JPH07113206A - 透水性舗装法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 目詰まりの起きやすい透水性舗装に長期間透
水性を保持させる。 【構成】 均等な大きさのセラミック球ａだけで構成す
ることによる効果で、一球毎に常に１８箇所の透気性気
孔ｂを保持し、これによってアーチ構造の利点と目詰ま
り無しの構造を確保した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】道路の舗装は一般にアスファルト
やコンクリートを敷均して行われる。舗装は路面に砂利
や石粉を散布して搗固めて基礎地盤を作り、その上に直
接にコンクリートやアスファルトを敷均し上面を整形し
て硬化させる。あるいは、予め工場でコンクリートブロ
ックや煉瓦を作っておいて、これを基礎地盤の上に敷並
べて舗装面を作ることもある。都市の道路は、このよう
にして舗装されていて、現在は土の露出している場所は
ほとんど無い。舗装された路面は水を地下に浸透させな
いので、雨が降ると雨水が集まって湛水する。路面に水
が溜まっていると歩行者は歩きにくいし、車道の場合に
は自動車の走行によって水を飛散させて、歩行者や対向
車に多くの迷惑を掛ける。また、高速で走行している自
動車はスリップ事故の原因ともなる。この様なことを避
けるため、道路には両側に排水溝が設けられている。し
かし、排水溝は河川に雨水を排除するためのもので、地
下に浸透させることはない。この様なことは、自然の摂
理に逆らっている。天然の降雨によって、それが地下に
浸透し、地下水になることにより樹木の生育が保たれ、
動物の飲料水が確保されるのである。これが自然の循環
系である。路面を舗装することによって都市の地下水は
少なくなり、地盤沈下や街路樹の生育に必要な地下水が
枯渇し、一方、下水処理場は降雨の全量を処理しなけれ
ばならないから、本来の目的である下水を処理するに必
要な設備よりも大規模なものが必要となる。若し、雨水
を地下に浸透させれば生活排水だけとなり下水処理場の
設備は小規模で良い。舗装の目的は、歩行者の歩行の安
全と車両の円滑な運行であって、雨水を集めて下水とし
て処理するためのものではない。従って、歩行者と車両
の通行が安全であれば、雨は速やかに直接地下に浸透す
るほうが良い。舗装が雨水を地下に浸透させる能力があ
れば、路面に湛水が生じないから車両の走行も安全で歩
行者も歩きやすい。この様に考えると、舗装は透水性の
有るほうが良い。雨水を完全に地下に浸透することがで
きれば下水処理場の処理能力は大幅に小さくて良く極め
て経済的となる。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、道路の舗
装を透水性とするためのものである。

【０００３】現在各地に施工されている透水性舗装は種
々のものがある。舗装に用いられているコンクリート
は、砂利と砂をセメントと水で結合したものである。こ
のコンクリートの組成は強度を上げるため細密充填にな
るように工夫されている。即ち、使用する最大の砂利の
大きさを定めて、それを一定の容積の中に詰め込むと、
砂利と砂利の間に隙間ができる。次いで、その隙間に詰
め込むことの出来る最大径のものを決めて詰め込むと、
さらに狭い間隙が出来る。この様なことを繰り返しても
っとも狭い間隙をセメントで埋める。この様にして隙間
の無い状態で結合硬化させると、強度の高い水密性のコ
ンクリートができる。（実際の施工に際しては経験によ
って配合がきめられる）しかしながら、この発明による
透水性の舗装とするためにはコンクリートが連続気孔を
持っていなければならない。コンクリートに連続気孔を
与えるには細密充填における最小の材料であるセメント
を使用しなければ良い。そのようにすると、セメントの
占めるべき最小範囲の気孔が残ることになる。しかし、
セメントは微細孔を充填する材料であると同時に砂利、
砂の結合材であるから、セメントを使用しないでは一体
化させることができない。そこで、例えば砂を使用しな
いで砂利とセメントと水を混合すると、セメントは砂利
の表面に付着して隣接の砂利と結合するが、砂の占める
空間は砂が無いため充填されず、この部分に空隙を生じ
て透水性の気孔を作る。この場合の結合材として、セメ
ントと水の代わりにアスファルトを用いたものが透水性
アスファルト舗装であり、熱硬化性樹脂を用いたものが
透水性樹脂コンクリート舗装である。樹脂コンクリート
や透水性アスファルトは砕石や天然砂利を使用してい
る。これらに使用する骨材は雑多な形状であるから隣接
骨材との接点が一定では無く、連続孔の数や大きさもま
ちまちである。また、Ｌ形の孔や奥が広くなった孔がで
きるから、表面から侵入したゴミやチュウインガム等が
入り込んで取れなくなり透水性を阻害する。透水性アス
ファルトの場合には砂利の表面を均等に被覆することな
く、不規則に広がった間隙部分に余分なアスファルトが
介在し、これが、夏季の温度上昇によって溶け出して気
孔を埋め、透水性を阻害するなどの事故が生じる。この
発明は、これらの既存の透水性材料の欠点を改良し、常
時透水性を維持すると共に透水性能を向上するための材
料組成を一定の基準とすることを特徴とする透水性舗装
の改良に関するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】従来施工されている透水
性舗装は、日時か経過すると目詰りして透水性が低下す
る欠点がある。この発明は、この欠点を改良するための
ものである。

