JP7116433B2

JP7116433B2 - ブロック舗装用充填材

Info

Publication number: JP7116433B2
Application number: JP2019066294A
Authority: JP
Inventors: 健次唐木; 理紗熊坂; 匡史秋山; 加奈美捧
Original assignee: Taisei Rotec Corp
Current assignee: Taisei Rotec Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2022-08-10
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020165184A

Description

本発明は、ブロック舗装用充填材に関する。

従来、自然石ブロック等を用いたブロック舗装は、歩道用舗装あるいは軽交通用舗装として採用されていたが、景観舗装の普及に伴って一般車道へ適用する機会が増加してきた。歩道用仕様のブロック舗装では、ブロックを空練りモルタルの上に敷設するようになっていたが、この構造を一般車道で用いると、車両の繰返し荷重や衝撃荷重に対し耐久性が不足するため、ブロックが破損する問題があった。特に、大型車両が走行する道路では早期にブロックが破損してしまっていた。

そこで、本発明者らは、大型車両でも走行可能なブロック舗装を開発して普及させてきた（特許文献１参照）。このブロック舗装は、アスファルト舗装などの基盤上に、砕石を敷きならして支持層を形成し、さらにその上に複数のブロックを、目地をあけて敷設し、目地空間部からセメントアスファルトモルタル（以下「ＣＡモルタル」という）を支持層の砕石の隙間及び目地空間部に充填することで構築されている。ＣＡモルタルは、特殊セメントと特殊アスファルト乳剤を含有しており、接着性及び粘弾性を備えている。これによって、ブロック舗装は、ブロックの底面と４側面とを拘束することにより、ブロックが長期に渡って基盤に一体化されるので、ブロックの破損を防止することができる。

特許第２９０９９２９号公報

ところで、従来のブロック舗装構造（特許文献１参照）における目地部の色調は、目地空間部に充填されるＣＡモルタル（アスファルト）由来の黒色を基調とした暗色系に限定される。その一方で、従来のブロック舗装構造においては、目地空間の上部でＣＡモルタルを覆うようにセメント系の化粧目地を充填することによって、化粧目地の色調の選択幅を広げることもできる。しかしながら、この構造を一般車道で用いると、化粧目地が経時的に破損する問題がある。

本発明の課題は、長期に渡ってブロック舗装の破損を抑制することができるとともに、目地部の耐久性を良好に維持しつつ目地部の色調の選択幅を広げることができるブロック舗装用充填材を提供することにある。

前記課題を解決した本発明のブロック舗装用充填材は、基盤上に敷きならされた骨材で形成される支持層の、前記骨材同士の間の空隙と、前記支持層上に敷設された複数のブロック同士の間の目地空間と、に充填されるアスファルト非含有のブロック舗装用充填材であって、セメントと、樹脂固形分と、フィラーと、水とを含み、前記樹脂固形分の含有率は、５～２０質量％であることを特徴とする。

本発明によれば、長期に渡ってブロック舗装の破損を抑制することができるとともに、目地部の耐久性を良好に維持しつつ目地部の色調の選択幅を広げることができるブロック舗装用充填材を提供することができる。

本発明の実施形態に係るブロック舗装構造を示した断面図である。（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係るブロック舗装構造の構築工程図である。本発明の実施例で作製したブロック舗装構造における支持層に対するブロックの付着強度を評価する測定方法の説明図である。

本発明の実施形態に係るブロック舗装構造及びその構築方法、並びにブロック舗装用充填材について、適宜図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜ブロック舗装構造＞
図１に示すように、ブロック舗装構造１は、基盤２上に設けられた支持層１０と、支持層１０上に配置されたブロック２０とを備えている。
基盤２は、たとえばアスファルト舗装やコンクリート舗装版からなり、平滑に形成されている。さらに、基盤２は、不透水層であれば、歩道、公園、広場などにおける土系舗装、橋面舗装、コンクリート床版や鋼床版などであってもよい。

支持層１０は、基盤２上に敷きならされた骨材１１と、骨材１１同士の間に形成される後記の空隙２３（図２（ｂ）参照）に充填されたアスファルト非含有組成物２１と、を備えて構成されている。このアスファルト非含有組成物２１は、後に詳しく説明するブロック舗装用充填材１２（図２（ｂ）参照）が、空隙２３（図２（ｂ）参照）に充填され、養生後に形成される。
なお、アスファルト非含有組成物２１については後に詳しく説明する。

