JPH0665902A

JPH0665902A - 道路の舗装方法及び舗装構造

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Publication number: JPH0665902A
Application number: JP24011692A
Authority: JP
Inventors: Tsukio I; 月夫井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1994-03-08
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JP2985112B2

Abstract

(57)【要約】【目的】舗装道路のいわゆる路盤砕石に代えて、物理
化学的に安定処理した舗装路盤材を使用し、路床土の軟
弱化を防ぐとともに、表面たわみ量（沈下量）を弾性体
的挙動をなすといわれている０．３ｍｍ以下となるよう
に路盤の厚さを設計するようにし、しかもアスファルト
中間層を不要とした。【構成】路床と表層となるセメントコンクリート又は
転圧コンクリートの間に、在来使用の舗装路盤に代え、
砕石，自然土及び土質安定剤を混合した路盤を敷設し、
路盤材質の強さを４日水浸ＣＢＲ１５０％、２８日水浸
ＣＢＲ２６０％以上となるようにして、舗装面の最大ひ
ずみが０．３ｍｍ以下となるように路盤の厚さを設計し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表層をセメントコン
クリート又は転圧コンクリートとした舗装道路の路盤砕
石やソイルセメントに代えて、砕石に自然土を加え、こ
れに酸化鉄の微粉末や石灰等の土質安定剤を添加し、物
理化学的に安定処理した舗装路盤材を使用し、路床土の
軟弱化を防ぐとともに、路盤材質の強さを４日水浸ＣＢ
Ｒ１５０％、２８日水浸ＣＢＲ２６０％以上となるよう
にして通過交通車両の荷重増大に伴って路床路盤の強度
を高めることができ、しかもアスファルト中間層を不要
とした舗装方法に関するものである。

【０００２】またこのような舗装工法を採用したセメン
トコンクリート舗装構造であって、表面たわみ量（沈下
量）を弾性体的挙動をなすといわれている０．３ｍｍ以
下となるように路盤の厚さを設計するようにした舗装構
造に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、我が国の舗装道路の設計，施工
は、アメリカの地質に適合したＣＢＲ法（約６０年前に
開発され、その４０年後にＡＡＳＨＯ道路試験の結果に
よって大きく改定されたもの）の成果により求めた設
計，施工要領を我が国の環境条件に適合するように制定
されたアファルト舗装要綱やセメントコンクリート舗装
要綱によって行われている。

【０００４】また、道路公団は自動車専用道路の建設に
あたり、地域の立地条件，気象，地勢等の十分な調査，
研究とともに、現場試験を行い、通行料の徴収による独
立採算制、これに伴う維持，修繕費の節約と利用者への
サービス等を考慮し、最大自動車１０ｔｏｎ輪荷重（２
５ｔｏｎ車）の通行に対応する路床と舗装体を物理的
（土質工学的）方法を用いて建設している。

【０００５】また、本出願の発明者は、先に軟弱路床に
おける舗装道路構築法として、自然土，転炉滓，酸化鉄
の微粉末及び消石灰の混合物からなるもので、路床の中
間層を形成する発明をした（特公昭５２−７２５６号公
報参照。）。さらに、同様に軟弱路床を補強するため
に、路床の上に酸化鉄の微粉末，消石灰及び自然土の混
合物からなる層を形成し、その上に砕石からなる路盤材
の層を形成する舗装道路の簡易構築法を発明した（特公
昭５４−２５７３８号公報参照。）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、たわみ性舗
装の耐久力を弾性論より考え追及すると、タワミ性舗装
構造は、塑性体の種々の砕石ならびにアスコン等によ
り、交通荷重等による路面の摩耗を防止するとともに、
舗装体のタワミによって、わだちぼれのような舗装体の
乱れと破壊を防ぎ、路床の疲労風化と弱体化を防止する
ことにある。そして、そのタワミの大きさは、交通荷重
の大小に関係なく常にタワミは自癒性であり、舗装体の
現状を維持しなければならない。

