JP7254276B2 - ポーラスコンクリート舗装 - Google Patents
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Description
本発明は、温度疲労を抑制する効果が高いポーラスコンクリート舗装に関する。
ポーラスコンクリートの空隙に保水性を有するセメントミルクを充填して、保水性を付与したポーラスコンクリート舗装が知られている。例えば、特許文献１には、ポーラスコンクリート舗装等の空隙中に、セメントミルクが浸透して、硬化してなる保水性舗装が記載されている（請求項６）。
この保水性ポーラスコンクリート舗装は、雨水や散水によって蓄えた水分が、日射により蒸発する際に吸収する気化熱によって、路面の温度上昇を抑制する。しかし、冬期では、保水性ポーラスコンクリート舗装内の水分が、路面凍結による走行安全性の低下や、凍結融解作用の繰返しによる耐久性の低下の原因になる。
コンクリート舗装版の破壊は、交通荷重と温度変化による応力（温度応力）の合成応力の作用により生じる曲げ疲労によって起こる。この温度応力は、コンクリート舗装版が光を受けて、上下面の温度差による変形を自重や路盤が拘束すると、コンクリート舗装版に作用し、この温度差が大きく、すなわち、作用する温度応力の日変動が大きくなると、温度応力が繰返し作用して疲労破壊が起こる。
この保水性ポーラスコンクリート舗装は、雨水や散水によって蓄えた水分が、日射により蒸発する際に吸収する気化熱によって、路面の温度上昇を抑制する。しかし、冬期では、保水性ポーラスコンクリート舗装内の水分が、路面凍結による走行安全性の低下や、凍結融解作用の繰返しによる耐久性の低下の原因になる。
コンクリート舗装版の破壊は、交通荷重と温度変化による応力（温度応力）の合成応力の作用により生じる曲げ疲労によって起こる。この温度応力は、コンクリート舗装版が光を受けて、上下面の温度差による変形を自重や路盤が拘束すると、コンクリート舗装版に作用し、この温度差が大きく、すなわち、作用する温度応力の日変動が大きくなると、温度応力が繰返し作用して疲労破壊が起こる。
この路面凍結や凍結融解の対策として、塩化ナトリウムや塩化カルシウム等の凍結防止剤を用いるが、これらの薬剤は舗装のスケーリング劣化を助長し、これが顕在化した場合、舗装の景観を損なうだけでなく、舗装の耐久性が低下する。したがって、前記薬剤の散布は、路面凍結や凍結融解の対策としては課題が多い。
そこで、本発明の課題は、温度疲労を抑制する効果が高いポーラスコンクリート舗装を提供することである。
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポーラスコンクリート舗装に、パラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクを充填すれば、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、以下の構成を有するポーラスコンクリート舗装である。
［１］下記（Ａ）のパラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクを充填してなる、下記（Ｂ）のポーラスコンクリート舗装。
（Ａ）融点が１～１５℃のパラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクであって、
該セメントミルクに配合する水量の５０～１００％を、パラフィンマイクロカプセルのスラリーで置換してたセメントミルク
（Ｂ）ポルトランドセメントの単位量が１３０～５００ｋｇ／ｍ ３ 、細骨材の単位量が４０～３００ｋｇ／ｍ ３ 、砕石６号の単位量が１１００～１９００ｋｇ／ｍ ３ 、水の単位量が４０～１５０ｋｇ／ｍ ３ 、および高性能ＡＥ減水剤の単位量が０．７～１５．０ｋｇ／ｍ ３ であって、
空隙率が１０～１７．５％、モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ)が０．４～０．６４、およびペースト細骨材空隙比（Ｋｐ)が６～１１である、ポーラスコンクリート舗装。
（Ａ）融点が１～１５℃のパラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクであって、
該セメントミルクに配合する水量の５０～１００％を、パラフィンマイクロカプセルのスラリーで置換してたセメントミルク
（Ｂ）ポルトランドセメントの単位量が１３０～５００ｋｇ／ｍ ３ 、細骨材の単位量が４０～３００ｋｇ／ｍ ３ 、砕石６号の単位量が１１００～１９００ｋｇ／ｍ ３ 、水の単位量が４０～１５０ｋｇ／ｍ ３ 、および高性能ＡＥ減水剤の単位量が０．７～１５．０ｋｇ／ｍ ３ であって、
空隙率が１０～１７．５％、モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ)が０．４～０．６４、およびペースト細骨材空隙比（Ｋｐ)が６～１１である、ポーラスコンクリート舗装。
本発明のポーラスコンクリート舗装は、以下の効果を有する。
(i)ポーラスコンクリート舗装に充填したパラフィンマイクロカプセルは、昼間に日射による熱を吸収して路面温度の上昇を抑制し、夜間に蓄熱した熱を放出して路面温度の低下を抑制することにより、昼夜の路面の温度差を緩和して、ポーラスコンクリート舗装に作用する温度応力を低減する。その結果、
