JP7381826B2 - アスファルト舗装構造およびアスファルト舗装構造の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は舗装技術に関し、特に溝を有するアスファルト舗装構造に関する。

アスファルト舗装構造は路盤と基層と表層とからなる。一般的には、路盤は砕石(アスファルト含まず)より構成され、基層は粗粒度アスファルト混合物から構成され、表層は密粒度アスファルト混合物から構成される。図２は、密粒の粒度分布例および粗粒の粒度分布例のイメージ図である。これに対し、透水性や低騒音性（防音性、騒音低減性）等の機能を有する舗装構造として、ポーラス舗装がある。

５０mm程度の基層上に、細粒分を減らし粗粒分の割合を高め、空隙率を２０％程度と高くし、粟おこし状の多孔質構造であるポーラス層を形成する。雨水を舗装表面にためず、舗装内に浸透させる。アスファルトとしてポリマー改質アスファルトH型を用いる。ポーラス舗装は透水性以外にも低騒音性も優れている。

一方で、空隙率の高いポーラス層は支持力が低く、ポーラス層を厚くして空隙量を確保することが難しい。その結果、ポーラス舗装の透水性や低騒音性には限界がある。

そこで、２層式ポーラス舗装が提案されている（図１参照）。基層上に、表層下層として中粒径（最大粒径１３～２０ｍｍ）のアスファルト混合物を厚さ３０～５０ｍｍ、表層上層として小粒径（最大粒径５～１０ｍｍ）のアスファルト混合物を厚さ２０～３０ｍｍ積層する。ポーラス下層の空隙率は１７～２０％程度であり、ポーラス上層の空隙率は２０～２４％程度である。ポーラス下層に中粒径骨材を用いることにより、支持力を確保しながら、空隙量を確保している。

充分な空隙により、透水性および低騒音性が向上する。とくにポーラス上層に小粒径骨材を用いることにより騒音低減効果はさらに向上する。ある自治体の内部基準では、騒音レベル８８ｄＢ以下に低減すること、浸透水量１０００mｌ／１５ｓ以上を確保することが求められている（詳細後述）。

２層式ポーラス舗装において、下層を敷設した後、上層を敷設するのは２工程となり施工手間になる。そこで、２種類のアスファルト混合物を同時に敷きならすことが可能な専用のアスファルトフィニッシャを用いる工法（マルチアスファルトペーバ (MAP工法)）が提案されている（例えば特許文献１）。２層敷設を１工程で行うため、施工手間軽減となる。

特許4855449号公報

上記のように２層式ポーラス舗装は、透水性および低騒音性に優れているものの、特殊なアスファルトフィニッシャを用いるため、一般的に普及しているとはいえない。MAP工法専用のアスファルトフィニッシャは大型となり施工好適場所が限定される。小規模舗装や狭小箇所には適していない。一方、専用のアスファルトフィニッシャを用いない場合は、施工手間が増える。

また、２層式ポーラス舗装は、一般的なアスファルト舗装（たとえば、密粒度アスファルト混合物からなる表層４０～５０ｍｍおよび基層５０ｍｍ、低騒音性なし）と比べて、厚くなる傾向がある。その結果、材料量が増える。また、撤去の際の廃棄量も増える。

さらに、舗装の一部にポットホールと呼ばれる穴が発生するなど不具合が発生することもある。層厚が厚くなることで、不具合面積範囲も拡大する。また、２層であることにより、補修手間も増える。

以上のように、２層式ポーラス舗装は、透水性および低騒音性に優れているものの、施工等の点において課題があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、簡易な方法で製造でき、薄層で、従来型２層式ポーラス舗装に準ずる透水性および低騒音性を有するアスファルト舗装構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明のアスファルト舗装構造は路盤と基層と表層とからなる。前記表層は、薄層ポーラス構造であり、最大粒径５ｍｍ以下の小粒径骨材とアスファルトとからなり、舗装長手方向に延設され、複数並設される溝を有する。

