JP7382492B2 - 路盤層の構築方法とそれに用いる混合物 - Google Patents

Description

本発明は路盤層の構築方法と、その構築方法に用いる路盤層用の混合物に関する。

路盤は、表層及び基層とともに舗装断面を形成し、交通荷重を分散させて路床につたえるという重要な役割を担っている。舗装が破損したときには、それが表層や基層レベルにとどまるものである場合には表面処理やオーバーレイによって対処することができるが、破損の原因が老朽化等による路盤の欠陥によるものである場合には、路盤層まで含めて舗装を打換える必要がある。しかし、舗装の打換えはコストが掛かり、また、既設舗装を除去するため大量の廃材が発生するという不都合を有している。

これに対し、打換えるのではなく、既設舗装を現位置で掘削、破砕し、この破砕物にアスファルト乳剤やセメントなどの添加材料を現位置で混合して転圧し、再生路盤層を構築する路上路盤再生工法が提案されている（例えば、特許文献１～３参照）。

上記工法は、既設舗装の大部分をそのまま現位置で再利用するので、材料の搬出・搬入が少なく、大量の廃材が発生することもなく、省エネルギーであり、資源の有効活用やＣＯ_２排出量の削減にも貢献できるという利点を備えるともに、打換え工法と比べて安価に施工できるという利点を備えている。

しかしながら、打換え工法にせよ、路上路盤再生工法にせよ、従来から行われている路盤層の構築方法は、新規に路盤層を構築する場合を含めて、施工面上に敷き均した路盤材料を転圧によって締め固める工程が不可欠であるとされている。ところが、転圧による締固めは、転圧の程度に依存して構築される路盤層の強度が変化するので、細心の注意を払って入念に行うことが求められる作業である。また、転圧による締固めは、通常、ロードローラやタイヤローラなどの大型の転圧機を用いて行われるので、施工が大掛かりなものとなり、かつ、多大のエネルギーを要するという不都合を伴うものである。

加えて、転圧による締め固めの程度は、一般に転圧される混合物の含水比に依存して大きく変化するといわれている。すなわち、転圧される混合物の含水比が混合物の最適含水比であるときには転圧によって混合物を最も密度高く締め固めることができ、所期の強度が得られるものの、含水比が最適含水比から外れると理想的な締固めができなくなり、締固め後の混合物の密度、強度が大きく低下する。このため、施工に際しては、用いられる混合物の含水比を最適含水比に調整しなければならないという制約がある。混合物の含水比が最適含水比よりも過小の場合には、例えば添加水を添加又は散布するなどして調整が可能であるが、混合物の含水比が最適含水比よりも過剰である場合には、その調整は極めて困難であり、施工日の変更を余儀なくされる場合も度々である。

特開昭５９－２２４７０５号公報 特開昭６０－１４４４０２号公報 特開昭６１－２２１４０４号公報

本発明は、上記従来の路盤層の構築方法の欠点を解消するために為されたもので、転圧による締固め工程を必要とせず、かつ、混合物の含水比を最適含水比に調整する必要のない路盤層の無転圧構築方法とそれを可能にする路盤層用の混合物を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決すべく、鋭意研究と試行錯誤を重ねた結果、本発明者らは、路盤材として用いる骨材とアスファルト乳剤とセメントを含む混合物を、その含水比が含まれる骨材の最適含水比を上回る高含水状態として施工面上に敷き均す場合には、意外にも、従来の技術常識に反して、転圧による締固め工程なしに、実用に耐える強度を備えた路盤層を構築できることを見出した。

すなわち、本発明は、骨材とアスファルト乳剤とセメントを混合して、含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある混合物とする工程、及び前記混合物を敷きならす工程を含み、転圧による締固め工程を含まない、路盤層の無転圧構築方法を提供することによって、上記課題を解決するものである。

また、本発明は、骨材とアスファルト乳剤とセメントを含み、含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある、路盤層用の混合物を提供することによって、上記課題を解決するものである。

本発明の路盤層の無転圧構築方法においては、骨材とアスファルト乳剤とセメントとを含む混合物は、基本的に、その含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にあれば良い。ただし、より安定した強度の路盤層を構築するという観点からは、前記混合物におけるアスファルト乳剤とセメントとの含量は、前記アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量と前記セメントの質量の合計量が、前記混合物に含まれる乾燥固形分の合計質量の１０質量％以上であるのが好ましい。因みに、前記混合物に含まれる乾燥固形分の合計質量とは、混合物が骨材とアスファルト乳剤とセメントだけを含んでいる場合には、骨材の乾燥質量とアスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量とセメントの質量の合計値である。アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量とセメント質量の合計が、混合物に含まれる乾燥固形分の合計質量の１０質量％以上である場合には、混合物が高含水状態にあることと相俟って、転圧による締固め工程なしに、より安定した強度を備えた再生路盤層を構築することができるという利点が得られる。

また、本発明の無転圧構築方法においては、用いられる混合物に含まれるアスファルト乳剤とセメントとは、前記アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量をＡ、前記セメントの質量をＢとしたとき、Ａ／Ｂの値が０．７以上１．２以下となる割合で前記混合物中に配合されるのが好ましい。アスファルト乳剤とセメントとが上記範囲内の割合で用いられる場合には、セメントによってもたらされる硬さをアスファルトが適度に緩和して、安定した強度を有するとともに、適度の硬さを備えた路盤層を構築することができるので、路盤層のひび割れ防止に効果的である。さらには、路盤層に適度の量のアスファルトが含まれることになるので、路盤層とその上に舗設されるアスファルト混合物の層との親和性が高まり、両層間の接着性が良くなるという利点が得られる。

