JP5394687B2 - 舗装材、舗装工法、及び舗装路 - Google Patents

Description

本発明は、地球温暖化、特にヒートアイランド現象の抑制が可能で、且つ路面が水濡れ時に滑りやすくならない（即ち、防滑性を保持する）こと等を目的とした舗装材およびこのような舗装材を用いる舗装工法及びその舗装工法によって構築される舗装路に関する。

従来から知られた環境型舗装として保水性舗装や遮熱性舗装がある。特に遮熱性舗装により夏季の路面のヒートアイランド現象を抑制することが、地球温暖化と共に大きな課題となっている。路面のヒートアイランド現象の抑制を目的とした公知文献の例としては、開粒度アスファルトコンクリートの間隙部に石炭灰を主体とするスラリーを充填させた表層のアスファルト保水層と、この下側に石炭灰固化砕石を主体とする石炭灰固化砕石貯水層とから構成される給水型保水性舗装（特許文献１）や、上下２層の多孔質アスファルトの下層空隙に主成分の珪砂微粒体を充填するアスファルト舗装体（特許文献２）などがある。

また、ヒートアイランド現象を抑制するための保水性舗装には透水性舗装も含まれ、空隙のある開粒度アスファルトコンクリート舗装体に保水材を充填して路面の剛性をアスファルトコンクリート舗装よりも高めることにより、特に交差点付近に於ける自動車の停止・発進に伴う減速・加速による路面の剪断力に対する抵抗性を高めた半たわみ性舗装もある。
特開２００６−２１４１４７ 特開２００８−３１６７９

しかしながら従来の舗装工法、舗装体は遮熱性と水濡れ時の防滑性の二つの機能を併せ持つことは難しかった。路面の条件として自然の気象変化に対応できるために、いろいろの機能を併せ持つことが必要であり、また一方において施工性も重要である。施工後に使用できるまでの期間が長くかかる施工方法は用途に限界がある。

本発明の主な目的は、このような課題を解決することができる舗装材、舗装工法及び舗装路を提供することである。

本発明の請求項１の要旨は、ラピリ、セメント、水の混合物からなる舗装材であって、前記混合物のラピリ、セメント、水の混合比は、ラピリ／セメント／水＝１．５〜２．５／１／３であり、前記混合物のラピリは、粉砕して得られた３ｍｍ未満の大きさのラピリであることに存する。
本発明の請求項２の要旨は、前記混合物に減水剤又は界面活性剤を添加することに存する。
本発明の請求項３の要旨は、請求項１又は２記載の舗装材が充填された舗装路であることに存する。
本発明の請求項４の要旨は、請求項１又は２記載の舗装材を開粒度アスファルトコンクリートに充填する舗装工法であることに存する。
本発明の請求項５の要旨は、前記開粒度アスファルトコンクリートの大きさ（最大粒径）が、１３ｍｍ〜２０ｍｍである請求項４記載の舗装工法であることに存する。
本発明の請求項６の要旨は、前記開粒度アスファルトコンクリートへの請求項１又は２記載の舗装材の浸透深さを、前記開粒度アスファルトコンクリートの厚さの３０〜６０％とし、前記舗装材と路面土台との間に空気の存在する空間部分を作成する半たわみ性舗装工法であるとする請求項４又は５に記載の舗装工法であることに存する。
本発明の請求項７の要旨は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の舗装工法によって構築された舗装路であることに存する。

本発明の舗装材の一つを構成するラピリ（火山礫）は軽量で保水性に優れ、また断熱性、調湿性、更には防滑性等の特性を有し、道路の舗装材料に用いた場合の遮熱性機能や路面が水に濡れていても防滑性を保持する長所がある。

以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、図面には、発明の構成又は効果を判り易く表すこと等を目的として、模式的に誇張、省略等された部分が含まれる。