溝が充分な排水機能および低騒音機能を有することにより、薄層ポーラス層でも、従来型２層式ポーラス構造に準ずる透水性および低騒音性を期待できる。すなわち、小粒径ポーラス層のみとすることができ、中粒径ポーラス層は不要となる。

上記発明において好ましくは、前記表層は、２０～４０ｍｍ厚であり、より好ましくは２０～３５ｍｍ厚であり、更に好ましくは２０～３０ｍｍ厚である。

すなわち、本願表層は薄層ポーラスである。

上記発明において好ましくは、前記薄層ポーラス構造の空隙率は、前記溝間において１２％未満であり、より好ましくは１０％未満である。前記溝より下部では１４～２２％であり、より好ましくは１６～２０％である。

表層上部の空隙率が低いため、表層上部は支持力を有する。その結果、中粒径ポーラス層は不要となり、小粒径ポーラス層のみとすることができる。表層下部は適切な空隙率を有する。

上記発明において好ましくは、前記溝の幅は５～１５ｍｍ、前記溝の深さは５～１５ｍｍ、前記溝の間隔は３０～６０ｍｍである。

これにより、溝は充分な排水機能および低騒音機能を有する。

上記発明において好ましくは、ＲＡＣ車による騒音測定において８８ｄＢ以下であり、浸透水量が１０００ｍｌ／１５ｓｅｃ以上である。

すなわち、従来型２層式ポーラス構造に準ずる透水性および低騒音性を有する。

上記課題を解決する本発明は、上記アスファルト舗装構造の製造方法である。複数の並設されたビーム部材を均し面に押し込んだ状態で移動させることにより、前記溝を形成する。

これにより、溝の側面付近および底面付近が締まり、表層上部には空隙率の低く、支持力を有する部分が形成される。

本発明のアスファルト舗装構造によれば、２層式ポーラス舗装に準ずる透水性および低騒音性を実現できる。

本発明のアスファルト舗装構造によれば、表層を薄層とすることができる。その結果、材料量を抑制できる。撤去の際の廃棄量も抑制できる。

舗装の一部にポットホールと呼ばれる穴が発生するなど不具合が発生する場合でも、不具合面積範囲を抑制できる。また、１層であることにより、補修も容易である。

本発明のアスファルト舗装構造は製造容易である。また、施工場所は限定されない。

従来型２層式ポーラス構造例(図示左)と本願アスファルト舗装構造例(図示右)の比較図 粒度分布例 簡易溝形成方法の動作説明図 簡易溝形成方法の動作説明図 本願アスファルト舗装構造の表層の空隙率を説明する図 検証試験の概況図

～基本構成～
図１は、従来型2層式ポーラス構造例(図示左)と本願アスファルト舗装構造例(図示右)の比較である。

アスファルト舗装構造は路盤と基層と表層とからなる。従来型２層式ポーラス構造と本願アスファルト舗装構造とは、路盤と基層については共通する。

路盤は、路床の上に設けられ、表層および基層に均一な支持基盤を与えるとともに、表層および基層から伝えられた交通荷重を分散して路床に伝える。粒径を調整された砕石によって構成される。

基層は、路盤の上にあって、路盤の不陸を整正し、表層に加わる荷重を均一に路盤に伝達する。ポーラス舗装構造においては、基層は水を通さない不透水層として機能する。

基層は、一般的なアスファルト舗装構造における基層と同等である。一般的には粗粒度アスファルト混合物が用いられる。粗粒度アスファルト混合物の最大粒径１３～２０ｍｍであり、骨材の２．３６ｍｍ通過率が２０～３５％と少ない。基層厚は４０～１００ｍｍ程度である。

従来型２層式ポーラス構造と本願アスファルト舗装構造とは、表層の詳細構成が異なる。

従来型２層式ポーラス構造の表層は、ポーラス下層とポーラス上層とからなる。ポーラス下層は、中粒径（最大粒径１３～２０ｍｍ）のアスファルト混合物を３０～５０ｍｍ厚とし、空隙率を１７～２０％程度とする。ポーラス上層は、小粒径（最大粒径５～１０ｍｍ）のアスファルト混合物を２０～３０ｍｍ厚とし、空隙率を２０～２４％程度とする。図示の例では、下層厚５０ｍｍ、上層厚２０ｍｍ、表層厚７０mmとする。アスファルトとしてポリマー改質アスファルトH型を用いる。アスファルト量４～６％程度である。