骨材１１としては、例えば、砕石、玉砕、砂利、鉄鋼スラグなどを想定しているがこれに限定されるものではない。また、骨材１１としては、前記の砕石などにアスファルトを被覆したアスファルト被覆骨材、再生骨材、人口焼成骨材、焼成発泡骨材、人工軽量骨材、陶磁器粒、エメリーなども使用することができる。骨材１１は、連続粒度を有するものでも、単粒度のものでもどちらでもよい。一般には、粒径範囲が５～１３ｍｍの６号砕石又は玉砕が使用される。

本実施形態でのブロック２０は、自然石やコンクリートブロックを想定している。
自然石としては、例えば、大理石、花崗岩、安山岩などが挙げられるがこれに限定されるものではない。
ブロック２０の形状としては、例えば、矩形平面の平板状、立方体割石、不整形石板などが挙げられるがこれに限定されるものではない。

＜アスファルト非含有組成物＞
本実施形態でのアスファルト非含有組成物２１は、具体的にはアスファルト乳剤と樹脂エマルジョンとの混合物（特殊アスファルト乳剤）を含まない特殊アスファルト乳剤非含有組成物を想定している。
このアスファルト非含有組成物２１は、セメントと、樹脂固形分と、フィラーと、を含んで構成されている。

（セメント）
本実施形態でのセメントとしては、例えば、超速硬セメント、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高炉セメント（ＪＩＳＲ５２１１：２００９）、フライアッシュセメント（ＪＩＳＲ５２１３：２００９）、エコセメント（ＪＩＳＲ５２１４：２００９）、アルミナセメント（ＪＩＳＲ２５２１：１９９５）などが挙げられる。

超速硬セメントとしては、例えば、ジェットセメント（住友大阪セメント株式会社製：ジェット（登録商標））、スーパージェットセメント（太平洋セメント社製：ジェット（登録商標））、スーパーセメント（デンカ株式会社製）などが挙げられる。
アスファルト非含有組成物２１におけるセメントの含有量は、３０質量％以上が好ましく、さらに好ましくは３０～５０質量％である。

（樹脂固形分）
本実施形態での樹脂固形分は、具体的にはセメント混和系樹脂（粉末樹脂）を想定しており、中でもエマルジョン系樹脂が好ましい。
この樹脂固形分は、例えば、スチレンブタジエンゴム等の合成ゴム系；天然ゴム系；エチレン酢酸ビニル系；アクリル酸エステル系などが挙げられるがこれに限定されるものではない。

また、樹脂固形分としては、ＪＩＳＡ６２０３：２０１５に規定する再乳化粉末樹脂を使用することができる。
このような再乳化粉末樹脂としては、その樹脂の組成により、例えば、酢ビ／ベオバ系、酢ビ／エチレン系、酢ビ／アクリル系、スチレン／アクリル系、アクリル系、酢ビ共重合体系などの再乳化粉末樹脂が挙げられるがこれに限定されるものではない。
アスファルト非含有組成物２１における樹脂固形分の含有量は、５～２０質量％が好ましい。

（フィラー）
本実施形態でのフィラーとしては、例えば、炭酸カルシウム、珪砂、石粉、川砂、海砂、山砂、砕砂、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、粉末状の人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材などが挙げられる。
アスファルト非含有組成物２１におけるフィラーの含有量は、３５～６５質量％が好ましい。

＜ブロック舗装構造の構築方法＞
次に、本実施形態のブロック舗装構造１の構築方法について説明する。
本実施形態での構築方法は、基盤２（図１参照）上での支持層１０（図１参照）の形成工程と、支持層１０上でのブロック２０（図１参照）の敷設工程と、支持層１０及びブロック２０同士の間に形成される目地空間に対するブロック舗装用充填材の充填工程と、を有している。

図２（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係るブロック舗装構造１の構築工程図である。
まず、この構築方法においては、図２（ａ）に示すように、基盤２上での支持層１０（図１参照）の形成工程と、支持層１０上でのブロック２０（図１参照）の敷設工程とがこの順番で行われる。

