JP5898350B1

JP5898350B1 - 舗装材

Info

Publication number: JP5898350B1
Application number: JP2015045832A
Authority: JP
Inventors: 武志構口; 伊藤　均; 均伊藤; 佳弘門脇; 泰弘佐藤; 周二山本; 陽一仲村
Original assignee: フジタ道路株式会社; 三和グランド株式会社
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: JP2016166456A

Abstract

【課題】従来よりも容易な手段で舗装表面の温度低下が有効に図られる舗装材を提供することにある。【解決手段】骨材と、バインダーとしてのセメントと、混和剤とが混合された舗装材であって、骨材は多孔質水砕スラグ粒子と粒径が１０ｍｍ以下のけい石、粘土瓦材、ガラス材のうちの少なくとも１種とを混合したものであり、骨材中のけい石の配合率を５〜２５重量％とする。【選択図】なし

Description

本発明は舗装材に係り、特に、舗装の表面温度の低下を図る技術に関する。

道路や駐車場などの路面舗装として一般的なアスファルトコンクリートは、雨水が地中に浸透し難いことから、地下水の枯渇や地表温度が上昇してヒートアイランドの原因になるなどの問題を招来していた。特に道路における舗装表面の温度上昇は可塑化による交通荷重への耐久性低下の原因となり、また、歩道においては夏季の照り返しが歩行者への負担になる。そこで、例えば舗装内に設置した導水管路内に水を供給して舗装の表面温度を低下させるといった対策が講じられてはいるが、施工費用に負担が生じ、また水の供給が必要であるため、コスト面で不利という問題がある。一方、舗装表面を日射を反射し得る構成にしたり、舗装材に樹脂や金属繊維を含有させたりすることによって路面温度の上昇を抑制する技術も提案されている（特許文献１、２等参照）。

特開２００７−２７０４９４号公報特開２００７−２６２８０５号公報

しかし、上記従来技術にあっては、材料費が高くなりがちであるため、なるべくコストを下げ、かつより容易な手段で舗装表面の温度低下が図られる技術が求められた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、従来よりも容易な手段で舗装表面の温度低下が有効に図られる舗装材を提供することにある。

本発明は、多孔質水砕スラグ粒子と高熱伝導材としてけい石とを混合した骨材と、バインダーとしてのセメントと、混和剤とが混合され、前記骨材における前記けい石の重量配合率が５〜２５重量％であり、かつ該けい石の粒径が１０ｍｍ以下であり、舗装材全体としての熱伝導率が０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする舗装材である。

本発明の骨材を構成する水砕スラグ粒子は、高炉で生成される溶融状態のスラグを水で急冷することによって得られるガラス質粒子を備えた多孔質の高炉水砕スラグが好適とされる。例えば、溶融したスラグに所定の水圧、水量の加圧水を噴射することによってそのような水砕スラグを得ることができる。加圧水の水圧、水量によって硬質で重い硬質水砕スラグと、多孔質で軽い軟質水砕スラグとに造り分けることができるが、本発明では軟質水砕スラグが好適に用いられる。

また、本発明の骨材を構成する高熱伝導材のけい石は、主として珪酸分（ＳｉＯ_２）を主成分とする石英片岩を砕いたものが用いられ、上記のように粒径が１０ｍｍ以下から粒径０ｍｍと称される粉状のものが混合状態になったものを用いることができる。高熱伝導材としてけい石を混合することで本発明の舗装材は熱伝導性が高くなり、このため表層を本発明の舗装材を用いて舗装した場合においては、日射等によって表面に受けた熱が速やかに下方に伝わって表面の温度蓄積が生じ難くなり、その結果、表面温度の上昇が抑えられる。また、地熱よりも舗装表面温度が低くなる冬季においては、逆に地熱を受けて温度が表面側に伝わり、舗装の表面温度を上昇させて凍結が抑えられるという効果も得られる。なお、けい石の熱伝導率は０．３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。

本発明の骨材中のけい石の配合率は、５重量％を下回ると温度低下の効果が発揮され難く、一方、２５重量％を超えると透水性や保水性が低下するため、５〜２５重量％が好適であり、１０〜２０重量％であればより好ましい。

本発明の水砕スラグ粒子は多孔質であり、セメントで結合された骨材の水砕スラグ粒子どうしの間の空孔と、水砕スラグ粒子の中の空孔の存在により、本発明の舗装材は空孔率の高い舗装が可能となる。よって、この舗装の上面に落下した雨水等の水は直ちに舗装の内部に浸み込むので、十分な透水性が確保されるとともに、地中に雨水を速やかに供給することができる。また、多孔質ゆえに保水性も発揮され、水砕スラグ粒子に保水されることで熱伝導性は高くなるため、上記したように骨材のけい石と相まってより高い熱伝導性を示し、結果として舗装表面の温度低下の効果が促進される。本発明の多孔質水砕スラグ粒子は、差し渡し最外径が１０ｍｍ以下、好ましくは１〜３ｍｍが用いられる。