【０００７】すなわち、舗装体が弾性体的タワミを維持
する程度に路床土を基盤として、舗装体を締め固める必
要がある。しかし、路床土の支持力比が我国はアメリカ
に比べて悪く、施工時点の締め固めが困難である。よっ
て、自動車の輪荷重による累積が転圧効果となり耐久力
のある構造となるようにする必要がある。

【０００８】ところで、道路公団による追跡調査による
と、路床土の締め固めを十分に行うためにその下部に路
体１００ｃｍ（ＣＢＲ２．５％以上の良質土を十分に締
め固めたもの）を設け、その上部に供用交通荷重に必要
な強さの路床と路盤，表層を設けた道路が、施工後１０
年でそのタワミは施工当時より小さくなって０．５〜
０．８ｍｍとなり、それ以後は最低０．５ｍｍを境にし
て再び大きくなり、わだちぼれを生じ、破壊されてい
る。これは、一般構造物の場合と異なり、ＣＢＲ法及び
ＡＡＳＨＯ道路試験の結果から求められた、タワミ２．
５ｍｍの構造では現在の交通量、交通荷重に対しては大
きすぎ、舗装体の疲労、破壊につながるからである。

【０００９】この疲労による破壊を防ぐためには、タワ
ミを舗装体が弾性体的挙動、すなわち自癒性があるとさ
れている１０^-3の微小歪であるところの１．０ｍｍ（１
００ｃｍにつき）以下となるようにし、路床土の安定タ
ワミ値としては土の架設構造物の場合テルツアギーのい
う安全率１．６倍として０．７ｍｍを確保するために各
交通区分毎の変形係数を理論計算すると下記のようにな
る。Ｌ交通（Ｐ＝２ｔ）・・・９７０ｋｇ／ｃｍ² ＝ＣＢ
Ｒ１０％Ａ交通（Ｐ＝３ｔ）・・・１３７０ｋｇ／ｃｍ² ＝ＣＢ
Ｒ１４％Ｂ交通（Ｐ＝５ｔ）・・・２０００ｋｇ／ｃｍ² ＝ＣＢ
Ｒ２０％Ｃ交通（Ｐ＝８ｔ）・・・２７３０ｋｇ／ｃｍ² ＝ＣＢ
Ｒ２８％Ｄ交通（Ｐ＝12ｔ）・・・３４３０ｋｇ／ｃｍ² ＝ＣＢ
Ｒ３５％

【００１０】そして、舗装体（表層，基層及び路盤）が
弾性体的挙動限界内となる安定ひずみ（沈下量）は、一
般構造物と同様に安全率を３．５倍とすると、０．３ｍ
ｍ以下とする必要がある。すなわち、舗装面の沈下量が
０．３ｍｍ以下となるようにすれば、舗装体は全体とし
て残溜歪みの残らない自癒性のあるタワミを維持する構
造となるのである。

【００１１】ところで、前述のごとく舗装構成部材は、
路床を基礎としてローラ転圧、さらに走行荷重による締
め固め効果を期待している。しかし、砕石路盤は空隙が
大きく水の浸透が容易であるために含水比が上昇し、逆
に走行荷重が疲労を促進する原因となって、塑性変形に
よるわだちぼれを生じている。このことは舗装部材の改
良が必要であることを示している。

【００１２】特に、表層をセメントコンクリート舗装と
した場合には、走行荷重と共に表層の自重も無視できな
い重量であり、表層をアスファルトコンクリートとした
場合以上に路盤の強化が重要な課題となる。アスファル
トコンクリートは弾性体として作用するので、舗装体全
体をタワミ性道路構造とする場合には、アスファルトコ
ンクリート部分も弾性体として考慮することができる。
しかし、セメントコンクリートは剛体であるので、タワ
ミ量を考慮する場合に、セメントコンクリートをアスフ
ァルトコンクリートと同一に扱うことはできない。故
に、路盤強度により必要なタワミ量を確保する必要があ
ることになる。

【００１３】したがって、舗装体の疲労破壊を防ぐに
は、舗装体に用いる砕石がタワミ性のある大きな強さ
（弾性係数）の路盤材料となり、舗装体の最大路面ひず
みが安全率を見込んだ弾性体的挙動限界である０．３ｍ
ｍ以下となるように路盤を補強する必要がある。そし
て、路盤を強くなるように補強するとともに、路床土の
軟弱化を防止することのできる順応性，自癒性，水硬性
等と、路床土と馴染のよい路盤材を使用することが必要
となる。

