその発明の構成および実施の態様について説明する。

上記目的を達成するために、本発明は舗設された透水性コンクリート舗装の空隙に、バインダーとしてのセメント１に対してフライアッシュ１．７の重量比としたセメント及びフライアッシュを結合材とし、水／結合材を約８０〜８６％とした配合で加水混合して、Ｐロート値９〜１０秒の値を確保した保水材スラリーを流下させ、前記透水性コンクリート舗装の構成材料の表面に、前記保水材スラリーの被膜を形成して硬化させた保水材面を設けたことを特徴とする。

前記透水性コンクリート舗装の路盤面に不織布を敷設し、前記保水材面と連続する所定層厚の保水材層を形成し、該保水材層から前記保水材面に水分供給が行われるようにすることが好ましい。

本発明によれば、バインダーと混合された木質粉体による吸水、保水機能により、透水性コンクリート舗装に保水機能をもたらすことができ、舗装面の温度上昇抑止、周辺環境のクーリング等の効果を果たすことができる。

以下、本発明の保水性を有する透水性コンクリート舗装の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

本実施例では、すでに舗設された透水性コンクリート舗装の空隙に、充填する保水材として、木質粉体と水と樹脂系バインダーとを混合した保水材スラリーが使用されている。透水性コンクリート舗装の空隙内を流下した保水材スラリーは、バインダーの粘着材としての作用により、透水性コンクリートの骨材間を結合するバインダーですでに覆われた骨材の表面に重ねて被膜を形成するように付着する。そして、保水材スラリー中のバインダーの硬化によってすでに透水性コンクリートとして骨材間に連続空隙が形成されるように一体的に結合された骨材の表面に保水材の被膜が形成される。このときの保水材スラリーの性状管理、評価にはＰロート試験（JSCE-F521）による流下時間（Ｐロート値（秒））を採用することとした。複数の材料を、均質に保水材スラリーとして混合できる程度の柔らかさ（流動性）を有し、骨材間に流下された際には、骨材表面において適度な被膜厚を確保し、スラリーがすべて路盤まで流下しまわない程度の粘性を有することを評価するために、Ｐロート値として８〜１０秒程度の値を確保するように木質粉体量、バインダー量、水量の配合調整を行うことが好ましい。

木質粉体としては、上述のリサイクル木粉を用いる。バインダーとしては、例えば天然または合成のゴム、例えばＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）またはＮＢＲ（ブタジエンアクリロニトリルゴム）、あるいはアクリル系樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができ、これらのポリマー系混和剤は、通常、エマルジョンの形で添加される。例えば、このポリマー系混和剤として、商品名パーミファルト（ＳＢＲ系ラテックス）（佐藤道路（株）製）が好適である。
これらの材料は、まず木質粉体をモルタルミキサー等で空練り後、所定量の水、バインダーを添加し、材料全体が均質に混合できるように撹拌混合する。

図１はセメントと木質粉体との混合スラリーの粘性を適正にするために、水量を調整してＰロート値を測定した結果を示した実験結果を示したものである。この結果からもＰロート値を１０秒以下とすることが好ましいことが確認された。また、実験結果には示していないが、Ｐロート値が小さいと、バインダーと木質粉体との混合性が低下するため、好ましくない。すなわち、均質なスラリーが得られず、骨材間の空隙を流下するのに支障が生じることが確認されている。

従来、出願人の実験では、透水性コンクリート舗装単体では、舗装表面から３〜５cm程度深さまでに残存する水分が舗装空間の温度低減に寄与しており、それ以深の残存水分は有効に活用されていないことが確認されている。このことから、保水材面に毛管作用があることを利用すれば、従来、残存水分として路盤面近くに残留して活用されていなかった残存水を保水材を介して舗装面側に吸い上げることができ、より多くの水分を有効活用し、夏期の舗装空間温度の上昇抑制効果を現状より長い期間維持することが可能となる。

［保水材による被膜形成］
(1)保水材を透水性コンクリート舗装内の舗装全厚にわたり、舗設された材料の壁面にのみ保水材スラリーが残存するように被膜形成を行う場合。
この場合には、図２に示したように、保水材面１０を構成する被膜が、路盤３上に舗設された透水性コンクリート舗装を構成する骨材１の表面にすでに形成されているバインダーの被膜２に重ねて形成されるため、従来の透水性コンクリート舗装に比べ、その空隙率は減少するが、透水性コンクリート舗装は依然として高い透水能を保持することができる。つまり、透水性コンクリート舗装の保水性舗装効果をより高めるとともに、透水性も確保し、ヒートアイランド対策の他に雨水流出抑制効果、降雨時の下水道の負担軽減、歩行者の雨天時の通行快適性・安全性の向上、車両の水バネ低減、夜間時の車両ヘッドライトによる眩惑の低減、地下水の涵養にも寄与できる。路盤や透水性コンクリート舗装下面への水分補給・確保も降雨により適宜、自然に行われる。なお、透水性アスファルト舗装や開粒度タイプの舗装、樹脂系等を結合材とする舗装であっても、透水能は透水性コンクリート舗装に近い性能を期待できる。

