(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを基材として速硬材と保水材を含み、該保水材が珪藻土の融剤未添加焼成粉末であり、セメント１００質量部に対して、上記速硬材４０〜７５質量部、上記保水材１０〜５５質量部、および混和剤３.５質量部以下を含み、吸水率が５０％以上であって、材齢３時間の圧縮強度が５.０Ｎ/mm２以上であることを特徴とする保水性舗装用注入材。
【請求項２】
セメント１００質量部に対して、上記速硬材４５〜７５質量部、上記保水材１０〜４５質量部、および混和剤３.５質量部以下を含み、吸水率５０％以上であって、材齢３時間の圧縮強度５.４Ｎ/mm２以上である請求項１に記載する保水性舗装用注入材。
【請求項３】
水／粉体比９０〜１００％において、粘度１５０〜６００mPa・sになる量の増粘剤を含む請求項１または請求項２に記載する保水性舗装用注入材。
【請求項４】
請求項１に記載する注入材が充填された舗装体であって、該注入材による吸水率が５０％以上であって、材齢３時間の１０５Ｎ荷重往復５００回の摩耗による摩耗量が１０００g/m２以下、および粉塵量が４０CPM以下であることを特徴とする保水性舗装体。
【請求項５】
材齢３時間の１０５Ｎ荷重往復５００回の摩耗による摩耗量が６００g/m２以下、および粉塵量が１５CPM以下である請求項４に記載する保水性舗装体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸水率が高くて耐摩耗性に優れた保水性舗装に用いる注入材と該注入材を充填した保水性舗装体に関する。
【０００２】
保水性舗装は舗装体の空隙に保水性のグラウトが充填されている舗装であり、保水された水分が晴天時に蒸発して気化熱を奪うことによって、舗装体の表面温度を低減し、舗装体から大気への放熱を減少する機能を有しており、舗装体周囲の熱環境の改善やヒートアイランド現象の緩和効果が得られる。
【０００３】
保水性舗装は、例えば、ポーラスアスファルト混合物層の空隙に保水材を充填して形成されており、あるいはポーラスコンクリートに保水材を練混ぜあるいは充填して形成されている。保水材としては、例えば、多孔質炭酸カルシウム等（特許文献１）、あるいは非焼成バーミキュライトや製紙スラッジ焼成灰、珪藻土などが用いられており（特許文献２）、通常、これらの保水材はセメント等の結合材に混合した注入材にして用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４００５７５９号公報
【特許文献２】特許第４６４４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
舗装体の保水性は注入材の吸水率に基づいており、注入材の吸水率は保水材の保水率に依存している。舗装体の保水性を高めるには吸水率の高い注入材が用いられるが、一般に吸水率の高い注入材は強度がやや小さいので、舗装体供用後に舗装面の摩耗量が多く、粉塵が多く発生する傾向がある。他方、強度が大きい注入材は吸水率がやや低い傾向があり、舗装体の保水性を高めるには限界がある。
【０００６】
本発明は、従来の保水性舗装用注入材における上記問題を解決したものであり、高い吸水率を有しながら供用後の粉塵の発生量が少ない注入材と該注入材を用いた保水性舗装体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成によって上記課題を解決した保水性舗装用注入材と保水性舗装体に関する。
〔１〕セメントを基材として速硬材と保水材を含み、該保水材が珪藻土の融剤未添加焼成粉末であり、セメント１００質量部に対して、上記速硬材４０〜７５質量部、上記保水材１０〜５５質量部、および混和剤３.５質量部以下を含み、吸水率が５０％以上であって、材齢３時間の圧縮強度が５.０Ｎ/mm２以上であることを特徴とする保水性舗装用注入材。
〔２〕セメント１００質量部に対して、上記速硬材４５〜７５質量部、上記保水材１０〜４５質量部、および混和剤３.５質量部以下を含み、吸水率５０％以上であって、材齢３時間の圧縮強度５.４Ｎ/mm２以上である上記[１]に記載する保水性舗装用注入材。
〔３〕水／粉体比９０〜１００％において、粘度１５０〜６００mPa・sになる量の増粘剤を含む上記[１]または上記[２]に記載する保水性舗装用注入材。
〔４〕上記[１]に記載する注入材が充填された舗装体であって、該注入材による吸水率が５０％以上であって、材齢３時間の１０５Ｎ荷重往復５００回の摩耗による摩耗量が１０００g/m２以下、および粉塵量が４０CPM以下であることを特徴とする保水性舗装体。
