(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
路盤上又は基層上に位置する道路舗装体の表層部において、１５〜３０％の空隙率を有する舗装体の空隙中に水、セメント、繊維及び界面活性剤からなるセメントミルクを充填することを特徴とする道路舗装体。
【請求項２】
前記繊維が親水性を有することを特徴とする請求項１に記載の道路舗装体。
【請求項３】
前記繊維の径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の道路舗装体。
【請求項４】
前記繊維の配合量が前記セメントミルクに対する重量比で０．１〜３％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の道路舗装体。
【請求項５】
前記界面活性剤の配合量が前記セメントミルクに対する重量比で０．１〜５％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の道路舗装体。
【請求項６】
前記セメントミルクが高吸水性ポリマーを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の道路舗装体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は道路舗装体に関し、特に路面温度の上昇を抑制するに適する道路舗装体に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
アスファルト舗装を典型例とする道路舗装体は、一般的に黒色であるため太陽光の日射熱を吸収し易く、また、自然地盤のような潜熱による熱の放出が期待できないことから路面温度が高くなりやすい。特に、夏期においては路面温度が６０℃程度に達することも珍しくなく、都市部のような舗装比率の高い箇所ではヒートアイランド現象を含めた都市環境対策として、また、歩行者に対する歩道空間の熱環境を改善する対策方法として、路面温度の上昇を抑制する機能を有する舗装体の開発が期待されている。
【０００３】
舗装路面上においては、太陽光の日射などによる地表面へのエネルギー入射に対して、地表面からさまざまな形態で大気中へエネルギーを放出することによって、熱収支のバランスが保たれている。近年実用化が進められている保水性舗装は、一般的な舗装路面のように顕熱輸送や長波放射に依存したエネルギー放出の他に、舗装体の空隙中に保持させた水分の蒸発に伴う潜熱輸送も付与させることによって、路面温度の上昇を通常よりも抑制しようとするものである。保水性舗装の水分の供給を基本的に降雨によって賄うものとすれば、空隙中に充填する保水材料の性能としては、高い保水能力を有することが基本的に必要であり、そして、舗装路面に接触した雨水をすばやく取り込むための早い吸水性と、効果を長く持続させるための水分蒸発量の制御が可能なことが求められている。
本発明の目的はこのような要求に適合した道路舗装体を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、路盤上又は基層上に位置する道路舗装体の表層部において、１５〜３０％の空隙率を有する舗装体の空隙中に水、セメント、繊維及び界面活性剤からなるセメントミルクを充填することを特徴とする道路舗装体である。
本発明で使用する舗装体は空隙を有する透水性舗装体であることを要し、通常アスファルト混合物、セメントコンクリート、樹脂コンクリートなどからなる空隙率１５〜３０％のものが使用される。特に、開粒度アスファルト混合物を用いた透水性アスファルト舗装体が好ましい。
透水性舗装体の空隙にセメントミルクを充填・固化させることは従来から知られており、本発明はこのセメントミルクに繊維と界面活性剤とを混入して用いる点に第一の特徴を有する。
【０００５】
繊維としては、綿糸、セルロース質繊維等の植物性繊維、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル等からなる合成繊維、レーヨン糸等の半合成繊維、さらには鉱物繊維等の無機繊維等その種類は特に限定されないが親水性のある繊維が好ましい。繊維の形状も短繊維状、長繊維状から粉末状に近いものまで特に限定されないが、セメントミルクへの混入等の取扱い易さから長さが１０ｍｍ以下のものがより好ましい。
