JP6993020B1 - アスファルトコーティング骨材 - Google Patents
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Abstract
Description
骨材の体積は、球形を仮定しているため、重量は数1(1)の通りである。アスファルトコーティング厚さに係るアスファルト容積は、同(2)に示す通りである。その容積は、アスファルト付着後と付着前の体積差であるが、数1に示す通り、骨材半径に比較してコーティング厚さが小なる時(r>>t と表示している。)は、数1(2)に示す通りで、球体の表面積に厚さtを乗じたものになる。アスファルト重量百分率pとアスファルトコーティングtの関係は、数1(4)に示す通りとなる。具体的な計算例を次の表1に示す。
一方、自然に存在する土や砂や人工的な骨材については、種々の大きさの固体の集合体である。土や骨材に関して、このような種々の大きさの固体の集合体を粒度分布(所定の範囲の粒径の集合体の重量比)で表現する。図5に0.075mm~5.0mm骨材の粒度分布をグラフにしたものを表示する。粒径の範囲は、ふるいによって分類されたものである。このような骨材にアスファルトを混合してアスファルトコーティングする場合のアスファルト混合量とアスファルトコーティング厚さについての算出方法を次の数2で示す。
(1)路盤施工後、アスファルト乳剤散布機を用いて、路盤表面に1mm~2.0mm程度の厚さで均等にアスファルト乳剤を散布する(図2(1))。
(2)次に、養生砂を斑(むら)なく均等に散布する。養生砂の投入によってアスファルト乳剤の表面位置が一様に水平に上昇する(図2(2))。
(3)その後も(2)と同様に均等に養生砂を投入し、その後敷き均しをして、簡易な締固めを行う。図2(3)が最終的なアスファルト乳剤と養生砂の関係を示すものである。
均等に養生砂の投入し、敷き均しすることによって、養生砂表面とアスファルト乳剤表面の位置は水平を保って、養生砂に大きな載荷荷重や衝撃的な輪荷重が生じない限り、アスファルト乳剤表面位置は安定し、養生砂表面を走行する舗設のための車両がタイヤに付着したりするなど、下方にある路盤に影響を与えることは少ない。
図3(1-2)におけるように、表面近くまでアスファルト乳剤が存在する箇所或いはアスファルト乳剤が付着した養生砂の箇所では、その後の車両の走行によって、タイヤに養生砂を付着させる結果となり、逆の箇所では養生砂による粉塵の巻揚げを起こす。更に、車両の走行を繰り返すと、養生砂表面の凹凸が生じ、更に凹凸は一層大きなものになり、路盤の損傷に至ることとなる。このようなプライムコートでは、アスファルト混合物と路盤との間に砂の層が生じ、コンクリート舗装の場合は打設したコンクリートからの水分の吸収を惹起する。
アスファルトコーティング骨材敷き均し後は、図1の状態となり、骨材表面への車両の走行等に対して、車両走行への極めて大きな安定性を確保できた。走行の安定性とは、散布した骨材表面への車両走行による凹凸の発生が生じることなく、散布骨材の飛散等は、殆ど確認出来なかったことを意味する。そのことは、アスファルトコーティング骨材粒子間の接触箇所のアスファルトの膜が温度低下後にアスファルトの硬化によって、骨材粒子間に大きな付着力を生むことによって説明される。上記付着力は、散布骨材表面への載荷荷重に対して剪断抵抗となって、アスファルト乳剤表面を保護することとなる。コーティング骨材の散布時から微細な骨材の飛散等が認められなかったことから、一定粒径以下の骨材は、骨材粒子単独での存在することはないものと考えられる。
高温のアスファルトコーティング骨材を養生砂として使用することによって、プライムコート上へのアスファルト合材の舗設に関しては、アスファルト乳剤の表面が骨材表面から一定の位置に安定して存在するため、不要な養生砂が路盤とアスファルト合材に挟まった状態にはなり得ない。
結論として、プライムコートの養生砂として高温のアスファルトコーティング骨材は、アスファルト乳剤との馴染みの良さ、コーティング骨材間の付着力の発生、微細骨材の飛散防止等、極めて有効な資材である。
実証実験は、路盤施工後の8m×10mの5つの区画にアスファルト乳剤を2リットル/平方メートル散布し、直後に上記の骨材を0.4m3/100m2人力で散布して敷き均し、ダンプトラックを走行させて、その様子を観察した。実験結果を表5に表す。
同じ作業員の人力投入による散布に関して、表5のような結果が生じたのは、まず、焼き砂に関しては、アスファルト乳剤との骨材との接触面での粘性の低下はあまり期待できず、骨材とアスファルト乳剤の馴染みは悪く、通常の養生砂散布との優位性は認められなかった。
重量百分率で3.5%の量のアスファルトのコーティングは、骨材間の付着力が大きすぎるため、作業に支障をきたしている。人力による散布及びその後の敷き均しが困難となっている。3.5%のアスファルト混合は、上記の骨材が球形とした場合の平均コーティング厚さ0.0052mmは、先述の様に粒径0.075mm以下の粒径の骨材への付着を勘案すると更に小さいものとなる。
2.0%及び2.5%の量のアスファルトのコーティングでは、骨材散布、敷き均しの作業に支障はないが、養生砂の散布後の車両走行に対する抵抗性、車両走行時の粉塵に若干の課題を残す。
3.0%のアスファルトのコーティングは、作業性、散布後の車両の走行時の路盤の損傷、粉塵の発生など全ての点において、優れた結果を得た。この3.0%のアスファルト量による上記計算方法による平均アスファルトコーティング厚さは、0.0044である。
