JP6416563B2 - 目地砂およびこれを用いた舗装体 - Google Patents

Description

本発明は、インターロッキングブロック間に充填される目地砂およびこれを用いた舗装体に関する。

インターロッキングブロック間に充填された目地砂は、車両が走行してたわむことで密な状態となり、目地砂にせん断変形が生じる。このせん断変形により目地砂が体積変形（正のダイレイタンシ）することでブロック間に水平方向の圧縮力が発生し、隣接するブロック相互間に荷重が伝達される。このような目地砂は、雨天の車両走行時のタイヤからのポンピングにより徐々に消失する。

目地砂を用いた舗装体については、例えば、特許文献１では、骨材層とブロックとの間にシート状または薄層の吸水材を介在させて、気化によって路面から失われていく水分をブロックに補給し、ブロック間の目地砂の路盤への流失を防ぐ構造が提案されている。

特開２００６−２８３４４７号公報

上記のような目地砂は、ブロック間に存在することで、舗装体の応力をなるべく広い範囲に分布させ、舗装体を安定化することができる。一方、目地砂が無くなると荷重の影響を受けるブロックが限定され、特に載荷重直下に大きな鉛直応力が発生し、舗装体ががたつきやすくなり、最終的に舗装の破壊に到る場合もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、路面にかかる応力を分散して舗装体を安定化するとともに、目地砂の消失を防止できる目地砂およびこれを用いた舗装体を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明の目地砂は、インターロッキングブロック間に充填される目地砂であって、遊離石灰を含有する溶融スラグ骨材で主に構成されることを特徴としている。

これにより、骨材に含まれる遊離石灰が水と接し水酸化カルシウムを生成する過程で目地砂が体積膨張し、その膨張圧によりインターロッキングブロック間の荷重伝達率を向上させる。また、溶融スラグが固化することで、外力に対する変形抵抗性を向上させ、目地砂の消失を抑制して舗装体を安定化できる。

（２）また、本発明の目地砂は、水分を含有することによる膨張率が０．１％以上２．０％以下であることを特徴としている。これにより、インターロッキングブロック間の荷重伝達率を向上させるとともに、過剰な応力がインターロッキングブロック間に生じるのを防止できる。

（３）また、本発明の目地砂は、８０％以上が０．１５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下に分布する粒度分布を有することを特徴としている。これにより、インターロッキングブロック間に十分に荷重を伝達でき、目地砂の消失を軽減できる。

（４）また、本発明の舗装体は、敷設されることで路面を形成する複数のインターロッキングブロックと、前記インターロッキングブロック間に充填された（１）から（３）のいずれかに記載の目地砂と、を備えることを特徴としている。これにより、がたつきが生じにくく安定化した舗装体を構成することができる。

本発明によれば、路面にかかる応力を分散して舗装体を安定化するとともに、目地砂の消失を防止できる。

本発明の舗装体を示す断面図である。 溶融スラグ骨材を含有する目地砂の篩を通る粒子の質量百分率を示す表である。 実施例および比較例の篩を通る粒子の質量百分率を示す表である。 実施例および比較例について項目ごとの特性を示す表である。 実施例および比較例についてＦＤＷ試験結果を示す表である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

［舗装体］
（舗装体全体）
図１は、舗装体１００を示す断面図である。舗装体１００は、路盤１４０上に形成され、インターロッキングブロック１１０、目地砂１２０および敷砂１３０を備えている。図１に示すように、輪荷重がかかったとき、輪荷重のかかる直下のインターロッキングブロック１１０がたわみ（変位ΔＸ）、密な状態にある目地砂１２０に剪断変形が生じる。この剪断変形により、目地砂１２０は、体積膨張（正のダイレイタンシ）する。インターロッキングブロック１１０間に水平方向の圧縮力Ｓ_１が発生し、隣接するインターロッキングブロック１１０相互の間に荷重が伝達される。

（インターロッキングブロック）
路面は、複数のインターロッキングブロック１１０が敷設されることで形成されている。インターロッキングブロック１１０の標準目地幅は３ｍｍ程度に設定されている。インターロッキングブロック１１０上に輪荷重が作用したときに、目地砂１２０を介し隣接するインターロッキングブロック１１０相互のかみ合わせ効果が生じ、荷重が分散される。

（目地砂）
目地砂１２０は、遊離石灰を含有する溶融スラグ骨材で主に構成され、インターロッキングブロック１１０間に充填されている。これにより、骨材に含まれる遊離石灰が水と接し水酸化カルシウムを生成する過程で目地砂が体積膨張し、その膨張圧によりインターロッキングブロック１１０間の荷重伝達率を向上させる。また、溶融スラグが固化することで、外力に対する変形抵抗性を向上させ、目地砂１２０の消失を抑制して舗装体を安定化できる。なお、遊離石灰を含有する溶融スラグ骨材で主に構成されているとは、目地砂１２０の５０重量％以上が、遊離石灰を含有する溶融スラグ骨材で占められていることを意味する。

目地砂１２０に用いられる溶融スラグ骨材は、遊離石灰を含有し、膨張性を有しており、膨張率として２．０％以下の基準値〔ＪＩＳＡ５０３１の付属書１のモルタルの膨張率試験〕が求められている。なお、溶融スラグは、高温溶融されたスラグが短時間で冷却される構造の溶融炉で製造される。溶融スラグには溶融しやすいようにカルシウムを添加するが、カルシウムが十分に反応せずに遊離石灰として溶融スラグに混入している。

