JP6862740B2

JP6862740B2 - 舗装構造

Info

Publication number: JP6862740B2
Application number: JP2016189531A
Authority: JP
Inventors: 直仁西川; 黒岩　正夫; 正夫黒岩; 和久阿部; 啓三山崎
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: JP2018053510A

Description

本発明は、埋設物を内包してなる舗装構造に関する。

従来より、冬季に積雪を観測する寒冷地では道路や駐車場等にロードヒーティング用パイプを内包した融雪舗装を採用している。例えば、特許文献１では、路盤上に敷設された金網にロードヒーティング用パイプを固定した後、約１０ｃｍ程度の層厚を確保する程度にアスファルトを打設して転圧することにより、アスファルト融雪舗装路を構築する。また、路盤上に敷設されたロードヒーティング用パイプをコンクリートに埋設しコンクリート融雪舗装路とする場合には、一般に１０〜１５ｃｍ程度の層厚を確保する程度にコンクリートを打設することが知られている。

特開平９−１００５０７号公報

上記のように、路盤上に積層されるアスファルトもしくはコンクリートに１０ｃｍを超える層厚を確保することで、舗装性能を確保できるだけでなく、ロードヒーティング用パイプのような外力を受けて変形しやすい埋設物の破損を確実に防止することが可能となる。

しかし、層厚が大きい場合には、アスファルトおよびコンクリートのいずれの場合も２〜３層に分けて施工をする必要があるため、打設に手間を要するとともに養生期間も必要となり、工期が長期化しやすい。また、融雪舗装のように埋設物より放出される熱を舗装表面に到達させようとすると、層厚が大きいことに伴って熱伝導抵抗が大きくなることから、あらかじめ大きな熱量を埋設物に供給しなければならず、効率が悪いだけでなくコストも膨大となりやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、舗装性能を確保しつつ層厚の薄い構造とすることの可能な、埋設物を内包した舗装構造を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明の舗装構造は、路床上に積層される路盤と、該路盤上に構築される上部舗装層と、該上部舗装層に内包される埋設物と、を備える舗装構造であって、前記上部舗装層が、前記路盤に接して構築された樹脂短繊維を含有したモルタル造の基層を備えており、該基層に前記埋設物が内包されることを特徴とする。

上述する本発明の舗装構造によれば、路盤上に積層される上部舗装層にひび割れ抵抗性の高い樹脂短繊維入りモルタル造の基層を備えるため、舗装性能を確保しつつ上部舗装層の層厚を一般的なコンクリート舗装やアスファルト舗装と比較して薄くすることができる。これらに加えて、モルタルであることから径の大きい粗骨材を含まないため、基層に埋設物を内包しても、その被り厚を一般的なコンクリート舗装やアスファルト舗装に内包した場合と比較して薄くできる。これにより、上部舗装層に埋設物を内包した舗装構造は、舗装性能を維持しつつ舗装構造全体を層厚の薄い構造とすることが可能となる。

また、樹脂短繊維を含有するフレッシュモルタルは、鋼短繊維や炭素短繊維を含有させる場合と比較して、打設時に高い流動性および自己充填性を有している。このため、樹脂短繊維を含有したモルタル造の基層は場所打ち造であっても、埋設物の周囲に樹脂短繊維を含有するフレッシュモルタルが確実に入り込んで空隙を作ることがなく、手間を要さず高精度に構築できる。したがって、舗装構造全体を、短工期で構築可能な施工性の良い舗装構造とすることが可能となる。

さらに、樹脂短繊維は鋼繊維のように錆を生じることがないため、不慮の事態により基層にひび割れや損傷が生じて水分が侵入した場合にも、錆に起因する膨張等の不具合を舗装構造全体に及ぼすことがなく、ライフサイクルの長い舗装構造を構築することが可能となる。

