JP4316512B2 - 多孔質弾性舗装材 - Google Patents

Description

この発明は多孔質弾性舗装材に関し、さらに詳しくは、騒音低減効果を低下させることなく、湿潤時における耐滑り抵抗性を長期にわたり維持するようにした多孔質弾性舗装材に関する。

従来から、加硫ゴムチップなどの弾性材料を骨材として、これを樹脂などのバインダ−で結合した多孔質弾性舗装材が土木分野を中心にして広く利用されてきた。ところが、かかる多孔質弾性舗装材は、降雨などにより舗装路面上に水膜が残存した状態では、路面の滑り摩擦係数が極端に低下するため、滑り易くなるという問題があった。

この対策として、加硫ゴムチップなどの弾性骨材に加えて、砕石や珪砂などからなる微細な硬質骨材を混合することにより、路面の滑り摩擦係数を高くしてウエットキッド特性を改善するようにした提案がある（例えば、特許文献１、２参照）。しかしながら、これらの提案では、何れも吸音性能を阻害させない観点から、第三成分として混合する硬質骨材の粒子径を微細にしているため、図２に例示するように、硬質骨材３が弾性骨材２の表面に付着した形態をとり易く、これにより弾性骨材２の表面に直接付着した微細な硬質骨材３が、供用期間の経過と共に次第に剥落し、終には路面の滑り摩擦係数を低下させてしまうという問題があった。
特開２００２−２１００８号公報 特開２０００−３１９８０８号公報

この発明の目的は、かかる従来の問題点を解消し、騒音低減効果を低下させることなく、湿潤時における耐滑り抵抗性を長期にわたり維持するようにした多孔質弾性舗装材を提供することにある。

上記目的を達成するためのこの発明の多孔質弾性舗装材は、弾性骨材と硬質骨材とを樹脂バインダ−により固結した複数の弾性舗装層をそれぞれ重ね合わせて積層体に形成した多孔質弾性舗装材において、最上層を構成する弾性舗装層における弾性骨材及び硬質骨材の平均粒子径をそれぞれ０．１〜１３ｍｍ、弾性骨材と硬質骨材との平均粒子径の比を１５／１〜１／１５、弾性骨材と硬質骨材とが占める体積比を５／９５〜７０／３０にし、かつ前記最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層における弾性骨材の平均粒子径を０．３〜１３ｍｍ、弾性骨材と硬質骨材とが占める体積比を１００／０〜３０／７０にすると共に、前記最上層における弾性舗装層の圧縮弾性率を前記最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率より大きくし、かつ前記最上層を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を５〜２０ＭＰａ、前記最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を０．５〜５ＭＰａ、前記多孔質弾性舗装材を構成する積層体の圧縮弾性率を１〜１０ＭＰａにしたことを要旨とする。

この発明によれば、最上層における弾性骨材と硬質骨材との平均粒子径の比を１５／１〜１／１５にしたので、弾性骨材と硬質骨材とがそれぞれ樹脂バインダ−により略均等に包囲され、表面に弾性骨材と硬質骨材とが略並列に配列されることから、そのアーチ効果により、長期にわたり硬質骨材の舗装路面からの剥落を防いで耐滑り性能を維持する。しかも、最上層を構成する弾性舗装層における弾性骨材及び硬質骨材の平均粒子径をそれぞれ０．１〜１３ｍｍ、弾性骨材と硬質骨材との平均粒子径の比を１５／１〜１／１５、弾性骨材と硬質骨材とが占める体積比を５／９５〜７０／３０にし、かつ最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層における弾性骨材の平均粒子径を０．３〜１３ｍｍ、弾性骨材と硬質骨材とが占める体積比を１００／０〜３０／７０にすると共に、最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を、最上層を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率より小さくしたうえで、最上層を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を５〜２０ＭＰａ、最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を０．５〜５ＭＰａ、多孔質弾性舗装材（全体）を構成する積層体の圧縮弾性率を１〜１０ＭＰａにしたので、積層体としての柔軟性が確保されて騒音低減効果を低下させることがない。

