JPH02210103A - 融雪用舗装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、道路舗装に予め埋設した熱媒体により舗装体
を加熱し、融雪する融雪工法におりる舗装構造に間する
。

〈従来の技術） ｌＩ！電工法には、１！ｌ設した熱媒体としてＩＥ線を
用無散水融雪方式、およびヒートバイブを用いるし一ド
パイブ融雪方式等がある６ １Ｅ熱融雪方式は設置場所°を選ばず、温度制御Ｉノや
すいことから多くの実績を有する。

舗装表面に水を噴出し流下させ融πする散水融雪方式は
直接融雪することから熱効率が高く、ランニングコスト
が低いので鉄道や地下水の恵まれた地域で使用されてい
る。

水や空気、不凍液等の媒体を、埋設したバイブの中を還
流または流過さする糞散水融雪方式は、散水融雪方式に
みられる地盤沈下や歩行者への水はわを防止１ノうろこ
と、、熱源として地下水、工場廃水、温泉、ボイラξ：
″、より温められた水や空気、不凍液等が使用できるこ
とから最近適用例が増加しつつある。

ヒートバイブ方式は、中に封入したフロンガス等の媒体
が、熱を伝達１ノ易いことを利用して、地下熱や溢水熱
ヒートバイブによりを舗装に効率的に伝達するものであ
る。

乙れらの舖肢の融雪工法に使用される舗装材料いる電熱
融雪方式、バイブな用いる散水融雪方式、は従来より使
用されているアスファルト舗装用材料やコンクリート舗
装用材料であり、骨材は天然の砂岩、石灰岩等の砕石や
砂利である。

（解決しようとする問題点） 従来、実績の多かった電熱融雪方式は、多くの長所があ
るものの、ランニングコストが非常に高い、断線に弱い
という欠点があり、他の融雪工法の開発を余儀なくして
いるのが実態である。しかし、その代替工法の一つであ
る散水融雪方式では地下水の汲み上げによる地盤沈下や
歩行者への水はねが問題となっており、無散水融雪方式
が注目されている。ただし、この工法で最もランニング
コストが安いのは、温泉や工場廃熱等の熱源が安価に入
手できる場合である。したがって場所が限定されている
ので、一般に広く適用されるのは地下水が利用でき、さ
らに地下に還流させる方式である。しかし、この方式で
は地下水の温度がある程度高くないと適用できず、北方
ではボイラによって補助加熱、または全加熱しなければ
ならない。

ヒートバイブ融雪方式は、バイブを埋設する点は無散水
融雪と類似しているものの、ヒートバイブ内の複雑な構
造の製造技術や性能の劣化、コストに課題がある。

これらの各融雪工法に共通する問題として、地下への熱
流失による低い熱効率がある０表層下の層には水分を多
く含んだ粒状砕石路盤や路床があり、これは従来のアス
ファルト舗装表層混合物より熱伝導率が大きいために、
熱が下層にも伝達するため、融雪のための熱効率が低か
った。断熱層を熱媒体下に設ける工法があるが、断熱効
果の高い発泡樹脂は強度的に脆弱であり、アスファルト
混合物の施工時における転圧によるヘヤークラックや、
車両通過による舗装破壊のために実用されているとはい
い難い状況にある。

このような現状から、実際には場所ごとにイニシャルコ
スト、ランニングコスト、性能などの観点からいろいろ
な工法を検討し、当該場所に適したものをその都度採用
しているのが実情である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、道路の舗装材料の骨材として、フェライトを
使用するものであり、舗装の熱伝導率を高めるものであ
る。

すなわち、舗装中に熱媒体となるバイブまたはヒートバ
イブまたは電熱線の一種または多種を埋設して、融雪お
よび凍結防止を図る融雪工法において、熱媒体下面下の
所定の位置から施工すべき道路面までの、所定の厚さに
、舗装材料としてフェライトとバインダとの混合物を、
これより熱伝導率の小さい材料層の上に現場打設または
ブロック舖設する、融雪用舗装構造とすることによって
、舗装の熱伝導率を高め、効果的に融雪を行うものであ
る。