さらに、本発明の無転圧構築方法においては、前記混合物に、骨材とアスファルト乳剤とセメントに加えて、繊維材料を混合しても良い。混合物に繊維材料が含まれている場合には、アスファルトが含まれていることと相俟って、路盤層により高いひび割れ抑制効果を付与することができる。

なお、本発明の無転圧構築方法において用いられる混合物の調製は、各材料を予めプラントで混合するプラント混合方式で行っても良いし、施工現場で各材料を混合して混合物を調製しても良い。或いは、既設舗装の路盤層の破砕物を骨材として使用する場合には、既設舗装の路盤層を掘削、破砕した現位置で、破砕物とアスファルト乳剤とセメントと、必要に応じて繊維材料とを、混合して混合物とする路上混合方式で行っても良いし、掘削、破砕して得られた破砕物をプラントに搬送し、プラントでその他の材料と混合して混合物として、それを施工現場に搬入するようにしても良い。いずれの場合であっても、骨材とアスファルト乳剤とセメントと、必要に応じて添加される繊維材料とは、基本的にどのような順序で混合しても良いが、上記路上混合方式による場合には、少なくともアスファルト乳剤とセメントとを予め混合した状態で骨材と混合するのが好ましい。アスファルト乳剤とセメントとが予め混合された状態で骨材と混合される場合には、現位置における混合作業が単純化され簡単なものとなることに加えて、施工面上に予めセメントを散布しておく手間も不要となるという便利さがある。

本発明の路盤層の無転圧構築方法によって構築される路盤層は、舗装の新設時に構築される新たな路盤層であっても良いし、打換え工法によって構築される路盤層であっても良く、さらには、路上路盤再生工法などの路盤再生工法によって構築される路盤層であっても良い。

本発明に係る路盤層の無転圧構築方法及び路盤層用の混合物によれば、多大のエネルギーを必要とする転圧による締固め工程なしに、安定した強度と、場合によっては適度の硬さを備えた路盤層を構築することができるという利点が得られる。また、本発明に係る路盤層の無転圧構築方法及び路盤層用の混合物によれば、骨材とアスファルト乳剤及びセメントを混合してなる混合物は、その含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にあれば良く、含水比が厳密に最適含水比であることを必要としないので、施工条件が大幅に緩和され、より大きな自由度で施工することができるという利点がある。

含水比と乾燥密度との関係を表す図である。 含水比と一軸圧縮強度との関係を表す図である。 含水比と一次変位量との関係を表す図である。 含水比と残留強度率との関係を表す図である。 セメント＋蒸発残留物量と乾燥密度との関係を表す図である。 セメント＋蒸発残留物量と一軸圧縮強度との関係を表す図である。 セメント＋蒸発残留物量と一次変位量との関係を表す図である。 セメント＋蒸発残留物量と残留強度率との関係を表す図である。

本発明に係る路盤層の無転圧構築方法は、前述したとおり、骨材とアスファルト乳剤とセメントを混合して、含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある混合物とする工程、及び前記混合物を敷きならす工程を含み、転圧による締固め工程を含まない、路盤層の無転圧構築方法である。以下、各工程について順次説明する。

骨材とアスファルト乳剤とセメントを混合して、含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある混合物とする工程は、文字どおり、骨材とアスファルト乳剤とセメントとを混合して、含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある混合物とする工程である。当該工程においては、少なくとも骨材とアスファルト乳剤とセメントとが混合されて、骨材、アスファルト乳剤、及びセメントを含み、含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある混合物が得られれば良く、骨材、アスファルト乳剤、及びセメント以外の他の材料が併せて混合されても良いことは勿論である。

骨材としては、路盤材料として新たに用意された砕石等の骨材を用いても良いし、既設舗装路盤材の破砕物を骨材の一部又は全部として再利用しても良い。既設舗装路盤材の破砕物は、本発明に係る工法で路盤層を構築しようとする施工現場の現位置において、既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕して得られた破砕物であっても良いし、他の施工現場において掘削、破砕された路盤層の破砕物であっても良い。

骨材が、路盤層を構築しようとしている現位置において既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕して得られた破砕物である場合には、本発明に係る路盤層の無転圧構築方法は、路盤層を構築しようとする現位置において既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕して骨材とする工程を含むこととなり、その場合には、骨材として用いられる前記破砕物とアスファルト乳剤及びセメント等とを混合して混合物とする工程も現位置において行うのが好ましい。因みに、既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕して骨材とする工程は、基本的に、従来から行われている再生路盤層の構築方法となんら異なるものではない。上記工程は、基本的にどのような器具又は機械を用いて行っても良いが、典型的には、路上混合式のスタビライザ若しくはロードスタビライザを用いて行われる。