本発明の舗装構造は、前記埋設物が、熱放出部材であることを特徴とする。

上述する本発明の舗装構造によれば、上部舗装層の層厚が薄いことにより、埋設物である熱放出部材から放出された熱を効率よく上部舗装層の表面まで伝導することができるため、融雪道路の舗装構造として好適に採用することが可能となる。

本発明によれば、上部舗装層に樹脂短繊維入りモルタル造の基層を含み、当該基層にて埋設物を内包することから、埋設物を内包した一般的なコンクリート舗装やアスファルト舗装と比較して、舗装性能を維持しつつ層厚の薄い舗装構造とすることが可能となる。

本発明の舗装構造の概略を示す図である。本発明の舗装構造における構造耐久性試験の様子を示す図である。本発明の舗装構造における構造耐久性試験の試験結果を示す図である。本発明の舗装構造を融雪舗装に採用した際の適性を検証する様子を示す図である。本発明の舗装構造を融雪舗装に採用した際の適性を検証した結果を示す図である。

本発明の舗装構造は、路盤上に積層される上部舗装層に埋設物が内包されたものであり、車道や歩道、自転車道等の道路、駐車場等に用いられるものである。なお、本実施の形態では、埋設物にロードヒーティング用のパイプを採用して、舗装構造を融雪道路に適用する場合を事例とし、以下に図１〜図５を参照して詳細を説明する。

図１（ａ）で示すように、支持力が均一となるように原地盤もしくは盛土を締固めた路床上に構築される舗装構造１は、路盤２と上部舗装層３と埋設物４とを備えている。路盤２は、砕石を締固めて必要な層厚を確保したものであり、上部舗装層３を支持し、かつ上部舗装層３から作用される交通荷重を分散させて、効率よく路床に伝達する機能を有する。これら路盤２は、図１（ａ）で示すように砕石にクラッシャーランを用いた下層路盤２１と、砕石に粒度調整砕石を用いた上層路盤２２との２層から構成されるものであってもよいし、図１（ｂ）で示すように、１層よりなるのものであってもよい。

そして、上記の路盤２上には、埋設管４が配設されるとともに埋設管４を内包するように上部舗装層３が積層されている。上部舗装層３は、路盤２の不陸を整正し、交通荷重を分散させて効率よく路盤２に伝達する機能を有する。これら上部舗装層３は、図１（ａ）で示すように路盤２の不陸を整正する基層３１と、交通荷重を分散させ車両の快適な走行を促す路面となる表層３２との２層から構成されるものであってもよいし、図１（ｂ）で示すように、表層の機能をも有する基層３１の１層のみからなるものであってもよい。

基層３１は、セメント系硬化材、水、細骨材および短繊維を含有したフレッシュモルタルを所定の層厚となるように路盤２上に打設した後、硬化・養生することによって構築されるもので、セメント系硬化材の種類としては、なんら制限を設けるものではなく、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメント等いずれのセメントを採用してもよい。

また、短繊維の種類としては、モルタルに対して均一に分散させると引張強度、曲げ強度、せん断強度、ひび割れの抑制、じん性、耐衝撃性等モルタルの様々な性能を改善することの可能な、鋼短繊維、炭素短繊維等いずれを採用してもよい。なお、本実施の形態では、上記の性能に加えてフレッシュモルタルに高い流動性をもたらし、かつ高い耐塩害性能を有することで知られる樹脂短繊維を採用している。なお、樹脂短繊維は、ＰＶＡ繊維等モルタルやコンクリートに分散させる材料として用いられているものであれば、いずれを採用してもよい。

このような樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１について、その構造耐久性を把握するべく構造耐久性試験を行った。具体的には、図２（ａ）で示すように、所定の間隔を設けて配置した一対のウレタンブロック６１を掛け渡すように、埋設管４を内包した状態の基層３１を配置し、基層３１の上面にて荷重調整した小型のゴム車輪６２を繰り返し走行させる。そして、基層３１を上下面方向に貫通するひび割れが発生したときの、ゴム車輪６２の通過回数を記録する。