本発明では、骨材に対するセメントの割合は、それがバインダーとして機能するに十分な量であれば良いが、例えばセメントの重量１に対して骨材を重量比２〜１０の割合として骨材の割合を多くすることで、舗装材全体としての空孔率を高くすることができる。

本発明の舗装材に添加される混和剤としては、例えばJIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」のＡＥ減水剤・標準型（I種）に適合するものが好適に用いられ、例えば変性リグニンスルホン酸化合物を主成分とするものを用いることができる。この種の混和剤によれば、セメントの分散作用と良質な連行空気泡との相互作用によってコンクリートの単位水量が減少し、また、コンクリートのワーカビリティ、強度発現性、耐凍害性、水密性、中性化に対する抵抗性の向上が図られ、コンクリートの耐久性を向上させることができる。本発明の舗装材に添加する混和剤の割合は、例えばセメントの重量を１とした場合に、重量比で０．００６〜０．１とされる。

本発明の舗装用材料は、水と混合すると比較的早期に固化するので、舗装する現場で水と混合することが望ましい。本発明の舗装材を用いて舗装を行うには、地表を露出させた路床に例えば水硬性粒度調整スラグなどの路盤材を敷き詰めて路盤を形成し、その上に水と混合した本発明の舗装材を敷き均し、ローラ等によって締固めることでなされる。

本発明によれば、骨材に高熱伝導材としてけい石を所定量含有することにより、従来よりも容易な手段で舗装表面の温度低下が有効に図られる舗装材が提供されるといった効果を奏する。

実施例で行った舗装の熱伝導率の測定結果を示すグラフである。実施例で行った室内照射試験での舗装表面温度の測定結果を示すグラフである。実施例で行った室内照射試験での舗装裏面温度の測定結果を示すグラフである。実施例で行った室内照射試験での舗装の表面と裏面の温度差を示すグラフである。実施例で行った舗装の室内透水試験および現場透水試験の測定結果を示すグラフである。実施例で行った室内透水試験での舗装の透水係数と表面温度の関係を示すグラフである。

以下、実施例を提示して本発明の効果を実証する。
[１]舗装材の作製
・実施例
骨材（高炉水砕スラグ：三和グランド社、けい石（栃木県鹿沼産：粒径１０ｍｍ〜０ｍｍ）：アワノ砕石社）と、セメントと、混和剤（マスターポゾリス７８Ｓ：ＢＡＳＦジャパン社）と、水とを、表１に示す配合率とし、高炉水砕スラグ、けい石、セメント、混和剤・水の順にモルタルミキサーに投入して２分間混合し、本発明に基づく実施例１〜５の舗装材を作製した。なお、表１に示す配合率（％）は重量％である。

・比較例
表１に示すように、けい石の配合率を３０重量％とし、これ以外は実施例１〜５と同様に配合して、比較例１の舗装材を作製した。また、骨材を高炉水砕スラグのみとし、これ以外は実施例１〜５と同様に配合した比較例２の舗装材を混合して作製した。

[２]供試体の作製
（Ａ）室内照射試験および室内透水試験用の供試体
「舗装調査・試験法便覧」Ｂ００１マーシャル安定度試験に規定されたモールドを用いて、実施例１〜５、比較例１、２の舗装材をそれぞれ使用し、締固めて直径１０１ｍｍ、厚さ７７ｍｍの円筒形に形成した供試体を３個作製した。硬化養生２８日以後に、１組３個中の１個を室内透水試験に供した。また、硬化養生２８日以後に、１組３個中の２個を厚さ５０ｍｍに切断して、下記室内照射試験に供した。

（Ｂ）模擬路盤の供試体
アスファルト舗装に用いる最大粒径１３ｍｍの骨材に２重量％のセメントを添加混合し、上記供試体と同様の方法で直径１０１ｍｍ、厚さ７７ｍｍの円筒形形成した模擬路盤を作製した。硬化養生２８日以後に厚さ５０ｍｍに切断して、下記室内照射試験に供した。

（Ｃ）熱伝導率測定用供試体
「舗装調査・試験法便覧」Ｂ００３ホイールトラッキング試験に規定する型枠の内側に厚さ２０ｍｍの敷板を設置し、実施例１〜５、比較例１、２の舗装材をそれぞれ使用し、締固めて長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ３０ｍｍの供試体を１個作製した。硬化養生２８日以後に、長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍに切断し、恒温乾燥器にて６０℃で２４時間乾燥後に下記熱伝導率測定試験に供した。

（Ｄ）従来の舗装として、実施例１〜５および比較例１、２とは別に、標準供試体として最大粒径１３ｍｍの密粒度アスファルト混合物による舗装（以下、アスファルト舗装と称する）を比較対象の舗装とする。

[３]特性調査
上記実施例１〜５、比較例１、２の供試体につき、以下の各試験および各測定を行って特性を調べた。

３−１．舗装の熱伝導率
はじめに、実施例１〜５、比較例１、２の供試体の舗装につき、JIS A 1412-2に基づいて熱伝導率を調べた。その結果を表２および図１に示す。