また、骨材が、路盤層を構築しようとしている現位置において既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕して得られた破砕物である場合には、既設舗装を掘削、破砕する深さは、少なくとも路盤層の一部を掘削、破砕する深さであれば良く、安定処理を施して再生路盤層とすることを予定している路盤層の厚さをカバーする深さまで掘削し、破砕すれば良い。なお、作業の手間を厭わなければ、既設舗装の掘削、破砕に先だって、施工面上に、単位面積あたりに必要とされる量のセメントの一部又は全部を散布しておき、散布されているセメント共々、既設舗装を掘削、破砕するようにしても良い。

骨材と混合するアスファルト乳剤には特段の制限はなく、含まれるアスファルトの種類にも特段の制限はない。アスファルト乳剤に含まれるアスファルトとしては、ストレートアスファルト、ブローンアスファルト、セミブローンアスファルト、天然アスファルト、溶剤脱瀝アスファルトなどを使用することができ、これらにスチレン・ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン・イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン・ブタジエンランダム共重合体（ＳＢＲ）、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、ポリスチレン・ポリエチレンブチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、石油樹脂、オイルなどを混合した改質アスファルトも使用できる。なお、オイルとしては芳香族系炭化水素、脂肪酸系炭化水素などが挙げられ、樹脂としてはＣ９、テルペンフェノールなどが挙げられる。さらに、ゴムラテックス、合成高分子エマルジョン、水溶性高分子を単体で、或いは複数を組合わせて混合したものを改質剤として、乳化剤に添加したり、乳剤製造後に添加しても良い。

また、アスファルト乳剤の乳化に用いられる乳化剤は、カチオン系、ノニオン系、アニオン系のいずれを使用しても良く、中でも、特に破砕された路盤材との混合性の良さが求められる場合には、非イオン性界面活性剤を乳化剤として用いたノニオン系乳剤が好ましい。また、早期の強度発現が求められる場合には、陽イオン性界面活性剤を乳化剤として用いたカチオン系乳剤の使用が推奨される。

使用するセメントにも特段の制限はなく、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、超速硬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等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、ジェットセメント、アルミナセメントなどを用いることができる。中でも、施工時間短縮が求められる場合には、早期の強度発現性の観点から、超速硬ポルトランドセメント又は早強ポルトランドセメントを用いるのが好ましく、また、硬化に伴うひび割れが懸念される場合には、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などの使用が推奨される。さらには、消石灰や生石灰などをセメントとして用いても良く、本発明に係る構築方法及び混合物に用いられるセメントの範疇には、消石灰や生石灰なども含まれる。

上述した各材料の混合は、どのような順序で、どのような機材を用いて行われても良い。前記混合は、例えば、上述したプラント混合方式で行っても良いし、施工現場に適宜のミキサーを持ち込んで施工現場で混合するようにしても良い。また、前述したとおり、施工対象とする既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕し、その破砕物を骨材として利用する場合には、掘削、破砕した現位置で、骨材である破砕物とアスファルト乳剤とセメントとを混合する路上混合方式で行うようにしても良い。前述したロードスタビライザは、通常、掘削、破砕機能に加えて、アスファルト乳剤やその他の添加材を噴出、散布する機能を有しているので、その機能を利用して、破砕物にアスファルト乳剤を散布しながら、掘削、破砕を続けることによって、骨材である破砕物とアスファルト乳剤とを混合することができる。

なお、路上混合方式による場合、セメントに関しては、既設舗装の施工面上に、単位面積あたり必要とされる量のセメントの一部又は全部を予め散布しておき、その後、既設舗装を掘削、破砕することで骨材である破砕物と混合するようにしても良いし、アスファルト乳剤が破砕物上に散布されるのと同時及び／又は相前後して、破砕物上にセメントを散布して破砕物と混合するようにしても良い。また、これら２つの散布、混合ルートを併用しても良い。ただし、アスファルト乳剤とセメントとを予め所定の割合で混合しておいて、アスファルト乳剤を噴出、散布するノズルから、アスファルト乳剤とセメントとを一緒に破砕物上に散布して骨材である破砕物と混合するのが作業としては最も簡便であるので、好ましい。

なお、前記混合物には、上述した骨材、アスファルト乳剤、及びセメントに加えて、繊維材料を混合して、構築される路盤層の耐ひび割れ性を向上させても良い。混合する繊維材料としては、例えば、バサルトファイバーなどの鉱物質繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ビニロン又はセルロースなどの有機物繊維、及び鋼繊維を用いることができる。混合する繊維のサイズは、直径が５～１００μｍ、繊維長が５～４０ｍｍ程度のものが好ましい。繊維材料は、用いられる骨材に対し、０．１質量％～５．０質量％の範囲で配合するのが好ましい。

前記混合物には、さらに、通常コンクリートに用いられる減水剤、膨張性混和剤、収縮低減剤などを添加しても良い。減水剤としては、例えばＪＩＳ Ａ ６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定されている高性能減水剤、減水剤、ＡＥ減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤などから選ばれる１種以上が挙げられ、これら減水剤の主成分を構成する化合物としては、ナフタレンスルホン酸、リグニンスルホン酸、又はメラミンスルホン酸などとホルムアルデヒドの縮合物、ポリカルボン酸、並びにこれらのナトリウム塩、カリウム塩、又はカルシウム塩等から選ばれる１種以上が挙げられる。これら減水剤の添加量は、セメント質量に対し、通常、０～３．０質量％の範囲とするのが良い。