フェライトは、Ｍ　ｎ　Ｆ　ａｓ−ｎｏ　４　（Ｍは多
価金属）で表される酸化鉄であり、天然界には磁鉄鉱ま
たは砂鉄として存在し、人口的にも湿式法などで製造で
き、ソフトフェライト、ハードフヱライトとして電子電
気部品に使用されている。舗装用混合物中に占めるフェ
ライトの使用量は熱伝導率を高めるために５０重量％以
上、好ましくは８０重量％以上がよい。

このフェライト混合物は表層および基層に使用するもの
で、その厚さは厚ければよいというのでなく、熱媒体の
位置に依存し、熱媒体の下面下−００■■から表面まで
、好ましくは下面下５０ｍ−から表面までの厚さがよい
０例えば、熱媒体を表面より５０ｍｍの位置に埋設する
のであればフェライト混合物の厚さは５０　ｍｍから１
６０−まで、好ましくは５０■■から１００−１がよい
、もちろん、交通量や路床条件に対する舗装の構造設計
は従来の方法でよい。

バインダはいずれでもよく、アスファルトおよびセメン
ト系（水を含む）をバインダとするフェライト混合物の
場合、配合設計は、フェライトの比重が約６と大きく、
材料分離が激しい点を除けば従来技術で可能であり、当
然骨材粒度やバインダ量を限定するものではない、また
、アスファルトとセメントを併用する混合物としても、
例えばアスファルト乳剤やフオームドアスフアルドとセ
メントとを混合することにより可能である。エポキシ樹
脂などの合成樹脂をバインダとしても当然可能である。

いずれの混合物においても力学的ならびに熱伝導率の品
質改善用に多種材料を添加してもよいのは当然である。

舗装の施工は従来と同様現場打設あるいは予め成型した
ブロックの舖設でよいものの、フェライトの比重が大き
い点に注意して、材料分離に配慮する必要がある。

（作用） フェライトを骨材としたバインダとの混合物の熱伝導率
は、従来の砂岩や石灰岩などの砕石または砂利を骨材と
するアスファルト舗装材料やコンクリート舗装材料より
大きいものとなり、このフェライト混合物に熱媒体を埋
設すると、熱媒体からの納伝導が効率よくなる。さらに
詳述すると、熱媒体を埋設した表層の下に位置する水分
を含んだ、熱伝導率の比較的高い粒状砕石路盤や路床よ
りも、本混合物の熱伝導率が大きくなるので、熱媒体か
らの熱を効率よく道路藺上もこ誘導できる。

これは断熱層を使用せずども＃Ｉ効率が上昇することを
意味しており、もちろん断熱層を使用すればさらに効率
が上昇す４のはいうまでもない、しかし、本発明のフェ
ライトによる高い熱伝導率の材料の下部に、これより熱
伝導率の低い従来舗装材料−例えば一般骨材を使用した
アスファルト混合物−を敷設しておく、または既存の舗
装上にフェライトによる混合物層を敷設すれば、フェラ
イト混合物層の下の層が断熱層の働きをし、より効果的
に熱媒体からの熱を表面に伝達することができる。

このことにより、従来多用されている種々の融雪工法の
熱効率を増加させることができる０例えば、電熱式であ
れば消費電力を減少させられ、無散水融雪方式であれば
バイブ使用量を減少させられたり、あるいは媒体の温度
を低下させることができる。ヒートバイブ融雪方式では
高価なヒートバイブの使用量を減少させられたり、熱源
の温度を低下させられる。特に、ランニングコストの低
い、地下水を使用した無散水融雪方式では地下水の温度
が低くてもよいことになり、従来、ボイラで加熱したり
、他方式を用いていた地域に地下水による無散水融雪方
式が適用可能となる。