【００１４】ところで、ソイルセメントを路盤材として
使用する場合には、土質によって使用不可能であると共
に、混合割合，含水比，締め固め度と共にセメントペー
ストの凝固（凝結）時間によって強度が変化するので、
均等性を確保することが困難である。その上、路床との
性質が異なるため、馴染み性がない。セメント量を多く
することによって、強度を増加できるが、破壊時の歪み
が小さくなり、載荷重の急激な変化による曲げ応力に順
応する抵抗ができなくなる。

【００１５】そこで、本出願人は砕石，自然土及び土質
安定剤を混合した舗装路盤材を発明して特許出願した
（特願平３−１０６５５９号参照）が、この舗装路盤材
は表層をアスファルトコンクリートとする場合の他、表
層がセメントコンクリートや転圧コンクリートのような
剛性舗装に対しても有効であることがわかった。コンク
リート版は剛性を持ち、輪荷重による曲げ応力に抵抗す
ることになるので、その抵抗力が許容応力内になるよう
にコンクリートの厚さを定め、この厚さに対応するよう
に路盤を補強して、路床土の強さを維持すればよいこと
になる。

【００１６】即ち、輪荷重に対して必要とされるセメン
トコンクリートの厚さは舗装要綱により定められてい
る。また路床のＣＢＲ値は舗装工事を行う地盤により必
然的に定まっているものである。従って、表層を路床を
つなぐ路盤材を必要な強度を保つようにすれば良いこと
になる。

【００１７】また、表層をセメントコンクリートとする
場合、昼夜の温度差によってセメントコンクリートが膨
脹，収縮するので「目地」が必要である。しかし、その
目地から雨水等が入って路盤，路床を軟弱化する。従っ
て路盤に砕石を使用する場合には、軟弱化を防止するた
めにアスファルト中間層を設けるよう、舗装要綱に記さ
れている。

【００１８】ところが、上記特許出願の土質安定剤を混
合した舗装路盤材は水によって軟弱化されることはな
く、路床土の軟弱化も防ぐのでアスファルト中間層を必
要としないこととなる。従って、このような舗装路盤材
を使用すれば表層をセメントコンクリート舗装とした道
路の舗装工事が簡単に行うことができることになる。

【００１９】すなわち、セメントコンクリートを表層と
した舗装では、砕石等の塑性体の締め固めによる材料力
学とは異なり、セメントコンクリート盤と地盤が一体と
なって載荷重を支える構造である。ところが、セメント
コンクリート盤と路盤は膨張係数が異なり、温度変化に
より別々の挙動をすること、セメントコンクリート盤の
自重も輪荷重と共に路盤に加わること、あるいは、セメ
ントコンクリート盤の膨脹収縮を防ぐために設けられる
ジョイントから水が入り、路盤の疲労を促進する等の問
題があり、これらに対応できる路盤に補強する必要があ
るのである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明に係る道
路の舗装方法は、路床と表層となるセメントコンクリー
ト又は転圧コンクリートの間に、在来使用の舗装路盤に
代え、砕石，自然土及び土質安定剤を混合した路盤を敷
設し、路盤の強さを４日水浸ＣＢＲ１５０％、２８日水
浸ＣＢＲ２６０％以上となるようにし、これによって舗
装体が通過交通荷重に対して、弾性体的タワミ（自癒
性）となるようにしたものである。

【００２１】また、この発明に係る道路の舗装構造は、
路床と表層となるセメントコンクリート又は転圧コンク
リートの間に、在来使用の舗装路盤に代え、砕石，自然
土及び土質安定剤を混合した路盤を敷設して、舗装面の
最大ひずみが０．３ｍｍ以下となるように路盤の厚さを
設計し、舗装体が弾性的挙動限界内のタワミ量を維持す
る構造となるようにしたものである。

