JPH08209612A - 人工骨材を使用した舗装体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定常的な路面の凍結抑制効果を確保するとと
もに、良好な耐久性を有した弾力性舗装体を提供する。 【解決手段】 舗装体の表面に粒径が５ｍｍ以上の骨材
状弾性体を圧入か又は構築のための転圧作業が不要な舗
装材料に粒径が５ｍｍ以上の骨材状弾性体を混入した材
料により形成してなる弾力性を有する舗装体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は凍結防止性耐久性に
優れた弾力性を有する舗装体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、積雪寒冷地では、スパイクタイヤ
使用の制限に伴い、冬期における円滑かつ安全な車両交
通を確保するための早急な対策が望まれている。舗装側
からの対策としては、無機塩化物系材料を舗装体に混入
することにより凍結温度を下げる方法、粒径２．５ｍｍ
以下程度のゴム粒子をアスファルト混合物に添加・混練
することにより舗装体に弾力性をもたせて凍結を抑制す
る方法、あるいはロードヒーティングにより路面を完全
に露出させる方法などが主に行われている。しかし、塩
化物系材料の混入による方法では、溶出した塩化物溶液
により道路構造物が錆びたり、植栽が枯れるなどの塩害
の問題があるとともに、舗装体の耐久性に関しても塩化
物溶出後に残留した空隙が耐摩耗性の低下につながるな
ど、耐久性に悪影響を及ぼす例があることから望ましい
方法ではない。

【０００３】ゴム粒子を添加・混練する方法の場合に
は、一般的に添加量が３〜５％程度であるが、この程度
の添加量では舗装体全体としての高い弾力性を得ること
は難しい。さらに、表面に露出したゴム粒子による局部
的な弾力性の効果についても、ゴム粒子の粒径が小さく
露出面積が少ないため、たわみによる凍結面の破壊や舗
装体との付着を低減するなどの凍結抑制に対する十分な
効果は期待できない。実際、実道での適用例においても
定常的な効果が確認されるまでには至っていない。この
対策として、ゴム粒子の添加量を増加させることも考え
られるが、現状の添加量でも転圧した際に締まり難く、
摩耗やゴム粒子の飛散など耐久性に対する懸念があるこ
とから、極端に添加量を多くすることは困難である。し
たがって、当該方法は環境保全に対する影響はないもの
の、定常的な効果および耐久性の面で課題が残されてい
る。ロードヒーティングにおいては、路面の確実な露出
によってその効果は非常に大きいものの、イニシャルコ
ストやランニングコストが高く、大幅な普及は冬期にお
ける道路管理費の圧迫あるいは増大をもたらすことか
ら、適用面積の大幅な増加は望めない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のゴム粒子を添加した弾力性舗装の欠点を解消し、定常
的な路面の凍結抑制効果を確保するとともに、良好な耐
久性を有した弾力性舗装体を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は舗装体の表面に
粒径が５ｍｍ以上の骨材状弾性体を圧入か又は構築のた
めの転圧作業が不要な舗装材料に粒径が５ｍｍ以上の骨
材状弾性体を混入した材料により形成してなる弾力性を
有する舗装体に関するものである。本発明において骨材
状弾性体を圧入する舗装体の材料としてはアスファルト
系、セメント系、樹脂系など、敷均しや転圧、流し込み
作業によって仕上げる材料であれば、本質的にはいかな
る種類および配合のものでも用いうる。例えばロールド
アスファルト混合物、開粒度アスファルト混合物、砕石
マスチック混合物、グースアスファルト混合物、半たわ
み性舗装用混合物等が上げられる。また骨材状弾性体を
混入する舗装材料としても、例えばグースアスファルト
混合物やセメントコンクリートなどのように構築する際
に転圧作業を必要としない材料であれば本質的にはいか
なる種類および配合のものでも用いうる。これら舗装材
料の詳細な配合は、例えばアスファルト系であればマー
シャル試験などによって耐久性、混合性、施工性などに
ついて試験検討し、用途、用法に適合するように設計さ
れるが、他の材料についてもアスファルト系と同様に従
来技術を用いて目的、用途に応じた配合設計がなされ
る。

