(57)【要約】【課題】冬期の路面凍結および、夏期の路面劣化やヒートアイランド現象を抑制することにある。【解決手段】橋梁の舗装付き床版４，１１，１６，１７の表層７ｂおよびその表層の下の下部層７ａの少なくとも一方を形成するコンクリート８または樹脂中に、蓄熱材としてのパラフィン１０を入れたマイクロカプセル９を分散させてなる、蓄熱式道路構造である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路の表層およびその表層の下の下部層の少なくとも一方を形成するコンクリートまたは樹脂中に、蓄熱材を入れたマイクロカプセルを分散させてなる、蓄熱式道路構造。
【請求項２】
前記マイクロカプセルは、比重が１より僅かに小さいものであることを特徴とする、請求項１記載の蓄熱式道路構造。
【請求項３】
前記マイクロカプセルは、平均粒子径が１μｍ以上で１０ｍｍ以下のものであることを特徴とする、請求項１または２記載の蓄熱式道路構造。
【請求項４】
前記マイクロカプセルは、前記コンクリートまたは樹脂中に５体積％以上で２０体積％以下の量だけ配合されていることを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載の蓄熱式道路構造。
【請求項５】
前記道路は、橋梁の舗装付き床版であることを特徴とする、請求項１から４までの何れか記載の蓄熱式道路構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、路面の凍結や過熱を抑制するための蓄熱式の道路構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冬期の夜間等に気温が氷点下まで低下すると、路面凍結が生じ易くなり、また夏期の真昼等に気温が上昇すると、路面劣化が生じ易くなる他、いわゆるヒートアイランド現象を招いてそれがさらに路面劣化を促進する。そしてこのことは、橋梁の、地面に直接接していない舗装付き床版で構成された道路の場合に、特に顕著である。
【０００３】
このため従来から、蓄熱式の道路構造が種々検討されており、例えば道路の表面材層の下にヒートパイプを敷設したもの（例えば特許文献１参照）や、道路の表面材層の下にパイプ状や缶状の蓄熱材容器を埋設したもの（例えば特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２１４７１０号公報
【特許文献２】
特開平７−２４３２０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒートパイプや蓄熱材容器を埋設するのでは、道路の施工や補修の際の手間と費用が嵩むという問題があった。また、ヒートパイプや蓄熱材容器、さらには舗装そのものの、車両走行による早期劣化や損傷の発生が懸念されていた。
【０００６】
ところで建材の分野では、建物の空調効率を高めるために、建物の壁材や床材を構成するコンクリート中に、蓄熱材を入れたマイクロカプセルを混入することが、例えば特開平１０−２９７９５０号公報にて提案されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上記建材分野の技術に鑑みて先の課題を有利に解決した道路構造を提供することを目的とするものであり、この発明の蓄熱式道路構造は、道路の表層およびその表層の下の下部層の少なくとも一方を形成するコンクリートまたは樹脂中に、蓄熱材を入れたマイクロカプセルを分散させてなるものである。
【０００８】
かかる道路構造によれば、道路の表層およびその表層の下の下部層の少なくとも一方を形成するコンクリートまたは樹脂中に分散させた、蓄熱材を入れたマイクロカプセルが、気温の低下時や上昇時に道路の表面の過度の温度変化を防ぐので、冬期の路面凍結および夏期の路面劣化やヒートアイランド現象を有効に抑制することができる。
【０００９】
しかもこの発明の蓄熱式道路構造によれば、コンクリートまたは樹脂が流動形態でいる間にそこにマイクロカプセルを混入することで、コンクリートや樹脂による表層やその下の下部層の形成時にマイクロカプセルをそれらに容易に分散させることができるので、蓄熱式道路の施工や補修の際の手間と費用を、従来よりも少なくすることができる。
【００１０】
なお、この発明においては、前記マイクロカプセルは、比重が１より僅かに小さい程度であると、比重が水に近いため材料分離が起きにくいので好ましい。また、前記マイクロカプセルは、平均粒子径が１μｍ以上で１０ｍｍ以下程度のものであると、適用可能な強度が得られるため強度的にみて好ましい。
【００１１】
さらにこの発明においては、前記マイクロカプセルは、前記コンクリートまたは樹脂中に５体積％以上で２０体積％以下の量だけ配合されていると好ましい。配合量が５体積％未満では蓄熱効果があまり得られず、２０体積％を超えると固化したコンクリートや樹脂の強度低下が大きいからである。
