JP6902244B2 - アスファルト舗装路の補修方法 - Google Patents
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Description
非特許文献1によればひび割れ幅が1mm未満の場合、約8割のひび割れ深さは基層までであるのに対しひび割れ幅が1mm〜1.5mmの場合はその全体の約3/4が路盤にまで達している。ひび割れが路盤まで達した状態を放置しておくと、ポンピングなどによって基層以深が損傷し、最終的にはポットホールのような局所陥没を引き起こす。従ってひび割れに関してはひび割れ発生の初期段階、すなわちひび割れ幅が2.0mm以下、より好ましくは1mm以下の段階で補修することが極めて重要である。
平均ひび割れ幅:Wcm
ひび割れ長さ:Lcm
アスファルト混合物層の厚さ:Dcm
表層部の設計空隙率:A%
注入量:VmL
該補修材の硬化開始時間:T秒
としたときに、式(2)を満たすような硬化開始時間の補修材を、式(1)を満たす注入量を充填することを特徴とするアスファルト舗装路の補修方法。
L(DW+0.3A)<V<L(DW+0.6A) ・・・式(1)
30/W<T<60/W ・・・式(2)
1 補修材(充填材)が低粘度であること。
ひび割れ幅の小さなひび割れに補修材を十分に注入・浸透させるためである。
2 硬化が速いこと、しかし速すぎない。
補修材はひび割れに浸透するまでは十分低い粘度を保ち、浸透後は速やかに硬化することが好ましい。
3 硬化による収縮が小さい。
硬化後に収縮するとせっかく充填したひび割れから剥離し再度空隙が生じやすくなるためである。
4 適切な量を充填する。
実際の施工においては、ひび割れに注入する量を決めなければならない。しかし、単にひび割れを路面から観察しただけではひび割れの深さ・内部形状が不明であり、これらの知見を得ることはできない。特に排水性舗装のように表層が開粒度の舗装体である場合、補修材が舗装体内部の空隙を通って水平方向にも浸透していくため、舗装表面のひび割れ部の観察からでは最適な注入量を推定することは困難であった。
5 硬化開始時間の設定
どの時点でひび割れに充填が完了しているのかが不明であるため、最適値を決定できず、硬化開始時間をどの程度にするか、即ちどの程度の硬化開始時間のものを用いるかが難しい。完全硬化させ施工完了した後に道路を交通開放するという一連の工程が確定できないため、硬化時間が不明なものは施工に用いることが困難であった。
排水性舗装とは、通常は表層が開粒度混合物からなるもので、空隙率15%以上のものである。
アスファルト乳剤、水系樹脂(樹脂エマルジョン)、溶剤によりカットバックされたウレタンやエポキシ等の熱硬化性樹脂などからなる補修材主原料と、補修材主原料の硬化を制御する酸、塩基またはそれらの塩などからなる硬化速度調節剤の混合物が好適である。
これらのアスファルト乳剤、ウレタンプレポリマー、硬化速度調節剤は注入直前に混合して使用されるが、必要量のアスファルト乳剤と硬化速度調節剤をまず混合し、その後にウレタンプレポリマーを加える方法が好ましい。
即ち、この硬化速度調節剤の混合量の調整により、硬化開始時間は調整可能である。よって、種々の現場での測定値によって、硬化時間を加減すればよい。
Lは、ひび割れの長さであり、表面上に現れている長さでよい。ほぼ直線として、端から端までを測定すればよい。
Dは、アスファルト混合物層の厚さであり、本出願では、表層アスファルト層、基層アスファルト層およびアスファルト安定処理上層路盤までの厚さをいう。一般的には、10cm〜40cm程度である。Dをこのようにして決める理由は、ひび割れの深さは実際問題として測定できないことと、この程度までひび割れが進んでいることが多いためである。
Wは、ひび割れの平均の幅である。概略値でよく、厳密に測定して平均を出す必要はない。
図2は、一般的な混合後の時間経過と粘度のグラフである。このように、一定時間経過後急激に硬化が進むプロセスである。この中で粘度500mPa・sにしているのは、この程度の粘度になると、浸透が急激に遅くなるためである。また、本発明ではこの粘度での時間を用いて、試行錯誤で式(2)を求めたものである。
L(DW+0.3A)<V<L(DW+0.6A) ・・・式(1)
