JP2007063861A - 保水性舗装の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 多孔質舗装体の透水機能を保持しつつ、粒状充填剤の施工をより簡易にすることで、雨天時の歩行性や交通安全性を確保し、晴天時には路面温度を低減する保水性舗装を提供する。
【解決手段】 水系樹脂からなるバインダと、クリスタルクレー等の保水性を有する保水砂と、保水砂に予め水を吸収させた後にバインダと混合する。かかる混合物を、多孔質舗装体の施工表面に擦り込むことで、保水性舗装を施工する。かかる施工方法で施工された保水性舗装は、路面温度の上昇が抑えられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は道路等の舗装技術に関し、特に車道及び歩道を含めた道路の路面温度の上昇を抑制し、且つ舗装体の透水機能を維持しつつ、しかも施工の容易な保水性舗装に関する技術で、保水性舗装の施工方法に適用して有効な技術である。

近年、都市部においては、特に真夏の炎天下では道路舗装体の路面温度が６０℃以上に上昇し、市街地域全体が高温となる、所謂ヒートアイランド現象が問題となっている。かかる現象を、路面舗装の観点から、路面温度の上昇を抑制することで、ヒートアイランド現象の緩和を図ろうとする試みがこれまで種々提案されている。

例えば、特許文献１には、その一つとして、水、空気の流通機能を備え、容積百分率で１５乃至３５％の空隙率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等の多孔質舗装体に保水能力を有するシルト系充填材（保水グラウト）を充填することにより、保水材の水が蒸発することにより、路面温度を低減させる舗装体について記載されている。

また、特許文献２には、本発明者が開発した透水性アスファルト混合物などの多孔質舗装体の空隙部に、シルト質及び粘土質又はこれらの混合物を主成分とする土質材料を粒状処理した粒体、又は粒状処理したものを焼成してなる粒体を充填する工法が開示されている。

このような舗装体は、路面に敷設された状態では雨水が舗装体中の充填材内に蓄えられ、周囲温度が上昇すると水が蒸発する際の気化熱として路面温度を吸収する結果、道路表面温度の上昇を抑制させるものである。

また、特許文献３には、通水性アスファルト舗装の表面に塗工する充填材に界面活性剤を含ませることで、水の浸透性を良好にした発明が開示されている。さらに、特許文献４には、通水性アスファルト舗装表面に塗工する通水性塗工材において、骨材粒径と樹脂とをそれぞれ特定することで、通水性舗装の舗装表面の空隙つぶれ、骨材の飛散等を効果的に防止する発明が開示されている。
特開平１０−４６５１３号公報 特開２０００−１０９６９９号公報 特開平７−２５２４３４号公報 特開２０００−１０４２１０号公報

ところで上記従来の技術にあっては、特許文献１に開示の技術では、多孔質舗装体の空隙部に充填剤を充填するため、多孔質舗装体が本来有する透水機能を消滅させてしまい、雨水が舗装体内に浸透せず、結果、雨天時の歩行性や交通安全性を悪化するという問題点があった。

また、特許文献２に開示の技術では、充填剤が粒状であるため充填剤間には空隙があり、そのため透水機能は保持しているものの、粒径や舗装体の空隙径が不適切な場合や、舗装体に水分が含まれている場合等には、充填剤を充填することが困難となり、多孔質舗装体の状態によっては施工性に難があるという問題点があった。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたものである。本発明の目的とするところは、多孔質舗装体の透水機能を保持しつつ、粒状充填剤の施工をより簡易にすることで、雨天時の歩行性や交通安全性を確保しつつ、晴天時には路面温度を低減する保水性舗装を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明は保水性舗装の施工方法であって、バインダと保水性を有する保水砂とを混合した混合物を、多孔質舗装体の施工表面から充填すること特徴とする。かかる構成において、前記バインダと前記保水砂とを混合するに際して、前記保水砂には予め水を吸収させた後に前記バインダと混合することを特徴とする。前記保水砂には、球状成型した保水性を有する磁器骨材を使用することを特徴とする。さらに、前記バインダは、水系樹脂であることを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、多孔質舗装体の透水機能を保持しつつ、充填剤の施工をより簡易にすることで雨天時の歩行性や交通安全性を確保し、晴天時には路面温度を低減する保水性舗装を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の保水性舗装では、道路等の表面に多孔質舗装体を施工し、その施工表面側に、保水砂とバインダとの混合物からなる充填材を充填する舗装である。多孔質舗装体としては、例えば、排水性アスファルト混合物、透水性アスファルト混合物、排水性セメントコンクリート、透水性コンクリート等の舗装を例に挙げることができる。