(ii)温度変化による舗装のそり等が低減し、ポーラスコンクリート舗装の耐久性が向上する。
(i)ポーラスコンクリート舗装に充填したパラフィンマイクロカプセルは、昼間に日射による熱を吸収して路面温度の上昇を抑制し、夜間に蓄熱した熱を放出して路面温度の低下を抑制することにより、昼夜の路面の温度差を緩和して、ポーラスコンクリート舗装に作用する温度応力を低減する。その結果、
(ii)温度変化による舗装のそり等が低減し、ポーラスコンクリート舗装の耐久性が向上する。
本発明は、前記のとおり、パラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクを充填してなる、ポーラスコンクリート舗装である。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いるパラフィンマイクロカプセルのパラフィンは、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、オクタデカン等が挙げられる。また、前記パラフィンの融点は、蓄熱性と放熱性のバランスがよいことから、好ましくは１～１５℃である。また、セメントミルクに配合する水量の５０～１００％を、パラフィンマイクロカプセルのスラリーで置換してセメントミルクを作製するのが好ましい。
また、本発明のポーラスコンクリート舗装に用いるポーラスコンクリートは、ポルトランドセメント、細骨材、粗骨材、水、および高性能ＡＥ減水剤を含む。ここで、前記ポルトランドセメントは、特に限定されず、例えば、普通ポルトランドセメント、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、および低熱ポルトランドセメント等が使用できる。これらの中でも、強度発現性やコストの点から、普通ポルトランドセメント、または早強ポルトランドセメントが好ましい。
前記細骨材は、川砂、陸砂、海砂、珪砂、および砕砂等が使用できる。また、粗骨材は、川砂利、海砂利、および砕石等を使用できる。これらの中でも、強度発現性やコストの観点から、粗骨材は砕石６号が好ましい。また、水は水道水等が使用できる。
前記高性能ＡＥ減水剤は、ポリカルボン酸系化合物やナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩が使用できる。
前記細骨材は、川砂、陸砂、海砂、珪砂、および砕砂等が使用できる。また、粗骨材は、川砂利、海砂利、および砕石等を使用できる。これらの中でも、強度発現性やコストの観点から、粗骨材は砕石６号が好ましい。また、水は水道水等が使用できる。
前記高性能ＡＥ減水剤は、ポリカルボン酸系化合物やナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩が使用できる。
前記ポーラスコンクリートの配合は、好ましくはポルトランドセメントの単位量が１３０～５００ｋｇ／ｍ３、細骨材の単位量が４０～３００ｋｇ／ｍ３、粗骨材の単位量が１１００～１９００ｋｇ／ｍ３、水の単位量が４０～１５０ｋｇ／ｍ３、および高性能ＡＥ減水剤の単位量が０．７～１５．０ｋｇ／ｍ３である。
なお、前記ポーラスコンクリートは、前記材料以外に、空気量調整剤をポルトランドセメント１００質量部に対して０．０２質量部以下含むことができる。
さらに、前記ポーラスコンクリートは、前記材料以外に、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、およびシリカフューム等のセメント用混和材を含むこともできる。
なお、前記ポーラスコンクリートは、前記材料以外に、空気量調整剤をポルトランドセメント１００質量部に対して０．０２質量部以下含むことができる。
さらに、前記ポーラスコンクリートは、前記材料以外に、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、およびシリカフューム等のセメント用混和材を含むこともできる。
前記ポーラスコンクリートのモルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ)は、好ましくは０．４～０．８である。モルタル粗骨材空隙比は、ポーラスコンクリートの配合特性を表す指標の一つであって、粗骨材を締め固めた状態における粗骨材間の空隙量に対する、モルタルの体積の比を表す。
また、前記ポーラスコンクリートのペースト細骨材空隙比（Ｋｐ)は、好ましくは５～１１である。ペースト細骨材空隙比も、ポーラスコンクリートの配合特性を表す指標の一つであって、細骨材を締め固めた状態における細骨材間の空隙量に対する、セメントペーストの体積の比を表す。
また、前記ポーラスコンクリートのペースト細骨材空隙比（Ｋｐ)は、好ましくは５～１１である。ペースト細骨材空隙比も、ポーラスコンクリートの配合特性を表す指標の一つであって、細骨材を締め固めた状態における細骨材間の空隙量に対する、セメントペーストの体積の比を表す。
なお、施工に際し、ポーラスコンクリートの敷均し、および締固めにはバイブ式のアスファルトフィニッシャーを使用するとよい。また、該敷均しや締固めの後、ゴム巻きの振動ローラーを使用して、さらに締固めおよび平坦仕上げを行うとよい。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料と配合