〔５〕材齢３時間の１０５Ｎ荷重往復５００回の摩耗による摩耗量が６００g/m２以下、および粉塵量が１５CPM以下である上記[４]に記載する保水性舗装体。
【０００８】
〔具体的な説明〕
本発明の注入材は、セメントを基材として速硬材と保水材を含み、該保水材が珪藻土の融剤未添加焼成粉末であり、セメント１００質量部に対して、上記速硬材４０〜７５質量部、上記保水材１０〜５５質量部、および混和剤３.５質量部以下を含み、吸水率が５０％以上であって、材齢３時間の圧縮強度が５.０Ｎ/mm２以上であることを特徴とする保水性舗装用注入材である。
また、本発明の注入材が充填された舗装材は、該注入材による吸水率が５０％以上であって、材齢３時間の１０５Ｎ荷重往復５００回の摩耗による摩耗量が１０００g/m２以下、および粉塵量が４０CPM以下であることを特徴とする保水性舗装体である。
【０００９】
本発明の注入材は、セメントおよび速硬材からなる結合材を基材とする。セメントは普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント、または高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどの混合セメントを用いることもできる。
【００１０】
本発明の注入材は結合材としてセメントと共に速硬材を含む。速硬材はカルシウムアルミネートと石こうを主成分とするものなどを用いることができる。具体的には、商品名コーカエーススーパーなどの市販品を用いることができる。速硬材を含有することによって、舗装体の硬化が早く進み、施工後の早期交通開放が可能になる。
【００１１】
注入材に含まれる速硬材の量は、セメント１００質量部に対して、速硬材４０〜７５質量部が好ましい。速硬材の量が４０質量部未満では、速硬材の効果が不十分であるため、注入材の圧縮強度が低くなる。速硬材の量が４０質量部以上であれば、硬化後材齢３時間における圧縮強度５.０Ｎ/mm２以上の注入材を得ることができる。なお、速硬材の量が４５質量部以上であれば圧縮強度５.４Ｎ/mm２以上の注入材を得ることができるので、速硬材の含有量は４５質量部以上がさらに好ましい。一方、速硬材の量が７５質量部を上回ると再び注入材の圧縮強度は低下する。従って、速硬材の量は、セメント１００質量部に対して、４０〜７５質量部が好ましく、４５〜７５質量部がさらに好ましい。
【００１２】
本発明の注入材は保水材を含み、該保水材による吸水率が５０％以上である。吸水率が５０％未満では本発明の目的に適さない。保水材は珪藻土に融剤を添加せずに焼成した粉末が好ましい。例えば、天然の珪藻土を粉砕し、融剤を添加せずに８００〜１２００℃で焼成することによって得た粒子径０.１〜１００μmの珪藻土焼成粉末を用いると良い。該珪藻土焼成粉末は保水率が一般に１５０％〜２２０％である。
【００１３】
なお、珪藻土に融剤を添加して焼成した粉末が知られているが、この融剤添加焼成粉末(Ａ)は表面に薄いガラス被膜を有しており、保水率はやや高いが、セメントおよび速硬材からなる結合材に混合して注入材(Ａ)にしたときに、該注入材(Ａ)の吸水率は、融剤を添加せずに焼成した珪藻土粉末(Ｂ)を用いた注入材(Ｂ)の吸水率に比べてやや低くなる傾向がある。一方、融剤を添加せずに焼成した珪藻土粉末(Ｂ)の保水率は珪藻土焼成粉末(Ａ)の保水率よりも少し低いが、セメントおよび速硬材からなる結合材に混合して注入材(Ｂ)にしたときに、該注入材(Ｂ)の吸水率は上記注入材(Ａ)の吸水率より高くなる傾向がある。従って、吸水率の高い注入材を得るには融剤未添加の珪藻土焼成粉末が好ましい。
【００１４】
特許文献１には保水材として多孔質炭酸カルシウムが記載されており、また特許文献２には保水材としてバーミュキライトや製紙スラッジ焼成灰などが記載されているが、本発明の注入材はこれらを保水材として用いる必要はなく、これらを保水材として含まない。
【００１５】
注入材に含まれる保水材の量は、セメント１００質量部に対して、保水材１０〜５５質量部が好ましい。保水材の含有量が１０質量部未満では注入材の吸水率を５０％以上にするのが難しく、５５質量部より多いと注入材の強度が低下し、舗装体に注入したときに舗装体表面の摩耗量が多くなるので好ましくない。舗装体表面の摩耗量をさらに低減するには注入材に含まれる保水材の量は４５質量部以下が好ましい。
【００１６】
