JPH1046513A - シルト系充填材を充填した路面温度の上昇抑制機能を備える舗装体の有孔表層 - Google Patents
シルト系充填材を充填した路面温度の上昇抑制機能を備える舗装体の有孔表層Info
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- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
利用し、継続的に舗装体の温度上昇を抑制できる舗装体
構造において、有孔表層中の空隙に多量の空隙を有し保
水能力の高い材料であって、走行車両の通行にも耐えう
る材料であるシルト系充填材を充填した有孔表層の提供
を目的とするものである。 【解決手段】 水分若しくは空気のいずれか一方のまた
は、両方の流通能力を備える有孔表層からなる路面温度
の上昇抑制機能を有する舗装体において、前記シル卜系
充填材は、粒径5〜75μmのシルト分の含有量が重量
百分率で50%以上のシルト系粉末が重量百分率で20
〜60%、セメント系の固化材が重量百分率で5〜60
%、水が重量百分率で25〜50%、セメント添加用混
和剤またはポリマーエマルジョンのいずれか一方の添加
剤を添加する場合には重量百分率で0.1〜5%を混合
したものであり、その充填時には流動性がPロート試験
で9〜15秒の流下時間となり、有孔表層中の空隙を充
填することにより固化後のシルト系充填材の空隙率が1
0〜60%の構成とすることである。
Description
よび透水性の高い充填材を充填し、夏期炎天下の道路舗
装におけるシルト系充填材を充填した路面温度の上昇抑
制機能を備える舗装体の有孔表層に関するものである。
温度、特にアスファルト舗装体の路面温度はその色調が
黒であるために太陽熱を吸収して60°C以上に達する
ことがある。また、コンクリート舗装体では、アスファ
ルト舗装体ほどではないにしろ、自然地盤の土よりもは
るかに路面温度が上昇しやすい。以下に添付する表1
は、真夏の一日の気温とアスファルト舗装体、コンクリ
ート舗装体および自然土舗装体の表面温度の変化を記録
したものである。
て降雨があった場合に水の気化熱により変化する舗装体
の表面温度を記録したものであるが、この表からも判断
できるようにアスファルト舗装体の表面が湿潤状態の場
合、一時的に舗装体の表面温度の上昇が水の気化熱によ
り制御されている。
却空気等を利用した舗装体の路面温度の上昇抑制に関す
る方法や舗装体構造について各種提案されているが、路
面温度の上昇抑制の特に有効な手段としては、本願出願
人による特願平7−16885号の「路面温度の上昇抑
制機能を有する舗装体」や特願平7−252761号の
「セラミック焼結体を用いた有孔表層」の明細書等に記
載された舗装体構造がある。
分貯留層を有する舗装体であって、降雨時等における当
該有孔表層の水分を下層の水分貯留層へ浸透させて貯留
し、若しくは外部から供給される水分を舗装体に配設さ
れた給水装置を経由して水分貯留層に貯留する機能を有
することを特徴とするものであって、さらに晴天時にお
いては前記水分貯留層より毛管上昇作用により供給され
る水分を、水蒸気として有孔表層より大気中に放出する
ことにより路面温度の上昇抑制を図るという特徴を有す
るものである。
水性アスファルト混合物、セメントコンクリート、セメ
ントモルタル、石油樹脂混合物若しくはこれらの材料を
用いた多孔質成形ブロック、セラミックス焼結体からな
る多孔質成形ブロック等によるものがある。
が形成されており、大気の温度上昇または、直射日光に
伴って当該有孔表層の表面温度が上昇すると、有孔表層
の連続空隙に存在する水分が気化したり、毛管上昇作用
によって有孔表層の下層に位置する水分貯留層の水分を
有孔表層において水蒸気として円滑な水分の移動が行わ
れる。この時の気化熱が有孔表層または有孔表層の表面
近傍の大気の熱を奪い、路面温度の上昇の抑制を行うも
のである。
用される材料の選択は極めて重要なものであり、材料の
選択によっては効果的な路面温度の上昇抑制機能を発揮
することができない場合もある。前述のごとく、有孔表
層の材料の内部に形成される連続空隙は有孔表層の水分
の保水能力を決定するといっても過言ではないが、路面
温度の上昇抑制機能をより効果的に発揮するために有孔
表層は、さらに、大気中に多量の水蒸気を効率よく発生