本発明の舗装工法に係る最良の実施の形態であるラピリを用いた半たわみ性舗装（以下、ラピリバージョンと称する。）につき図１及び図２を用いて説明する。
本発明は開粒度アスファルトコンクリート１０の空隙部分１に、表面からラピリ・セメント・水の混合物(以下、ラピリ入りセメントミルクと称する。)を浸透させる舗装工法であり、図１にその概略の厚さ方向断面図を示す。また、その施工手順は下記の通りである。
１）先ず、図１・図２の下部の斜線を引いた部分である符号３の路面土台（通常は砕石）の上に、開粒度アスファルトコンクリート１０を舗設する。該開粒度アスファルトコンクリート１０の舗設は加温して行うため、舗設直後は未だ熱い。そのため、ラピリ入りセメントミルク１１を浸透させる前に、数時間放置して開粒度アスファルトコンクリート１０を冷ます。尚、図１・図２の符号２が大きさや形状の様々な開粒度アスファルトコンクリートの粒を表している。
２）次に、舗装材である、ラピリ入りセメントミルク１１を所定組成にて計量し、それぞれ混合容器に投入する。
３）それら混合物（乳白色のラピリ入りセメントミルク１１）を、常温にてハンドミキサーやグラウトミキサーで均一になるまで混合する。
４）その後、均一に混合されたラピリ入りセメントミルク１１を、図１の符号１に示した黒色部分である開粒度アスファルトコンクリート１０の空隙部分に、表面からホース等で充填する。その際、図２に例示した如く、開粒度アスファルトコンクリート１０の空隙空間の広さと、充填時のラピリ入りセメントミルク１１の粘度との関係で、開粒度アスファルトコンクリート１０の開粒度アスファルトコンクリート層全体の厚みt₀までは充填物であるラピリ入りセメントミルク１１が浸透せず、途中の深さであるラピリ入りセメントミルクが空隙に充填された厚み（浸透厚み）t₁までに留まる。
５）充填後に舗装路表面を振動ローラー等でならす。
尚、上記の施工手順のうち、２）及び３）と、１）との順番についての後先は問わない。

このラピリバージョンの配合は、例えば重量比でラピリと水の量を多くした、ラピリ／セメント／水＝２／１／３や、ラピリと水の量を少なくした１／１．５／０．７５、さらにはラピリの量のみ多くしたラピリ／セメント／水＝１．５／１／０．７５という配合もあり、それらの配合比に応じてラピリ入りセメントミルク１１の、開粒度アスファルトコンクリート１０の空隙部分１に浸透する深さは異なってくる。また浸透深さが異なると、それと共に路面土台３の上の空間部分の空気の容積が異なってくるので、遮熱効果や吸水効果等も変わってくる。

また、ラピリは多孔質なので混練り時に表乾状態（表面が乾いた状態）を保持することが難しく、また配合比における水分の量が浸透性に大きく影響する。従って単位水量を少なくし、且つ分散性を向上させる目的で若干の減水剤を添加して、乾燥時にラピリの空隙に存在する空気の膨張による乾燥膨張に起因するクラックの発生を抑えたり、界面活性剤を加えてラピリ入りセメントミルク１１の流動性を改良することがある。

以下、本発明の舗装工法実施例の工程を具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。

（ラピリバージョンの作成）
最大粒径２０ｍｍの開粒度アスファルトコンクリート１０を５０ｍｍ厚さに舗設した後、十分転圧を行い、その後常温まで冷却して透水性舗装とした。次に粉砕して得られた４ｍｍ以下の大きさのラピリとセメントと水とを表１下の組成比（重量比）で計量混合したラピリ入りセメントミルク１１の充填剤を混練りし、充填する用意をした。次に、開粒度アスファルトコンクリート１０の空隙部分１へラピリ入りセメントミルク１１をホースで流し込んだ後、振動、転圧を行った。これらの操作を繰り返し実施し、施工対象とする領域の全面へのラピリ入りセメントミルク１１の充填が完了した。
サンプル舗装路の概略の広さは３ｍ×２ｍであった。尚、遮熱性効果を比較する比較対象の舗装路は、たわみ性舗装路の代表である密粒度アスファルトコンクリートとした。

（舗装路の養生と浸透深さの測定）
上記のラピリバージョンの作成の後、ラピリ入りセメントミルク１１の養生を十分に行った。養生後に路面穴あけ機で穴を空け、舗装体をサンプリングしてラピリ入りセメントミルク１１の浸透深さをスケールで測定したところ２１ｍｍであり、その下の２９ｍｍは浸透の無い空間のままとなっていた。