【００２２】

【作用】酸性土に石灰を加えると土壌が安定することは
よく知られている。しかし、石灰の添加だけでは、我が
国は多雨湿潤であるので土壌から石灰が流出し、酸性土
の土地は再び軟弱化を繰り返す。

【００２３】そこで、これに酸化鉄の微粉末を加える
と、石灰で固めきれない酸性土及び腐植土を固め、石灰
が粘土及び腐植土に作用する化学作用を促進する。そし
て、石灰が他の交換性イオンによる置換溶脱する作用を
防ぐとともに、それにより安定した土に耐久性を与えい
る。

【００２４】このことは、昔より我が国では二和土が用
いられているが、これは酸化鉄を多量に含んだ赤色土
（ラテライト化された土）を使っており、またソイル石
灰工法は、最近ソビエトのラテライト土、並びにアメリ
カや東南アジアの道路及び飛行場建設等に使用して成功
を収めていることからも証明されている。

【００２５】この発明で使用する土質安定剤は、上記作
用をするものであり、１／１０００ｍｍ以下の酸化鉄の
微粉末並びに、生石灰，消石灰及び石灰石粉末を調合し
たものをいう。なお、以後明細書中においてこの土質安
定剤のことを「Ｆｅ石灰」と称する場合もある。また、
本発明の土質安定剤で処理した路盤を、「安定処理路
盤」又は「Ｆｅ処理路盤」と称する場合もある。

【００２６】生石灰、消石灰、石灰石粉末の順に反応速
度が遅いので、これらのものを適正に混合しておくこと
により、長期間効果を維持することができる。生石灰粉
末：消石灰：石灰石粉末の混合比は重量比で１：２：１
を基本とするが、土質試験結果より、４日水浸ＣＢＲ１
５０％，２８日水浸ＣＢＲ２６０％を確保するように、
そのときの土と砕石の質によってその配合比を決定す
る。

【００２７】生石灰に水が加わると２５０度以上の熱を
発生するが、使用する石灰石粉末の場合には、１５０度
位の発熱であり少量の場合危険はない。生石灰を使用す
ることにより、反応温度が上昇するので、化学反応を促
進し、ＣＢＲ値を大きくすることができる。従って、寒
いときは、処理土の保温のために、また雨の多いときに
は、効果の流出を防ぐために生石灰を使用する。

【００２８】ところで、路盤砕石層の応力の伝播分布を
解析すると、路面の載荷重圧は砕石粒に水平応力と剪断
応力と垂直応力に分散して作用する。そして砕石粒は、
それぞれの粒子の粘着力と摩擦角により対応することと
なる。

【００２９】砕石並びに粒調砕石等より物理化学的に安
定処理した土混じり砕石層は、抵抗応力、粘着力、内部
摩擦角などが大きく、かつ転圧より受ける圧力及び路床
土に含まれる炭酸ガス等が有効に化学反応を促進する。
すなわち、気象並びに地盤環境条件を有効に活用でき
る。そこで、耐久力は道路の供用とともに増加し、これ
に伴いタワミ量が小さくなり、舗装体の疲労を防ぐこと
になる。

【００３０】そして、砕石と自然土を混合したものに土
質安定剤を混合して化学処理しておくと、荷重の増加や
温度変化等の物理的作用を受けると、化学反応が促進さ
れ、ＣＢＲ値が上昇することになる。すなわち、ソイル
セメントのように、それ自体が水と作用して硬化するの
ではなく、道路を車両が通行することによる締め固めと
いう物理的作用により、化学作用が促進され、時間の経
過とともにＣＢＲ値は上昇するのである。

【００３１】また、舗装要綱による設計法では置換工法
の対象とならないＣＢＲ３％以上の路床上に、土質安定
剤により物理化学的に処理した土混じり砕石路盤層を適
用した場合は、路床に発生した炭酸ガスは上部処理層の
毛細管現象により水分とともに上昇し、この炭酸水は処
理路盤の化学反応を促進することになり、その強度を高
め、路床土も安定することとなる。