目地砂としては、溶融スラグ骨材単独であってもよいし、他の骨材と混合して使用してもよい。いずれの場合であっても、目地砂１２０は、水分を含有することによる膨張率（ＪＩＳＡ ５０３１付属書１のモルタルの膨張率試験による）が０．１％以上２．０％以下であることが好ましい。これにより、インターロッキングブロック１１０間の荷重伝達率を向上させるとともに、過剰な応力がインターロッキングブロック１１０間に生じるのを防止できる。この膨張率は、０．５％以上であればさらに好ましい。なお、セメントの硬化体は水和が進行すると収縮するため、山砂のように膨張しないものを目地砂に用いた場合には、膨張率の試験値がマイナスとなる。

また、目地砂１２０は、敷設されたインターロッキングブロック１１０間に充填され、敷設されたインターロッキングブロックの一つの表面にたわみ量０．２ｍｍを与えたときに、周囲に及ぶたわみ量０．０５ｍｍ以上の面積が０．２ｍ^２以上であることが好ましい。これにより、インターロッキングブロック１１０間に十分に荷重を伝達できる。

図２は、溶融スラグ骨材を含有する目地砂の粒度構成（篩を通る粒子の質量百分率）を示す表である。粒度構成を満足した溶融スラグ骨材単独もしくは他の骨材と混合したものを目地砂として使用できる。

目地砂１２０は、８０％以上が０．１５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下に分布する粒度分布を有することが好ましい。これにより、目地に砂が充填され、インターロッキングブロック１１０間に十分に荷重を伝達でき、目地砂１２０の消失を軽減できる。

（敷砂）
敷砂１３０は、インターロッキングブロック１１０の安定性と平坦性を確保するとともに、インターロッキングブロック１１０に加わる荷重を均一に分散して路盤１４０に伝達する。敷砂１３０の上部は、インターロッキングブロック１１０の沈下に伴い、目地の下部に補充される。そして、さらに交通荷重の繰り返しを受けることにより、剪断変形が生じ、しだいに交通荷重下でブロック間のかみ合わせが強固となる。

（舗装体の端部）
以上のように構成された舗装体１００は端部で拘束されており、目地砂の正のダイレイタンシに起因するインターロッキングブロック１１０間の水平方向に発生した圧縮力Ｓ_１に対して反力を発生させることができる。このように舗装体１００は、インターロッキングブロック１１０、目地砂１２０、敷砂１３０および舗装体１００の端部の拘束が一体となって荷重を分散させる。

［実施例］
（試験方法および条件）
インターロッキングブロックを用いた舗装体について、以下の通り、目地砂の条件を変えて試験を行なった。図３は、実施例および比較例の粒度構成（篩を通る粒子の質量百分率）である。図４は、実施例および比較例について項目ごとの特性を示す表である。溶融スラグ骨材としては、一般廃棄物、下水汚泥またはそれらの焼却灰を溶融固化したコンクリート用の溶融スラグ骨材を用いた（ＪＩＳＡ ５０３１）。

各工区に敷設した目地は、なし、山砂、溶融スラグ骨材（３水準）とし、各施工規模は１ｍ^２とした。インターロッキングブロック種類は普通ブロック、供試体形状は９８ｍｍ×１８０ｍｍ×８０ｍｍのストレートタイプとし、インターロッキングブロックの敷設パターンは、ストレッチャーボンドとした。

（たわみ量測定）
図５は、実施例および比較例についてＦＤＷ試験結果を示す表である。インターロッキングブロックの荷重分散効果を確認するため、小型ＦＷＤによるたわみ量試験を実施した。たわみ量は４．９ｋＮ載荷時において小型ＦＷＤ試験機を用いてインターロッキングブロック舗装設計施工要領に従い測定し、試験は載荷板直下のたわみ量（Ｄ_０）とたわみ量０．０５ｍｍ以上の面積（Ａ）で評価した。

（引抜きせん断力測定）
インターロッキングブロックの相互かみ合わせ効果を調べるため、主にタイルやモルタル塗料の剥離試験にて使用される建研式接着試験器により引抜きせん断試験を実施した。

なお、ブロック表面との接着には寸法１００ｍｍ×１００ｍｍのアタッチメントを使用した。試験では引抜きせん断力（引き抜き荷重をインターロッキングブロックの側面積で除した値）を求め、せん断力の増加から目地砂とインターロッキングブロックとのかみ合わせ効果を評価した。

（測定結果）
引抜きせん断力の増加に伴い、Ｄ_０は小さくなり、逆にＡは大きくなるという結果が得られた。このことから、溶融スラグ骨材とインターロッキングブロックとのかみ合わせ効果によるせん断抵抗の増加によりＤ_０は減少し、かつ荷重分散性の効果は拡大したことを確認できた。

１００ 舗装体
１１０ インターロッキングブロック
１２０ 目地砂
１３０ 敷砂
１４０ 路盤

Claims (4)

1. インターロッキングブロック間に充填される目地砂であって、
   遊離石灰を含有する溶融スラグ骨材で主に構成され、
   水分を含有することによる膨張率が０．１％以上２．０％以下であり、
   前記溶融スラグ骨材は、一般廃棄物、下水汚泥またはそれらの焼却灰を溶融固化したコンクリート用の溶融スラグ骨材であり、
   前記膨張率は、ＪＩＳＡ ５０３１の付属書１のモルタルの膨張率試験によることを特徴とする目地砂。
2. ８０％以上が０．１５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下に分布する粒度分布を有することを特徴
   とする請求項１記載の目地砂。
3. 敷設されることで路面を形成する複数のインターロッキングブロックと、
   前記インターロッキングブロック間に充填された請求項１または請求項２記載の目地砂と、を備えることを特徴とする舗装体。
4. 前記インターロッキングブロックの一つの表面にたわみ量０．２ｍｍを与えたときに、前記たわみ量を与えたインターロッキングブロックの周囲で発生するたわみ量０．０５ｍｍ以上の面積が０．２ｍ^２以上であることを特徴とする請求項３記載の舗装体。
   

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