以下、この発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、この発明の構成要件を分節しながら、それぞれの構成要件毎にその特徴について説明して行くことにする。

図１はこの発明の実施形態からなる多孔質弾性舗装材の一例を路盤上に設置した状態を示す断面図である。

図１において多孔質弾性舗装材１は、弾性骨材２と硬質骨材３とを樹脂バインダ−４により固結した複数の弾性舗装層（図では最上層１ａと下層１ｂとの２層）の積層体からなり、路盤Ｇ上に設置されている。そして、最上層１ａを構成する弾性舗装層における弾性骨材２と硬質骨材３との平均粒子径の比が１５／１〜１／１５となるように調整されている。さらに、最上層１ａを構成する弾性舗装層の圧縮弾性率が、最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率より大きくなっている。

このように最上層１ａにおける弾性骨材２と硬質骨材３との平均粒子径の比を調整することにより、弾性骨材２と硬質骨材３とがそれぞれ樹脂バインダ−４により略均等に包囲され、表面に弾性骨材と硬質骨材とが略並列に配列されることから、そのアーチ効果により、長期にわたり硬質骨材３の舗装路面からの剥落を防いで耐滑り性能を維持することができる。しかも、最上層１ａを除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を、最上層１ａを構成する弾性舗装層の圧縮弾性率より小さくしたので、積層体としての柔軟性が確保されて、車両走行時に発生する騒音低減効果を低下させることがない。

上述する圧縮弾性率の調整は、弾性骨材２や硬質骨材３の種類、大きさ、混合割合、さらには、これらを結合する樹脂バインダ−４の種類や混合割合をそれぞれ選定したり、その充填量を調整することにより行なわれる。なお、この発明における圧縮弾性率としては、ＪＩＳ Ｋ ６２５４に準拠して測定された値が適用される。

この発明において、弾性骨材２としては、加硫ゴムチップが好ましく使用され、特に廃タイヤに代表される使用済みのゴム物品を粉砕した粒状体又はひじき状体が最も好ましく使用される。また、硬質骨材３としては、天然石や人工石等が使用され、特に砕石、珪砂、窒化珪素や炭化珪素等の珪素化合物からなる粒状体が好ましく使用される。さらに、樹脂バインダー４としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましく使用される。

さらに、この発明では、最上層１ａにおける弾性骨材２及び硬質骨材３の平均粒子径をそれぞれ０．１〜１３ｍｍに調整している。これにより、騒音低減効果を確保しながら、長期にわたり硬質骨材３の舗装路面からの剥落を防いで耐滑り性能を一層確実に維持することができる。

硬質骨材３の平均粒子径が０．１ｍｍ未満では空隙率が小さくなり過ぎて排水性や騒音低減効果が不足すると共に、最上層１ａから剥落し易くなり、１３ｍｍ超では施工性が悪くなると共に、表面粗さが大きくなり過ぎて騒音低減効果が低下する。

弾性骨材２の平均粒子径が０．１ｍｍ未満では空隙率が小さくなり過ぎて排水性や騒音低減効果が不足し、１３ｍｍ超では表面の弾性骨材２の占める面積が局所的に大きくなり、湿潤時滑り抵抗が不足すると共に、施工性の悪化に加えて、表面粗さの増大により騒音低減効果が低下する。

さらに、この発明では、最上層１ａにおいて占める弾性骨材２と硬質骨材３との体積比を５／９５〜７０／３０となるように調整している。これにより、最上層１ａの圧縮弾性率と湿潤時における耐滑り抵抗との双方を調整することができ、騒音低減効果及び耐滑り特性をバランス良く維持することができる。なお、この場合において、弾性骨材２の体積比を硬質骨材３の体積比に対して５％未満にすることができる。