本発明の路盤層の無転圧構築方法においては、上述のようにして骨材、アスファルト乳剤、セメント、さらには必要に応じて繊維材料や減水剤等の添加剤を混合し、必要に応じて添加水を添加するなどして、含水比が用いられる骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある混合物が調製される。

因みに、含水比（ｗ（％））とは、混合物に含まれている水分の質量（Ｗｗ）を、混合物の乾燥質量（Ｗｓ）に対する割合（百分率）で表した値であり、下記式１で求められる。
ｗ＝（Ｗｗ／Ｗｓ）×１００［％］ 式１

また、最適含水比とは、「突固めによる土の締固め試験方法」（ＪＩＳ Ａ１２１０）に「乾燥密度を縦軸に、含水比を横軸にとって測定値を記入し、これらを滑らかな曲線で結び、乾燥密度－含水比曲線とする。この曲線の乾燥密度の最大値を最大乾燥密度ρ_ｄｍａｘ（ｇ／ｃｍ^３）、それに対応する含水比を最適含水比ｗ_ｏｐｔ（％）とする。」と規定されているとおり、締め固めによって土や路盤材などの乾燥密度が最も大きくなるときの含水比をいうものである。

混合物に配合する骨材の最適含水比は、上記「突固めによる土の締固め試験方法」（ＪＩＳ Ａ１２１０）に規定されている方法若しくはそれに準じる方法によって求めることができる。また、骨材として既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕し、得られる破砕物を用い、掘削、破砕した現位置で他の材料と混合する場合には、施工対象となる既設舗装を、事前に、施工時の深さと同じ深さまでサンプリングし、これを施工時に想定される粒径と同じ粒径になるまで破砕して破砕物とし、これを試料として、含水比を変えながら締固め試験を行うことによって、その最適含水比を求めることができる。

一方、骨材とアスファルト乳剤とセメントを混合して得られる混合物の含水比ｗは、上述したとおり、混合物に含まれる水分の質量（Ｗｗ）と、混合物の乾燥質量（Ｗｓ）の比であるので、使用する骨材に含まれる水分含量と、使用するアスファルト乳剤中の水分含量、及び骨材、アスファルト乳剤、及びセメントの混合割合に基づいて、計算で求めることができる。なお、繊維材料を混合する場合には、繊維材料の混合割合を考慮に入れることはいうまでもない。因みに、骨材の水分含量は、対象とする骨材の乾燥前後の質量を測定することによって求めることができる。また、骨材として既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕し、得られる破砕物を用い、掘削、破砕した現位置で他の材料と混合する場合には、最適含水比を求めるときと同様に、施工対象路面を構成する既設舗装の一部を事前にサンプリングし、その水分含量を求めておけば良い。

このようにして求められた混合物の含水比が、既に最適含水比を上回っている場合には、含水比を求めたときと同じ配合割合で骨材とアスファルト乳剤とセメント、そして、必要に応じて繊維材料を混合して混合物とすれば良い。一方、上記のようにして求められた混合物の含水比が、最適含水比と同じか、最適含水比を下回る場合には、混合物に適量の添加水を添加すれば良い。また、骨材として既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕し、得られる破砕物を用い、掘削、破砕した現位置で他の材料と混合する場合には、既設舗装を掘削、破砕するに先だって施工面上に適量の水を散布するか、破砕工程中及び／又は混合物とする工程中に適量の水を添加して、得られる混合物の含水比が最適含水比を上回る高含水状態となるように調整すれば良い。

本発明に係る路盤層の無転圧構築方法において用いられる路盤層用の混合物は、基本的に、骨材とアスファルト乳剤とセメントを含み、その含水比が用いた骨材の最適含水比を上回る高含水状態にあれば良いが、構築される路盤層に安定した強度を発現させるという観点からは、アスファルト乳剤とセメントを、アスファルト乳剤中の残留蒸発物の質量とセメントの質量の合計量が、前記混合物に含まれる乾燥固形分の合計質量の１０質量％以上となる割合で含んでいるのが好ましい。

混合物に含まれるアスファルト乳剤とセメントとの量比は、原則としていくらであっても良いが、一般的に、アスファルト乳剤に含まれるアスファルト量に対してセメント量が多くなると、再生路盤層の硬さが増す傾向にあり、逆に、セメント量に対してアスファルト乳剤に含まれるアスファルト量が多くなると、再生路盤層のしなやかさが増す傾向にある。したがって、構築しようとする再生路盤層が備えるべき特性にもよるが、アスファルト乳剤とセメントとは、アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量をＡ、セメントの質量をＢとしたとき、Ａ／Ｂの値が０．７以上１．２以下となる割合で、前記混合物に配合するのが好ましい。

上記のようにして、骨材とアスファルト乳剤とセメントを混合して、含水比が前記粒状材料の最適含水比を上回る高含水状態にある混合物とする工程を経て製造された混合物は、前記混合物を敷き均す工程において、施工面上に敷き均される。前記混合物は、その含水比が前記混合物に含まれる骨材の最適含水比を上回る高含水状態にあるので、比較的大きな自己流動性を有し、単に施工面上に敷き均すだけで密に充填され、転圧による締固め工程なしに、路盤層を構築することができる。なお、前記混合物を施工面上に敷き均しただけでは内部に空隙が残存する恐れがある場合には、突き棒で突くか、バイブレータ等を用いて適宜の振動を付与し、空隙を減少させるようにしても良い。敷き均された混合物は、時間の経過とともに硬化し、路盤層が構築される。