繊維の太さも特に限定されないが、舗装体の空隙を容易に通過できる太さであることが好ましく、通常１ｍｍ以下のものが用いられる。これら繊維はたとえば使用済の衣類や紙等を切断したりして安価且つ容易に入手しうる。これら繊維はセメントミルクに対する重量比で０．１〜３％添加することが好ましい。
【０００６】
界面活性剤としては一般に市販されているアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤のいずれも使用しうるが、特にポリアルキレングリコール誘導体系界面活性剤が好ましい。界面活性剤の添加量はセメントミルクに対する重量比で０．１〜５％程度で十分である。
【０００７】
本発明ではセメントミルクに吸水性ポリマーを共存させると一層大きな効果が得られる。これらの吸水性ポリマーとしては、特に粉末状のアクリル酸系ポリマーによって代表される高吸収性ポリマーが好ましい。これらはセメントミルクに容易に分散し、本発明の舗装体に適用することにより水分蒸発量を抑制する効果を示す。これら吸水性ポリマーの添加量はセメントミルクに対する重量比で０．１〜３％程度で十分である。
これら成分を混入したセメントミルクを舗装体表面からその空隙に充填してセメントミルクを硬化させる。
かくして高い保水能力をもつと共に水分蒸発量を適度に制御することが可能となる。
【０００８】
【実施例】
〔試験１〕
表−１に記載した配合のセメントミルクからなる供試体（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ、以下「供試体」という）を作成し、本発明の舗装体の吸水特性及び蒸発特性を確認するための試験を実施した。
供試体の作成手順は以下のとおりである。表−１に記載した配合のセメントミルクを作成し、該セメントミルクを曲げ試験用の３連型枠（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ×３）に充填する。該セメントミルクが十分に硬化した後、これらを３連型枠から脱型し供試体として使用する。配合Ａ〜Ｄのセメントミルクについては、高吸水性ポリマーとして粉末状のアクリル酸系ポリマーを、界面活性剤としてポリアルキレングリコール誘導体系界面活性剤を、繊維として植物性繊維（商品名：アーボセルＺＺ８／１、三木産業（株）製）を各々所定量添加した。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
（１）吸水特性の評価
吸水特性は、絶乾状態の供試体を湿潤させたスポンジマット上に静置して（図１）、吸水に伴う供試体の吸水容積率の変化により評価するものとした。まず、供試体を室内で静置乾燥させて重量変化がないことを確認した後、該供試体の乾燥重量を求めた。次に、室温２０℃に設定した恒温室内において図１に示す吸水試験装置に供試体を静置して吸水させ、吸水開始後の経過時間毎の供試体重量を測定した。水の比重を１ｇ／ｃｍ3 とし、次式により吸水容積率を算出した。また、測定終了後には２４時間水浸させて最大吸水容積率を求めた。
吸水容積率＝吸水容積／供試体容積
試験結果を図２、表−２に示す。
【００１１】
【表２】
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【００１２】
図２より、配合Ａ〜Ｃの供試体は吸水容積率の増加が基本配合の供試体よりも速く、配合Ｄの供試体は基本配合の供試体よりもやや遅いことが分かる。この結果より、本発明で使用する界面活性剤及び繊維は吸水速度を高める効果があるが、高吸水性ポリマーは吸水速度を高める効果がないということがいえる。
【００１３】
表−２より、配合Ａの供試体は吸水時間３０分及び６０分における吸水容積率が基本配合の供試体に対して約１．８倍に向上しており、短時間でより多くの水分を取り込むのに優れていることが分かる。また、最大吸水容積率が基本配合の供試体に対して約６％拡大しており、保水能力も向上している。一方、基本配合の供試体と配合Ｄの供試体との最大吸水容積率の比較より、高吸水性ポリマーの添加は必ずしも最大吸水容積率を低下させるものではないということがいえる。
【００１４】
（２）蒸発特性の評価