することができる材質面の改良を行うことが望まれてい
る。
されたものであって、舗装表面に滞水することなく、水
の気化熱を利用して、継続的に舗装体の温度上昇を抑制
できる舗装体構造において、有孔表層中の連続空隙中
に、有孔表層の表面から大気中に効率よく水蒸気を発生
するための多量の連続微小空隙を形成するために固化後
の保水能力が高いシルト系充填材を充填し、走行車両の
通行にも耐えうる有孔表層の提供を目的とするものであ
る。
段の第一の特徴として、水分若しくは空気のいずれか一
方の、または、両方の流通能力を備え容積百分率で15
乃至35%の空隙を有する透水性アスファルト混合物、
透水性セメントコンクリート、透水性セメントモルタ
ル、透水性石油樹脂混合物若しくは、これらの材料を用
いた多孔質成形ブロック等の有孔表層において、保水性
を有するとともに、透水性を有するシルト系充填材を有
孔表層中の空隙に充填する構成とすることである。
填材は、粒径5乃至75μmのシルト分の含有量が重量
百分率で50%以上含むシルト系粉末が重量百分率で2
0乃至60%、セメント系の固化材の重量百分率で5乃
至50%、水が重量百分率で25乃至50%を混合した
ものであって、その流動性がPロート試験で9乃至15
秒の流下時間となり、有孔表層中の空隙を充填すること
によって固化後のシルト系充填材の空隙率が10乃至6
0%の構成とすることである。
充填材は、粒径5乃至75μmのシルト分の含有量が重
量百分率で50%以上含むシルト系粉末が重量百分率で
20乃至60%、セメント系の固化材の重量百分率で5
乃至50%、水が重量百分率で25乃至50%、セメン
ト添加用混和剤またはポリマーエマルジョンのいずれか
一方の添加剤が重量百分率で0.1乃至5%を混合した
ものであって、その流動性がPロート試験で9乃至15
の流下時間となり、有孔表層中の空隙を充填することに
よって固化後のシルト系充填材の空隙率が10乃至60
%の構成とすることである。
の下部に位置し、水分の貯留能力と晴天時には貯留した
水分を水蒸気として前記有孔表層に供給する機能を支え
るとともに、その材質は砕石路盤材料若しくは透水性ア
スファルト混合物等であって、その空隙率を容積百分率
で15乃至30%とする水分貯留層とを有することであ
る。
給を目的として給水用有孔管を有孔表層若しくは水分貯
留層に配設することにより、有孔表層の路面温度上昇抑
制機能を継続するように構成することである。
を充填した路面温度の上昇抑制機能を備える舗装体の有
孔表層の実施の形態について、添付する実験データおよ
び図面に基づき説明を行う。
末、セメント系固化材および添加剤の種類と品質を表3
に表示する。シルト系粉末は岩をクラッシングした際に
発生したものを集塵したものであり、セメント系固化材
は超速硬セメントを使用し、また、添加剤としてはオキ
シカルボン酸系の高性能減水剤およびSBR系のポリマ
ーエマルジョンを使用した。なお、セメント系固化材は
超速硬セメントを使用したが、特段これに限られるもの
ではなく、普通ポルトランドセメント、超早強セメン
ト、早強セメント、高炉セメントなどから、現地の施工
条件などを考慮して選択することができる。同様に、添
加剤についても、発明の実施の形態ではオキシカルボン
酸系の高性能減水剤およびSBR系のポリマーエマルジ
ョンを使用したが、ナフタリン系またはメラニン系等の
高性能減水剤、アクリル系または酢酸ビニール系等のポ
リマーエマルジョンのいずれかを用いてもよい。
と配合比を表示し、表5には添加剤を添加したシルト系
充填材の原料の種類と配合比を表示する。
ト系充填材の品質の性状を表6に、また、表5に表示の
添加剤を添加したシルト系充填材の品質の性状を表7に
表示するが、これらのシルト系充填材の品質の性状は、
施工方法や施工箇所に応じて各材料の配合比を変えるこ
とにより容易に変えることができる。
材の供試体の吸水性を表8乃至表9に表示する。ここで
使用された供試体は直径10cmで体積1000cm3 の円
柱状の形状寸法のものを底面のみ水に浸したものであっ
て、このような水浸条件で所定の経過時間ごとに含水比
(水分/供試体の乾燥重量)を測定したものである。ま
た、前記表中の配合A4およびB2の供試体についての
経過時間と含水比の関係を表10に表示するが、この表
では比較のために砂をセメントで固化した充填材につい
ても同様の実験を行った結果を併せて表示している。こ