一般に、転圧による締固め工程には多大のエネルギーが必要であるので、転圧による締固め工程なしに路盤層を構築することができる点は、本発明に係る構築方法の極めて大きなメリットである。また、転圧による締固め工程を必須とする従来の工法においては、構築される路盤層の強度が転圧による締固め度合いに依存して変化するので、均一で一定した強さの締固めを行わないと、路盤層の強度に場所的なばらつきが生じてしまうという問題点があったところ、本発明に係る無転圧構築方法においては、転圧による締固め工程が不要であるので、構築される路盤層の強度に場所的なばらつきが生じてしまうという不都合は生じない。

以下、実験に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

＜実験１：混合物の性状に及ぼす含水比の影響＞
下記の材料を用いて、下記表１に示す配合で、含水比が３．０質量％、５．０質量％、７．０質量％、９．０質量％、又は１１．０質量％とそれぞれ異なる試料１、２、３、４、５を調製した。調製した試料１～５を、それぞれ２系統に分け、型枠に充填し、一方の系統については、マーシャルランマで両面５０回突きして、転圧による締固めあり（以下、「転圧あり」）の混合物とした。他方の系統については、型枠への充填後、マーシャルランマによる突きはせず、必要に応じて突き棒で軽く突くことによって空隙除去するにとどめ、転圧による締固めなし（以下、「転圧なし」）の混合物とした。

使用した材料は以下のとおり。
・骨材：粒度調整砕石（最大粒径４０ｍｍ）（乾燥済み）
・アスファルト乳剤：ＭＮ－１（ノニオン系 混合用アスファルト乳剤）（固形分濃度５７質量％）
・セメント：普通ポルトランドセメント
なお、上記骨材（粒度調整砕石）の最適含水比を締固め試験によって測定したところ、５．０質量％であった。また、骨材は乾燥させた後に実験に用いたので、下記表に示す骨材の質量は全て乾燥質量である。

各混合物を７日間養生後、「路上再生セメント・アスファルト乳剤安定処理 配合設計の手引き 平成１５年」（社団法人 日本アスファルト乳剤協会）に規定されている方法に従って乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）、一軸圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）、一次変位量（１／１００ｃｍ）、及び残留強度率（％）を測定した。結果を表２及び図１～４に示す。

表２及び図１、２に見られるとおり、「転圧あり」の場合には、型枠に充填して硬化、養生した混合物（硬化体）の乾燥密度及び一軸圧縮強度は、共に、使用した骨材の最適含水比である５．０質量％（試料２）の時に最も大きな値を示し、その後、含水比が増加するにつれて減少した。

これに対し、「転圧なし」の場合には、含水比が最適含水比と同じ５．０質量％のときには、乾燥密度及び一軸圧縮強度ともに、「転圧あり」に比べて低い値を示したが、その後、含水比が最適含水比である５．０質量％を上回ると、乾燥密度及び一軸圧縮強度は次第に大きくなり、含水比が最適含水比の１．４倍である７質量％以上になると乾燥密度及び一軸圧縮強度は急激に上昇した。なお、含水比が最適含水比を下回る３．０質量％である試料１の「転圧なし」のときの一軸圧縮強度が「０」であるのは、含水比が３．０質量％では混合物がパサパサでまとまらず、転圧による締固めなしでは一軸圧縮強度測定用の試験体とすることができなかったためである。以下、一次変位量、及び残留強度率についても同様である。

含水比が最適含水比の１．８倍である９質量％（試料４）になると、「転圧なし」の混合物（硬化体）の乾燥密度及び一軸圧縮強度は、「転圧あり」の硬化体の乾燥密度及び一軸圧縮強度と略匹敵する値となり、乾燥密度に関しては、含水比１１．０質量％（試料５）で、「転圧なし」の硬化体の方が「転圧あり」の硬化体よりも高い値となった。

一方、一軸圧縮強度は、含水比が１１．０質量％（試料５）になると低下する傾向が見られたが、この傾向は「転圧あり」の硬化体についても同様であった。ただし、「転圧なし」の場合には、含水比が必ずしも最適含水比でなくても良いので、混合するアスファルト乳剤及びセメントの量を増加するか、混合するアスファルト乳剤の種類を変更することによって十分に改善可能であると考えられる。

また、表２及び図３に示すとおり、硬化体の軟らかさの指標となる一次変位量は、「転圧あり」の場合も、「転圧なし」の場合も、含水比が大きくなるにつれて上昇するという同様の傾向を示した。しかし、「転圧あり」の場合には、最適含水比を超えると一次変位量は急激に上昇し、含水比７．０質量％（試料３）において３８（１／１００ｃｍ）となり、一般に基準値とされている５～３０（１／１００ｃｍ）の上限を超えた。これに対し、「転圧なし」の場合には、含水比が７．０質量％（試料３）では、一次変位量は１１（１／１００ｃｍ）で未だ許容範囲内にあり、含水比が９．０質量％（試料４）となって初めて３０（１／１００ｃｍ）を超えて３６（１／１００ｃｍ）となった。