【０００６】本発明で用いる骨材状弾性体は粒度が５ｍ
ｍ以上であって舗装体よりも弾力性を有するものであ
り、天然又は合成ゴム、ウレタン系樹脂、コルクあるい
はこれらの複合体等が例示され、特に耐熱性を有するも
のが好ましく用いられる。尚ここで言うところの弾性、
弾力性とは、ゴムのように弾性限度内でのひずみが大き
いことを指しており、剛体で言われるところの弾性挙動
とは異なる。この弾力性の程度をゴムの硬度で表した場
合、舗装体の材料および施工条件によっても異なるが一
般的には２０℃でのＪＩＳ硬度５０以上の範囲である。
弾性体の形状は骨材として用いうるものであれば特に限
定されない。また、粒径は５ｍｍ以上であれば上限は特
に限定されない。特に好ましい粒径は１０〜３０ｍｍで
ある。完全に圧入されて良好な耐久性が得られるために
は、通常圧入する舗装材料の骨材最大粒径の１／２以上
でかつ舗装体厚さの１／２以下であることが望ましく、
特に１／２．５以下であることが望ましい。また粒度は
均一性を得るために粒度範囲の狭い単一粒度であるほど
望ましい。

【０００７】さらに、交通量の非常に多い個所などにお
いて弾性体の飛散が懸念される場合には、結合材を事前
に弾性体にコーティングするかあるいは舗装表面に塗布
または散布するなどして、基体の舗装材料との付着を高
めることが好ましい。これにより弾性体の飛散に対して
より高い耐久性が得られる。使用する結合材はストレー
トアスファルトなどのアスファルト系バインダーや乳剤
およびエポキシ系、アクリル系などの各種樹脂バインダ
ーの他、基体の舗装材料との付着性が向上するものであ
ればいかなるものでもよい。その使用量は、コーティン
グする場合であれば一般的に弾性体に対する重量比で１
〜１０％程度であるが、最適範囲は使用するバインダー
の種類によって異なる。塗布あるいは散布する場合であ
れば、通常は単位面積当たり０．３〜１．５ｋｇ／ｍ²
程度である。

【０００８】さらに、舗装体の流動が懸念される場合あ
るいはバスレーンや景観舗装などで舗装を着色する場合
には、明色あるいは有色の弾性体を用いることによって
舗装体温度を低減して耐流動性を向上させたり、舗装表
面を様々に有色化することが可能である。骨材状弾性体
を圧入することにより弾力性舗装を構築するに際しては
いずれの舗装材料においても、まず各舗装材料に応じた
通常の施工方法で材料の敷均しを行う。骨材状弾性体の
圧入は、例えばアスファルトコンクリートのように転圧
により締め固めて仕上げる舗装の場合には、敷均しが終
了した表面に骨材状弾性体を所定量散布し、基体となる
舗装材料と同時に転圧して、骨材状弾性体を圧入する。
この際の散布量は、使用する弾性体の１個当たりの重量
によっても異なるが当該重量が５〜７ｇ／個の場合には
２〜８ｋｇ／ｍ² であり、弾性体の密集による飛散を防
ぐためには単位面積当たりの個数が弾性体の粒径が２０
ｍｍ前後の場合で３００〜６００個／ｍ² であるのが望
ましい。また、十分な凍結抑制効果を得るためには圧入
した弾性体が舗装表面に露出する割合を８％以上確保す
ることが望ましい。

【０００９】セメントコンクリートのように振動により
締め固めて仕上げる舗装では、敷均し面に弾性体を所定
量散布した後、基体となる舗装材料と同時に振動機で締
め固めを行い、弾性体を圧入する。これらの他、締め固
め作業が不要な流し込み作業による敷均しだけで仕上げ
る舗装材料の場合には、敷均し面に人工骨材を散布した
後、例えば適当な大きさの平板などにより弾性体を押し
込んで圧入する。なお、当該方法による弾力性舗装の構
築では、仕上がり後に剛となった既設の舗装体であって
も加熱などの再処理を行うことにより軟化して圧入可能
な状態になるものであれば舗装体の新設および既設は問
わない。