【０００５】透水性舗装の透水性を低下させる原因は次
の３点である。 外部からの侵入物（ゴミ・塵埃等）による目詰まり。 結合材の溶融物による目詰まり。 骨材や構成物の変形による透水孔の喪失

【０００６】の原因はゴミや塵埃等が透水性舗装の孔
の部分に詰まって透水孔を目詰まりさせることによるも
ので、従来用いられている天然砂利や砕石の場合には

【図−６】に示すように抉れた孔や、内部で拡大してい
る孔などにゴミや塵埃等が詰まったとき、水洗や降雨に
よって流れ去ることも無く、一旦詰まったゴミや塵埃等
が何時までも存在して雨水の透過を阻害する為である。

【０００７】の原因による目詰まりは、セメントや熱
硬化性樹脂を結合材としているときは起こらない。透水
性アスファルト舗装の場合に起こる現象である。アスフ
ァルトは融点の低い熱可塑性樹脂であり、真夏の太陽熱
によって舗装面が高温になると軟化し、歩行者の加重に
よって踏み固められて変形し、透水孔を喪失する。この
現象は、骨材と骨材が直接接触せず、余分なアスファル
ト層の介在する場合に促進され、アスファルト舗装は骨
材に比較してアスファルトの使用量が多いい傾向があ
り、この現象の起こりやすい原因となっている。

【０００８】の原因によるものは、一般に骨材や結合
材が変形しやすい、強度の低いもので構成されていると
きに起こる。極端な例で述べれば、パーライトとゴムの
りで透水性舗装を構成したとすれば、何等荷重の加わら
ないときには透水性を保つが、人がその上を歩行したと
きには、その荷重が加わることによってパーライトは簡
単に破壊されゴムのりは変形して透水孔を喪失し、透水
性を喪失することは明白である。これと同様の原理によ
って、破砕時のひびわれを内在している砕石や、柔らか
な材質を含む砂利を用いた透水性舗装や変形しやすいア
スファルトを結合材として用いる透水性舗装において起
こりやすい。

【０００９】この発明は、これらの原因を解決して長期
に透水性を保持する透水性舗装を得るためのもので次の
要領による。の原因による目詰まりを解決するのは可
能な限り真円球に近い球体を構成骨材として使用するこ
とによって可能である。天然砂利や砕石は形状が一定で
無く、また、大きさも様々である。従って、隣接した材
料間で構成される間隙の形状もまちまちで、

【図−３】および

【図−６】の如くである。このようにＬ形や、くの字
形、或いは内部で拡大している孔に外部からゴミ等が侵
入すると表面を洗浄しても取り除くことが出来ない。し
かし、この発明によるときには、これらの原因となる形
状の材料を使用せず、一定の大きさで可能な限り真円球
に近い球体を用いて、この問題を完全に解決することが
できる。

【００１０】均等な大きさの真円球を積み重ねた状態で
水平に切断した状況を示したものが

【図−４】である。円は、その外周に６個の同径の円を
接することが出来るが、その間の均等な位置に６箇所の
弧線で構成するほぼ三角形の隙間を作る。例へば直径１
５ｍｍの円の間には約５ｍｍの高さを持つ三角形様の間
隙が６ヶ所できる。この状況は球体に接する全ての方向
断面について同様で、球は、その全表面に１８ヶ所で同
径の球を外接し、連続した、ほぼ三角形様の空隙を１８
ヶ所作る。