充填材の骨材として使用する保水砂には、例えば、陶磁器に用いるシルト質、粘土質、あるいはシルト質と粘土質との混合物を焼成加工したものを用いることができる。また、その形状は球状が良く、球状にすることにより骨材間の間隙径を大きく保てるために、舗装体の透水機能を保持することができる。

球状に成型する方法としては、粘土等の磁器材料を懸濁液化し、スプレードライヤーを用いて粒状化したものが好ましい。スプレードライヤーを用いて成型した場合、空気中で粒状に成型されるため骨材表面が滑らかになり、表面積が最小となるため、太陽光の吸収率が小さくなるためである。

また、保水砂には、ガラスビンを粉砕したクレー（クリスタルクレーとも言う）を５０％以上含有させ焼成し、骨材強度を増強したリサイクル品としての保水砂を使用することができる。さらには、浄水場施設等から廃棄される沈殿砂を、球状に焼成加工して用いることもできる。かかる保水砂の粒度は、０．０７５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲が好ましい。

これは０．０７５ｍｍを下回った粒度が多数混在すると舗装体の透水係数が悪くなること、また２ｍｍを越える粒度が混在すると多孔質舗装体表面に充填する作業が著しく悪くなるからである。

かかる保水砂の製造では、先ず、クリスタルクレー、あるいは長石や粘土等をボールミルで微粉化する。その後、微粉化した材料を懸濁液状化する。かかる懸濁液をスプレードライヤー中に噴霧し、顆粒状に加工する。その後、ロータリーキルンで約８００℃に焼成する。このようにして、本発明で使用する保水砂は、焼成加工により製造される。

また、バインダとして使用する樹脂には、水系樹脂を使用することができる。特に、バインダに水系樹脂を用いることで充填材の保水性を確保することができる。例えば、使用する樹脂には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、スチレンブタジエンラテックス、エチレンビニルアクリレート等の水分散型樹脂エマルジョンやポリビニールアルコール等の水溶性樹脂を単独で使用することができる。あるいは、これら水系樹脂を適宜組み合わせてで、混合して用いることもできる。

さらに、かかる水系樹脂をバインダとして保水砂に混合するに際しては、保水砂にバインダを添加すると、保水砂はバインダそのものを吸収するため、保水効果が減少する。そこで、予め保水砂には水分を吸収させた後、バインダを添加し、混合するようにした。保水砂の水分吸収は、例えば、保水砂として使用する骨材の吸水率を目安として行えばよい。

保水砂に水分を予め吸収させておく必要があるため、溶剤系接着剤や水が存在すると反応や接着が阻害される熱硬化型樹脂の使用は困難である。水系の樹脂を選択的に締結材として使用することでかかる問題点を解決した。

このように構成された保水砂とバインダの水系樹脂とを混合して、充填材を形成する。かかる充填材を、前記多孔質舗装体の施工表面に敷き均す。敷き均すに際しては、バイブレータを用いて多孔質舗装体に振動を与えることはしなかった。単に敷き均すだけにした。

特許文献１に開示の構成では、バイブレータを使用して舗装体内部まで保水砂を充填させようとしているが、多孔質舗装体（ここでは空隙率１５〜２５％の透水性アスファルトコンクリートもしくは排水性アスファルトコンクリートをいう）の空隙径が細かったり、また舗装体が濡れている場合は、充填材が十分充填できず舗装体上部にしか充填できないこともあった。

しかし、本発明者は、今回、舗装体上部の施工表面から充填するだけで、十分に舗装体の温度低減効果が認められることが分かった。そのため、本発明では、充填材を最初から舗装体上部のみに充填する構成を採用した。

勿論、バイブレータを用いて多孔質舗装体に振動を与え、充填材を多孔質舗装体の深部まで行き渡らせるようにしても構わないが、本発明では、かかる方法を採用することなく多孔質舗装体の表面部に施工するだけで十分に路面温度の低減効果を発揮することができ、表面から３ｍｍ以上、５ｍｍ以下で施工すればよい。

また、特許文献１に開示の構成では、充填材を充填後、充填材の飛散を防止するためトップコートを撒布し固定させる必要があったが、本願発明の如く始めから骨材とバインダとの混合物を用いることでかかる充填材飛散の防止を図ることができる。

本発明の施工方法で行った保水性舗装では、散水等の打ち水、あるいは降雨等により舗装体に水分が供給された場合、舗装体の潜熱効果による温度上昇が抑えられる。かかる路面温度の上昇抑制効果は、舗装面が乾燥し出してからも持続することが本発明者により初めて確認された。かかる効果は、保水砂が多孔質であるため、保水砂が乾燥し出すと比熱量が低下し断熱効果が生じるためだと考えられる。さらには、保水砂の表面を滑らかにすることにより、熱吸収量が減少し、断熱効果を向上させることができる。