【００３２】なお、砕石と自然土を混合せず、砕石と土
質安定剤のみを混合したのでは、砕石やクラッシャラン
だけでは凹凸があり荷重が均等に路床に作用せず、また
締め固めても空隙が大きく、水の侵入が容易であり、路
床に含有する有機物が腐食し、それに伴って発生する炭
酸ガスによって、路床，路盤共に風化、軟弱化される。

【００３３】また、砕石と自然土を混合せず、自然土と
土質安定剤のみを混合したのでは、ＣＢＲ最大１００％
としかならず、タワミを舗装体が弾性体的挙動、すなわ
ち自癒性があるとされている０．３ｍｍ以下の微小ひず
みにすることができない。

【００３４】砕石と土との混合比は、砕石による骨材か
み合わせを骨格とし、その間隙を十分似締め固められた
土によって充填されるよう、砕石や土の粒度等によって
調整する必要がある。しかし、実施上においては敷き均
し時の材料分離や、転圧基盤となる路床の耐荷力が不足
して、十分なローラ転圧ができない等によって、充填さ
れるべき砕石の空隙容積と、充填すべき土の量が一致し
ない宿命を持っている。

【００３５】砕石が多すぎると、転圧荷重は骨材かみ合
わせで支持されて間隙に充填された土は締め固め不足と
なり、水の浸透が容易となり、土の含水比が上昇して、
砕石の骨材かみ合わせによる骨格に対して、潤滑油的な
働きをして強度を失うため極めて危険である。

【００３６】また、土の量が多すぎる場合は、土の中に
砕石が点在する形となって骨材かみ合わせは失われて、
強度は土の剪断力と同じにまで減少する。しかし、この
状態では充填される土は、砕石による集中荷重によって
転圧効果は促進される。

【００３７】したがって、理想的な土の量は締め固めた
砕石の空隙容積よりやや多い目の容積とすべきであり、
およその混合比は容積比で、砕石：土を３０：７０〜５
０：５０の範囲とする。なお、砕石はＪＩＳに準じたも
のを、自然土は骨格のしっかりしたものを使用するのが
望ましい。

【００３８】砕石、自然土、土質安定剤を混合して道路
路盤材を製造するに際しては、これらが混合できればど
のような方法でもよいが、その含水比は締め固めの成形
が可能な程度あればよい。すなわち、土の含水が陽イオ
ンの置換の妨害とならない程度であればよい。

【００３９】ところで、コンクリート版は剛性を持ち、
輪荷重による曲げ応力に抵抗し、その抵抗力が許容応力
内になるように舗装要綱によりコンクリートの厚さは定
められている。一方、路床土の強度も舗装施工場所の地
盤により定まるものである。従って、路盤を補強するこ
とによって、舗装体の強度をコンクリートの厚さにに対
応するようにするとともに、路床土の強さを維持する構
造となる。

【００４０】表層がセメントコンクリート舗装の場合に
は、３年間で０．５ｍｍ程度しか摩耗せず、５ｍｍ摩耗
するのに３０年位かかることになる。従って、弾性体で
あるセメントコンクリートを表層に施工することによっ
て、路盤を砕石，自然土及び土質安定剤を混合した路盤
とすることによって、更に耐久性のある舗装体となり、
維持、修繕費の大幅軽減が可能となるのである。

【００４１】

【実施例】次に、各道路区分における各路床ＣＢＲ値に
応じた本発明にかかる舗装構造の一実施例の断面図を図
１に示す。また、上記実施例に対応する従来の砕石路盤
を使用した昭和５９年度セメントコンクリート舗装要綱
に示される設計断面図を図２に示す。

【００４２】上記図１に示す舗装構造の道路が、路面の
タワミ量を確認した結果を表１及び表２に示す。表１は
表層を転圧コンクリートとした場合であり、表２は表層
をセメントコンクリートとした場合である。

【００４３】なお、表１及び表２の計算に使用した安定
処理路盤材は、自然土６０部と砕石４０部に消石灰４
部、酸化鉄の微粉末１部を混和したものである。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】一方、上記図２に示す舗装構造の路面のタ
ワミ量を計算した結果を表３及び表４に示す。表３は表
層を転圧コンクリートとした場合であり、表４は表層を
セメントコンクリートとした場合である。