【００１１】

【図−４】を舗装表面の真上から見た状況と考えると、
一個の球体は、その周囲に６個の同径の球と６個の空隙
を以て接している。この６ヶ所の空隙の形状は孤線を以
て描く三角錐状で、先端には他の球体が存在し、次の三
角錐の先端へ連続している。従って、円球状材料で構成
された舗装面の透水孔は底を上にした円錐状であり、ゴ
ミ等の狭雑物は逆円錐状の浅い杯に入れた状態であると
考えて良い。従ってこの様な状況で滞留しているゴミ
は、雨が降ると表面水と一緒に流失したり、或いは晴天
で乾燥して風が吹くと飛ばされたりして長期間留まるこ
とは出来ない。ゴミや狭雑物は広い三角錐の底から狭い
三角錐の先端に集まり攻めぎ合って次へ進めない。しか
し、降雨は流体であるから、この間隙を通って次の三角
錐に流れ込み、また、次の６方向に分散して行く。従っ
て、仮に表層から第２層に流れ込んだゴミが有ったとし
ても、６倍の流路に分散して流れることとなり目詰まり
は起こさない。目詰まりの原因は流入する流路より流出
する流路が狭いときに起こるものであるから、この発明
における構造の場合には、表層の間隙から侵入したゴミ
は６倍の倍率で広がる流路に流入するため理論的に目詰
まりを起こさない。表層のゴミは、浅い三角錐の中に溜
まった状態で、降雨や風によって移動しやすい状況にあ
る。実際に使用する円球状の焼成セラミックボウルの直
径は２〜３ｍｍであるから凹溝の深さは０．６〜０．８
ｍｍと推定できるから目詰まりして透水性を阻害すると
は思えない。

【００１２】の原因の解決は、コンクリートと熱硬化
性樹脂を結合材として使用する場合には必要でない。ア
スファルトを用いるときには、アスファルトの使用量を
最小の使用量に止め熱による軟化流失を無くすることで
ある。

【００１３】の原因の防止には、骨材や構成物の材質
を選ぶことが必要である。真円に近い球体を自然物から
得ることはほぼ不可能であるから、強度的な見地から人
工的に焼成したセラミック球体を用いる。ラミック球体
は磨耗性も高いから舗装材として優れている。

【００１４】（発明にかかる特徴）この発明の特徴は可
能な限り真円形に近い球体で同一径の骨材と熱硬化性樹
脂とによって構成されることにより発揮される。同一径
球体を無作為に積み重ねると

【図−１】及び

【図−５】のような断面構造を示す。この構造は一個の
球体を中心として考えると相接する球体の方向において
６ヶ所で隣接し、３方向の断面で同様である。即ち、一
個の球体を中心として、その外周で１８個の球体と接し
ている。それらの球体の径は同一であるから３方向とも
同じ状況を示し、幾何学的な立体的なハニカム構造とな
る。この構造における特徴を

【図−５】によって説明する。

【００１５】

【図−５】に於いて上部にＰ．Ｔ．Ｗ．の荷重が加わっ
た場合に、その荷重の収支はどのようになるのか検証し
てみる。先ず、第一層の球体上部に加わったＰの荷重は
球体底面でＰ_１の分力に３ヶ所で分かれて荷重を第二層
目の球体に伝える。ここにＰ_１＝１／３Ｐである。次い
で、第二層目の荷重であるＰ_１は、そのベクトル方向の
底面と第二層目が隣接する６個の球体との接点において
分散し合計７ヶ所の分力（Ｐ_２，Ｐ_２′，・・・
Ｐ_２ ^６′，）となって荷重を次に伝える。ベクトル方向
分力Ｐ_２′は更に第三層の球体に荷重を伝へてＰ_３，Ｐ
_３′，・・・Ｐ_３ ^６′の分力を発生する。もう一方の荷
重ＴはＰと同様の作用によってＴ_１，Ｔ_２，を発生する
が

【図−５】で明らかなように分力のベクトル方向がＰ_２
とは逆で、Ｐ_２とＴ_２とは第二層において同じ位置
（点）に加わるから、球体は水平方向に押し付けられて
結束力を強くする。また、荷重ＷについてもＷ_１，
Ｗ_２，Ｗ_３の分力を発生し，第三層において外力Ｐによ
って発生した分力Ｐ_３と逆方向のベクトルを示すから第
三層においても球体はお互いに押し付けられて一層固結
を固くする。このようにして、球体は幾層あっても時計
廻り１５０度と２１０度及び水平力（２７０度）の三方
向の分力として荷重を伝達し、隣接する球体は逆方向に
荷重を伝達し、あるものは釣り合って減衰しながら幾何
学的に上載荷重を基礎面に伝達する。このように、この
発明にかかる構造では荷重が加わるとラーメン構造を構
成し、荷重の一部はお互いに打ち消し合って減衰し荷重
強度を少なくする。このような作用は完全円形に近い球
体ほど強く、不規則な形状の砂利や砕石では分力のベク
トル方向が無数に分かれ接点にせん断力が発生し、この
発明におけるごとき有利な作用は絶対に発生しない。