（実施例） 第１図は本発明の舗装構造の効果を検証した実施例の一
つを示したものである。Ｍ雪玉法は、熱媒体として地下
水をバイブに通過させる無散水融雪方式と電熱方式であ
る。

無散水融雪は、使用水を再度地下水に還流させるもので
、流量２．０１／ｓｉｎ、　　地下水温１１℃、バイブ
径１６■、バイブピッチ１５１−である。

電熱融雪は、２００　Ｗ／ｌ／の出カニニットを使用し
た。

舗装構造の平面配置は、路床上の厚さ１５ｃ■の粒調砕
石（最大粒径２６１）と厚さ７ｃｍのアスファルト表層
および厚さ１３ｃ■のコンクリート表層から構成され、
アスファルト表層の材料は第１表に示す粒度のフェライ
トアスファルト（密粒Ｇａｐ　１３Ｆ）】と繕粒アスフ
ァルト１３Ｆ、２の２種であり、コンクリート表層の材
料は第２表に示す配合のフェライトコンクリート３と従
来の舗装用コンクリート４０２種である。

第　　　１ 表 第 表 細粒１３Ｆアスフアルトおよび舗装用コノクリートの施
工法は従来通りである。フェライトアスファルトの施工
も第１表のフェライト骨材の粒度から明らかなように、
基本的には従来のアスファルト混合物と同じ混合および
施工法を採用できた。

従って、従来採られているいろいろな粒度の混合物を適
用できることは当然であるし、また、様々な品質改善用
の添加剤を混入することもできる。

加熱混合物でなくとも、例えばアスファルト乳剤や合成
樹脂エマルジョンなどを用いた常温混合物でも製造施工
することは当然可能である。ただし、従来使用されてい
る骨材と比較し、フェライトは比重がと大きい点に配慮
が必要であり材料分離を避けなければならない。従って
、使用したアスファルト量は、フェライトアスファルト
混合物で３゜２重量％、フェライト骨材が９６．８重量
％となっている。当然、これに従来使用している骨材や
金属、セラミックス等の異種材料を混入してもよいが、
融雪効果を高めるために必要な熱伝導率を大きく確保す
るためにはフェライトよりも熱伝導率の高い材料を使用
しなければならない、この場合、当然コストを考慮に入
れる必要があるが、人為的加工がほとんど施されないフ
ェライトが最も低コストであった。

フェライトを用いたセメント混合物も従来同様に施工す
ればよく、さらに混和剤を混入しても当然よい、また、
これにアスファルト乳剤や発泡加熱アスファルト（フオ
ームドアスフアルド）を加え、たわみ性をもたせてもよ
い。

第３表は、これら第１１！Ｉに示した１から４の混第３
表 金物と、フェライトアスファルトｌのフィラー分を銅粉
と置換した銅粉入りフェライトアスファルト、および骨
材の全てが間粒度のフェライトでセメントミルクを充填
した半たわみ性舗装用材料の、０℃における熱伝導率で
ある。半たわみ性舗装材料の施工法あるいは製造法は、
骨材が比重の大きなフェライトであることを除けば従来
の半たわみ性舗装と同じである。

従来骨材を用いた細粒アスファルト１３Ｆの熱伝導率に
比較し、その骨材をすべてフェライトとしたフェライト
アスファルトの熱伝導率は約２倍に達している。舗装下
面の水分を含んだ粒状砕石路盤の熱伝導率が１．　５か
ら２　（ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・’ｃ）、さらにその下の
路床材のそれが１から１．５であることを考えると、従
来のアスファルト混合物を表層および基層に使用した融
雪舗装構造では、熱媒体からの熱量が下層にも大量に漏
れ墨ことが明かである。これに対し、フェライトとアス
ファルトの混合物を用いれば下層への熱流出を減少させ
る。さらにフェライト層の下層に従来と同じ骨材を用い
たアスファルト混合物を配置すればこれが断熱材として
機能し、下層への熱流出はさらに少なくなって、効率の
高い融雪を可能とする。逆に、フェライトとアスファル
トの混合物層の上に従来アスファルト混合物を構成する
と、熱がフェライト混合物層にこもって、表面に伝達し
なくなる。