【００１０】次に本発明の骨材状弾性体を混入した舗装
材料により弾力性舗装を構築する場合の骨材状弾性体の
混入量は、多いほどその効果は向上するが耐久性および
施工性、経済性などを考慮して、弾性体の材質にもよる
が通常は混入する舗装材料に対する重量比で５〜２０％
程度が望ましい。当該材料の製造は、基体の材料によっ
て混入する時期が異なる場合もあるが、混合のための専
用機械および特殊な作業を必要とせず通常のものを用い
うる。また、その施工方法についても、いずれの舗装材
料においても、各舗装材料に応じた通常の施工方法によ
って構築可能であり、特別な作業は伴わない。

【００１１】

【発明の効果】本発明による弾力性舗装によって、従来
の弾力性を活用した凍結抑制舗装で問題であった定常的
な凍結抑制効果および良好な耐久性を全て改善すること
が可能であり、さらには車両の走行による騒音を低減す
ることも可能である。弾力性舗装の路面凍結抑制の機構
は以下のように説明できる。まず、第一の要因は、舗装
材料に混入した骨材状弾性体の弾力性により、載荷時の
舗装体のたわみ量を大きくし、氷版の限界強度（例えば
許容たわみ量や許容応力など）以上とするあるいは強度
の低下を図るなどして氷版の割れや剥離を助長するもの
である。第二の要因は、路面に露出している骨材状弾性
体の載荷時における局部的な変形によって氷版のたわみ
および応力の増大を図り、前述と同様な効果を得るもの
である。第三の要因は、骨材状弾性体として用いるゴム
やウレタン系樹脂などに対する氷の付着力が一般的に小
さいため、弾性体が路面に露出している部分の付着力が
低減され氷版の剥離が助長されるものである。

【００１２】したがって、凍結抑制効果は舗装体全体の
たわみを大きくし、かつ表面に露出する弾性体を多くす
ることで向上する。これは従来の方法では、ゴム粒子の
添加量を増加させることを意味する。しかし、転圧によ
って構築する舗装体では、ゴム粒子の極端な増加は転圧
時にゴムの弾力性により十分な締固め効果が得られず緻
密な舗装体とならないため、強度および耐久性が大きく
低下する。特にゴム粒子の径が小さい場合には供用後に
ゴム粒子の飛散が問題となる。また、ゴム粒子の添加量
を増加させた場合でも、ゴム粒子の粒径が小さいため局
部的な変形が小さく、付着力の低減は表面に露出する量
に限界があるため効果の向上は望めない。したがって、
従来の弾力性舗装における欠点は、十分な締固め効果が
得られないことおよびゴムの粒径が小さいことに起因し
ている。

【００１３】本発明の骨材状弾性体を圧入する弾力性舗
装では、転圧の際に骨材状弾性体の弾力性が締固めに及
ぼす影響は表面近傍にとどまり、かつ骨材状弾性体は表
面に点在する状況のため締固め効果をほとんど損なうこ
とがなく、十分な強度および耐久性が確保できる。ま
た、当該舗装では舗装全体のたわみを大きくすることは
できないが、圧入する骨材状弾性体の粒径が従来と比較
して大きいため局部的な変形が大きく、かつその影響範
囲も拡大する。さらに、散布量が比較的少ない場合でも
骨材状弾性体が表面に露出する面積の割合が大きいた
め、氷版の付着力の低減も十分得られる。

【００１４】次に本発明の骨材状弾性体を混入した舗装
材料による弾力性舗装では、構築する際に転圧を必要と
しないため、骨材状弾性体の弾力性は舗装体の緻密性に
はほとんど影響しない。このため混入量を大幅に増加さ
せることができるとともに骨材状弾性体の粒径が大きい
ことから、強度や耐久性をほとんど損なうことなく舗装
体全体のたわみ量および局部変形を増大させることが可
能である。氷版の付着力低減については、骨材状弾性体
の混入量の増加により表面に露出する面積が増すため向
上するが、骨材状弾性体の圧入を同時に行うことによ
り、さらに大きな効果を経済的に得ることができる。