（路面温度の測定）
二つの異なる夏の日に路面表面温度を、下記仕様の温度計の感知部を舗装面に接触させ、１時間毎に測定した。
測定に用いた温度計は下記の通りである。
メーカー名 株式会社佐藤計量器製作所
機種 防水型デジタル温度計 ＭＯＤＥＬ ＳＫ−１２５０ＭＣ IIIα
（Ｋ熱電対を使用した接触式表面温度計）

（測定結果）
測定結果を表１に示す。
この様に、比較対象とした標準路面である密粒度アスファルトコンクリート路面との最大温度差が両日とも１０℃以上となっており、「遮熱性舗装技術研究会」が定義している、「最大１０℃以上の表面温度の上昇抑制が期待できる舗装」である遮熱性舗装の条件を満たしている。

実施例２と比較例１は、実施例１と同じ開粒度アスファルトコンクリート１０及びラピリを用い、ラピリ入りセメントミルク１１の組成比のみ変更して、実施例１と同一工程にてラピリ入り舗装体を作成し、同様にラピリ入りセメントミルク１１の浸透深さ及び路面温度を測定した。
結果を表２に示す。

実施例３と比較例２は、実施例１と異なる最大粒径の開粒度アスファルトコンクリート１０及びラピリを用い、実施例１と同一のラピリ入りセメントミルク１１の組成比で、実施例１と同一工程にてラピリ入り舗装体を作成し、同様にラピリ入りセメントミルク１１の浸透深さ及び路面温度を測定した。
結果を表３に示す。

これらのように、開粒度アスファルトコンクリート１０の空隙部分１にラピリ入りセメントミルク１１を充填する場合、ラピリ入りセメントミルク１１の組成比や開粒度アスファルトコンクリート１０の最大粒径との関係において、適する範囲が存在することが判明した。従って、遮熱性舗装の定義を満たすことができる、即ち「夏場に密粒度アスファルトコンクリートとの路面温度差が１０℃以上」が達成されるラピリ入りセメントミルク１１の組成や、開粒度アスファルトコンクリート１０の最大粒径の適する範囲が得られた。

即ち、舗装路の遮熱性とラピリ入りセメントミルク１１の組成との関係において、比較例１のラピリ入り４の場合は水の量が少な過ぎて、ラピリ入りセメントミルク１１の流動性が低下し、浸透深さが浅くなり、結果的にラピリの浸透量も少なくなるために遮熱効果が出なかったものと考えられる。また、ラピリ入り５の場合はラピリの量が少なく、一方水が多いので浸透深さが大きくなり、開粒度アスファルトコンクリート１０の空気の存在する空間部分が少なくなり、空気による断熱性が低下し、また実質のラピリ充填量が減少するために遮熱効果が低下したものと考えられる。さらに同じくラピリ入り６の場合は、セメント量が多いので粘度が上がって浸透深さが浅くなり、それとともに遮熱効果が低下したものと考えられる。

また、開粒度アスファルトコンクリート１０の最大粒径も遮熱効果に影響があり、実施例３のラピリ入り７の場合は実施例１の開粒度アスファルトコンクリートの最大粒径よりも多少小さいことで、開粒度アスファルトコンクリートの空隙部分１の大きさが減少し、それと共にラピリ入りセメントミルク浸透深さが少し浅くなったが、遮熱性能の低下は少なく、「遮熱性舗装技術研究会」が定義している、「最大１０℃以上の表面温度の上昇抑制できる舗装」の条件は満たしていた。一方、比較例２のラピリ入り８の場合は、開粒度アスファルトコンクリートの最大粒径が８ｍｍと小さいため、開粒度アスファルトコンクリートの空隙部分１の大きさが極端に小さくなり、浸透深さも極端に浅くなった結果、遮熱効果も低下した。同様にして、ラピリ入り９の場合は開粒度アスファルトコンクリートの最大粒径が大き過ぎ、この結果開粒度アスファルトコンクリートの空隙部分１が著しく大きくなり、この空隙１に充填されるラピリ入りセメントミルク１１の量が多くなって、その下の空気が存在する部分の空間が少なくなり、却って遮熱性能が低下したものと考えられる。

種々実験した結果、ラピリ入りセメントミルク１１の浸透深さが、開粒度アスファルトコンクリート１０の厚さの３０〜６０％の範囲であれば、遮熱性能の低下が少なく、上記「最大１０℃以上の表面温度の上昇抑制が期待できる舗装」の条件を満たすことが判った。