一方、フェライトより熱伝導率の高い金属として、フェ
ライトアスファルト混合物のフィラー分（約７％）を銅
粉で置き換えた銅粉入りフェライトアスファルトの熱伝
導率は、入れないものと同じであり、高価な金属の多量
な使用量が予想される。

セメントコンクリートの熱伝導率は、高いことが従来よ
り知られている。従ワて、コンクリートを融雪舗装の材
料に使用すればよいことは当然である。しかし、コンク
リートには、養生期間が必要であること、目地切りが必
要であり、熱媒体を切断する恐れがあること、施工厚さ
が厚くなること等があって、道路舗装が広く行き届いた
現在では厚さが薄くて、交通開放が早く、補修の容易な
アスファルト舗装の方が望まれている。とはいえ、本フ
ェライトをセメントコンクリートとしたフェライトコン
クリートは熱伝導率がやはり大きくなっており、従来コ
ンクリートまたはアスファルト基層上にフェライトコン
クリートを打設した融雪用の舗装構造は最も効率の高い
融雪ができることになる。

第１図に示した融雪舗装構造の融雪実験では、熱伝導率
と融雪効果との関係が両融雪方式に明らかに認められ、
熱伝導率が大きいほど早い、または大きな融雪速度を示
しフェライトコンクリート３、フェライトアスファルト
ｌ、舗装用コンクリート４、細粒アスファルト２の順で
あった。これは、第２図に示す表面温度の通水および通
電開始からの変化曲線から得られる表面温度上昇速度か
らも裏付けられた。ここでは、雪無しの気温−２℃環境
での通水および通電実験の場合であるが、表面の熱伝導
率との間に高い相間性が認められた。

（効果） 本発明によるフェライトを骨材とした混合物と従来舗装
材料を併用した舗装構造により次の効果が生ずる。

１）従来材料に比べ熱伝導率が大きくなり各種の熱媒体
からの熱量を融雪時に効率よく表面に流出させることが
できる。

２）従って、熱媒体の使用熱量を減少させられる。

３）地下水を用いる無散水融雪方式では、使用地下水の
温度が低くてもよくなり、適用地域のＲ囲が拡大する。

４）同工法において、ボイラなとで補助加熱または全加
熱する場合でも媒体の加熱温度が少なくてすむ。

６）熱媒体の配置量を低減できる。

６）従来と同じ熱媒体配置量であれば融雪速度を早くで
きる。

本発明は、道路だけでなく屋根、駐車場、階段等にも使
用でき、積雪による交通や生活、経済への支障を緩和し
得る。

【図面の簡単な説明】

図面の説明 第１図は本発明の実証実験舗装構造の平面図および断面
図であり、第２図は同舗装構造の表面温度の通水および
通電開始からの時間経過である。 ｌ：　フェライトアスファルト ２：　　１１粒アスファルト１３Ｆ ３：　フェライトコンクリート ４：　舗装用コンクリート ６：　バイブおよび電熱線 ６：　粒調砕石 ７：　路床 ネ　　１ 圓 斗々１千ボ乃つＫ　５←ｌく仏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 道路舗装中に熱媒体となるパイプまたはヒートパイプま
   たは電熱線の一種または多種を埋設して融雪および凍結
   防止を図る融雪工法において、熱媒体下面下の所定位置
   から施工すべき道路面までの所定の厚さに、舗装材料と
   してフェライトとバインダとの混合物を、これより熱伝
   導率の小さい材料層の上に現場打設またはブロック舖設
   する融雪用舗装構造。