【００１６】この発明における有利な作用を完全に作動
させるためには、球体の接点をヒンジとして作用するよ
うにしなければらない。このためには、弾力性の高い熱
硬化性樹脂で接着するのが良い。セメントを接着材とし
て使用しても弾性係数が高いので効果は少ない。合成樹
脂はセメントの１／１０以下の弾性係数なので作用効果
は高い。熱硬化性樹脂を結合材として利用する利点は他
にもある。それは、アスファルトのように夏期に太陽熱
で軟化したり流動化して透水孔を埋める等の事故が起こ
らないことである。さらに、熱硬化性樹脂は硬化時に幾
分収縮するから、若し、樹脂量が多くて気孔部分を多少
塞ぐことが有っても、硬化によって体積が減少して気孔
部分を回復する作用もある。セメントやアスファルトに
おいては、このような作用は全く起こらない。

【００１７】この発明における弱点は表層の強度であ
る。表面を歩行したり、車両が走行すると垂直力だけで
無く各種の斜向き力が加わる。表層にはその上に球体が
ないからラーメン構造を構成せず外力の分散や減衰が無
く周囲６ヶ所と底面の接点の計７ヶ所で全ての斜張力を
負担しなければならない。従って、２層目より下の球体
に加わる荷重の大きさよりも遥かに大きい荷重を負担し
なければならない。その為何等かの方法で補強するほう
が良い。補強方法は種々の物があるが、この発明におい
ては特許請求範囲（２）に表示した如く、舗装表面に偏
平な自然石やタイル又は樹脂モルタル層を介在させ、球
体表面をこれら材料の表面より少し低くしておくと、前
記の各種荷重が第一層の球体に直接加わることがないか
ら外力により球体が舗装面から外れたり抉れたりするこ
とは無くなる。更に、これを有効に利用するならば各種
の着色や配列による模様付けなど種々の応用が出来る。
その状況の一例は

【図−２】および

【図−７】に示す如くである。

【００１８】

【作用】この発明による透水性舗装は、使用する骨財の
粒径を一定形状の球体とし表面を被覆するに必要な最低
量の熱硬化性樹脂を結合剤として用いることによって幾
何学的な均等断面形状を構成させて荷重を分散軽減し
て、長期の使用に際しても材料の疲労を生じさせないよ
うにした上、透水孔を入口より段々と広がるようにした
ことにより目詰まりによる透水能の低下を防止して長期
の耐久性を確保することができた。

【００１９】

【実施例】透水性舗装を施工する場合に注意しなければ
ならないことは基礎地盤の支持強度である。基礎が軟弱
であればその上に乗る透水性舗装は基礎地盤の変動に伴
って移動し、その為縦断的及び横断的曲げせん断応力を
受けてひび割れたり、陥没したりする。そのため十分堅
固な安定路盤の上に施工しなければならない。このよう
なことから、コンクリート路盤の場合には心配はない
が、土や砂利で構成されている路床の上に透水性舗装を
施工する場合には路床改良を実施して支持力を高めなけ
ればならない。このような実施例を愛媛県大洲市の国立
運動公園陸上競技場前庭に２，６００ｍ^２施工した実例
について、路盤及び透水舗装厚さについての設計と施工
につき述べる。

【００２０】 舗装厚さ計算透水性舗装を行う路床を石灰と砕石で処
理して支持強度を増強し、その路床のＣＢＲ値を３０％
程度として計算した。なを、路床の透水能を低下させな
いように石灰の添加量は２％程度にとどめた。 仮定厚さ 粒調砕石厚さ ｔ＝１５ｃｍ 路床改良厚さ ｔ＝２５ｃｍ 透水舗装厚さ ｔ＝ ５ｃｍ として、上記の仮定値が適正かどうかを計算する。 等値換算係数を粒調砕石路盤０．３５ また透水舗装
（樹脂コンクリート）は１．０として、 Ｈ＝５＋１５＝２０ｃｍ ２０．４−２０＝０．４ｃｍ ２０．４×０．０５＝１．０２＞０．４ Ｔ_Ａ＝５×１＋１５×０．３５＝１０．２５ｃｍ＞７．
４ｃｍ 従って仮定厚さは安全である。従ってこの仕様に従って
路盤を施工した。