これに対し、本願アスファルト舗装構造の表層は、薄層ポーラス層であり、小粒径（最大粒径５ｍｍ）のアスファルト混合物を２０～３０ｍｍ厚とする。すなわち、本願アスファルト舗装構造の表層は、従来型２層式ポーラス構造の表層に比べて薄い。本願空隙率については別途詳述する。アスファルトとしてポリマー改質アスファルトH型を用いる。アスファルト量４～６％（たとえば５．５％）である。図２に小粒径ポーラスにおける粒度分布例を追加する。いわゆる７号採石を用いる。JISでは、４．７５ｍｍ通過質量百分率が８５～１００％、２．３６ｍｍ通過質量百分率が０～２５％と定義されている。図示の例では、４．７５ｍｍ通過重量百分率が９０％以上、２．３６ｍｍ通過重量百分率が２０％以下となっている。

～溝形成～
さらに、本願アスファルト舗装構造の表層では、溝が舗装長手方向に延設されるとともに、複数並設されている。

たとえば、溝の幅は５～１５ｍｍであり、溝の深さは５～１５ｍｍであり、溝の間隔は３０～６０ｍｍである。

溝形成方法については特に限定されないが、本願出願人はグルービング舗装の溝と同様な溝を容易に形成する方法を提案している（特許5913753号公報，特許6362718号公報）。

図３および図４は、本願出願人が提案している簡易溝形成方法の動作説明図である。アスファルトフィニッシャのスクリードのベースプレート下面には、溝形成器具が設けられている。溝形成器具は複数のビーム部材から構成されている。ビーム部材はスクリード進行方向を軸方向として、並列に配設される。舗装面を均す際に、ビーム部材がスクリード装置の自重により均し面に押圧され、押圧された状態でビーム部材がスクリード装置進行方向に従動し、舗装面に溝が形成される。

なお、上記方法では、アスファルト混合物敷均しに併せて溝を形成しているが、アスファルト混合物を敷均した後に溝を形成してもよい。

溝形成後、転圧する。転圧については、鉄輪ローラのみで行ってもよいが、鉄輪ローラとタイヤローラを併用すると、空隙を確保しやすく好ましい。例えば、鉄輪ローラにより１０回転圧するところを、鉄輪ローラで７回、タイヤローラで３回転圧する。

～空隙率～
図５は、本願アスファルト舗装構造の表層の空隙率を説明する図である。本願アスファルト混合物は空隙率１６～２０％（例えば１８％）となる様に調整されている。これは、一般的なポーラス構造の空隙率（２０％）より若干低い。

上記方法により、舗装面にビームが押圧され従動されると、本願表層において溝の側面付近および底面付近が締まる。図示の例において、設計時空壁率を１８％程度とすると、上記原理により、溝間部の空隙率は８％となり、溝底面付近の空隙率は１２％となる。溝より下部（溝底面付近を除く）の空隙率は１８％程度となる。

すなわち、表層上部には空隙率の低く、支持力を有する部分が形成される。

～検証試験～
図６は、検証試験の概況を示す図である。本願出願人は、延長１２０ｍの試験用コースを設けた。基層上にポーラス層として小粒径（最大粒径５ｍｍ）のアスファルト混合物３０ｍｍ厚を敷設した。さらに簡易溝形成方法により幅１０ｍｍ、深さ８ｍｍ、間隔は４０ｍｍの溝を形成した。

舗装性能評価法に準ずる騒音測定車（RAC車）による騒音測定試験をおこなったところ、騒音レベル８８ｄＢ以下であった。

舗装性能評価法に準ずる現場透水量試験をおこなったところ、浸透水量１２００～１４００mｌ／１５ｓを確保できた。

以上により、本願アスファルト舗装構造は、従来型２層式ポーラス構造に準ずる透水性および低騒音性を有することを検証した。したがって、本願アスファルト舗装構造は、従来型２層式ポーラス構造に対し代替可能である。