【００１２】
さらにこの発明においては、前記道路は、橋梁の、舗装が施されたコンクリート床版や鋼ーコンクリート合成床版等の舗装付き床版であると好ましい。橋梁の舗装付き床版は地面に直接接していないため、特に気温変化の影響を受け易いので、蓄熱道路とする利点が大きいからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ）〜（ｄ）は、この発明の蓄熱式道路構造を橋梁の四種類の舗装付き床版にそれぞれ適用した第１〜第４実施例をそれぞれ示す断面図、図２は、上記図１（ａ）に示すこの発明の第１実施例の構造を有する舗装付き鋼床版１を用いた橋梁の一部を示す斜視図であり、図２に示す橋梁は、橋軸方向（図では左下から右上へ向かう方向）へ延在する主桁１と、橋軸方向に所定間隔をあけて配置されてそれぞれ主桁１に対し交差する方向へ延在する横桁２と、橋軸方向に横桁２の間隔よりも短い所定間隔をあけて配置されてそれぞれ主桁１に対し交差する方向へ延在する横リブ３とで、舗装付き鋼床版４を支持している。
【００１４】
図１（ａ）に示す第１実施例の構造を有する舗装付き鋼床版４は、鋼板５と、その鋼板５の下面に固定されて橋軸方向へ延在する縦リブ６と、鋼板５上に敷設された舗装７とを具えてなり、その舗装７は、鋼板５に近い方から順にコンクリートからなる基層７ａとアスファルトからなる表層７ｂとの二層から構成されている。そしてここでは基層７ａを形成するコンクリートが蓄熱コンクリート８とされ、その蓄熱コンクリート８中には、図３中右側に示すように、マイクロカプセル９が施工時に混入されて分散しており、各マイクロカプセル９内には、図３中左側に拡大して示すように、蓄熱材として、氷点より少し高い温度で相変化するパラフィン１０が封入されている。
【００１５】
なお、鋼板５に、基層７ａと機械的に噛み合う図示しないスタッドジベル等を多数立設して、それらのスタッドジベル等に、基層７ａと鋼板５との間のずれ止めの機能を持たせてもよい。また、基層７ａは、マイクロカプセル９を混入して蓄熱コンクリートとするのに加えて、さらに鋼繊維や樹脂繊維あるいはそれらの混合物等の補強繊維を混入して補強蓄熱コンクリートとしてもよい。これら鋼繊維や樹脂繊維等の補強繊維を混入すれば、基層７ａのコンクリートの引っ張り強度が著しく向上するほか圧縮強度も高めることができるので、マイクロカプセル９の混入による基層７ａの強度低下分を補填することができる。
【００１６】
図４は、基層７ａを形成する蓄熱コンクリート８における素材の配合例を示す説明図であり、図示のように、蓄熱コンクリート８中には粗骨材と細骨材とが配合され、その細骨材の一部として例えば平均粒子径１μｍ〜１０ｍｍ程度のマイクロカプセル９が、蓄熱コンクリート８の全体に対する体積割合で５％〜２０％配合されている。なお、かかるパラフィン１０が封入されたマイクロカプセル９の製造方法は、例えば上記特開平１０−２９７９５０号公報にて知られているので、ここでは省略する。
【００１７】
マイクロカプセル９は、施工条件に応じて、プラントで配合してもよいが、ミキサー車から荷下ろしした段階で粉体や塊としてポンプに投入して配合すると、ミキサー車で捏ね続けられることがないので、マイクロカプセル９の破砕防止上特に好ましい。そしてこのことは、補強繊維の混入についても同様である。
【００１８】
また、マイクロカプセル９は、粉体や塊で配合する場合は細骨材の一部として考えるが、液体（水）中に浮遊させてスラリー混合物として配合する場合は、マイクロカプセルと水とに分けて配合設計するだけでよい。
【００１９】
図５は、パラフィン１０入りマイクロカプセル９を混入された蓄熱コンクリート８の基層７ａを有する上記実施例の舗装付き鋼床版４と、パラフィン１０入りマイクロカプセル９の無い通常のコンクリートの基層を有する舗装付き鋼床版とについての一日の路面温度の変化の相違を示す説明図であり、図中太線Ａは上記実施例の舗装付き鋼床版４の温度変化、破線Ｂは上記パラフィン１０入りマイクロカプセル９の無い舗装付き鋼床版４の温度変化をそれぞれ示す。
【００２０】
図５から明らかなように、上記パラフィン１０入りマイクロカプセル９の無い舗装付き鋼床版４では夜間に路面温度が氷点以下さらには凍結温度以下に下がって路面凍結が生じるのに対し、上記実施例の舗装付き鋼床版４では、気温の上がる昼間にマイクロカプセル９内のパラフィン１０が融解して吸熱し、気温の下がる夜間に蓄熱材１０が凝固して放熱するので、夜間でも路面温度が氷点まで下がらないため、路面凍結の発生を抑制することができる。また、蓄熱材として、融点の高いパラフィン１０を用いることから、気温の上がる昼間にマイクロカプセル９内のパラフィン１０が融解して吸熱し、路面温度の上昇を抑えるので、ヒートアイランド現象の発生を抑制することができる。
【００２１】
