(57)【要約】【要  約】【課  題】  保水性舗装を施工するにあたって、その工事期間を大幅に短縮できる舗装用保水材、およびその保水材の施工方法を提供する。【解決手段】  高炉スラグ微粉末，無機粉末およびアルカリ刺激剤からなり、高炉スラグ微粉末と無機粉末との合計量に対して、高炉スラグ微粉末が15〜30質量％、残部が無機粉末の割合であり、かつ高炉スラグ微粉末 100質量部に対してアルカリ刺激剤が５〜25質量部の割合でなる舗装用保水材を使用する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
保水性舗装に使用される舗装用保水材であって、高炉スラグ微粉末、無機粉末およびアルカリ刺激剤からなり、前記高炉スラグ微粉末と前記無機粉末との合計量に対して、前記高炉スラグ微粉末が15〜30質量％、残部が前記無機粉末の割合であり、かつ前記高炉スラグ微粉末 100質量部に対して前記アルカリ刺激剤が５〜25質量部の割合でなることを特徴とする舗装用保水材。
【請求項２】
前記無機粉末が、炭酸カルシウム、珪砂およびシリカフュームのうち１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の舗装用保水材。
【請求項３】
前記アルカリ刺激剤が、消石灰90質量％以上とセメント10質量％以下との混合物もしくは消石灰であることを特徴とする請求項１または２に記載の舗装用保水材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の舗装用保水材に水を添加しさらに攪拌して水スラリーとし、透水性舗装体の温度が50℃以上で、前記水スラリーを前記透水性舗装体の空隙部へ注入を開始することを特徴とする舗装用保水材の施工方法。
【請求項５】
前記水スラリーの30分静止後のＰロート流下時間が15秒以下となるように調整することを特徴とする請求項４に記載の舗装用保水材の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透水性舗装体の空隙に充填される保水材、およびその保水材の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市部では道路や建築物が、アスファルト，コンクリート等の蓄熱し易い材料で覆われている。そのため、日中の太陽光によってアスファルトやコンクリートが昇温され、多大な熱量が蓄積され、地表面が高温化する。蓄積された熱量は日没後に放出されて大気を熱するため、深夜になっても気温が低下しない。特に夏季は、アスファルトやコンクリートに蓄積される熱量が著しく増大するので、都市部の気温が上昇し、夏日あるいは熱帯夜と呼ばれる高気温の状態が頻繁に発生する。
【０００３】
以下に都市部の道路の状況について説明する。
【０００４】
都市部では大部分の道路がアスファルトで舗装され、土壌が露出する箇所は極めて少ない。これに対して土壌が露出した地面では、雨水が染み込んで土壌中に貯留される。その水分が、晴天時に地面から蒸発することによって気化熱を奪い、気温の上昇を抑制する。さらに土壌中に貯留された水分によって植物が繁殖することも、気温上昇の抑制に寄与する。
【０００５】
ところが舗装された道路では、雨水は舗装体中に染み込まず、排水溝等へ流れてしまうので、気温上昇の抑制には寄与しない。しかも降水量が排水設備の能力を超えた場合には、道路が冠水し、さらに地下街等へ流れ込んで都市型水害が発生する。
【０００６】
そこで都市部では、雨水が舗装体中の空隙を通り抜けて土壌に染み込む機能（以下、透水機能という）を有するアスファルト（以下、透水性アスファルトという）を施工した道路が増加している。さらに近年、透水機能のみならず、雨水を貯留する機能（以下、保水機能という）を付与した舗装（以下、保水性舗装という）の必要性が指摘されている。
【０００７】
保水性舗装は、透水性アスファルトの舗装体（以下、透水性舗装体という）の空隙部に保水材を充填して、その保水材に雨水を貯留し、晴天時に雨水が蒸発することによって気化熱を奪い、気温の上昇を抑制するものである。保水性舗装は、通常の土壌とは異なり植物の繁殖は期待できないが、雨水の蒸発による冷却効果は得られる。