支持層１０（図１参照）の形成工程では、基盤２上に骨材１１が敷きならされる。
これにより、基盤２上には、骨材１１同士の間に空隙２３を有する支持層１０が形成される。
次いで、ブロック２０（図１参照）の敷設工程では、支持層１０上に目地空間２４をあけて複数のブロック２０が敷設される。
これにより目地空間２４は、支持層１０に形成された空隙２３と連通する。

図２（ｂ）に示すように、この構築方法においては、支持層１０に形成された空隙２３と目地空間２４に、後に詳しく説明するスラリー状のブロック舗装用充填材１２が充填される（充填工程）。
なお、本実施形態での充填工程は、目地空間２４の上方に配置した漏斗Ｆを使用して、空隙２３と目地空間２４とにブロック舗装用充填材１２を充填するものを想定している。

しかしながら、この充填工程は、目地空間２４を介してブロック舗装用充填材１２を支持層１０の空隙２３に充填するものに限定されない。
したがって、この充填工程は、例えばブロック２０（図１参照）の敷設工程において、部分的にブロック２０を配置せずに残しておき、又は部分的にブロック２０を取り外し、露出している支持層１０に直接ブロック舗装用充填材１２を充填する構成とすることもできる。この際、漏斗Ｆは、使用しなくてもよい。
そして、この露出した支持層１０の周囲でブロック２０同士の間に形成される目地空間２４には、この支持層１０を介して下方からブロック舗装用充填材１２が満たされていく。

そして、この構築方法においては、図２（ｃ）に示すように、ブロック舗装用充填材１２が、支持層１０に形成された空隙２３と、目地空間２４（図２（ｂ）参照）の上部開口（上端）まで満たされる。その後、養生、硬化が行われることでこの構築方法の一連の工程が終了する。

＜ブロック舗装用充填材＞
次に、ブロック舗装用充填材１２（図２（ｂ）参照）について説明する。
本実施形態でのブロック舗装用充填材１２（充填材）は、前記のセメントと、前記の樹脂固形分と、前記のフィラーとを含んでいる。また、ブロック舗装用充填材１２は、これらに加えて、両性金属粉末と、混和剤と、水と、をさらに含んでいる。

両性金属粉末としては、例えば、アルミニウム粉末、亜鉛粉末、錫粉末などが挙げられる。中でもアルミニウム粉末が好ましい。
また、アルミニウム粉末は、約２５～４５μｍ程度の平均粒径（レーザ回折／散乱法）を有し、４５μｍ篩通過量が７０～９０％である粒度分布の比較的シャープなアトマイズドアルミニウム粉末が好ましい。また、アルミニウム粉末は、４５μｍ篩通過分が８０重量％以上であり、４５μｍ篩通過分の比表面積が、４ｍ^２／ｇ以上、１０ｍ^２／ｇ以下であるものがさらに好ましい。

本実施形態での混和剤としては、例えば、減水剤、凝結調整剤、増粘剤、消泡剤などが挙げられる。
水としては、特に制限はないが、例えば、水道水、工業用水、地下水、河川水などが挙げられる。
また、ブロック舗装用充填材には、アスファルト非含有組成物２１（図１参照）の着色用の染料や顔料を必要に応じて添加することもできる。

このようなブロック舗装用充填材１２（図２（ｂ）参照）における各成分の割合は、セメント１００質量部に対して、樹脂固形分１０．０～４４．０質量部、フィラー７９．０～２１９質量部、両性金属粉末０．００８～０．０４５質量部、混和剤２．２１～３．４２質量部、及び水１００～１７０質量部からなるものが好ましい。

本実施形態のブロック舗装用充填材１２は、前記の各成分の所定量を、混練器具により混合することで調製することができる。
混練器具としては、特に制限されるものではなく、例えば、ホバートミキサ、ハンドミキサ、傾胴ミキサ、２軸ミキサなどが挙げられる。

このようなブロック舗装用充填材１２は、単位容積質量が１．６１～１．８０ｋｇ／Ｌ程度となるものが好ましい。
また、ブロック舗装用充填材１２は、「Ｃ０４１半たわみ性舗装用セメントミルクの流動性試験方法（Ｐロート法）」に基づいたフロー値（流下時間）が、９．１～１５．６秒程度となるものが好ましい。
また、ブロック舗装用充填材１２は、両性金属粉末の発泡による膨張量が、＋０．０２～＋１０．３％程度となるものが好ましい。