３−２．室内照射試験
「舗装性能評価法別冊』（平成２０年３月、日本道路協会）、１−６路面温度低減値に規定された「（２）路面温度低減値を求めるための照射ランプによる供試体表面温度の測定法」に準じて、以下のように室内照射試験を行った。

上記（Ｄ）のアスファルト舗装の供試体を恒温槽（３０℃）で５時間以上養生した後、断熱材を供試体の底面と側面に設置し、照射試験装置をセットした恒温恒湿槽（室温３０℃、湿度５０％）に設置する。供試体表面の所定の３個所に熱電対を貼り付けてデータロガーに接続後、照射試験を開始する。表面温度平均値が３０℃に達した時点から３時間にわたり５分ごとに測定値をデータロガーに自動記録し、３時間後に表面温度平均値が６０℃になるように照射ランプの高さを調整する。

上記（Ｂ）の模擬路盤の供試体を恒温水槽（水温３０℃）内で１時間水浸養生し、照射試験直前にウエスで表面の水分を拭き取り表乾状態にする。この後、模擬路盤供試体の表面の中央部１個所に熱電対を貼り付ける。

上記（Ａ）の実施例１〜５、比較例１、２の供試体のそれぞれを恒温槽（室温３０℃）で５時間以上養生した後、これら供試体の裏面を模擬路盤の表面に固定し、さらに底面および側面に断熱材を設置する。そして供試体表面の所定の３個所に熱電対を貼り付ける。

照射試験装置がセットされた恒温恒湿槽（室温３０℃、湿度５０％）内に断熱材ブロックに固定した上記供試体を設置し、照射ランプ高さを試験準備で確認した高さに調整する。この後、上記と同様に照射試験を実施する。

データロガーに記録された表面温度について、照射試験３時間後の３個所の値を供試体別に表３に示す。また、データロガーに記録された表面温度について、供試体別２回の平均表面温度と照射試験の５分ごとの経過時間との関係を表３および図２に示す。

アスファルト舗装の供試体の表面温度は６０℃を示しており、全ての供試体においてアスファルト舗装より表面温度が１０℃以上低下している。表３および図２によれば、表面温度はけい石の配合率が高くなると低下傾向を示すが、けい石の配合率が２０重量％（実施例４）で表面温度は最低となり、それ以後は上昇傾向を示している。この傾向は、湿潤状態の模擬路盤による影響と考えられる。すなわち、けい石の配合量が多くなると熱伝導率は高くなるが、保水率が低減し、毛細管現象による模擬路盤中の水分の吸い上げによる冷却効果が低減するからである。

データロガーに記録された裏面温度について、照射試験開始時および３時間後の裏面温度を個別に、また、３時間後の裏面温度の供試体種類別の平均値を表４に示す。また、データロガーに記録された裏面温度について、２回の裏面温度平均値と照射試験の５分ごとの経過時間との関係を図３に示す。これによると、舗装裏面の温度は、けい石の配合率の増加に伴い上昇傾向を示し、熱伝導率が大きくなっているものと考えられる。

データロガーに記録された表面温度と裏面温度について、照射試験３時間後の種類別表面温度の平均値、裏面温度の平均値、および表面温度と裏面温度との温度差を、表５および図４に示す。これによると、表面と裏面の温度差は、けい石の配合率の増加に伴って小さくなることが判る。

３−３．現場透水試験・室内透水試験
「舗装調査・試験法便覧」（平成１９年６月社団法人日本道路協会）」に記載される「Ｓ０２５現場透水量試験」に基づいた現場透水試験と、「Ｂ０１２開粒度アスファルト混合物の透水試験方法」に基づいた室内透水試験を行った。これらの結果を表６および図５のグラフに示す。この結果によれば、けい石の配合率が増えると透水能力が低減はするが、いずれの実施例も車道用の規格値を満足しており、本発明のものは透水能力が十分であることが確認された。

３−４．透水係数と表面温度の関係
図６に、室内透水試験と表面温度の測定結果をグラフ化した。これによると、骨材中へのけい石の添加による舗装表面温度の低減効果を得るためには、骨材中のけい石の配合率は５重量％以上が必要であり、配合率２５重量％を超えると、透水・保水機能を阻害し、舗装表面の温度低減効果が得られなくなると考えられる。透水係数の値は、けい石の配合率の増加に伴い減少し、配合率が３０重量％で車道用の規格値（１×１０^−２ｃｍ／ｓ）を下回る。したがって表面温度の低減と透水・保水機能の両立が効果的に図れる骨材中のけい石の配合率は、５〜２５重量％が適切である。

Claims

多孔質水砕スラグ粒子と高熱伝導材としてけい石とを混合した骨材と、バインダーとしてのセメントと、混和剤とが混合され、前記骨材における前記けい石の重量配合率が５〜２５重量％であり、かつ該けい石の粒径が１０ｍｍ以下であり、舗装材全体としての熱伝導率が０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする舗装材。