蒸発特性は、最大吸水状態の供試体を２０℃の恒温室内に静置して、自然蒸発に伴う供試体の残留水分容積率の変化により評価するものとした。静置開始後の経過時間毎の蒸発水分容積を求め、次式により残留水分容積率を算出した。
残留水分容積率＝（最大吸水容積−蒸発水分容積）／供試体容積
【００１５】
試験結果を図３に示す。図３より、配合Ａ〜Ｄの供試体は残留水分容積率の減少が基本配合の供試体よりも遅くなっている。静置開始３日後で比較すると、基本配合の供試体の残留水分容積率が約８％となっているのに対して、配合Ｄの供試体は約２１％となっている。この結果より、高吸水性ポリマーを添加することによって、水分の蒸発速度を抑制する効果が得られることが分かる。
【００１６】
〔試験２〕
本発明の舗装体の性状を確認するために、動的安定度とラベリング損失量を測定するための試験を行った。各試験で使用する供試体は、開粒度アスファルト混合物に表−１の配合Ａのセメントミルクを充填したものである。開粒度アスファルト混合物にはアスファルト舗装要綱に示される半たわみ性舗装用アスファルト混合物II型を使用し、アスファルトには改質II型を用いる。
試験結果を表−３に示す。
【００１７】
【表３】
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【００１８】
この結果より、本発明の舗装体は道路舗装体として必要な強度と耐久性を有するということがいえる。
【００１９】
〔試験３〕
本発明の舗装体の路面温度特性を確認するために、以下の試験を行った。
試験２で使用したものと同じ配合のホイールトラッキング試験用供試体（ｔ＝５ｃｍ、以下「本供試体」という）を作製し、屋外（東京都品川区）に設置してその表面温度を測定した。比較例として、密粒度アスファルト混合物（１３ｍｍＴＯＰ）を使用したホイールトラッキング試験用供試体（ｔ＝５ｃｍ、以下「標準供試体」という）を作製し、同様にしてその表面温度を測定した。
試験結果を図４、図５に示す。測定期間中の本供試体の表面温度は、日中及び夜間共、標準供試体よりも低くなる傾向を示した。特に、測定２日目の最高表面温度は標準供試体が約５５℃であるのに対して本供試体が３７℃であり、約１８℃の温度低減効果が得られた。本供試体の表面色が半たわみ性舗装に近似した明色であることを考慮すれば、この結果は本供試体の保水能力と舗装表面の明色化による相乗効果によるものと判断できる。
【００２０】
〔試験４〕
本発明の舗装体の効果を確認するために、構内ヤード（埼玉県さいたま市）において試験施工を実施した。
既設の砕石路盤上にレベリング層（ｔ＝４ｃｍ）として密粒度アスファルト混合物（１３ｍｍＴＯＰ）を舗設した後、該レベリング層上に開粒度アスファルト混合物を舗設した。開粒度アスファルト混合物は試験２で使用したものと同じ配合とし、舗設方法は一般的な半たわみ性舗装と同様とした。舗装体は厚さｔ＝５ｃｍ、ｔ＝１０ｃｍの当該舗装体及びｔ＝５ｃｍの標準舗装体の計３種類とした。
転圧終了後、開粒度アスファルト混合物の温度が低下してから、当該舗装体の空隙に表−１の配合Ａのセメントミルクを充填した。セメントミルクの充填作業においては施工性の上で特に問題となる点は見られず、所定の厚さに十分浸透させるとができた。舗設１ケ月後に測定してすべり抵抗値は表−４に示すとおりであり、当該舗装体については一般的な半たわみ性舗装と同程度の結果であった。これは、道路交通に供するのに十分な数値である。
【００２１】
【表４】
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【００２２】
（１）路面温度の測定結果
前記３種類の舗装体の表面温度を測定するために、当該舗装体についてはセメントミルクを充填する前に開粒度アスファルト混合物の空隙中の骨材面（路面からの深さ約５ｍｍの位置）に熱電対を接着剤で固定し、標準舗装体については舗設直後の舗装体表面に深さ約５ｍｍ程度の穴を空けて熱電対を設置した。