表１にポーラスコンクリートに用いた材料、表２にポーラスコンクリートの配合、表３にセメントミルクに用いた材料、および、表４にセメントミルクの配合を示す。
１．使用材料と配合
表１にポーラスコンクリートに用いた材料、表２にポーラスコンクリートの配合、表３にセメントミルクに用いた材料、および、表４にセメントミルクの配合を示す。
２．試験体の作製
空隙率が１７．５％のポーラスコンクリートを作製し、その空隙部にパラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクを充填して試験体を作製した。なお、用いたパラフィンマイクロカプセルは、融点が５℃、潜熱量が１００ｋＪ／ｋｇのスラリータイプ（製品名：ＨＳカプセル）であり。また、前記セメントミルクは、表４のセメントミルクの水（６４７ｋｇ／ｍ３）に代えて、前記スラリーをセメントと混合して調製した。
３．試験方法
前記作製した試験体に光をあて、表面温度が１０度以上になった後、環境温度（試験体の周囲の温度）が０℃の恒温室に試験体を設置して、試験体の表面温度の変化を測定した。その結果を図１に示す。
４．試験結果
図１に示すように、表面温度の変化は、パラフィンマイクロカプセルを含まないポーラスコンクリートに比べ、パラフィンマイクロカプセルを含むポーラスコンクリートの方が小さい。したがって、本発明のポーラスコンクリート舗装は、蓄熱した熱を放出して表面温度の低下を抑制することにより、昼夜の路面の温度差を緩和して、コンクリート舗装に作用する温度応力を低減することができ、その結果、温度変化による舗装のそり等が小さくなり、コンクリート舗装の耐久性が向上する。
空隙率が１７．５％のポーラスコンクリートを作製し、その空隙部にパラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクを充填して試験体を作製した。なお、用いたパラフィンマイクロカプセルは、融点が５℃、潜熱量が１００ｋＪ／ｋｇのスラリータイプ（製品名：ＨＳカプセル）であり。また、前記セメントミルクは、表４のセメントミルクの水（６４７ｋｇ／ｍ３）に代えて、前記スラリーをセメントと混合して調製した。
３．試験方法
前記作製した試験体に光をあて、表面温度が１０度以上になった後、環境温度（試験体の周囲の温度）が０℃の恒温室に試験体を設置して、試験体の表面温度の変化を測定した。その結果を図１に示す。
４．試験結果
図１に示すように、表面温度の変化は、パラフィンマイクロカプセルを含まないポーラスコンクリートに比べ、パラフィンマイクロカプセルを含むポーラスコンクリートの方が小さい。したがって、本発明のポーラスコンクリート舗装は、蓄熱した熱を放出して表面温度の低下を抑制することにより、昼夜の路面の温度差を緩和して、コンクリート舗装に作用する温度応力を低減することができ、その結果、温度変化による舗装のそり等が小さくなり、コンクリート舗装の耐久性が向上する。
Claims (1)
- 下記（Ａ）のパラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクを充填してなる、下記（Ｂ）のポーラスコンクリート舗装。
（Ａ）融点が１～１５℃のパラフィンマイクロカプセルを混和したセメントミルクであって、
該セメントミルクに配合する水量の５０～１００％を、パラフィンマイクロカプセルのスラリーで置換してたセメントミルク
（Ｂ）ポルトランドセメントの単位量が１３０～５００ｋｇ／ｍ ３ 、細骨材の単位量が４０～３００ｋｇ／ｍ ３ 、砕石６号の単位量が１１００～１９００ｋｇ／ｍ ３ 、水の単位量が４０～１５０ｋｇ／ｍ ３ 、および高性能ＡＥ減水剤の単位量が０．７～１５．０ｋｇ／ｍ ３ であって、
空隙率が１０～１７．５％、モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ)が０．４～０．６４、およびペースト細骨材空隙比（Ｋｐ)が６～１１である、ポーラスコンクリート舗装。
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| JP2004116174A (ja) | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Taiheiyo Cement Corp | 充填材及び保水性舗装 |
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| JP2007270464A (ja) | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | セメント組成物、セメントミルク、保水性舗装及び保水性舗装の施工方法 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 美馬 孝之 他４名，新たな凍結抑制舗装の開発，ゆきみらい2013in秋田 ゆきみらい研究発表会概要論文集，日本，ゆきみらい2013in秋田 実行委員会，2013年02月08日 |
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