【００２０】使用材料径と接着用樹脂量の計算 この発明による透水舗装は均一粒径の骨剤を使用して骨
剤の周辺に１８ヶ所の接点を幾何学的に設けてラーメン
構造を構成させ荷重を分散して耐久性を高めるものであ
るから、実際に施工する前にその現場に最適の粒径を決
定しなければならない。実用上では２．５ｍｍフルイを
通過し２ｍｍフルイに止どまる焼成セラミック球を骨材
として使用することとして、その表面を被覆して透水性
樹脂モルタルを作るに最低必要な樹脂量を計算する。焼
成セラミック骨材の粒径 Ｄ＝２．５ｍｍ 結合剤樹脂被膜厚さ δ＝０．１ｍｍ 結合剤樹脂の密度 ρ＝１．０ 焼成セラミック骨材の密度 γ_１＝２，３ 焼成セラミック骨材の容積重量γ_２＝１，６００ｋ／ｍ
^３ としたとき、結合剤樹脂の最少必要量Ｑは となり ８３，４７８／１，６００≒０．０５２ 即ち、骨材重量の約５．２％の樹脂を使用すれば良い。

【００２１】施 工 −１，必要資材 焼成セラミック骨材（Ｄ＝２，５ｍｍ） ２，６００ｍ^２×０．０５２×１，６００ｋｇｍ^３＝２
０８．０００ｋｇ 必要な樹脂量（エポキシ樹脂・主剤２／硬化剤１） ２０８，０００×０．０５２＝１０．^８１６ｋｇ

【００２１】−２，施工方法 路盤調整した路床箇所へ焼成セラミック骨材とエポキシ
樹脂を所定量混合したものを厚さ５ｃｍに敷均す。施工
上の利便性から一回に６ｍ^２敷均す量で混合する。焼成
セラミック球４８０ｋｇに対し、エポキシ樹脂主剤１
６．６４ｋｇと硬化剤８．３２ｋｇを予め混合し、ミキ
サーの中に両者を入れて良く混練してから運搬一輪車に
移して施工場所まで運搬する。厚さ５ｃｍの木製定規に
よって施工厚さを規制しながら敷均し、コテにて表面を
水平に仕上げる。その後、２４時間程度放置してから透
水試験を行ったが、その透水係数は４，０×１０^−２ｃ
ｍｓｅｃ以上であった。なを３〜５ｍに１ヶ所の目地を
設ける必要がある。

【００２２】

【図面の簡単な説明】

【図・１】 特許請求範囲（１）の構造を示す舗装の断
面図

【図・２】 特許請求範囲（２）の構造を示す舗装の断
面図

【図・３】 従来方式の透水性舗装の状態を示す断面図

【図・４】 発明の主旨と構造を示す拡大図

【図・５】 発明による作用を示す荷重の移転径路模式
図

【図・６】 従来方式の透水性舗装の状態を示す断面拡
大図

【図・７】 特許請求範囲（２）の構造を示す舗装の平
面図

【符号の説明】

ａ は焼成セラミック球 ｂ は本発明によって出来る透水性気孔 ｂ′は従来品骨材によりできる透水性気孔 ｃ は特許請求範囲（２）による表面保護材料 ｄ は表面保護材料間の溝で透水する部分 ｅ は従来品骨材の形状 ｆ は従来品骨材にできた気孔に詰まって透水性を失わ
せている狭雑物 Ｐ，Ｔ，Ｗは透水性舗装上に加わる荷重 ｐ_１，ｐ_２，ｐ_２′，ｐ_３・ｐ_４，ｐ_５，はＰによる分
力 ｔ_１，ｔ_２，ｔ_２′，はＴによる分力 ｗ_１，ｗ_２，ｗ_２′，ｗ_３，ｗ_３′はＷによる分力，

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼成したセラミック球体を隣接した球体と
   立体的に１８箇所で接触させて幾何学的なハニカム構造
   として力学的アーチを構成させることを特徴とする透水
   性舗装
2. 【請求項２】上記の舗装表面に偏平な自然石片又はタイ
   ルおよび樹脂モルタルを介在させて表面のすり減りに対
   する補強並びに着色した模様を付加することを特徴とす
   る透水性舗装