【００１５】また、本発明による弾力性舗装では凍結抑
制効果だけでなく、車両の走行による交通騒音の低減や
道路の凍上抑制に対しても効果を有している。交通騒音
の発生は種々の要因によるが、その中の大きな要因とし
てはタイヤから発生する騒音、いわゆるタイヤノイズが
挙げられる。タイヤノイズの発生は、タイヤトレッドに
圧縮された空気の解放やタイヤ側面の振動などに起因し
ている。しかし、本発明による弾力性舗装では、タイヤ
が接地する際の路面の凹凸による衝撃を舗装体全体ある
いは表面に露出している骨材状弾性体の弾力性によって
緩和されることから、タイヤ側面の振動が少なく、走行
時におけるタイヤノイズの発生が抑制できる。道路の凍
上は寒冷期に外気による冷却によって舗装体内の温度が
低下し、路床や路盤内の水分が氷結による体積増加して
舗装の破壊や強度低下が生じる。骨材状弾性体に通常に
用いられる材質であるゴム、ウレタン樹脂、コルクなど
は一般的に熱伝導率の小さいことが知られているが、こ
のような熱伝導率の小さい材質を用いた骨材状弾性体を
所定量散布あるいは混入することにより当該層が断熱層
として働き、寒冷期における舗装体内部の熱の放出を抑
制するため路床および路盤の凍上抑制にも効果がある。
したがって、本発明による骨材状弾性体を圧入ならびに
混入した弾力性舗装は、従来の弾力性舗装の欠点を解消
し、定常的な凍結抑制効果および良好な耐久性を提供す
るとともに、さらには交通騒音の低減および道路の凍上
抑制効果をも提供することが可能である。

【００１６】

【実施例】以下に従来の弾力性舗装と本発明による弾力
性舗装の供試体を作製し、凍結抑制効果ならびに耐久性
を室内試験で比較した例を示す。

【００１７】実施例１ 従来の弾力性舗装はギャップ型粒度のアスファルト混合
物に２．５〜５ｍｍの粒径のゴム粒子を混合物の重量に
対して５％添加したものを混合物（Ａ）とし、同様の添
加量を９％としたものを混合物（Ｂ）としてそれぞれ作
製した。混合物の配合を表−１に示す。

【００１８】本発明による弾力性舗装はロールドアスフ
ァルト用混合物の表面に粒径が１３ｍｍの骨材状ゴム製
弾性体を４ｋｇ／ｍ² 散布して圧入したものを混合物
（Ｃ）とし、グースアスファルト混合物に同様の骨材状
弾性体を混合物の重量に対して１０％混入したものを混
合物（Ｄ）としてそれぞれ作製した。混合物の配合を表
−１に示す。試験に用いた供試体は上記４種類とし、試
験はラベリング試験および氷版破壊試験をそれぞれ行
い、耐久性と凍結抑制効果を比較した。ラベリング試験
は、幅１５ｃｍ、長さ４５ｃｍ、厚さ５ｃｍの供試体を
用い、試験条件は温度−１０℃、試験時間９０分、クロ
スチェーン使用で磨耗量を測定した。

【００１９】氷版破壊試験は、以下の要領で行った。供
試体は幅、長さとも３０ｃｍ、厚さ５ｃｍのもの使用
し、周囲に高さ３ｍｍの型枠を設け、型枠内に満たした
水を氷結させて厚さ３ｍｍの氷版を形成した。次に型枠
をはずした供試体を用いて、室温が−５℃の室内でホイ
ールトラッキング試験（荷重：７０ｋｇ）のトラバース
走行を行い、各供試体の氷版の割れが生じる走行回数を
測定した。上記の試験結果は表−２に示すとおりであ
る。