また、最大強度に達した後の強度保持の程度の指標となる残留強度率に関しては、表２と図４に示すとおり、含水比が最適含水比以上となる領域で、「転圧なし」の硬化体は、一般に基準値とされている「６５％以上」となり、しかも、「転圧あり」の硬化体を上回る残留強度率を示した。「転圧なし」の硬化体が、最適含水比を上回る含水比の領域で、このように大きな残留強度率を示したということは意外な結果であり、「転圧なし」の硬化体は、含水比が最適含水比を上回る領域において、最大強度に達した後も比較的大きな残留強度を保持し、割れにくいという特性を備えていることがわかった。

以上のとおり、混合物の含水比が用いた骨材の最適含水比を上回る高含水状態にあれば、「転圧なし」であっても相応の物性を備えた硬化体が得られ、中でも、含水比が最適含水比の１．４倍以上になると、硬化体の物性値が急激に改善されるので、混合物の含水比は、用いた骨材の最適含水比を上回る高含水状態にあれば良く、最適含水比の１．４倍以上がより好ましいと結論された。

＜実験２：アスファルト乳剤及びセメント量が混合物の物性に及ぼす影響＞
実験１において、含水比が最適含水比を上回る場合には、「転圧なし」であっても、「転圧あり」の場合と劣らぬ乾燥密度並びに一軸圧縮強度が得られ、かつ、適度な硬さと割れにくさの指標となる一次変位量及び残留強度率の双方において良好な結果が得られたので、含水比を最適含水比を上回る９．０質量％（最適含水比の１．８倍）に固定して、混合するアスファルト乳剤とセメントの量を変化させて、「転圧なし」の条件下で硬化させた混合物の物性にどのような影響が及ぶかを試験した。

実験１で用いたのと同じ材料を下記表３に示す配合割合で混合し、骨材に対するアスファルト乳剤及びセメント量が異なる試料６、７、８、９を調製した。

調製した各試料を、実験１における「転圧なし」と同様にして、型枠に充填し、マーシャルランマによる突きはせず、必要に応じて突き棒で軽く突くことによって空隙除去するにとどめ、転圧による締固め「なし」の混合物とした。続いて、実験１におけると同様にして、各混合物を７日間養生後、「路上再生セメント・アスファルト乳剤安定処理 配合設計の手引き 平成１５年」（社団法人 日本アスファルト乳剤協会）に規定されている方法に従って乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）、一軸圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）、一次変位量（１／１００ｃｍ）、及び残留強度率（％）を測定した。結果を表４及び図５～８に示す。

表４及び図５に見られるとおり、型枠に充填して「転圧なし」で硬化、養生した混合物（硬化体）の乾燥密度は、セメントの質量とアスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量との合計量（「（セメント）＋（アスファルト乳剤中の蒸発残留物）」）が増えるにつれて徐々に減少したものの、一軸圧縮強度は、表４及び図６に見られるとおり、「（セメント）＋（アスファルト乳剤中の蒸発残留物）」が増えるにつれて増加し、混合物中に含まれる乾燥固形物（本実験では（骨材＋セメント＋アスファルト乳剤中の蒸発残留物）が乾燥固形物にあたる）の合計質量の１０質量％以上となって１１．２質量％（試料７）になると、セメント・瀝青安定処理路盤の基準とされる一軸圧縮強度の下限値である１．５Ｎ／ｍｍ^２を上回り、その後、「（セメント）＋（アスファルト乳剤中の蒸発残留物）」が混合物中に含まれる乾燥固形物の合計質量の１９．２質量％（試料９）となるまで、１．５Ｎ／ｍｍ^２以上で安定した。

また、表４及び図７に見られるとおり、硬化体の軟らかさの指標となる一次変位量は、「（セメント）＋（アスファルト乳剤中の蒸発残留物）」が混合物中に含まれる乾燥固形物の合計質量の５．５質量％（試料６）と低い場合には、３６（１／１００ｃｍ）となり、一般に基準値とされている５～３０（１／１００ｃｍ）の上限を超えていたが、「（セメント）＋（アスファルト乳剤中の蒸発残留物）」が増加して、１１．２質量％（試料７）となり、１０質量％以上になると、上記基準値の上限を下回り、かつ、上記基準値の下限以上となり、硬化物の軟らかさがちょうど良い、満足できるレベルに収まった。

さらに、残留強度率に関しては、表４及び図８に見られるとおり、試験した「（セメント）＋（アスファルト乳剤中の蒸発残留物）」の全範囲で、一般に基準値とされている「６５％以上」となり、「転圧なし」の硬化体は、「（セメント）＋（アスファルト乳剤中の蒸発残留物）」が混合物中に含まれる乾燥固形物（骨材＋セメント＋アスファルト乳剤中の蒸発残留物）の合計質量の少なくとも５．５質量％から２０．０質量％の範囲内で、最大強度に達した後も比較的大きな残留強度を保持し、割れにくいという特性を備えていることがわかった。