本発明のかかる断熱効果は、例えば、通常の道路舗装に用いられる密粒アスファルト舗装の舗装体温度が６０℃に達したときに、本発明の舗装を行った場合では１０℃の温度差が発生することで確認できた。また、着色珪砂を使用した舗装と比べると、舗装体表面には断熱層が構成され、舗装体の蓄熱が防止されていることが確認できた。

このように本発明に係わる充填材を用いた保水性舗装の施工方法では、保水性舗装に示される潜熱効果をより効率よく発揮させることができる舗装体を形成することができる。しかし、かかる舗装体の保水量は、５ｃｍの舗装厚で最大保水量は２．９ｋｇ／ｍ^２であるのに対して、例えば、グラウト充填保水性舗装の場合は、５ｃｍの舗装厚で最大保水量が４．８ｋｇ／ｍ^２である。

保水量だけの観点からでは、上記の如く本発明に係わる構成の方が、雨天時の保水状態では機能する時間や潜熱効果の持続性はグラウト充填保水性舗装に比べて多少劣るが、路面に散水する等の打ち水を想定した場合には、急速な冷却効果により舗装体を急激に冷やすことができ、冷却効果の優れた舗装体であると言える。

舗装体内の水分を徐々に放出する効果に加え、前述の如く、断熱効果をも有して、舗装体の蓄熱量を低減させることもでき、舗装体の路面温度の上昇を路面が乾燥した場合でも十分に長く維持することができる舗装と言える。

実際の施工方法は、図１に示すように、モルタルミキサーで保水砂、水、バインダの順に入れて混合し、かかる混合物を、路面に施工すればよい。路面は、予め清掃しておき、必要なマスキングを施しておく。ここにモルタルミキサーで混合した充填材の混合物を搬送し、混合物を敷き均す。金鏝、木鏝を用いて敷き均し、その後にゴムレーキで表面を平滑に仕上げればよい。その後所定時間養生し、解放すればよい。

以上の構成を有する本発明について、以下実施例によりその効果を確認する。

本実施例では、表１に示した配合割合で充填材としての混合物を形成した。すなわち、保水砂１００重量部に、水２０重量部、バインダ２０重量部を混合した。保水砂としては、前記クリスタルクレーを５０％含有する保水砂を使用した。バインダとしては、アクリルエマルジョン（日本エヌエスシー社製、ＡＤ−８１）５０％、エポキシエマルジョン（大日本インキ化学工業社製、ＥＭ−８５）２５％、アミン硬化剤（旭電化学工業社製、ＥＨ−２０３）２５％の混合物を使用した。

かかるバインダと保水砂とを表１に示す割合で混合して充填材を構成し、かかる充填材を空隙率２３％の排水性アスファルト混合物に充填して供試体を形成した。因みに、供試体の大きさは、３０ｃｍ（縦）×３０ｃｍ（横）×５ｃｍ（厚さ）である。

かかる供試体には、打ち水をする代わりに、供試体全体を２４時間３５℃の水中に放置し、２４時間経過後引き上げた。引き上げ後１０分放置してから、測定を開始した。測定は、室温３５℃、湿度５０％の恒温恒湿室で行った。

また、比較のために、密粒アスファルトコンクリート、保水グラウト充填保水性舗装を用いて各々供試体を作成し、同様に水中に放置し、水中から引き上げ後１０分経過後に測定を行った。密粒アスファルトコンクリートを比較例１、保水グラウト充填保水性舗装を比較例２として示す。

かかる供試体の表面から６０ｃｍの高さの位置に、ビームランプ（散光型１１０Ｖ、１５０Ｗ、東芝製）を備えて照射した。６０ｃｍの高さは、通常の道路舗装に用いる密粒アスファルトコンクリート舗装の表面温度がランプ照射後３時間で６０℃に達する高さとして規定した。温度計は、舗装体表面から１ｃｍ下に埋設し測定を行った。

図２に示すように、実施例１の構成は、比較例１の密粒アスファルトコンクリートと比較し、３時間後の路面温度は１５℃、比較例２の保水グラウト充填保水性舗装とは同等の路面温度を示していた。すなわち、本発明の保水性舗装の施工方法で形成される保水性舗装は、保水グラウト充填保水性舗装と略同程度の路面温度の上昇抑制機能を有していることが確認された。

本実施例では、保水砂における０．０７５ｍｍ未満の粒度の混入率が、透水機能に与える影響について調べた。充填材の混合比率は、前記実施例１と同様に、表１に合わせて配合混合した。併せて、供試体も実施例１と同様に構成した。