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】上記実施例から明らかなように、本発明の
舗装構造の場合には、表層がセメントコンクリートの場
合、舗装面のタワミ量は０．３ｍｍ以下であることがわ
かる。また、表層を転圧コンクリートとした場合には、
舗装後短期間に道路を開放することを前提としているの
で、Ｆｅ石灰処理層の弾性係数を４日間水浸として計算
しているので、タワミ量が表１では０．３ｍｍを越えて
いるが、これは日数経過と共に小さくなるものである。

【００５０】一方、従来の舗装構造の場合には、表層を
セメントコンクリートとしても舗装面のタワミ量が０．
３ｍｍより大きくなってしまうことがわかる。

【００５１】なお、本発明で使用する石灰は、生石灰粉
末、消石灰、石灰石粉等を、用いる土並びに砕石の風化
状態に応じて、必要な強度を維持確保できるようにして
使用すればよい。

【００５２】また、砕石は良質の砕石はもちろんのこ
と、廃材の風化した砕石等も再使用することができる。
本発明のような処理をすることにより、風化された粘土
分の硬化は圧力と熱とそれを加える期間により強化が図
られるからである。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明に係る道路
の舗装方法によれば、路床と表層となるセメントコンク
リート又は転圧コンクリートの間に、在来使用の舗装路
盤に代え、砕石，自然土及び土質安定剤を混合した路盤
を敷設し、路盤の強さを４日水浸ＣＢＲ１５０％、２８
日水浸ＣＢＲ２６０％以上となるようにし、これによっ
て舗装体が通過交通荷重に対して、弾性体的タワミ（自
癒性）となるようにし、路床を乱すことなく十分な強度
を確保できるので、表層を摩耗に強いコンクリート舗装
とすることができる。

【００５４】そしてこの発明に係る道路の舗装構造によ
れば、路床と表層となるセメントコンクリート又は転圧
コンクリートの間に、在来使用の舗装路盤に代え、砕
石，自然土及び土質安定剤を混合した路盤を敷設して、
舗装面の最大ひずみが０．３ｍｍ以下となるように路盤
の厚さを設計し、舗装体が弾性的挙動限界内のタワミ量
を維持する構造となるようにしたので、残溜歪みが残ら
ず載荷重に対してタワミを維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる舗装構造の各道路区分における
各路床ＣＢＲ値に応じた実施例の断面図である。

【図２】従来の砕石路盤を使用した昭和５９年度セメン
トコンクリート舗装要綱に示される設計断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】路床と表層となるセメントコンクリート
又は転圧コンクリートの間に、在来使用の舗装路盤に代
え、砕石，自然土及び土質安定剤を混合した路盤を敷設
し、路盤材質の強さを４日水浸ＣＢＲ１５０％、２８日
水浸ＣＢＲ２６０％以上となるようにしたことを特徴と
する道路の舗装方法。
【請求項２】土質安定剤は、１／１０００ｍｍ以下の
酸化鉄の微粉末並びに、生石灰，消石灰及び石灰石粉末
を調合したものである請求項１記載の道路の舗装方法。
【請求項３】路床と表層となるセメントコンクリート
又は転圧コンクリートの間に、在来使用の舗装路盤に代
え、砕石，自然土及び土質安定剤を混合した路盤を敷設
して、舗装面の最大ひずみが０．３ｍｍ以下となるよう
に路盤の厚さを設計したことを特徴とする道路の舗装構
造。
【請求項４】路床と表層となるセメントコンクリート
又は転圧コンクリートの間に、在来使用の舗装路盤に代
え、砕石，自然土及び土質安定剤を混合した路盤を敷設
し、路盤材質の強さを４日水浸ＣＢＲ１５０％、２８日
水浸ＣＢＲ２６０％以上となるようにして、舗装面の最
大ひずみが０．３ｍｍ以下となるように路盤の厚さを設
計したことを特徴とする道路の舗装構造。
【請求項５】土質安定剤は、１／１０００ｍｍ以下の
酸化鉄の微粉末並びに、生石灰，消石灰及び石灰石粉末
を調合したものである請求項３又は請求項４記載の道路
の舗装構造。