上記実験１，２の結果から、骨材とアスファルト乳剤とセメントとを混合した混合物の含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある場合には、敷き均し後、転圧による締固め工程なしに、安定した強度と割れ難さを兼ね備えた路盤層を構築することができることができることが分かった。好適な高含水状態としては、後述する減水剤を添加しない場合には、最適含水比の１．４倍以上が好適であり、１．６倍以上がさらに好適である。また、一軸圧縮強度に関していえば、セメントとアスファルト乳剤とを、「（セメント）＋（アスファルト乳剤中の蒸発残留物）」が混合物中に含まれる乾燥固形物（本実験例の場合は（骨材＋セメント＋アスファルト乳剤中の蒸発残留物））の合計質量の１０質量％以上となる割合で混合物中に配合すると、セメント・瀝青安定処理路盤の基準とされる一軸圧縮強度の下限値である１．５Ｎ／ｍｍ^２を上回る高い一軸圧縮強度を有する路盤層を転圧による締固め工程なしで得ることができることが分かった。

硬化体の軟らかさの指標となる一次変位量や、最大強度に達した後の強度保持の程度の指標となる残留強度率についても同様であり、セメントとアスファルト乳剤とを、セメントの質量とアスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量の合計量が混合物中に含まれる乾燥固形物（本実験例の場合は（骨材＋セメント＋アスファルト乳剤中の蒸発残留物））の合計質量の１０質量％以上２０質量％以下となる割合で混合物中に配合すると、基準値を上回る高い一軸圧縮強度と、適度の軟らかさと残留強度を有する路盤層を構築することができる。

なお、以上の実験１、２においては、アスファルト乳剤とセメントとを、アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量：セメント質量＝１．１４：１の割合で骨材に混合したが、アスファルト乳剤中の蒸発残留物とセメントとの混合量比はこの特定の割合に限られない。一般的に、セメント量が増えると、混合物の硬化体は硬さが増し、アスファルト量が増えると、混合物の硬化体は硬さが減少する一方で、軟らかさが増すと考えられるので、構築する路盤層に求められる特性に応じて、骨材に混合するアスファルト乳剤とセメントの量比を変えれば良い。強度とひび割れ難さを兼ね備えた路盤層を構築するという観点からは、骨材と混合するアスファルト乳剤とセメントとは、ファルト乳剤中の蒸発残留物の質量：セメント質量中の蒸発残留物の質量＝０．７：１～１．２：１の割合で適宜加減すれば良い。

＜実験３：減水剤の添加が硬化体の物性及び好適な含水比に及ぼす影響＞
骨材とアスファルト乳剤とセメントを含む混合物に、一般にコンクリートに使用されている減水剤を添加したとき、混合物の硬化体の物性及び好適な含水比がどのような影響を受けるかを調べる実験を行った。

使用した材料は以下のとおり。
・骨材：粒度調整砕石（最大粒径４０ｍｍ）（乾燥済み）
・アスファルト乳剤：ＭＮ－１（ノニオン系 混合用アスファルト乳剤）（固形分濃度６５質量％）
・セメント：普通ポルトランドセメント
なお、上記骨材（粒度調整砕石）の最適含水比を締固め試験によって測定したところ、５．０質量％であった。また、骨材は乾燥させた後に実験に用いた。

骨材とアスファルト乳剤とセメントを下記表５に示す配合割合で混合し、種々の組成及び含水比を有する混合物とした。これにセメント質量の０．５質量％、１．０質量％、又は１．５質量％の減水剤を添加して、試料１０～１９を調製した。ただし、減水剤の質量は混合物全体の質量と比べて僅かであるので、配合組成の計算には含めていない。因みに、減水剤としては、ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤（商品名「マイティ ３０００Ｓ」花王株式会社製）を用いた。

調製した試料１０～１９のそれぞれを、１５ｃｍ×１５ｃｍ×５３ｃｍの型枠に流し込み、実験１における「転圧なし」と同様にして、マーシャルランマによる突きはせず、必要に応じて突き棒で軽く突くことによって空隙除去するにとどめ、２０℃で７日間養生して硬化させた。硬化した各試料を型枠から取り出して、１５ｃｍ×１５ｃｍ×５３ｃｍの大きさの曲げ強度試験用の試験片とし、「コンクリートの曲げ強度試験方法」（ＪＩＳ Ａ１１０６）に記載されている曲げ強度試験方法に従って、曲げ強度（Ｎ／ｍｍ^２）を測定した。なお、載荷速度は毎秒０．０６Ｎ／ｍｍ^２とした。結果を表５に併せて示す。

また、得られた曲げ強度を「舗装設計施工指針（平成１８年版）」（公益社団法人日本道路協会編集発行、令和２年９月１８日、２７０頁、付表－８．２．２５ 舗装用コンクリートの曲げ強度とその他の強度との関係）に記載されている下記式２の関係式に基づいて一軸圧縮強度に換算した値も併せて表記した。
ｆｃ＝（ｆｂ／０．４２）^１．５［Ｎ／ｍｍ^２］ 式２
ｆｃ：一軸圧縮強度［Ｎ／ｍｍ^２］
ｆｂ：曲げ強度［Ｎ／ｍｍ^２］