【０００８】
たとえば特許文献１には、シルト系粉末とセメント系固化剤と水とを混合して、透水性舗装体の空隙部へ注入することによって、保水機能を付与する技術が開示されている。また特許文献２には、セメントと粘土系微粉末とを含む充填剤を、多孔質硬化体の空隙部に注入することによって、保水機能を付与する技術が開示されている。
【０００９】
これらの技術は、いずれも、透水性舗装体の空隙部に充填したシルトや粘土等をセメントで固化させることによって、多数の微小孔を有する保水体を形成し、保水機能を付与するものである。つまり雨水は、舗装体の空隙部に染み込み、さらに空隙部内に形成された保水体の微小孔に浸透して蓄えられる。晴天時には、微小孔内の雨水が蒸発することによって気化熱を奪い、気温の上昇を抑制することができる。
【００１０】
特許文献１，特許文献２に開示された技術を適用して道路の舗装工事を行なう場合は、まず、透水性アスファルトで地面に透水性舗装体を形成し、さらに冷却，固化した後、透水性舗装体の空隙部に保水材を充填して保水体を形成する。
【００１１】
このようにして道路の舗装工事を行なうときは交通を遮断する等、工事区域への立ち入りを規制しなければならない。そのため、舗装工事は可能な限り短期間で完了する必要がある。特許文献１，特許文献２に開示された技術を適用する場合は、舗装工事の開始から終了まで（すなわち透水性舗装体の形成から保水体の形成まで）に最低２日を要する。その理由は、保水材を充填するときには透水性舗装体を室温（30℃以下）程度に冷却する必要があり、保水材の充填を開始するまでに５時間以上待機する必要があるからである。つまり工事初日は夜間に透水性アスファルトで地面に透水性舗装体を形成した後で冷却し、日中は部分的に開放し、翌日夜間に透水性舗装体の空隙部に保水材を充填する。
【００１２】
ところが交通量の多い幹線道路や年中無休で営業する商業施設内の道路等の舗装工事では、２日にわたって舗装工事を行なうことは困難であり、１日（しかも夜間の限られた時間内）で舗装工事を完了させる必要がある。
【００１３】
このような短期間の施工が要求される状況では、特許文献１，特許文献２に開示された技術は採用されなかった。
【特許文献１】特許第3156151 号公報
【特許文献２】特開2003-201705 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記のような問題を解消し、保水性舗装を施工するにあたって、その工事期間を大幅に短縮できる舗装用保水材、およびその舗装用保水材の施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、透水性舗装体の空隙部に保水機能を付与するための充填物（以下、舗装用保水材という）の成分を種々変化させて、保水性舗装の工事期間や保水性に及ぼす影響を調査した。
【００１６】
たとえば、早強セメントあるいは速硬セメントと呼ばれる短時間で硬化するセメントを配合した保水材（以下、実験用保水材という）の場合は、透水性舗装体を室温（30℃以下）程度に冷却した状態で実験用保水材を使用すると、空隙部に注入した実験用保水材が固化するまでの所要時間は短縮される。しかし透水性舗装体を室温まで冷却するに要する時間は従来と同じであり、工事期間の大幅な短縮は期待できない。
【００１７】
そこで、透水性舗装体が50℃程度に冷却されたときに実験用保水材を空隙部に注入した。この方法によれば、透水性舗装体を形成した後、実験用保水材を注入するまでの待機時間は短縮される。しかし、実験用保水材が透水性舗装体の空隙部の深奥に侵入する前に固化してしまうので、十分な保水性が確保されない。さらに、透水性も阻害される。
【００１８】
上記した実験用保水材の他にも、様々な成分の舗装用保水材について、保水性舗装の工事期間や保水性に及ぼす影響を調査した。その結果、高炉スラグ微粉末，無機粉末およびアルカリ刺激材を混合した舗装用保水材を使用すれば、50℃の透水性舗装体の空隙部に注入しても、固化に要する時間は２〜３時間であるから、空隙部の深奥に侵入するまで固化せず、十分な保水性が得られることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００１９】