【００２０】ラベリング試験において混合物（Ａ）の試
験終了後の供試体の状態は、表面のモルタル分とともに
ゴム粒子が飛散し、摩耗による溝が生じていた。混合物
（Ｂ）のラベリング試験による磨耗量は混合物（Ａ）の
ものと比較して極端に大きく、試験終了後の供試体の状
態も摩耗によって供試体が一部破壊していた。これは、
混合物（Ｂ）の供試体が全く締め固まっていないためで
あり、実道での供用が不可能であることを示している。
一方、混合物（Ｃ）および混合物（Ｄ）の供試体は、混
合物（Ａ）の磨耗量に比べて非常に小さく、試験終了後
の供試体も表面のモルタル分が若干摩耗している程度で
ほとんど摩耗していない状態であった。氷版破壊試験の
結果によると混合物（Ａ）および混合物（Ｂ）は、重交
通路線の約１ケ月間の走行輪数に相当する１０万回走行
でも氷版の割れが生じておらず凍結抑制効果は確認でき
なかった。また、混合物（Ｃ）および混合物（Ｄ）につ
いては、氷版の割れが生じる走行回数に若干の差はある
ものの、どちらもまず表面に露出している骨材状弾性体
の部分で氷版の割れが発生し、その範囲が走行回数の増
加とともに拡大する傾向があり、良好な凍結抑制効果が
認められた。したがって、本発明による舗装体は従来の
ものと比較して摩耗に対する抵抗性が優れているととも
に、非常に良好な凍結抑制効果をも有している。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】実施例２ 以下に圧入した弾性体が舗装表面に露出する割合と氷版
の破壊効果について有限要素法を用いて比較解析した例
を示す。図２は有限要素法を用いて弾力性舗装の表面に
形成された氷版に載荷した場合の氷版層内に生じる引張
り応力の状態を弾性骨材の表面露出率を変えて比較した
結果である。解析条件は、解析モデルを２次元４節点固
体要素とし、表面露出率に応じてモデル端部の位置を設
定しており、その他の条件は表３と図中に示すとおりで
ある。なお、モデル端部は個々の弾性体が受け持つ領域
の最遠部であることを意味する。この結果によると露出
率１０〜１５％では引張り応力１０〜２０ｋｇｆ／ｃｍ
² の応力状態がモデル端部まで達している。一般的に氷
版の引張り破壊強度は１５ｋｇｆ／ｃｍ² 前後とされて
いることから、こうした状態は氷版の破壊が載荷領域全
体に拡大することを示唆している。したがって、十分な
凍結抑制効果を得るためには路面露出率を８％以上特に
１０％程度確保することが望ましい。

【００２４】実施例３ 以下に通常の舗装と本発明による弾力性舗装の供試体を
作製し、断熱効果を室内試験で比較した例を示す。通常
の舗装は表層混合物にロールドアスファルト用混合物の
みとしたものを舗装（Ａ）とし、本発明による弾力性舗
装はロールドアスファルト用混合物の表面に粒径が２０
ｍｍの骨材状ゴム弾性体を３ｋｇ／ｍ² 、６ｋｇ／ｍ²
散布して圧入したもの舗装（Ｂ）、（Ｃ）としてそれぞ
れ幅、長さとも３０ｃｍの供試体を作製した。また、各
舗装の断面構成は表層５ｃｍ、基層５ｃｍ、路盤層５ｃ
ｍの３層構成とし、基層、路盤層には一般的な材料であ
る粗粒度アスファルト混合物、粒状砕石をそれぞれ用い
た。試験は上記３種類の供試体を恒温室に放置し、室温
を２０℃〜−２０℃まで変化させて路盤層下面の温度変
化を熱伝対を用いて測定した。測定した路盤層下面の温
度変化について比較した結果を図３に示す。なお、外気
温の変化および舗装断面は図中に示すとおりである。舗
装（Ｂ）および（Ｃ）は舗装（Ａ）と比較して最低温度
が２℃〜４℃程度高く、０℃以下となっている時間も短
い。また、舗装（Ｂ）と（Ｃ）では、圧入した骨材状ゴ
ム弾性体の量が多い舗装（Ｃ）の方が最低温度も高く、
０℃以下の時間も短い。すなわちこの差は断熱材として
の骨材状ゴム弾性体の散布量の違いであり、散布量が多
いほど断熱効果が向上する。ちなみに北海道札幌市近郊
において冬期に舗装表面から深さ３０ｃｍの路盤下面温
度を測定した結果では、最低温度で−３℃〜−４℃であ
ることから、この程度の断熱効果であれば十分に路床お
よび路盤の凍上を抑制することが可能である。したがっ
て、本発明による舗装体は路床および路盤の凍上抑制効
果を有している。