の表10に表示された測定結果に示すように、シルト系
充填材は砂系充填材の2から3倍程度の吸収性を有して
おり、つまり、シルト系充填材の連続微細空隙は、大き
な毛管上昇作用を有し、水分が容易に流出することがな
く高い保水性を有している。
態例において使用した、シルト系粉末を充填した有孔表
層の力学性状試験を実施した。なお、有孔表層は開粒度
アスファルト混合物を使用し、締め固めた後の空隙率が
25%前後の供試体を作成し、シルト系充填材を充填し
て作成した。力学性状試験は、マーシャル安定度(kgf)
および動的安定度(回/mm)を実施した。その結果を表
11乃至表12に表示する。また、参考としてアスファ
ルト舗装体の表層に用いられる密粒度アスファルト混合
物の力学性状も併せて表示する。
試験の方法は、社団法人日本道路協会発行の「舗装試験
法便覧」3−7−1、マーシャル安定度試験方法に規定
される標準マーシャル安定度試験により実施した。ま
た、動的安定度の試験方法は、同便覧3−7−3ホイー
ルトラッキング試験方法により試験輪荷重70kgf 、試
験輪の接地圧6.4kgf/cm2 、試験温度60°cで実施
した。
例において使用したシルト系粉末を充填した有孔表層の
性状を表11および表12に表示するが、測定値からも
判断できるように本発明の有孔表層のマーシャル安定度
は参考として表示したアスファルト舗装の表層に用いら
れる密粒度アスファルト混合物と比較すると同程度以上
であり、わだち掘れの発生し易さを示す動的安定度で
は、本発明の有孔表層は比較対象とした密粒度アスファ
ルト混合物よりもはるかに優れた結果を示しており、わ
だち掘れの生じにくい材料である。
び表5で示すシルト系充填材の相違は、表4のシルト系
充填材が相対的に保水・吸水能力が高く、表5のシルト
系充填材が相対的に強度が大きいことである。即ち、比
較的大型車両の通過台数が少ない道路や歩道では表4の
シルト系充填材を使用したほうが有利である。一方大型
車両の通過台数が多い道路や寒冷地の道路や歩道で凍結
を生ずるような箇所においては表5の添加剤を配合した
シルト系充填材を使用したほうが有利である。
有する舗装体の基本構造を説明する断面図であるが、こ
の図の(a)は有孔表層、基層を有する舗装体の基本構
造を説明する断面図であり、(b)は有孔表層、水分供
給層、水分貯留層、及びシール層を有する舗装体の基本
構造を説明する断面図である。図1の(a)において、
符号10は水蒸気を大気中に放出する連続空隙を有する
構造から成る有孔表層を示し、符号56はアスファルト
混合物からなる基層を示すものである。
下層の水分貯留層へ浸透させ、また、この水分貯留層か
ら供給される水分を水蒸気として大気中に放出する連続
空隙を有する構造から成る有孔表層を示し、符号20は
有孔表層より透水する水分等の貯留能力を有する多孔質
の構造からなる水分貯留層で、その組成は透水性アスフ
ァルト混合物で、空隙率を27%とするものであり、符
号30は水分貯留層20から有孔表層10への水分の移
動量が十分でない場合に、水分貯留層20と有孔表層1
0間の相互の水分の補給能力の強化を図るための不織布
からなる水分供給層であり、符号40は水分貯留層20
に貯留した水分の保水機能の強化を図るための遮水効果
を有するアスファルトメンブレンからなるシール層であ
る。
において、符号50は有孔表層10と水分貯留層20の
保水能力を上回る降雨時の排水を行う透水型排水側溝で
あり、符号55は路盤若しくは路床であり、符号60は
降雨が期待できない時などに有孔表層若しくは水分供給
層に給水を行うための給水用有孔管であって、図示しな
い給水装置に接続されている。
有孔表層10から水分貯留層20への浸透を示し、符号
12は水分貯留層20から有孔表層10への気化や毛管
上昇による水分移動を示し、また、符号13は有孔表層
10に保水能力の限界を越える水の供給が有ったときに
排水処理が行われている状態を示している。
舗装体の必須構造、即ち路面温度の上昇抑制機能として
必ず設けなければならない構造である有孔表層10と有
孔表層10への水分の安定的供給を目的として配設する
水分貯留層20について説明を行う。
水分を下層の水分貯留層へ浸透させ、また、毛管上昇作
用による水分移動が行える連続空隙を有する構造であっ
て、通常の舗装における表層部に相当するものであり、
車両の車輪や歩行者などの交通に供する層である。従っ