なお、構造耐久性試験を実施するにあたっては、ホイールトラッキング試験に用いるホイールトラッキング試験機６を転用している。ホイールトラッキング試験は、アスファルト混合物の耐流動性を室内的に確認するために行う試験であり、この試験に用いるホイールトラッキング試験機６は、小型のゴム車輪６２を備えている。そこで、この小型のゴム車輪６２の下方に一対のウレタンブロック６１を配置し、その上面に基層３１を設置して、小型のゴム車輪６２を走行させた。

また、構造耐久性試験の供試体として、樹脂短繊維入りモルタル造で層厚が４０ｍｍおよび５０ｍｍの２体の基層３１を準備するだけでなく、比較例として図２（ｂ）で示すような、層厚が４０ｍｍのアスファルト基層７を準備し試験を行った。なお、いずれのも下面近傍に口径13ｍｍのＰＥ管を埋設物４として内包している。また、小型のゴム車輪６２には、鉛直荷重として６８６Ｎを作用させている。

図３で示す耐久性試験の結果をみると、比較例であるアスファルト基層７では、ゴム車輪６２がその上面を６８９回通過したときに、図２（ｂ）で示すように、アスファルト基層７を上下面方向に貫通するひび割れ５が生じた。しかし、樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１では、ゴム車輪６２を１４，０００回通過させても上下面方向に貫通するひび割れは生じなかった。

つまり、樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１は、その上面に繰り返し荷重が載荷されることによって曲げ力が加わった場合において、外力が作用すると変形を生じるような柔軟性の高いＰＥ管を埋設管４として内包した状態においても、下面に生じたひび割れが広がって上面まで到達し、破壊に至るという現象を生じることがなく、高いひび割れ抵抗性（または耐久性）を備えた構造とすることが可能となる。

そして、上部舗装層３は、これら高いひび割れ抵抗性（または耐久性）を有する樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１を備えることでひび割れ防止を目的とした配筋を省略できるため、舗装性能を確保しつつ上部舗装層３の層厚を一般的なコンクリート舗装やアスファルト舗装と比較して薄くすることができる。

これらに加えて、基層３１がモルタル造であることから径の大きい粗骨材を含まないため、埋設物４を内包してもその被り厚を一般的なコンクリート舗装やアスファルト舗装に内包した場合と比較して薄くできる。これにより、上部舗装層３に埋設物４を内包した舗装構造１は、舗装性能を維持しつつ舗装構造全体を層厚の薄い構造とすることが可能となる。

また、樹脂短繊維を含有するフレッシュモルタルは、鋼短繊維や炭素短繊維を含有させる場合と比較して、打設時に高い流動性と自己充填性を有していることが、一般に知られている。したがって、埋設物４を配置した路盤２上に樹脂短繊維を含有するフレッシュモルタルを現場にて打設し、硬化・養生して基層３１を構築した場合にも、埋設物４の周囲には、樹脂短繊維を含有するフレッシュモルタルが確実に入り込んで空隙を作ることがない。したがって、手間を要さず高精度な基層３１を構築でき、舗装構造１全体を、短工期で構築可能な施工性の良い舗装構造とすることが可能となる。

さらに、上記の舗装構造１は、樹脂短繊維に錆を生じることがないため、不慮の事態により樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１にひび割れや損傷が生じて水分が侵入した場合にも、錆に起因する膨張等の不具合を舗装構造１全体に及ぼすことがなく、長いライフサイクルを確保することが可能となる。

このような舗装構造１を融雪舗装に採用した際の適性を検証するべく、埋設物４にロードヒーティング用パイプを適用し、以下の試験を行った。具体的には、図４で示すように、上部舗装舗装３の態様が異なる４つの供試体を製造し、気温マイナス１０℃に設定した実験室内において舗装表面を融雪温度（１℃）とするために必要な、４つの供試体各々に埋設したロードヒーティング用パイプに通水させる温水の水温を測定した。