すなわち本発明は、保水性舗装に使用される舗装用保水材であって、高炉スラグ微粉末，無機粉末およびアルカリ刺激剤からなり、高炉スラグ微粉末と無機粉末との合計量に対して、高炉スラグ微粉末が15〜30質量％、残部が無機粉末の割合であり、かつ高炉スラグ微粉末 100質量部に対してアルカリ刺激剤が５〜25質量部の割合でなることを特徴とする舗装用保水材である。
【００２０】
本発明の舗装用保水材では、無機粉末が、炭酸カルシウム，珪砂およびシリカフュームのうち１種または２種以上であることが好ましい。また、アルカリ刺激剤が、消石灰90質量％以上とセメント10質量％以下との混合物もしくは消石灰であることが好ましい。
【００２１】
また本発明は、上記した舗装用保水材に水を添加し、さらに攪拌して水スラリーとし、透水性舗装体の温度が50℃以上で、水スラリーを透水性舗装体の空隙部へ注入を開始する舗装用保水材の施工方法である。
【００２２】
本発明の施工方法では、水スラリーの30分静止後のＰロート流下時間が15秒以下となるように調整することが好ましい。なお、Ｐロート流下時間とは、JSCE-F521-1994土木学会基準「プレパックコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐロート法）」に準拠して測定した値である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、道路の保水性舗装を施工するにあたって、その工事期間を大幅に短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
まず、本発明の舗装用保水材について説明する。
【００２５】
本発明の舗装用保水材は、高炉スラグ微粉末と無機粉末とアルカリ刺激剤との混合物である。その混合割合は、高炉スラグ微粉末と無機粉末との合計量に対して、高炉スラグ微粉末が15〜30質量％，残部が無機粉末の割合であり、かつ高炉微粉末スラグ微粉末 100質量部に対してアルカリ刺激剤が５〜25質量部の割合である。
【００２６】
高炉スラグ微粉末は、高炉水砕スラグを微細に粉砕して得られる粉末であり、ＪＩＳ規格A6206 に各種のグレードが規定されている。本発明では、いずれのグレードも支障なく使用できる。
【００２７】
高炉スラグ微粉末は、後述するアルカリ刺激剤を混合し、さらに水を添加することによってポゾラン反応（いわゆる潜在水硬性）が生じて固化する。高炉スラグ微粉末の配合比率は、高炉スラグ微粉末と後述する無機粉末との混合粉末を 100質量％として、高炉スラグ微粉末を15〜30質量％とする。高炉スラグ微粉末の配合比率が15質量％未満では、ポゾラン反応が迅速に進行しない。その結果、舗装用保水材として透水性舗装体の空隙部に注入された後、固化するまでに長時間を要する。さらに、固化して得られた保水体の強度が大きくならず、降雨時に再泥化することもある。一方、高炉スラグ微粉末の配合比率が30質量％を超えると、固化後の微小孔数が少なく、このような保水体では、雨水の吸収量が少ないため、雨水の蒸発量も少なくなり、舗装面の温度上昇抑制効果は期待できない。したがって、高炉スラグ微粉末の配合比率は15〜30質量％の範囲内を満足する必要がある。混合粉末の残部は無機粉末である。
【００２８】
無機粉末は、平均粒径１〜50μｍの粉末を使用するのが好ましい。無機粉末は、高炉スラグ微粉末がポゾラン反応で固化することによって結合される。無機粉末が結合されると、その粒子間に微小孔が生じ、舗装用保水材として施工されたときに雨水が貯留される微小孔となる。無機粉末の平均粒径が１μｍ未満では、微細な粒子が増加するので、微小孔が狭くなり、雨水が浸透し難くなる。一方、無機粉末の平均粒径が50μｍを超えると、微小孔が広がり、一旦侵入した雨水が容易に排出されてしまう。つまり、無機粉末の平均粒径が平均粒径１〜10μｍの範囲を外れると、舗装用保水材として施工されたときの保水性が劣る。