試験結果を図−７、図−８に示す。測定期間の２日目から３日目にかけての深夜にまとまった降雨（累計５７ｍｍ）があり、当該舗装体は吸水した状態となった。図−７より、３日目の最高路面温度は標準舗装体が４０℃であるのに対して当該舗装体５ｃｍが３２℃であり、４日目の最高路面温度は標準舗装体が５０℃であるのに対して当該舗装体５ｃｍが３４℃である。３日目と４日目の最高路面温度を比較すると、標準舗装体が１０℃上昇しているのに対して、当該舗装体５ｃｍの温度上昇は２℃に留まっている。当該舗装体の表面色は半たわみ性舗装に近似した明色でアルベドが約０．４１であり、舗装表面色と保水能力との相乗効果により路面温度の上昇が抑制されたと考えられる。
【００２３】
当該舗装体５ｃｍと当該舗装体１０ｃｍとを比較すると、当該舗装体５ｃｍでも最高路面温度が約３５℃以下に留まっており、日中における両者の明確な差はみられないが、夜間においては当該舗装体１０ｃｍの方が当該舗装体５ｃｍよりも低くなる傾向がみられた（図８参照）。
以上より、試験施工において構築した当該舗装体は、試験３と同様に路面温度の上昇を抑制する効果を有するということがいえる。
【００２４】
（２）長波放射量と顕熱輸送量の特性
（１）で測定した路面温度、気温及び風速のデータを基に算出した長波放射量と顕熱輸送量をそれぞれ図９、図１０に示す。また、７日間の集計値を表−５に示す。
【００２５】
【表５】
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【００２６】
図９より、当該舗装体の長波放射量は２４時間を通じて標準舗装体よりも少ない傾向を示した。表−５の平均値でみれば、標準舗装体が約４６５Ｗ／ｍ2 であるのに対して当該舗装体５ｃｍが約４４０Ｗ／ｍ2 、当該舗装体１０ｃｍが約４３８Ｗ／ｍ2 と７日間の測定期間において平均して５〜６％程度低減した。一方、測定期間の最大値でみれば、当該舗装体は長波放射量が最大となる日中のピーク放射量を約１０７Ｗ／ｍ2 抑制している。さらに最小値についても当該舗装体の方が約１１Ｗ／ｍ2 減少しており、夜間における長波放射量の抑制にも効果がみられた。
【００２７】
図１０より、顕熱輸送量は当該舗装体の方が標準舗装体よりも少ない傾向を示し、６日目のピーク値では標準舗装体が約２０５Ｗ／ｍ2 であるのに対して、当該舗装体５ｃｍが約７９Ｗ／ｍ2 、当該舗装体１０ｃｍが約６９Ｗ／ｍ2 であった。
表−５より、標準舗装体に対する７日間の低減率は、当該舗装体５ｃｍが約６４％、当該舗装体１０ｃｍが約７０％であった。この結果より、舗装路面から大気への顕熱輸送量は当該舗装体の厚さによって変化し、厚い舗装体ほど低減量が大きいということがいえる。特に、風速が速い６日目と７日目において舗装厚による差が顕著に現れており、風速が速まるにつれて保水能力が大きい当該舗装体１０ｃｍの方が水の蒸発に伴う潜熱輸送量が多くなるものと推定される。
以上より、試験施工において構築した当該舗装体は長波放射量と顕熱輸送量を低減する効果を有し、特に、当該舗装体が厚いほどその効果が大きいということがいえる。
【００２８】
【発明の効果】
第１に、本発明の舗装体によれば、該舗装体の空隙に保持された水分が蒸発するときの蒸発潜熱による効果と、該舗装体の表面色が半たわみ性舗装に近似した明色であることによる効果とにより、路面温度の上昇を抑制することができる。
第２に、セメントミルクに繊維と界面活性剤とを添加することにより、最大吸水容積率と吸水速度とを大きくすることができ、より速くより多くの水分を舗装体の空隙に取り込むことができる。
第３に、セメントミルクに高吸水性ポリマーを添加することにより、該舗装体の空隙に保持された水分の蒸発速度を抑制することができ、より長期間水分を舗装体の空隙に保持しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸水試験装置を示す概略図。
【図２】吸水容積率の経時変化を示すグラフ。
【図３】残留水分容積率の経時変化を示すグラフ。
【図４】供試体表面温度の測定結果を示すグラフ。
【図５】当該舗装体の標準に対する温度差を示すグラフ。
【図６】試験施工の舗装断面を示す概略図。
【図７】路面温度の測定結果を示すグラフ。
【図８】舗装体の標準に対する路面温度差を示すグラフ。
【図９】舗装体の長波放射量を示すグラフ。
【図１０】舗装体の顕熱輸送量を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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