30/W<T<60/W ・・・式(2)
式(1)は、補修材の注入量が、この式(1)を満たす量にすることを規定している。L×D×Wは、ひび割れが直方体として内部がまったくの空隙としたときのひび割れ内の容積である。これだけあれば、ひび割れは満たされる。
しかし、排水性舗装の場合、表層は空隙があり、その空隙に補修材は染み込むことになる。そうすると、前記のL×D×Wだけでは不足することになる。
30や60という係数は、発明者の実験によるもので、種々の場合から求めたものである。Tが30/W以下である場合、硬化開始が早すぎ、粘度上昇のために補修材はひび割れ部に十分に充填されない。また、Tが60/W以上である場合、施工時間がかかりすぎ交通開放を予定時間内に行えない可能性がある。
道路の交通開放が早くでき、交通停滞の期間を軽減できる。本発明では、交通開放に至る時間が短いにも係わらず、アスファルト安定処理上層路盤まで、十分にひび割れ内に充填できることである。
<アスファルト乳剤の作製>
針入度60〜80の石油アスファルト20kgを容器に取り180℃で撹拌しながら、Kumho社製のスチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体KTR101を800g、プロセスオイルを1200g加え、24時間加熱混合を続けポリマー改質アスファルトを得た。得られたポリマー改質アスファルト10kgを160℃に調温し、45℃に加温した乳化液(ポリオキシエチレンアルキルエーテル1kgを脱イオン水19kgに溶解したもの)10kgとアスファルト乳剤製造用のコロイドミルを用いて混合乳化し、蒸発残留分50%、粘度80mPa・s(25℃)のノニオン系アスファルト乳剤20kgを得た。
第一工業製薬社製のウレタンプレポリマー製品であるポリグラウトM−2、1kgを容器に量りとり、これにメチルエチルケトン400gを加え10分間撹拌し、求めるウレタンプレポリマー1.4kgを得た。
イミダゾール500gを容器に量りとり、脱イオン水500gを加えて水溶液とし、求める硬化速度調節剤1kgを得た。
先の方法で得られたノニオン系改質アスファルト、ウレタンプレポリマー、硬化速度調節剤を用いて補修材を作製した。まずノニオン系改質アスファルト乳剤1000gをプラスチック容器に量りとり、これに硬化速度調節剤10gを加え、10秒程度振とう撹拌した。次にウレタンプレポリマー100gを加え、さらに30秒間振とう撹拌し、1110gの補修材を得た。得られた補修材は初期粘度80mPa・s、硬化開始時間は8分(480秒)であった。
翌日、施工箇所のコア抜きを行い、充填状況を確認したところ、深さ34cmのひび割れ部は完全に補修材によって充填・接着されていた。
実施例1と同じ方法・材料で、硬化速度調節剤を8gに減らして補修材を調整した。得られた補修材は初期粘度80mPa・s、硬化開始時間は6分10秒であった。この補修材をアスファルト混合物層の厚み34cm、表層厚み4cmの排水性舗装(表層の設計空隙率20%)の舗装表面に発生したひび割れ幅0.7mm、長さ90cmのひび割れに直径4mmのノズル口を持ったチューブを用いてひび割れから溢れ出ないように注入量を調節しながら3回に分けて連続的に注入した。注入後に、容器に残留した補修材は10gであった。注入後、25分で補修材は手で触れても付着しない程度に固化し、交通開放可能な状態となった。交通開放時間は問題なかった。
翌日、施工箇所のコア抜きを行い、充填状況を確認したところ、深さ34cmのひび割れ部は完全に補修材によって充填・接着されていた。
実施例1と同様の方法・材料でウレタンプレポリマーの量を110gに変更して補修材を調整した。得られた補修材は初期粘度120mPa・s、硬化開始時間は6分30秒であった。この補修材をアスファルト混合物層の厚み18cm、表層厚み4cmの排水性舗装(表層の設計空隙率20%)の舗装表面に発生したひび割れ幅0.5mm、長さ100cmのひび割れに直径4mmのノズル口を持ったチューブを用いてひび割れから溢れ出ないように注入量を調節しながら2回に分けて連続的に注入した。注入後に、容器に残留した補修材は15gであった。注入後20分で補修材は手で触れても付着しない程度に固化し、交通開放可能な状態となった。この例も交通開放時間に問題はなかった。