そして、このようなブロック舗装用充填材１２が、前記の支持層１０（図１参照）の空隙２３と目地空間２４（図２（ｂ）参照）に充填されると、経時的にブロック舗装用充填材１２中の水が消失し、両性金属粉末及び混和剤の残存量が極微量となって、前記のアスファルト非含有組成物２１が形成される。
そして、このようなアスファルト非含有組成物２１は、例えば材齢７日の圧縮強度が３．０Ｎ／ｍｍ^２以上となる。また、アスファルト非含有組成物２１は、ブロック２０の支持層１０に対する付着強度を０．５Ｎ／ｍｍ^２以上とすることができる。

＜作用効果＞
次に、本実施形態のブロック舗装用充填材の奏する作用効果について説明する。
本実施形態によれば、目地空間２４には、アスファルト非含有のブロック舗装用充填材１２が充填されるので、従来のブロック舗装構造（例えば、特許文献１参照）と異なって、目地部がＣＡモルタル（アスファルト）由来の黒色を基調とした暗色系に限定されない。
よって、本実施形態によれば、目地部の色調の選択幅を広げることができる。

また、本実施形態では、ブロック舗装用充填材１２にて形成されるアスファルト非含有組成物２１が、セメントと、樹脂固形分と、フィラーと、を含んで構成されている。
したがって、本実施形態では、支持層１０及びブロック２０の目地部における強度を高めることができる。

そして、本実施形態によれば、このようなブロック舗装用充填材１２にて得られるアスファルト非含有組成物２１によって、ブロック２０が長期に渡って基盤２に一体化されるので、長期に渡ってブロック舗装（ブロック舗装構造１）の破損を防止することができる。

そして、本実施形態によれば、目地空間２４の上部開口（上端）までブロック舗装用充填材１２を充填することができるので、化粧目地の充填空間を残してＣＡモルタルを充填する従来のブロック舗装構造（例えば、特許文献１参照）と異なって、充填工程が簡単となる。

また、本実施形態では、セメント１００質量部に対して、樹脂固形分１０．０～４４．０質量部、フィラー７９．０～２１９質量部、アルミニウム粉末０．００８～０．０４５質量部、及び水１００～１７０質量部を含むブロック舗装用充填材１２にてアスファルト非含有組成物２１が形成される。
そして、このアスファルト非含有組成物２１における樹脂固形分の含有率は、５～２０質量％となる。
このような本実施形態によれば、アスファルト非含有組成物２１の圧縮強度を一段と高めることができる。また、このような本実施形態によれば、アスファルト非含有組成物２１によるブロック２０の支持層１０に対する付着強度が高められるとともに、ブロック舗装構造１のたわみ追従性が一段と向上する。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。

次に、実施例を示しながら本発明のブロック舗装構造についてさらに具体的に説明する。
（実施例１から実施例１９）
実施例１から実施例１９では、表１に示す組成のブロック舗装用充填材（充填材）を調製した。

セメントとしては、太平洋セメント株式会社製の超速硬セメントを使用した。
アルミニウム粉末（アルミ粉末）としては、大和金属粉工業株式会社製のアルミニウム粉末を使用した。
樹脂粉末としては、ジャパンコーティングレジン株式会社製の再乳化型粉末樹脂を使用した。
エマルジョン樹脂としては、旭化成株式会社製のエマルジョン樹脂を使用した。なお、表１には、このエマルジョン樹脂の固形分をエマルジョン樹脂固形分として記載した。
混和材としては、花王株式会社製の減水剤を使用した。
フィラーとしては、株式会社ニッチツ製の７号珪砂を使用した。
水は、水道水を使用した。

そして、これらの材料をハンドミキサで混練することでスラリー状のブロック舗装用充填材を得た。
次に、各ブロック舗装用充填材について、単位容積質量（ｋｇ／Ｌ）と、Ｐ漏斗流下時間（秒）と、膨張量（％）を測定した。
これらの測定結果を表１に記す。
なお、Ｐ漏斗流下時間（秒）は、「Ｃ０４１半たわみ性舗装用セメントミルクの流動性試験方法（Ｐロート法）」に基づいたフロー値（流下時間）である。