【００２９】
無機粉末として使用するものは、その平均粒径を考慮すると、炭酸カルシウム，珪砂およびシリカフュームのうちの１種または２種以上を使用するのが好ましい。つまり、炭酸カルシウムは平均粒径５〜10μｍのものが市販され、珪砂は平均粒径10〜50μｍ程度のものが市販され、シリカフュームは平均粒径１μｍ程度のものが市販されており、容易に入手できる。ただし本発明では、平均粒径が１〜50μｍの範囲内を満足する無機粉末を使用するのであって、その種類，成分は必ずしも限定するものではない。これらの無機粉末は、各々単独で使用しても良いし、あるいは適宜混合して使用しても良い。
【００３０】
アルカリ刺激剤は、ポゾラン反応の進行を促進する効果を有しており、高炉スラグ微粉末を 100質量部として、５〜25質量部を配合する。アルカリ刺激剤の配合量が５質量部未満では、ポゾラン反応が迅速に進行しない。その結果、舗装用保水材として透水性舗装体の空隙部に注入された後、固化するまでに長時間を要する。一方、アルカリ刺激剤の配合量が25質量部を超えると、舗装用保水材として施工されて固化した後の強度が低下する。したがってアルカリ刺激剤の配合量は、高炉スラグ微粉末を 100質量部として、５〜25質量部の範囲内を満足する必要がある。
【００３１】
アルカリ刺激剤は、アルカリ成分を含有し、高炉スラグ微粉末のポゾラン反応を促進するものであれば使用できる。ただし、アルカリ刺激剤として消石灰を使用するのが好ましい。その理由は、高炉スラグ微粉末と消石灰とのポゾラン反応の進行は緩やかであり、50℃以上の高温であっても、透水性舗装体の空隙部に注入する際の流動性は低下しないからである。アルカリ刺激剤として消石灰を使用することによって、舗装用保水材として施工したときに固化するに要する時間は、50℃で２時間以上となり、透水性舗装体の空隙部の深奥まで侵入することが可能となる。
【００３２】
アルカリ刺激剤として消石灰を使用する際には、消石灰を単体で使用しても良いし、あるいは他の物質と混合して使用しても良い。消石灰に他の物質を混合する場合は、消石灰にセメントを混合し、セメントの混合比率は10質量％以下とするのが好ましい。セメントは、固化することによって微小孔を多数形成するので保水性を確保する上で有効な素材であるが、混合比率が10質量％を超えると、舗装用保水材が透水性舗装体の空隙部の深奥まで侵入する前に固化してしまうので、十分な保水性が確保されない。
【００３３】
次に、本発明の舗装用保水材の施工方法について説明する。
【００３４】
本発明の舗装用保水材を用いて保水性舗装を施工する場合は、上記した舗装用保水材に適量の水を添加して攪拌し、水スラリーとする。その水スラリーを透水性舗装体の空隙部に注入する。透水性舗装体を形成する方法は、特定の工法に限定せず、従来から知られている透水性アスファルト舗装の工法等が使用できる。また、舗装用保水材の水スラリーを透水性舗装体の空隙部に注入する方法は、圧力を加えて圧入する方法，重力を活用して流し込む方法等が使用できる。
【００３５】
舗装用保水材の水スラリーの注入を開始するときの透水性舗装体の温度は50℃以上とする。したがって舗装用保水材の注入開始温度が上昇するので、透水性舗装体を形成した後、舗装用保水材を注入するまでの待機時間が短縮される。舗装用保水材の水スラリーの注入を完了するときの透水性舗装体の温度は、50℃以上であっても良いし、あるいは50℃以下であっても良い。
【００３６】
ただし舗装用保水材の水スラリーのＰロート流下時間は、30分静止後の値が15秒以下となるように調整することが好ましい。Ｐロート流下時間を、この範囲に調整することによって、透水性舗装体の温度が50℃以上で注入を開始しても、舗装用保水材の水スラリーの流動性を維持することが可能となり、透水性舗装体の空隙部の深奥まで注入することができる。なお、Ｐロート流下時間とは、JSCE-F521-1994に準拠して測定した値である。
【００３７】
以上に説明した通り、本発明の舗装用保水材を50℃以上の透水性舗装体の空隙部に注入すれば、透水性舗装体に保水機能を付与した保水性舗装を施工できるばかりでなく、工事期間を大幅に短縮できる。