(2)保水材を透水性コンクリート舗装内の舗装の路盤面からの所定厚にわたって完全充填して保水材層１５を構成し、その上側において骨材表面に保水材スラリーによって保水材面１０による被膜形成を行う場合（図３）。
図３に示したように、路盤３上の骨材１の空隙に保水材スラリーを完全充填し保水材層１５を構成すると、透水性コンクリート舗装は、機能上、排水性コンクリート舗装の構造に近づく。すなわち、保水材スラリーの充填深さに応じて、舗装下層を保水層として、舗装上層を排水・水分貯留層として機能させることが可能となる。

図４は、路盤３上面に不織布４を敷設し、その上に透水性コンクリート舗装を舗設し、さらに保水材スラリーを路盤３上に所定厚さに堆積させ、保水材層１５を形成した実施例を示している。このとき保水材層１５の厚さとしては、３〜５cm程度が保水材スラリーの充填量と保水量とのバランスから好ましい。不織布４を敷設することで、路盤の空隙内に保水材スラリーが流れ込んで保水材層１５を形成する分が路盤３下に流失するのを防止できる。

路盤３上面の不織布４の端部を、図示しない舗装断面の路肩まで延設し、路肩に設けられた雨水桝に垂下させることで、雨水桝の水を不織布で吸い上げて舗装内の保水層に供給することもできる。また、この不織布に代えて商品名:カルドレーン等で知られる合成樹脂製の帯板状排水材を、所定の間隔をあけて路盤上に平行に敷設して保水層の保水容量を確保した簡易貯留層としてもよい。

次に、木質粉体に代えてフライアッシュと、セメントとを所定の水を加えて混合して保水材スラリーを製造し、透水性コンクリート舗装の空隙に流下させて充填させるようにした実施例について説明する。この保水材スラリーの場合も透水性コンクリート舗装の骨材の表面に所定の被膜厚を形成して硬化させ、硬化後は保水材スラリーの毛管作用を利用して雨水の保水及び路盤面から水分を供給して舗装面の温度低減を図ることができる。

透水性コンクリート舗装では、荷重に対しては舗装本体が支持層として機能するため、保水材スラリーは、荷重支持のための強度を期待する必要性はない。よって、水和硬化性能が低いフライアッシュを多く用いることが可能である。また、保水材スラリーの浸透性を高める方法として、水量を多く配合することや、流動化剤等の併用も考えられるが、浸透性を高めると同時に、空隙内により多くの保水材スラリーを付着させて保水性能や毛管性能を高める必要性もある。そのための配合を以下の表２のように設定した。

（使用材料）
保水材スラリー:普通ポルトランドセメント＋フライアッシュ＋水
透水性コンクリート:６号砕石・普通ポルトランドセメント
設定空隙率：２５．５％

（配合決定）
表２に示したように、保水材スラリーの充填性能から検討すると、概ねＰフロート値で上限として１１〜１２sec程度であり、浸透確認によってＰロート値として９〜１０sec程度とする必要があると確認された。さらに、透水性コンクリートへの保水材スラリーの充填状態に応じた吸水性能を確認するために、φ１０×２０cmの透水性コンクリート円筒形供試体を用いた吸水性能試験を行った。厚さ１０cmの透水性コンクリート舗装の場合、６．５リットル/m²の保水材スラリーを必要とし、このときの供試体の側面観察から均一に付着していることも確認された。供試体を乾燥させた後、毛管吸い上げの高さについて検討した結果、表３に示したように、水面から１０cm程度の吸い上げが可能であることが確認された。

Ｗ／（Ｐ＋Ｃ）とＰロート値との関係を示したグラフ。 構成骨材の表面に保水材面を形成した保水性を有する透水性コンクリート舗装の断面を模式的に示した拡大断面図。 路盤上に保水材層を形成した保水性を有する透水性コンクリート舗装の断面を模式的に示した拡大断面図。 図３の路盤上に不織布を敷設してその上に保水材層を形成した保水性を有する透水性コンクリート舗装の断面を模式的に示した拡大断面図。

符号の説明

１ 骨材
２ 被膜
３ 路盤
４ 不織布
１０ 保水材面
１５ 保水材層

Claims (2)

1. 舗設された透水性コンクリート舗装の空隙に、バインダーとしてのセメント１に対してフライアッシュ１．７の重量比としたセメント及びフライアッシュを結合材とし、水／結合材を約８０〜８６％とした配合で加水混合して、Ｐロート値９〜１０秒の値を確保した保水材スラリーを流下させ、前記透水性コンクリート舗装の構成材料の表面に、前記保水材スラリーの被膜を形成して硬化させた保水材面を設けたことを特徴とする保水性を有する透水性コンクリート舗装。
2. 前記透水性コンクリート舗装の路盤面に不織布を敷設し、前記保水材面と連続する所定層厚の保水材層を形成し、該保水材層から前記保水材面に水分供給が行われるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の保水性を有する透水性コンクリート舗装。

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