次に、実施例１から実施例１９で調製したブロック舗装用充填材を使用して、ブロック舗装構造の供試体を作製した。
供試体は、浅底の矩形バットの底に、砕石（骨材）敷きならして支持層を形成し、この支持層上に配置した矩形の自然石板からなるブロックの周囲から矩形バット内にブロック舗装用充填材を注ぎ入れて作製した。なお、自然石板は花崗岩（御影石）からなるものを使用した。

実施例１から実施例１０で調製したブロック舗装用充填材によって、供試体に形成されたアスファルト非含有組成物の組成（単位：質量％）を表２に示す。
また、実施例１１から実施例１９で調製したブロック舗装用充填材によって、供試体に形成されたアスファルト非含有組成物の組成（単位：質量％）を表３に示す。

そして、注ぎ入れたブロック舗装用充填材が硬化していく過程で、３時間後のブロック舗装用充填材の曲げ強度（Ｎ／ｍｍ^２）と、７日経過後のアスファルト非含有組成物となったものの曲げ強度（Ｎ／ｍｍ^２）とを測定した。
また、３時間後のブロック舗装用充填材の圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）と、７日経過後のアスファルト非含有組成物となったものの圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）とを測定した。
これらの曲げ強度（Ｎ／ｍｍ^２）及び圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）の測定結果を、実施例１から実施例１０については表２に記し、実施例１１から実施例１９については表３に記した。

また、実施例１から実施例１９で調製したブロック舗装用充填材によって作製したブロック舗装構造（材齢７日）における支持層に対するブロックの付着強度を測定した。
図３は、実施例１から実施例１９で作製したブロック舗装構造における支持層に対するブロックの付着強度を評価する測定方法の説明図である。
図３に示すように、この測定方法では、矩形バットから取り出した供試体の天地が逆になるように配置した。つまり、下側に自然石板からなるブロック２０が配置され、上側に砕石（骨材）と一体化したアスファルト非含有組成物２１が配置されている。

次に、アスファルト非含有組成物２１に平面視で４ｃｍ×４ｃｍ角の切り込み３１を形成した。この切り込み３１で囲まれる矩形部分に、アタッチメント３２をエポキシ樹脂３３にて接着した。
そして、アタッチメント３２を試験機にて引っ張ることで、支持層に対するブロックの付着強度（Ｎ／ｍｍ^２）を測定した。試験機は、サンコーテクノ社製のテクノスターＲ－３００００ＮＤを使用した。なお、この付着強度（Ｎ／ｍｍ^２）は、支持層における膨張側である上面での接着強度と、支持層における通常接着となる下面での接着強度とを測定した。

これらの付着強度（Ｎ／ｍｍ^２）の測定結果を、実施例１から実施例１０については表２に記し、実施例１１から実施例１９については表３に記した。
また、破断面の状態を目視で観察した。そして、ブロックと支持層との界面で破断したものを表２及び表３中、「界面破断」と記し、支持層内で破断したものを表２及び表３中、「材料破断」と記した。

（評価結果）
表２及び表３中、網掛けを付したように、セメントの含有量が３０～５０質量％であり、樹脂固形分の含有量が５～２０質量％であり、フィラーの含有量が３５～６５質量％であるアスファルト非含有組成物が、曲げ強度、圧縮強度、及び付着強度の全てに優れていることが検証された。

１ブロック舗装構造
２基盤
１０支持層
１１骨材
１２ブロック舗装用充填材
２０ブロック
２１アスファルト非含有組成物
２３空隙
２４目地空間

Claims

基盤上に敷きならされた骨材で形成される支持層の、前記骨材同士の間の空隙と、
前記支持層上に敷設された複数のブロック同士の間の目地空間と、に充填されるアスファルト非含有のブロック舗装用充填材であって、
セメントと、樹脂固形分と、フィラーと、水とを含み、
前記樹脂固形分の含有率は、５～２０質量％であることを特徴とするブロック舗装用充填材。
両性金属粉末をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のブロック舗装用充填材。
前記樹脂固形分は、粉末樹脂であり、
前記両性金属粉末は、アルミニウム粉末であることを特徴とする請求項２に記載のブロック舗装用充填材。
セメント１００質量部に対して、粉末樹脂１０．０～４４．０質量部、フィラー７９．０～２１９質量部、アルミニウム粉末０．００８～０．０４５質量部、及び水１００～１７０質量部を含むことを特徴とする請求項３に記載のブロック舗装用充填材。