翌日、施工箇所のコア抜きを行い、充填状況を確認したところ、深さ18cmのひび割れ部は完全に補修材によって充填・接着されていた。
実施例1と同様の方法・材料でアスファルト乳剤500g、反応速度調節剤5g、ウレタンプレポリマー50gを混合して補修材を調整した。得られた補修材は初期粘度80mPa・s、硬化開始時間は8分40秒であった。この補修材をアスファルト混合物層の厚み34cm、表層厚み4cmの排水性舗装(表層の設計空隙率20%)の舗装表面に発生したひび割れ幅0.5mm、長さ90cmのひび割れに直径4mmのノズル口を持ったチューブを用いてひび割れから溢れ出ないように注入量を調節しながら3回に分けて連続的に注入した。なお注入後に、容器に残留した補修材は11gであった。注入後、30分で補修材は手で触れても付着しない程度に固化し、交通開放可能な状態となった。
翌日、施工箇所のコア抜きを行い、充填状況を確認したところ、深さ34cmのひび割れ部は、補修材がアスファルト安定処理上層路盤まで到達していたが、ひび割れ全体の充填・接着は不十分であった。
実施例1と同じ方法・材料で、硬化速度調節剤を4gに減らして補修材を調整した。得られた補修材は初期粘度80mPa・s、硬化開始時間は2分40秒であった。この補修材をアスファルト混合物層の厚み34cm、表層厚み4cmの排水性舗装(表層の設計空隙率20%)の舗装表面に発生したひび割れ幅0.5mm、長さ93cmのひび割れに直径4mmのノズル口を持ったチューブを用いてひび割れから溢れ出ないように注入量を調節しながら3回に分けて連続的に注入した。注入後に、容器に残留した補修材は51gであった。注入後15分で補修材は手で触れても付着しない程度に固化し、交通開放可能な状態となった。
翌日、施工箇所のコア抜きを行い、充填状況を確認したところ、深さ34cmのひび割れ部は、補修材がアスファルト安定処理上層路盤まで到達していたが、ひび割れ全体の充填・接着は不十分であった。
実施例1と同じ方法・材料で、硬化速度調節剤を20gに増やして補修材を調整した。得られた補修材は初期粘度75mPa・s、硬化開始時間は17分であった。この補修材をアスファルト混合物層の厚み34cm、表層厚み4cmの排水性舗装(表層の設計空隙率20%)の舗装表面に発生したひび割れ幅0.5mm、長さ115cmのひび割れに直径4mmのノズル口を持ったチューブを用いてひび割れから溢れ出ないように注入量を調節しながら3回に分けて連続的に注入した。なお注入後に、容器に残留した補修材は9gであった。注入後30分ではまだ手に付着し、2時間後にようやく手で触れても付着しない程度に固化し交通開放可能な状態となった。これでは、交通開放に時間がかかりすぎである。
翌日、施工箇所のコア抜きを行い、充填状況を確認したところ、深さ34cmのひび割れ部は完全に補修材によって充填・接着されていた。
表1から、本発明方法では、迅速に交通開放ができ、かつ補修材の充填も十分であった。
Claims (2)
- 排水性舗装表面に発生したひび割れ幅が2.0mm以下のひび割れに対して、初期粘度が200mPa・s(25℃)以下であり、完全硬化後の体積変化が充填開始時の0.9〜1.2倍であり、アスファルト乳剤、ウレタンプレポリマー及び硬化速度調節剤の混合物である補修材を用いる補修方法であって、
平均ひび割れ幅:Wcm
ひび割れ長さ:Lcm
アスファルト混合物層の厚さ:Dcm
表層部の設計空隙率:A%
注入量:VmL
該補修材の硬化開始時間:T秒
としたときに、該W、L、D、A、V、Tの各数値を下記に示す式(1)及び式(2)に代入した際、式(2)を満たすような硬化開始時間の該補修材を、式(1)を満たす注入量を充填することを特徴とするアスファルト舗装路の補修方法。
L(DW+0.3A)<V<L(DW+0.6A) ・・・式(1)
30/W<T<60/W ・・・式(2) - 前記補修材は、重量比で前記アスファルト乳剤100に対し、前記ウレタンプレポリマー10〜11、前記硬化速度調節剤が0.8〜1の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のアスファルト舗装路の補修方法。
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