なお、図４で示す４つの供試体はそれぞれ以下の構成を有している。ケース１の供試体は、樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１を層厚４０ｍｍに設定し、これを上部舗装層３として１層の路盤２上に積層してなる舗装構造１である。ケース２の供試体は、樹脂短繊維入りモルタル造であって層厚４０ｍｍの基層３１とアスファルトよりなり層厚４０ｍｍの表層３２とを上部舗装層３とし、１層の路盤２上に積層した舗装構造１である。

また、比較例として製造したケース３の供試体は、無筋コンクリート造基層９１を層厚９０ｍｍに設定し、これを上部舗装層９として１層の路盤２上に積層した舗装構造８である。同じく比較例として製造したケース４の供試体は、層厚９０ｍｍの無筋コンクリート造基層９１とアスファルトよりなり層厚４０ｍｍの表層９２とを上部舗装層９とし、１層の路盤２上に積層した舗装構造８である。

図５をみると、比較例であるケース４の舗装構造８は、ロードヒーティング用パイプよりなる埋設物４と上部舗装層９の表面との距離が最も長いことから、舗装表面を融雪温度（１℃）まで上昇させるのに必要な通水温度が最も高く、１９．４℃となっている。一方で、ケース１の舗装構造１は、埋設物４と上部舗装層３の表面との距離が最も短いことから、舗装表面を融雪温度（１℃）まで上昇させるのに必要な通水温度が最も低く１１．１℃となっており、ケース４との間で８℃以上の差を生じることがわかる。

これらの結果からもわかるように、樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１を上部舗装層３に備える舗装構造１であるケース１およびケース２は、埋設物４と上部舗装層３との距離を短く設定できるため、埋設物４であるロードヒーティング用パイプから放出された熱を効率よく舗装表面まで伝達することができ、融雪道路の舗装構造として好適に採用することが可能となる。

本発明の舗装構造は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本実施の形態では、樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１を備えた上部舗装層３を融雪舗装に採用する場合に、埋設物４としてロードヒーティング用パイプを事例に挙げたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、電熱線や鋼管等の融雪舗装に用いられる熱放出部材であれば、埋設物４にいずれを採用することも可能である。

また、樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１を備えた上部舗装層３は、必ずしも融雪舗装への適用に限定されるものではなく、例えば、埋設物４にワイヤレス給電システムを採用し、走行中の電気自走者に給電可能なワイヤレス給電（無線給電）道路の舗装として採用することも可能である。

さらに、本実施の形態において、埋設物４を路盤２の上面に配置し基層３１の最下部に配置させたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、埋設物４を基層３１の中間深さに位置させてもよい。

加えて、本実施の形態において、樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１を備えた上部舗装層３を砕石よりなる路盤２上に積層したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば橋梁床板等、いずれの既存材料よりなる路盤や床板の上に積層してもよい。また、樹脂短繊維入りモルタル造の基層３１の上面に積層する表層３２についても、従来より舗装の表層として使用されているものであれば、いずれを採用してもよい。

１舗装構造
２下部舗装
２１下部路盤
２２上部路盤
３上部舗装層
３１基層
３２表層
４埋設物
５ひび割れ
６ホイールトラッキング試験機
６１ウレタンブロック
６２ゴム車輪
７アスファルト基層
８舗装構造
９上部舗装層
９１無筋コンクリート造基層
９２表層

Claims

路床上に積層される路盤と、該路盤上に構築される上部舗装層と、該上部舗装層に内包される埋設物と、を備える舗装構造であって、
前記上部舗装層が、前記路盤に接して構築された樹脂短繊維を含有したモルタル造の基層を備えており、
該基層に前記埋設物が内包されることを特徴とする舗装構造。
請求項１に記載の舗装構造において、
前記埋設物が、熱放出部材であることを特徴とする舗装構造。