て、有孔表層10の舗装材料は車両等の荷重によって生
ずるたわみを許容するとともに、水分等の透過性および
保水性に優れた材料を選択する必要がある。
5に示すごとくシルト系粉末、固化材、水および必要に
応じて添加剤を混合したものであり、その品質の性状は
表6若しくは表7に示すごとくであり、連続微細空隙に
より高い透水性および保水性を有することを特徴とする
ものである。
性アスファルト混合物、透水性セメントコンクリート、
または、透水性セメントモルタル、透水性石油樹脂混合
物等においても同等程度の空隙率を有するものもある
が、保水能力の比較において前記シルト系充填材を充填
したもののほうが多量の保水が可能となる。
10の水分を貯留するための層であるとともに、表層で
ある有孔表層10を介して車両等の荷重に耐えうる強度
を有する材料を選択する必要がある。従って、水分を貯
留するために内部に連続する空隙の多い構造が必要であ
り、連続空隙を有する多孔質な材料または多孔質のブロ
ックであればよい。具体的には、透水性アスファルト混
合物、透水性セメントコンクリート、透水性セメントモ
ルタル、透水性石油樹脂混合物、砂利、砕石、砂、人工
骨材、セメントまたは石灰で安定処理を施した砂利、セ
メントまたは石灰で安定処理を施した砕石、セメントま
たは石灰で安定処理を施した砂、セメントまたは石灰で
安定処理を施した人工骨材等の材料について空隙率を1
5乃至30%とするものであれば施工箇所の設計条件に
合致するものを選択すれば同様な効果を得られることは
勿論である。
ルト系充填材を充填した有孔表層の実施例として、出願
人の自社敷地内の屋外実験ヤードに構築した試験道路の
測定結果を以下に説明する。
材の配合A4,B2および、母体となる有孔表層の仕様
を示し、表14は試験道路として構築した4種類の舗装
構造を示す断面図である。ここで表14(a)および
(b)は表13に示したシルト系充填材を充填した有孔
表層および砕石路盤材からなる空隙率18%(容積%)
の水分貯留層およびゴム製の給水用有孔管を給水設備と
して組み込んだ路面温度の上昇抑制機能を有する舗装体
である。また、表14(c)および(d)は従来の一般
的な舗装としての密粒度アスファルト混合物の舗装およ
び関東ロームを締固めた自然土からなる舗装体である。
これらは比較のために構築し、比較測定の対象とした。
また、試験道路の構造(a)および(b)には水分貯留
層に給水用有孔管を配設した。給水用有孔管の材料は微
細孔を有する可撓性の硬質ゴムからなるパイプを用い
た。路面温度の上昇抑制効果の実測を目的として平成7
年8月28日より同年9月14日にかけて測定した結果
を表15乃至表19に表示する。
にあっては給水設備から水分貯留層に水分の供給を行っ
た。給水期間は表16および表17に表示した期間につ
いてのみ行った。また、給水量は1m2あたり5リットル
/時間を標準として給水した。給水用有孔管の給水状況
を図3に示す。
舗装体の路面温度の上昇抑制能力の比較を行うと、本発
明のシルト系充填材を充填した有孔表層を用いた路面温
度の温度上昇抑制機能を有する舗装体では、従来の一般
的なアスファルト舗装体と比較して路面の最高温度を2
0°C程度低下させることができ、また路面温度の上昇
速度についても緩やかな傾向を得ることができ、さらに
長期間乾燥状態にある関東ロームよりも路面の最高温度
を10°C程度低下させることができた。
の路面温度は給水前に50°C程度であったが1日の給
水によって30°C程度まで低下することが表16およ
び表17から明らかである。また表16乃至表19の測
定結果に基づいて、路面温度の変化をその他の舗装体と
比較すると、本発明のシルト系充填材を充填した有孔表
層を用いた路面温度の温度上昇抑制機能を有する舗装体
は、給水終了から少なくとも2週間程度は他の舗装体よ
りも路面温度の上昇抑制効果が持続的に発現できること
を示している。
材を充填した有孔表層によれば以下のような効果を奏す
る。
けられた給水装置からの給水等により、水分は有孔表層
の内部に形成された空隙に充填されたシルト系充填物の
連続微細空隙に滞留して保水される。また、必要に応じ
て水分貯留層を配設した場合は、水分貯留層にも水分を
貯留することができる。舗装体の表面付近での気化に伴
って有孔表層内部での水分の毛管上昇による水分の表面
付近への移動作用が生じ、気化と毛管上昇による水分の