本発明の注入材は、混和剤を含むことができる。該混和剤は再乳化型粉末樹脂、消泡剤、消石灰、増粘剤、凝結調整剤などである。注入材に含まれる該混和剤の量は、セメント１００質量部に対して、３.５質量部以下が好ましい。混和剤の含有量が３.５質量部より多くても混和剤の効果はあまり変わらない。
【００１７】
本発明の注入材は、水/粉体比９０〜１００％のスラリーで使用するのが好ましい。水/粉体比は、粉体の量（セメント、速硬材、保水材および混和剤の合計量）に対する水量(Ｗ)の比の％値である。水/粉体比が９０％未満では注入材スラリーの流動性が乏しくなり、舗装体の空隙に充填し難くなる。一方、水/粉体比が１００％を超えると注入材スラリー中の結合材の濃度が低下するので、十分な強度が得られ難くなる。
【００１８】
本発明の注入材は、水/粉体比９０〜１００％のスラリーにおいて、粘度１５０〜６００mPa・sになる量の増粘剤を含むのが好ましい。スラリーの粘度が１５０mPa・s未満ではスラリーの流動性が高いので、注入材スラリー中の比重の大きい結合材（セメント、速硬材）が舗装体の下部に沈下しやすく、材料分離を生じやすくなる。舗装体下部の結合材の割合が多くなり、舗装体上部の結合材の割合が少ないと、舗装体上層の強度が低下して脆弱になるので、舗装面の摩耗量が多くなり、所定の摩耗試験において摩耗量を６００g/m２以下に低減するのが難しくなる。一方、注入材スラリーの粘度が６００mPa・sよりも高いと、スラリーの流動性が乏しく、注入材を舗装体の空隙に均一に充填するのが難しくなる。
【００１９】
本発明の注入材は硬化後の材齢３時間における圧縮強度が５.０Ｎ/mm２以上である。注入材の上記圧縮強度が５.０Ｎ/mm２未満では、該注入材を充填した舗装体表面の摩耗を十分に抑制し難く、摩耗量を低減するのが難しくなる。セメント１００質量部に対して、速硬材４０〜７５質量部、珪藻土の融剤未添加焼成粉末からなる保水材１０〜５５質量部、および混和剤３.５質量部以下を含むことによって、吸水率５０％以上であって硬化後の材齢３時間における圧縮強度が５.０Ｎ/mm２以上の注入材を得ることができる。
【００２０】
また、本発明の注入材は、好ましくは、吸水率５０％以上であって、硬化後の材齢３時間における圧縮強度が５.４Ｎ/mm２以上である。セメント１００質量部に対して、速硬材４５〜７５質量部、珪藻土の融剤未添加焼成粉末からなる保水材１０〜４５質量部、および混和剤３.５質量部以下を含むことによって、吸水率５０％以上であって硬化体の材齢３時間における圧縮強度が５.４Ｎ/mm２以上の注入材を得ることができる。
【００２１】
本発明の注入材を、ポーラスアスファルト混合物層などの舗装体の空隙に充填することによって、吸水率が高く、舗装体表面の摩耗が少ない保水性舗装体を得ることができる。具体的には、注入材による吸水率が５０％以上であって、材齢３時間の１０５Ｎ荷重往復５００回の摩耗による摩耗量が１０００g/m２以下、粉塵量４０CPM以下の保水性舗装体を得ることができる。さらに、材齢３時間の圧縮強度が５.４Ｎ/mm２以上の注入材を用いることによって、上記摩耗量が６００g/m２以下、粉塵量１５CPM以下の保水性舗装体を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の注入材は、吸水率が高く、かつ圧縮強度が大きいので、保水性舗装体に用いることによって、保水効果に優れると共に舗装体表面の摩耗量が少なく、粉塵量が大幅に低減された保水性舗装体を得ることができる。
【００２３】
一般に、比較的清浄な室内の粉塵量は１〜１０CPM、やや混雑した電車内の粉塵量は１０〜３０CPM、交通量の多い道路の歩道での粉塵量は２０〜５０CPMであり、本発明の注入材を用いることによって、保水性舗装体の粉塵量をやや混在した電車内の粉塵量程度に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】粉塵量の測定試験の説明図
【図２】材料分離の測定試験の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施例と比較例を共に以下に示す。使用材料を表１に示す。
(イ) 保水材の保水率は、ろ紙を付けた三角ロートに保水材２.００ｇを入れ、ろ紙の先端部５mmを水に浸漬して３分間吸水後、ろ紙を水から引き上げて２分間静置後、ろ紙ごと質量を測定した(Ｗｓ)。その後、試料の保水材を入れずに同じ操作を行い、ろ紙ごと質量を測定した(Ｗｐ)。これらの値(Ｗｓ)、(Ｗｐ)に基づき、保水率(Ｈ)を次式[１]によって算出した。
保水率(Ｈ)＝〔Ｗｓ−(２.００＋Ｗｐ)〕／２.００×１００（％）…[１]