さらに、この発明では、多孔質弾性舗装材１を構成する積層体（全体）の圧縮弾性率を１〜１０ＭＰａに調整している。圧縮弾性率が１ＭＰａ未満では車両走行性が悪くなり、１０ＭＰａ超では騒音低減効果が低下する。さらに加えて、最上層１ａを構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を５〜２０ＭＰａに設定し、最上層１ａを除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を０．５〜５ＭＰａに設定している。これにより、最上層１ａにおける耐久性を高めると共に、その下層における騒音低減効果を保持することにより、多孔質弾性舗装材１としての騒音低減効果が一層確実に維持できるようになる。

さらに、この発明では、最上層１ａを除く積層体を構成する弾性舗装層に占める弾性骨材２と硬質骨材３との体積比が１００／０〜３０／７０となるように調整している。これにより、目標とする圧縮弾性率を確保することができ、騒音低減効果を確実に発揮することができる。

さらに、この発明では、最上層１ａを除く積層体を構成する弾性舗装層における弾性骨材２を、加硫ゴムなどを粉砕した粒状体で構成し、この粒状体の平均粒子径を０．３〜１３ｍｍに調整している。弾性骨材２の平均粒子径が０．３ｍｍ未満では空隙率が小さくなり過ぎて排水性や騒音低減効果が不足し、１３ｍｍ超では個々の空隙率が大きくなり過ぎて吸音効果が悪くなり、騒音低減にとって不利になると共に、施工時の作業性が低下する。

上記に代えて、最上層１ａを除く積層体を構成する弾性舗装層における弾性骨材２を、加硫ゴムなどを粉砕したひじき状体で構成し、このひじき状体の平均直径が０．５〜１０ｍｍ、平均アスペクト比が３〜４０になるように設定することができる。

通例、多孔質弾性舗装材１の総厚さは約３０〜１００ｍｍに設定されている。したがって、この発明において、最上層１ａの厚さを５〜３０ｍｍに設定し、下層１ｂの厚さを最上層１ａの厚さより５ｍｍ以上大きく設定するとよい。これにより、長期にわたる耐滑り性能の維持と騒音の抑制とを同時に確保することができる。最上層１ａの厚さが５ｍｍ未満では硬質骨材３が剥落し易くなり、３０ｍｍ超では最上層１ａの自重により下層１ｂが圧縮され、多孔質弾性舗装材１の圧縮弾性率が大きくなって騒音低減効果にとって不利になると共に、コスト高となる。また、下層１ｂの厚さが最上層１ａの厚さより５ｍｍ以上大きくないと、前記と同様に、多孔質弾性舗装材１の圧縮弾性率が大きくなり騒音低減効果にとって不利になる。

この発明において、硬質骨材３と樹脂バインダ−４との結合を強固にさせるために、あらかじめ硬質骨材３に表面処理を施しておくとよい。表面処理方法としては、カップリング剤（シラン系、チタネート系等）による乾式、湿式処理が挙げられる。

上述する実施形態では、この発明の多孔質弾性舗装材１が、最上層１ａと下層１ｂとの２層の積層体からなる場合を例示したが、下層１ｂは１層に限られることなく、２層以上で構成することができる。この場合において、下層１ｂを構成する層には、樹脂バインダ−４に上述する弾性骨材２と微細な硬質骨材３とを併せて混合するようにしてもよい。この場合の硬質骨材３の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、弾性骨材２の平均粒子径より小さく、０．０５〜５ｍｍにするとよい。

上述するように、この発明の多孔質弾性舗装材は２層以上の積層体で構成し、最上層における弾性骨材及び硬質骨材の平均粒子径、弾性骨材と硬質骨材との平均粒子径の比、弾性骨材と硬質骨材とが占める体積比をそれぞれ特定し、かつ最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層における弾性骨材の平均粒子径、弾性骨材と硬質骨材とが占める体積比をそれぞれ特定すると共に、最上層における圧縮弾性率を最上層を除く積層体における圧縮弾性率よりも大きくしたうえで、最上層における圧縮弾性率、最上層を除く下層における圧縮弾性率、弾性舗装材全体としての圧縮弾性率をそれぞれ特定することにより、長期にわたり耐滑り性能を維持すると共に、騒音の発生を抑制するもので、特に車両走行路面用の弾性舗装材として好適である。