移動作用が継続的に発生することにより、気化熱による
有孔表層の表面温度および有孔表層の表面付近の大気温
度の上昇抑制を継続させることができる。
は、大気に水蒸気を安定して継続発生することができる
ため、自然土壌と近似した路面温度の上昇抑制効果を得
ることが可能となった。
充填した有孔表層は、通常のアスファルト混合物の表層
と同等以上のマーシャル安定度を有しており、また、耐
流動性はアスファルト混合物よりもはるかに優れてい
る。従って、大型車両が走行しても破損することなく、
わだち掘れは通常のアスファルト混合物よりも極めて少
ない量となるため、耐久性に優れた舗装体を提供するこ
とが可能となる。
路種別や環境条件の違いによって生ずる有孔表層に求め
られる機能の変化に対応した有孔表層を容易に提供する
ことができる。即ち、比較的大型車両の通過台数が少な
い道路や歩道では前述した表3のシルト系充填材を使用
することが有利であり、大型車両の通過台数の多い道路
では表4のシルト系充填材を使用することが有利であ
る。
透水性セメントコンクリート、透水性セメントモルタ
ル、透水性石油樹脂混合物を有孔表層に用いた場合、通
常のアスファルトフィニッシャによって施工ができるた
め、ブロックを敷設した場合よりも路面の凹凸が少な
く、平坦性の高い路面を容易に施工することができ、シ
ルト系充填材を有孔表層中の空隙に充填した有孔表層
は、歩道に適用した場合にも、より高い歩行の安全性と
歩行快適性を確保することができる。
構造の構成を示す説明図である。
の状態および、舗装体構造における晴天時等の水分の気
化の状態を示す説明図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 水分若しくは空気のいずれか一方の、ま
たは、両方の流通能力を備え容積百分率で15乃至35
%の空隙を有する透水性アスファルト混合物、透水性セ
メントコンクリート、透水性セメントモルタル、透水性
石油樹脂混合物若しくは、これらの材料を用いた多孔質
成形ブロック等の有孔表層において、 保水性を有するとともに、透水性を有するシルト系充填
材を有孔表層中の空隙に充填したことを特徴とする、シ
ルト系充填材を充填した路面温度の上昇抑制機能を備え
る舗装体の有孔表層。 - 【請求項2】 前記シルト系充填材は、粒径5乃至75
μmのシルト分の含有量が重量百分率で50%以上含む
シルト系粉末が重量百分率で20乃至60%、セメント
系の固化材の重量百分率で5乃至50%、水が重量百分
率で25乃至50%を混合したものであって、その流動
性がPロート試験で9乃至15秒の流下時間となり、有
孔表層中の空隙を充填することによって固化後のシルト
系充填材の空隙率が10乃至60%であることを特徴と
する、請求項1記載のシルト系充填材を充填した路面温
度の上昇抑制機能を備える舗装体の有孔表層。 - 【請求項3】 前記シルト系充填材は、粒径5乃至75
μmのシルト分の含有量が重量百分率で50%以上含む
シルト系粉末が重量百分率で20乃至60%、セメント
系の固化材の重量百分率で5乃至50%、水が重量百分
率で25乃至50%、セメント添加用混和剤またはポリ
マーエマルジョンのいずれか一方の添加剤が重量百分率
で0.1乃至5%を混合したものであって、その流動性
がPロート試験で9乃至15の流下時間となり、有孔表
層中の空隙を充填することによって固化後のシルト系充
填材の空隙率が10乃至60%であることを特徴とす
る、請求項1記載のシルト系充填材を充填した路面温度
の上昇抑制機能を備える舗装体の有孔表層。 - 【請求項4】 前記有孔表層の下部に位置し、水分の貯
留能力と晴天時には貯留した水分を水蒸気として前記有
孔表層に供給する機能を支えるとともに、その材質は砕
石路盤材料若しくは透水性アスファルト混合物等であっ
て、その空隙率を容積百分率で15乃至30%とする水
分貯留層を有することを特徴とする、請求項1記載のシ
ルト系充填材を充填した路面温度の上昇抑制機能を備え
る舗装体の有孔表層。 - 【請求項5】 有孔表層若しくは水分貯留層に給水を行
うための給水用有孔管を配設したことを特徴とする、請
求項1若しくは請求項4記載のシルト系充填材を充填し
た路面温度の上昇抑制機能を備える舗装体の有孔表層。
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