(ロ) 注入材の吸水率の測定は、「東京都建設局道路管理部の「保水性舗装(車道)設計・施工要領(案)」に準拠した。脱型後２４時間吸水させた状態の質量(Ｗ１)と、その後、６０℃で４８時間乾燥させた状態の質量(Ｗ０)を測定し、次式[２]によって算出した。
吸水率(％)＝(Ｗ１−Ｗ０)／Ｗ０×100  … [２]
(ハ) 注入材の圧縮強度はＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠して材齢３時間の強度を測定した。
(ニ) 注入材の粘度はブルックフィールド社のＢ型回転粘度計ＤＶ−Ｅ型を用いて測定した。
(ホ) 舗装体の粉塵量（相対濃度CPM[Count Per Minute]）は、図１に示すように、材齢３時間の保水性舗装体１をフード２の内側に設置し、舗装体上面を金属ブラシ３で擦り（荷重１０５Ｎで５００回往復）、舗装体上面から２０cm離れた高さに設置したレーザー粉塵計４を用いて測定したカウント数の平均値である。舗装体の摩耗量は上記摩耗による舗装体の重量減少によって測定した。
【００２６】
【表１】
0006593200.tif 000002
【００２７】
〔実施例１〕
表１の使用材料を用い、表２の配合に従って注入材を製造した。該注入材の材齢３時間の圧縮強度および吸水率を測定した。製造した注入材を開粒度アスファルト混合物(空隙率２５％)に充填して舗装体を製造した。この舗装体の摩耗量および粉塵量を測定した。この結果を表２に示す。
表２に示すように、保水材Ｈ１を用いた試料Ａ１〜Ａ１３の注入材は、材齢３時間の圧縮強度が５.０Ｎ/mm２以上であって吸水率は５０％以上であり、十分な強度と高い吸水率を有しており、この注入材を充填した保水性舗装体の摩耗量は１０００g/m２以下、および粉塵量は３７CPM以下であり、保水効果に優れると共に粉塵量が少ない。特に試料Ａ１〜Ａ１１の注入材は圧縮強度が５.４Ｎ/mm２以上であって、この注入材を充填した保水性舗装体の摩耗量は６００g/m２以下、および粉塵量は１５CPM以下であり、保水効果に優れると共に粉塵量が格段に少ない。
一方、保水材Ｈ２を用いた試料Ｂ１〜Ｂ３の注入材は、試料Ｂ１は保水材の量が多いので吸水率は高いが圧縮強度が低く、従って舗装体の摩耗量および粉塵量が格段に多く、試料Ａ１〜Ａ１１に対して、舗装体の摩耗量は２倍以上であり、粉塵量は約５倍である。また試料Ｂ２〜Ｂ４の注入材は、圧縮強度は大きいので舗装体の摩耗量および粉塵量は少ないが、保水材Ｈ２の量が多くても吸水率は５０％未満であり、舗装体の保水効果が低い。また、試料Ｂ５の注入材は圧縮強度および吸水率の何れも低い。
【００２８】
【表２】
0006593200.tif 000003
【００２９】
〔実施例２〕
表１の使用材料を用い、表３の配合に従って注入材を製造した。該注入材の吸水率および粘度を測定した。製造した注入材を開粒度アスファルト混合物(空隙率２５％)に充填して舗装体を製造し、注入性および材料分離を確認した。また製造した舗装体について実施例１と同様にして舗装体の摩耗量および粉塵量を測定した。この結果を表３に示す。
注入性は、目視によって判断し、舗装体への充填が容易であって均一に充填されるものを非常に良好（◎印）、均一に充填されるものを良好（○印）、注入されないで上面に溜まるものを不良（×印）とした。
材料分離は、ショア硬度計により、図２に示すように、供試体（40×40×160mm）の上部・中央部・下部のショア硬度を測定した。粘性が低くなり過ぎると材料分離を起こし、上面に脆弱層が出来て固さが小さくなり、ショア硬度が小さくなる。
表３に示すように、本発明の試料Ａ３、Ａ１４、Ａ１５の注入材は、吸水率５０％以上であって十分な吸水率を有し、また、スラリーの粘度が１５０mPa・s〜６００mPa・sの適度な粘性を有しているので、注入性が良好であって舗装体の表面部、上部、中央部、下部のショア硬度が近似しており、材料分離していない。さらに舗装体の摩耗量および粉塵量も少ない。一方、比較試料Ｂ６、Ｂ７の注入材は粘度が低いので、注入性は良いが舗装体の表面部および上部のショア硬度が小さいのに対して下部のショア硬度が大きく、材料分離を生じている。また、比較試料Ｂ８の注入材は、スラリーの粘度が高すぎるので注入性が劣る。
【００３０】
【表３】
0006593200.tif 000004
【符号の説明】
【００３１】
１−保水性舗装体、２−フード、３−金属ブラシ、４−レーザー粉塵計。
【図１】
0006593200.tif 000005
【図２】
0006593200.tif 000006