（水濡れ時の滑り性評価）
次に、本発明による舗装材の水濡れ時の滑り性を、日本道路公団等が路面の調査に採用している屋外使用舗装材料の評価として最も普及している下記方法により評価した。
尚、表４に記載したＢＰＮ値はBritish Portable Number値の略で、車道舗装の滑り抵抗の評価値とされており、この値は摩擦係数の約１００倍に当たる。また、摩擦が路面温度により大きく左右されるので、通常は測定値に対して温度補正を掛け、２０℃時の値としてまとめることとされている。評価方法とサンプルは下記の通りである。
評価方法；英国式振り子抵抗試験機を用いる表面摩擦特性の測定法（ASTM E303）
サンプル；全容積の約４０％がラピリ且つ、（ラピリ＋セメント）と水との重量比が約１００対４５であるラピリ入りセメントミルク１１を最大粒径１３ｍｍの開粒度アスファルトコンクリート１０の空隙部分１に充填した３００ｍｍ×３００ｍｍ×６０ｍｍ厚みの平板
この平板の表面をホース水で洗出しし、水濡れしたものを気乾状態（乾燥状態）と表乾状態（表面は乾いているが内部は湿っている状態）の両方で、振り子式スキッドレジスタンステスターを用いた滑り抵抗試験を、それぞれ５回行った結果を表４に示す。

通常の舗装材の場合は水濡れ時（表乾状態での測定）のＢＰＮ値が乾燥時（気乾状態での測定）のＢＰＮ値に比べて１０程度下がるのに対し、ラピリ入りセメントミルク１１を開粒度アスファルトコンクリートの空隙部分１に充填した舗装材の路面は水濡れ時にもＢＰＮ値が全く下がらず、舗装材として極めて防滑性に優れ、有効であることが判った。

以上、具体的な実施の形態により本発明を説明したことから判る様に、本発明によれば、「舗装路の遮熱性によるヒートアイランド現象の防止効果のみならず、路面水濡れ時の防滑性、保水性、吸水性、排水性、吸音性や、更には路面温度が上昇しにくいことによるアスファルト舗装路面の寿命の延長」など様々な効果がある。

本発明によるラピリ入りセメントミルクが開粒度アスファルトコンクリートの空隙部に充填される場合の厚み方向断面図 本発明による舗装材の実施の形態を示す図であり、実際にラピリ入りセメントミルクが開粒度アスファルトコンクリートの空隙部に充填される場合、下部に充填されない空間が存在することを示す厚み方向断面図

符号の説明

１ 開粒度アスファルトコンクリート間の空隙部分
２ 開粒度アスファルトコンクリートの粒
３ 路面土台部分(通常は砕石)
１０ 開粒度アスファルトコンクリート層全体
１１ ラピリ入りセメントミルクが空隙に充填された部分
ｔ_１ ラピリ入りセメントミルクが空隙に充填された厚み（浸透厚み）
ｔ_０ 開粒度アスファルトコンクリート層全体の厚み

Claims (7)

1. ラピリ、セメント、水の混合物からなる舗装材であって、
   前記混合物のラピリ、セメント、水の混合比は、ラピリ／セメント／水＝１．５〜２．５／１／３であり、
   前記混合物のラピリは、粉砕して得られた３ｍｍ未満の大きさのラピリである
   ことを特徴とする舗装材。
2. 前記混合物に減水剤又は界面活性剤を添加する
   ことを特徴とする請求項１記載の舗装材。
3. 請求項１又は２記載の舗装材が充填された舗装路。
4. 請求項１又は２記載の舗装材を開粒度アスファルトコンクリートに充填することを特徴とする舗装工法。
5. 前記開粒度アスファルトコンクリートの大きさ（最大粒径）が、１３ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項４記載の舗装工法。
6. 前記開粒度アスファルトコンクリートへの請求項１又は２記載の舗装材の浸透深さを、前記開粒度アスファルトコンクリートの厚さの３０〜６０％とし、前記舗装材と路面土台との間に空気の存在する空間部分を作成する半たわみ性舗装工法である
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の舗装工法。
7. 請求項４〜６のいずれか一項に記載の舗装工法によって構築された舗装路。

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