【００２５】 表３ 散布量 最縁部距離 引張応力： 引張応力： 引張応力： 10 ｋｇ／ｃｍ² 15ｋｇ／ｃｍ² 20ｋｇ／ｃｍ² 5.5 28.5 １８ １６ １４ 6.2 25.5 7.7 25.5 8 １９ １６．３ １４．２ 9.2 23.5 9.8 ２２ １７．５ １４．６ 10.8 21.55 12 ２０．２ 12.3 20.2 12.6 １６ 13.8 19.05 14.6 １８ 15.4 18.05 16.9 17.2 18.5 16.45

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の混合物と本発明の混合物の概略断面図。

【図２】弾性骨材の表面露出率と氷版の破壊効果に関す
る解析結果を示すグラフ。

【図３】路盤層下面の温度測定結果を示すグラフ。

【符号の説明】 ａ：砕石 ｂ：アスファルトモルタル ｃ：ゴム粒子 ｄ：弾力性人工骨材 ｅ：アスファルトコーティング

フロントページの続き (72)発明者 谷口 昭夫 東京都中央区京橋一丁目19番11号 日本鋪 道株式会社内 (72)発明者 阿部 徹 東京都中央区京橋一丁目19番11号 日本鋪 道株式会社内 (72)発明者 森川 友紀 東京都中央区京橋一丁目19番11号 日本鋪 道株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舗装体の表面に粒径が５ｍｍ以上の骨材
   状弾性体を圧入することにより形成してなる舗装体。
2. 【請求項２】 骨材状弾性体の粒径が１０〜３０ｍｍで
   ある請求項１記載の舗装体。
3. 【請求項３】 圧入した骨材状弾性体が舗装表面に露出
   する割合が８％以上である請求項１または２記載の舗装
   体。
4. 【請求項４】 骨材状弾性体の粒径が圧入する舗装材料
   の骨材最大粒径の１／２以上でかつ舗装体厚さの１／２
   以下である請求項１〜３のいずれか１項記載の舗装体。
5. 【請求項５】 圧入する骨材状弾性体がＪＩＳ硬度５０
   以上である請求項１〜４のいずれか１項記載の舗装体。
6. 【請求項６】 圧入する骨材状弾性体が結合材によりコ
   ーティングされている請求項１〜５のいずれか１項記載
   の舗装体。
7. 【請求項７】 骨材状弾性体を圧入する混合物がロール
   ドアスファルト混合物である請求項１〜６のいずれか１
   項記載の舗装体。
8. 【請求項８】 骨材状弾性体を圧入する混合物が開粒度
   アスファルト混合物である請求項１〜６のいずれか１項
   記載の舗装体。
9. 【請求項９】 骨材状弾性体を圧入する混合物が砕石マ
   スチック混合物である請求項１〜６のいずれか１項記載
   の舗装体。
10. 【請求項１０】 骨材状弾性体を圧入する混合物がグー
    スアスファルト混合物である請求項１〜６のいずれか１
    項記載の舗装体。
11. 【請求項１１】 構築のための転圧作業が不要な舗装材
    料に粒径が５ｍｍ以上の骨材状弾性体を混入した材料に
    より形成してなる舗装体。
12. 【請求項１２】 骨材状弾性体が明色あるいは有色であ
    る請求項１〜１１のいずれか１項記載の舗装体。
13. 【請求項１３】 舗装表面に骨材飛散防止用のバインダ
    ーを塗布あるいは散布してなる請求項１〜１２のいずれ
    か１項記載の舗装体。