【実施例】
【００３８】
［実施例１］
透水性アスファルトを直方体（縦150mm ，横100mm ，高さ300mm ）の型枠に流し込んで、加熱，冷却して、透水性舗装体のサンプルを２個作成した。
【００３９】
そのうち１個は、透水性舗装体の冷却過程で、透水性舗装体の温度が55℃のとき、舗装用保水材の水スラリーを透水性舗装体の空隙部に注入した。使用した舗装用保水材の成分は、高炉スラグ微粉末が23質量％，無機粉末（すなわち炭酸カルシウムと珪砂粉の混合物）が77質量％であり、さらに高炉スラグ微粉末を 100質量部に対してアルカリ刺激剤（すなわち消石灰）が15質量部であった。なお、水スラリーの30分静止後のＰロート流下時間は12秒であった。また、高炉スラグ微粉末の平均粒径は12μｍ，無機粉末の平均粒径は12μｍであった。これを発明例とする。
【００４０】
他方の透水性舗装体は、舗装用保水材を充填せず、室温まで冷却した。これを比較例とする。
【００４１】
発明例と比較例の透水性舗装体が室温まで冷却された後、60℃で１日乾燥した。各々の重さを測定したところ、発明例の透水性舗装体の重さＭIN＝5.26kgであり、比較例の透水性舗装体の重さＭCO＝4.81kgであった。
【００４２】
次いで、発明例と比較例の透水性舗装体を水槽内に60分間浸漬した後、取り出して大気中で乾燥させ、透水性舗装体の表面の水分が蒸発したときに各々の重さを測定した。その結果、発明例の透水性舗装体の重さＷIN＝5.67kgであり、比較例の透水性舗装体の重さＷCO＝4.97kgであった。
【００４３】
したがって、発明例の透水性舗装体に貯留された水分は、ＷIN−ＭIN＝0.41kgであり、比較例の透水性舗装体に貯留された水分は、ＷCO−ＭCO＝0.16kgである。この数値は、発明例の透水性舗装体の保水機能が顕著に向上しており、保水性舗装として十分な機能を果たすことを示している。しかも発明例の透水性舗装体が、50℃以上で舗装用保水材を注入したものであることを考慮すると、保水性舗装の施工に要する工事期間を大幅に短縮できることは明らかである。
【００４４】
［実施例２］
高温の透水性舗装体の空隙部に舗装用保水材の水スラリーを注入する際の流動性を評価する実験を行なった。
【００４５】
まず表１に示す成分の舗装用保水材に31℃の水を添加して水粉体比が 100％となるように混合し、30分静止後のＰロート流下時間が10秒以下の水スラリーを得た。このとき、水スラリーの温度は30.5℃であった。なお、表１中の発明例１〜４は、舗装用保水材の成分が本発明の範囲を満足する例であり、比較例は、アルカリ刺激剤（すなわち消石灰および早強セメント）の合計含有量が本発明の範囲を外れる例である。
【００４６】
次に、 163℃に加熱された透水性アスファルトの合材を金型（縦10cm，横30cm，深さ30cm）に入れて型押しし、さらに転圧機による転圧を行なって、空隙率19％の透水性舗装体を得た。なお、金型は予め乾燥機中で 160℃に加熱し、さらに水スラリーが漏れないように、隙間を粘土で埋めたものを使用した。
【００４７】
金型内の透水性舗装材の上方から舗装用保水材の水スラリーを供給して、透水性舗装体の空隙部に水スラリーを注入した。水スラリーの注入を開始したときの透水性舗装体の温度は90℃であった。その後、水スラリーが注入された最も低い位置と透水性舗装材の上面との距離（以下、注入深さという）を測定した。その結果を表１に併せて示す。
【００４８】
【表１】
2006045980.tif 000002
【００４９】
なお、表１中の高炉スラグ微粉末，炭酸カルシウム，珪砂粉，シリカフュームの含有量は質量％を示す。消石灰，早強セメントは、高炉スラグ微粉末を 100質量部としたときの質量部を示す。
【００５０】
表１から明らかなように、発明例１〜４の注入深さはいずれも30cmであり、舗装用保水体の下面まで注入できた。しかし比較例の注入深さは７cmであった。このデータは、比較例の舗装用保水材が本発明の範囲を外れ、しかも早強セメントを使用したので、短時間で固化し、空隙部の深奥まで注入されなかったことを示している。