～薄層ポーラスに係る考察～
本願では、溝による排水機能および低騒音機能が大きい。溝空間を空隙率１００％のポーラス構造をみなすこともできる。層全体として充分な空隙量を確保できる。

その結果、薄層であっても、従来型２層式ポーラス構造に準ずる透水性および低騒音性を期待できる。また、一般的なポーラス舗装構造も空隙率よりも低い空隙率を設定できる。

表層上部の空隙率が低く（例えば１０％未満）なるため、表層上部は支持力を有する。表層上部が支持力を有し、かつ、薄層であるため、小粒径ポーラス層のみとすることができる。すなわち、中粒径ポーラス層は不要である。また、小粒径ポーラス層のみである点も、低騒音性向上に寄与する。

～効果～
溝を有することにより、溝とポーラスとの相乗効果を期待でき、薄層であっても、２層式ポーラス舗装に準ずる透水性および低騒音性を実現できる。

薄層であることにより、材料量を抑制できる。撤去の際の廃棄量も抑制できる。

不具合が発生する場合でも、不具合面積範囲を抑制できる。また、補修や撤去も容易である。

簡易溝形成方法により、容易に溝を形成できる。その結果、表層は１層であり、容易に施工できる。施工場所は限定されない。

～備考 本願発明に至る思考過程～
本願出願人は、グルービング舗装の排水性やすべり抵抗にとともに、グルービング舗装における切削工程についての課題について着目した。そこで、アスファルト舗装においてグルービング舗装の溝と同様な溝を容易に形成する方法を提案した（特許5913753号公報，特許6362718号公報）。

本願出願人は当該技術を本施工に適用している。２０１７年度末までの累計施工実績は３０万平方メートルであり、２０１８年度末までの累計施工実績は６０万平方メートルであった。なお、２０１９年度末の累計施工見込は１００万平方メートルである。その施工過程において、当該溝が騒音低減にも効果があることに着目した。

一方で、本願出願人は、舗装用のコンクリート床版において、アスファルト舗装における溝と同様な溝を設けることを企図した（特願2017-098023，特願2017-098024）。その際、排水性やすべり抵抗に加えて低騒音性についても検討した。

以上の様な試行錯誤を経るうちに、溝とポーラス舗装との相乗効果について着目し、本願発明を完成するに至った。

特に、溝形成に伴い、１層の表層において、空隙率の低い表層上部と、空隙率の高い表層下部とが形成されることに着目した。

Claims (6)

1. 路盤と基層と表層とからなるアスファルト舗装構造であって、
   前記表層は、
   ２０～４０ｍｍ厚の薄層ポーラス構造であり、
   最大粒径５ｍｍ以下の小粒径骨材とアスファルトとからなり、
   複数の並設されたビーム部材を均し面に押し込んだ状態で移動させることにより舗装長手方向に延設され、複数並設される溝を有し、
   前記基層は、不透水層である
   ことを特徴とするアスファルト舗装構造。
2. 前記表層は、２０～３０ｍｍ厚である
   ことを特徴とする請求項１記載のアスファルト舗装構造。
3. 前記薄層ポーラス構造の空隙率は、
   前記溝間において１０％未満であり、
   前記溝より下部では１４～２２％である
   ことを特徴とする請求項１または２記載のアスファルト舗装構造。
4. 前記溝の幅は５～１５ｍｍ、前記溝の深さは５～１５ｍｍ、前記溝の間隔は３０～６０ｍｍである
   ことを特徴とする請求項１～３いずれか記載のアスファルト舗装構造。
5. ＲＡＣ車による騒音測定において８８ｄＢ以下であり、
   浸透水量が１０００ｍｌ／１５ｓｅｃ以上である
   ことを特徴とする請求項１～４いずれか記載のアスファルト舗装構造。
6. 請求項１～５いずれか記載のアスファルト舗装構造の製造方法であって、
   複数の並設されたビーム部材を均し面に押し込んだ状態で移動させることにより、前記溝を形成する
   ことを特徴とするアスファルト舗装構造の製造方法。