上層及び下層における骨材及びバインダーを表１のように異ならせて、縦横５００ｍｍ角の試験体（実施例１〜３、比較例１、２）をそれぞれ３個ずつ作製し、新品時と供用後における湿潤滑り抵抗値をそれぞれ測定し、表１に併記した。湿潤滑り抵抗値の測定は、各試験体の上面にジョーロにより厚さ１ｍｍ程度の水膜を形成した後、ダイナミックフリクションテスターにより測定した。

また、表１の上層、下層及び全体の厚さをそれぞれ３０ｍｍとした円形の試験片（直径９９ｍｍ）を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２５４に準拠して各試験片における各層及び全体の圧縮弾性率をそれぞれ測定し、その結果を表１に併記した。なお、圧縮弾性率は、圧縮速度１０ｍｍ／分で上面から６ｍｍにわたり２回繰り返し圧縮した後、２回目の圧縮力と歪み量との関係から、次式により算出した。

圧縮弾性率＝（歪み量５ｍｍの場合の圧縮力−歪み量２ｍｍの場合の圧縮力）／（試験片断面積＝７６９４ｍｍ² ）×（試験片の厚さ＝３０ｍｍ）／（試験片の厚さ変形量＝３ｍｍ）

表１から、実施例１〜３の試験体では、比較例１、２の試験体と比較して、新品時と供用後における湿潤滑り抵抗値の変動が殆どなく、長期にわたり優れた耐滑り抵抗性が維持されていることがわかる。

この発明の実施形態による多孔質弾性舗装材を路盤上に設置した状態を示す断面図である。 従来の多孔質弾性舗装材における弾性骨材と硬質骨材との配置構造を示す一部断面図である。

符号の説明

１ 多孔質弾性舗装材
１ａ 最上層
１ｂ 下層
２ 弾性骨材
３ 硬質骨材
４ 樹脂バインダー

Claims (4)

1. 弾性骨材と硬質骨材とを樹脂バインダ−により固結した複数の弾性舗装層をそれぞれ重ね合わせて積層体に形成した多孔質弾性舗装材において、
   最上層を構成する弾性舗装層における弾性骨材及び硬質骨材の平均粒子径をそれぞれ０．１〜１３ｍｍ、弾性骨材と硬質骨材との平均粒子径の比を１５／１〜１／１５、弾性骨材と硬質骨材とが占める体積比を５／９５〜７０／３０にし、かつ前記最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層における弾性骨材の平均粒子径を０．３〜１３ｍｍ、弾性骨材と硬質骨材とが占める体積比を１００／０〜３０／７０にすると共に、前記最上層における弾性舗装層の圧縮弾性率を前記最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率より大きくし、かつ前記最上層を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を５〜２０ＭＰａ、前記最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層の圧縮弾性率を０．５〜５ＭＰａ、前記多孔質弾性舗装材を構成する積層体の圧縮弾性率を１〜１０ＭＰａにした多孔質弾性舗装材。
2. 前記最上層の厚さを５〜３０ｍｍにすると共に、前記最上層を除く積層体の厚さを前記最上層の厚さよりも５ｍｍ以上大きくした請求項１に記載の多孔質弾性舗装材。
3. 前記最上層を除く積層体を２層以上で構成すると共に、該積層体を構成する弾性舗装層に前記弾性骨材と平均粒子径が前記弾性骨材より小さく、かつ０．０５〜５ｍｍである硬質骨材とを混合するようにした請求項１又は２に記載の多孔質弾性舗装材。
   
4. 前記最上層を除く積層体を構成する弾性舗装層における弾性骨材がひじき状体からなり、該ひじき状体の平均直径が０．５〜１０ｍｍで、平均アスペクト比が３〜４０である請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質弾性舗装材。

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