かかる供試体の形成に際しては、表２に示すように、０．０７４の篩目を通過する保水砂を０％、１０％、２０％、３０％含む構成として、複数の供試体を構成した。かかる構成の供試体に対して、透水性アスファルト舗装の現場透水試験方法（（社）日本道路協会 舗装試験法便覧）に記載の試験方法に基づいて試験を行った。その結果は、表２の透水量に示すように、０．０７４ｍｍ以下の粒度の混入率が多くなると透水量は減少する。１０％を越えるとその値は極端に悪くなった。

尚、２ｍｍ以上の骨材が混入すると、舗装体表面の凹部深さより大きくなり、作業が困難となった。

因みに、透水性アスファルト舗装の現場透水試験方法とは、図３に示す現場透水試験器を路面に圧着させて行う。現場透水試験器の透明アクリル製の円筒部から１００ｍｌの位置に目印Ｘ_１を付け、Ｘ_１から４００ｍｌの位置に目印Ｘ_２を付け、コックを閉じで水を円筒部上端まで注入する。コックを一気に全開し、円筒部内の水位がＸ_１からＸ_２まで低下する経過時間を計測する。算出した平均時間から、１５秒当たりの流下した水量を算出し、それを透水量（ｍｌ／１５ｓ）とする。

本実施例では、バインダとして水系樹脂を用いた効果を評価した。すなわち、水系樹脂と溶剤系樹脂をバインダとて使用したときのそれぞれの路面温度抑制効果を比較した。

表３に示すように、バインダとして水系樹脂を用いた場合は、実施例１と同様に配合して充填材を形成した。また、溶剤系樹脂を用いた場合としては、例えば、溶剤系アクリル樹脂（神東塗料社製、ロードカラー クリアー）を使用して、表３に示すように、保水砂１００重量部に対してバインダ４０重量部を添加して充填材を形成した。

かかる２種の充填材を使用して、それぞれ実施例１に示すような供試体を形成した。溶剤系樹脂を使用した場合を、比較例３とした。

図４に示すように、溶剤系樹脂をバインダに使用した場合は、比較例３に示すように、
舗装体温度が約３５℃以上では、水系樹脂をバインダとして用いた実施例１の充填材の方が路面温度を低減させていることが分かる。例えば、測定時間が１８０分で舗装体温度が比較例３の場合に約４８℃程度のものが、実施例１の構成では約４１℃程度であり、明らかに路面温度の抑制効果が働いていることを示している。これは比較例３の場合には、保水砂の保水能力が消失し、その結果、路面温度低減効果は悪くなってるものと思われる。

本実施例では、実施例１の構成の充填材を使用した場合の耐久性を評価した。すなわち、動的安定度とトラバースを行った場合の透水量の変化から、強度および耐久性を評価した。動的安定度は、ホイールトラッキング試験（（社）日本道路協会 舗装試験法便覧）で評価した。

また、トラバース試験は、舗装体の空隙つぶれや充填した保水砂の飛散を観察するために、ホイールトラッキング試験器のトラバース機構を用い舗装体表面に横方向剪断力を繰り返し、舗装体の表面変化や透水機能の変化を調べて評価した。

実施例１と同様に配合した混合物を充填材とした場合と、排水性混合物を充填材とした場合とで、前記実施例１で述べたと同様な供試体を形成して行った。結果は、表４に示すように、実施例１の充填材を使用することにより、舗装体の強度が上昇する他、保水砂の飛散や空隙つぶれは認められず、その結果、良好な透水機能を示すことが確認された。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、道路舗装等の技術分野で利用することができ、特にヒートアイランド現象の緩和策の一つとして有効な利用が図れる。

本発明の保水性舗装の施工方法を示すフロー図である。 本発明における路面温度の低減効果を示す説明図である。 現場透水試験器を示す説明図である。 本発明でバインダとして水系樹脂を用いた場合の効果を示す説明図である。

Claims (4)

1. バインダと保水性を有する保水砂とを混合した混合物を、多孔質舗装体の施工表面から充填すること特徴とする保水性舗装の施工方法。
2. 請求項１記載の保水性舗装の施工方法において、
   前記バインダと前記保水砂とを混合するに際して、前記保水砂には予め水を吸収させた後に前記バインダと混合することを特徴とする保水性舗装の施工方法。
3. 請求項１または２記載の保水性舗装の施工方法において、
   前記保水砂には、球状成型した保水性を有する磁器骨材を使用することを特徴とする保水性舗装の施工方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の保水性舗装の施工方法において、
   前記バインダは、水系樹脂であることを特徴とする保水性舗装の施工方法。

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