コンクリート舗装は、維持補修が困難な現場で路面の温度変化が比較的小さく、コンクリート路面明度の確保の点などを勘案して、道路トンネルの舗装としてしばしば用いられる。コンクリート舗装のコンクリート版の施工に関しては、前述の様に特に路盤工の上のコンクリート版施工工事の際、コンクリート中の水分が路盤に吸収されて品質に影響及ぼす以外に路盤からの湧水による影響を軽減する必要もある。そのため、良質のプライムコートが望まれるが、コンクリート版舗設の作業時にプライムコート上には大きな負荷がかかることが知られている。具体的には、コンクリート舗装の材料コンクリートは、スランプ2.5cmという非常に固練りのコンクリートをよく用い、ダンプトラックで運搬し、路盤上に荷下ろしし敷き均し、振動締固めてコンクリート版とする。スランプ2.5cmのコンクリートをダンプトラックでの路盤上の運搬、荷下ろしする際、ダンプトラックのタイヤによる路盤への動的な輪荷重が大きくなる場合が多く、路盤の損傷が発生しやすい。
本例では、実施例1の3%のアスファルトコーティング骨材を用いたプライムコート上で、スランプ2.5cmという非常に固練りのコンクリートをダンプトラックで運搬し、路盤上に荷下ろし敷き均しをする作業が全く支障なく円滑に実施できた。アスファルト硬化後のアスファルトコーティング骨材のせん断力補強によって、タイヤのアスファルト乳剤へのめり込みはほとんどない状態を実現でき、路盤の損傷は認められず、プライムコートがコンクリートの打設に全く支障のない水止め層になっていた。トンネル舗装では、路盤に施工したプライムコート上以外にダンプトラックの走行場所はなく、特にコンクリート舗装においては、良質のプライムコートの施工が求められるため、アスファルトコーティング骨材は、非常に有効な資材となる。
一方、アスファルトコーティング骨材を養生砂に使用した場合、施工手順は図4(5)乃至(8)である。図4(5)に示すように、一方の車線の路盤工とプライムコートの施工まで実施した段階で、図4(6)に示すように該車線を一般車両の走行に開放し、そのまま段取り替えすることなく、他方の車線の路盤工及びプライムコートを施工し、その後、段取り替えを行い、図(7)及び(8)に示すように、両車線のアスファルト舗設工事を実施できる。1回の段取り替えで工事を了することができ、加えて(7)及び(8)の工事は、段取り替えの必要のない一体的な工事である。プライムコート上の一般車両の走行には段差処理の簡易な工事と注意喚起の看板施工のみで、工費及び工期において、経済的に施工できた。
数3の方法によると、全体を代表する代表半径Rtをそれぞれのクラスの重量小計と平均半径から一つのサマリー計算で算出される。この代表半径に基づいて、容易に平均コーディング厚さが算出され得る。この計算の具体例を、図5の粒度分布を有する骨材に関して算出される代表半径に対して、アスファルト量2%、2.5%、3.0%及び3.5%のアスファルトコーディング厚さの計算例を表6に示したものを実施例5とする。図5の骨材の粒度分布から、パターン1(図及び表ではPattern1と表示)の計算例による骨材は、表4の骨材とほぼ同じものであるが、表4の骨材では、粒径0.075未満の粒子の骨材が3%存在するのが、パターン1の骨材は、0.075未満の粒子が存在せず、その重量相当分は0.075~0.15mmのクラスに加えた粒度配分になっているための相違である。なお、本例では、代表径として半径を用いたが、直径を用いても同様の手法で骨材全体を代表する骨材の直径は得られる。従って、上記の代表半径については、総称として骨材の代表径と表記する。
2 アスファルト乳剤、21 アスファルト乳剤表面
3 養生砂、31 養生砂粒子
4 アスファルトコーティング骨材、41 アスファルトコーティング骨材粒子
Claims (5)
- 舗装工事において、
路盤上に1平方メートル当たり1リットル以上2リットル以下の量のアスファルト乳剤を散布する工程と、
該アスファルト乳剤散布面に、150℃以上でストレートアスファルトをコーティングした砂を100平方メートル当たり0.2m3以上0.5m3以下の量で、略140℃以上で150℃以下の状態で散布する工程と、
該散布されたコーティングした砂を敷均す工程と、
該コーティングした砂の敷均し面を一般車両へ開放若しくは舗装工事用の機器が走行する工程と、
該一般車両へ開放若しくは舗装工事用の機器が走行した表面にアスファルト混合物による舗設を行う工程と、
を備えるアスファルト舗装の方法。 - 舗装工事において、
路盤上に1平方メートル当たり1リットル以上2リットル以下の量のアスファルト乳剤を散布する工程と、
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該コーティングした砂の敷均し面を一般車両へ開放若しくは舗装工事用の機器が走行する工程と、
該一般車両へ開放若しくは舗装工事用の機器が走行した表面にコンクリート版による舗設を行う工程と、
を備えるコンクリート舗装の方法。 - トンネルの舗装工事おける請求項1若しくは請求項2の舗装の方法。
- 前記150℃以上でストレートアスファルトをコーティングした砂が球形換算して、計算上の平均厚さを0.005mm以下にコーティングした砂である請求項1、請求項2若しくは請求項3の方法。
- 前記150℃以上でストレートアスファルトをコーティングした砂が球形換算して、計算上の平均厚さを0.004mm以上0.005mm以下にコーティングした砂である請求項1、請求項2若しくは請求項3の方法。
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