表５に示すとおり、試料１０～１９は、すべて、セメント質量とアスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量の合計量が、混合物に含まれる乾燥固形分である骨材の乾燥質量とセメント質量とアスファルト乳剤中の蒸発残留物質量の合計量の１０質量％以上であり、その「転圧なし」の硬化体は１．５２Ｎ／ｍｍ^２以上という高い曲げ強度を示した。この曲げ強度は一軸圧縮強度に換算すると６．８８Ｎ／ｍｍ^２以上に相当するから、セメント・瀝青安定処理路盤の基準とされる一軸圧縮強度の下限値である１．５Ｎ／ｍｍ^２を上回り、路盤層の強度としては十分実用に耐えうる強度である。実験３の結果からも、アスファルト乳剤とセメントとは、前記アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量と前記セメントの質量の合計量が、前記混合物に含まれる乾燥固形分の合計質量の１０質量％以上となる割合で、前記混合物に配合されるのが好ましいことが確認された。

一方、含水比についていえば、減水剤をセメント質量に対し０．５質量％配合した試料１０～１７の中では、含水比が最適含水比の１．１５倍である試料１０において、１．５２Ｎ／ｍｍ^２（一軸圧縮強度に換算すると７．１６Ｎ／ｍｍ^２）という満足できるレベルの曲げ強度が得られている。また、減水剤をセメント質量に対し１．５質量％配合した試料１９では、２．０５Ｎ／ｍｍ^２（一軸圧縮強度に換算すると１０．７８Ｎ／ｍｍ^２）という高い曲げ強度が得られており、試料１９における含水比は、最適含水比の１．０９倍であった。以上の結果から、減水剤を添加する場合には、減水剤の添加量にも依るが、より好適な「含水比／最適含水比」の範囲は、減水剤を使用しないときの１．４倍以上よりも低下して、少なくとも１．０５倍以上であれば良いと結論された。

＜実験４：繊維材料の添加が混合物の硬化体の物性に及ぼす影響＞
実験３で用いたのと同じ材料と、さらに繊維材料を用いて、下記表６に記載の配合組成の混合物の試料２０を調製し、実験３におけると同様にして、その曲げ強度を測定した。なお、繊維材料としては、バルサルト繊維（繊維径：１５μｍ、繊維長：２４ｍｍ）を用いた。なお、試料２０の配合組成において、混合物全量に対する１質量％という繊維材料の配合量は、対骨材乾燥質量に換算すると、約１．３質量％に相当する。

結果は表６に示すとおりであり、繊維材料を配合した試料２０の硬化体の曲げ強度は、繊維材料を含まない以外は略同じ組成の試料１８（表５）の硬化体の曲げ強度に比べて大幅に増加しており、繊維材料の添加が構築される路盤層の強度向上に極めて効果的であることが確認された。

以上説明したとおり、本発明の路盤層の無転圧構築方法と路盤層用の混合物によれば、多大なエネルギーと一般的に大型の作業機械を必要とする転圧による締固め工程なしに、かつ、含水比を最適含水比に調整する手間もなしに、安定した強度を備えた再生路盤層を構築することができる。本発明の路盤層の無転圧構築方法及び路盤層用の混合物は、省エネルギーに貢献するばかりでなく、作業者の負担を減らし、高い作業効率での施工を可能にするものであり、その産業上の利用可能性には多大のものがある。

Claims (11)

1. 骨材とアスファルト乳剤とセメントを混合して、含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある混合物とする工程、及び、前記混合物を敷きならす工程を含み、転圧による締固め工程を含まない、路盤層の無転圧構築方法。
2. 前記混合物とする工程において、前記アスファルト乳剤と前記セメントとが、前記アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量と前記セメントの質量の合計量が、前記混合物に含まれる乾燥固形分の合計質量の１０質量％以上となる割合で、前記骨材と混合される請求項１記載の路盤層の無転圧構築方法。
3. 前記混合物とする工程において、前記アスファルト乳剤と前記セメントとが、前記アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量の前記セメントの質量に対する比が０．７以上１．２以下の割合で、前記骨材と混合される請求項１又は２記載の路盤層の無転圧構築方法。
4. 前記混合物とする工程が、さらに繊維材料を混合する工程を含む、請求項１～３のいずれかに記載の路盤層の無転圧構築方法。
5. 前記混合物とする工程が、プラント混合方式によって行われる請求項１～４のいずれかに記載の路盤層の無転圧構築方法。
6. 既設舗装を少なくとも路盤層の一部を含む深さまで掘削、破砕し、破砕物を前記骨材の一部又は全部とする工程を含み、前記混合物とする工程が、前記骨材の一部又は全部とする工程とともに、路盤層を構築する現位置において行われる請求項１～４のいずれかに記載の路盤層の無転圧構築方法。
7. 骨材とアスファルト乳剤とセメントを含み、含水比が前記骨材の最適含水比を上回る高含水状態にある、路盤層用の混合物。
8. 前記アスファルト乳剤と前記セメントとが、前記アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量と前記セメントの質量の合計が、前記混合物に含まれる乾燥固形分の合計質量の１０質量％以上となる割合で含まれている請求項７記載の路盤層用の混合物。
9. 前記アスファルト乳剤と前記セメントとが、前記アスファルト乳剤中の蒸発残留物の質量の前記セメントの質量に対する比が０．７以上１．２以下の割合で含まれている請求項７又は８記載の路盤層用の混合物。
10. さらに繊維材料を含む請求項７～９のいずれかに記載の路盤層用の混合物。
11. 前記骨材の一部又は全部が既設路盤層の破砕物である、請求項７～１０のいずれかに記載の路盤層用の混合物。

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