図６は、上記パラフィン１０入りマイクロカプセル９の含有率（体積％）を、１０％、１５％、２０％の三種類に異ならせた場合の、蓄熱コンクリート８単独での温度変化の状態を示す説明図であり、図示のように、１０％では０％に対してかなりの熱量が吸放熱されるが、１０％から２０％の間では、さほど吸放熱される熱量が増加していない。また、この図からマイクロカプセル９の含有率が５％でも０％に対してかなりの熱量が吸放熱されると推定される。
【００２２】
図７は、上記パラフィン１０入りマイクロカプセル９の含有率（体積％）を、１０％、１５％、２０％の三種類に異ならせた場合の、モルタルの圧縮強度の変化の状態を示す説明図であり、図示のように、１５％では０％での圧縮強度の概略７０％の圧縮強度、２０％では０％での圧縮強度の概略６０％の圧縮強度となっている。所定の圧縮強度を確保するためには、セメント量を増加させる等、最適な配合設計を行うとともに、所要に応じて、前述した各種補強繊維による補強を行う。
【００２３】
かかる第１実施例の構造を具える舗装付き鋼床版４によれば、道路の表層７ｂの下の基層７ａを形成する蓄熱コンクリート８中に分散させた、パラフィン１０を入れたマイクロカプセル９が、気温の低下時や上昇時に道路の表面の過度の温度変化を防ぐので、冬期の路面凍結および夏期の路面劣化やヒートアイランド現象を有効に抑制することができる。
【００２４】
しかもこの第１実施例の蓄熱式道路構造によれば、蓄熱コンクリート８が施工時に流動形態でいる間にそこにマイクロカプセル９を混入することで、蓄熱コンクリート８による基層７ａの形成時にマイクロカプセル９をそこらに容易に分散させることができるので、蓄熱式舗装付き鋼床版４の施工や補修の際の手間と費用を、従来よりも少なくすることができる。
【００２５】
さらにこの第１実施例によれば、舗装アスファルトあるいは舗装コンクリートの内部にヒートパイプや蓄熱材容器を埋設しないため、これらの劣化を生ずることがない。
【００２６】
さらにこの第１実施例によれば、マイクロカプセル９は、蓄熱コンクリート８中に５体積％〜２０体積％配合されているので、蓄熱コンクリート８を、良好な蓄熱効果と充分な強度とを持つものとすることができる。
【００２７】
さらにこの第１実施例によれば、蓄熱コンクリート８は、地面に直接接していないため特に気温変化の影響を受け易い橋梁の鋼床版４に適用されているので、橋梁の舗装付き床版４における、冬期の路面凍結および、夏期の路面劣化やそれによるヒートアイランド現象を有効に抑制することができる。
【００２８】
図１（ｂ）に示す第２実施例および図１（ｃ）に示す第３実施例の構造は、舗装付き鋼−コンクリート合成床版に適用したものであり、これら第２および第３実施例の構造を有する舗装付き鋼−コンクリート合成床版は、先の第１実施例の構造を有する舗装付き鋼床版４と同様に、図２に示す如き橋梁の舗装付き床版に適用されるもので、これらのうち第２実施例の構造を有する舗装付き鋼−コンクリート合成床版１１は、図１（ｂ）に示すように、コンクリート用型枠としても機能する底板鋼板１２と、その底板鋼板１２の上面に立設固定されて橋軸方向またはそれと交差する方向へ延在する孔あきリブ鋼板１３と、その底板鋼板１２上に打設された通常のコンクリートからなるコンクリート層１４とを有する鋼−コンクリート合成床版１５と、その鋼−コンクリート合成床版１５上に敷設された舗装７とを具えてなり、その舗装７は、鋼板５に近い方から順にコンクリートからなる基層７ａとアスファルトからなる表層７ｂとの二層から構成されている。またここでは、孔あきリブ鋼板１３の比較的大きな孔内に進入して固化したコンクリート層１４のコンクリートが充分な剪断強度を持つので、コンクリート層１４がリブ鋼板１３および底板鋼板１２と強度的に合成されて一体化している。
【００２９】
さらにこの第２実施例では、先の第１実施例と同様、基層７ａを形成するコンクリートが蓄熱コンクリート８とされ、その蓄熱コンクリート８中には、図３中右側に示すように、マイクロカプセル９が施工時に混入されて分散しており、各マイクロカプセル９内には、図３中左側に拡大して示すように、蓄熱材として、氷点より少し高い温度で相変化するパラフィン１０が封入されている。
【００３０】
かかる第２実施例の構造を有する舗装付き鋼−コンクリート合成床版１１によれば、先の第１実施例と同様の、冬期の路面凍結および夏期の路面劣化を抑制する作用効果をもたらし得るのに加え、合成床版１５を形成するコンクリート層１４とリブ鋼板１３および底板鋼板１２との合成により、橋梁の構造高さを低くすることができる。
【００３１】
また第３実施例の構造を有する舗装付き鋼−コンクリート合成床版１６は、図１（ｃ）に示すように、コンクリート用型枠としても機能する底板鋼板１２と、その底板鋼板１２の上面に立設固定されて橋軸方向またはそれと交差する方向へ延在する孔あきリブ鋼板１３と、底板鋼板１２上に敷設された舗装７とを具えてなり、その舗装７は、鋼板５に近い方から順にコンクリートからなる基層７ａとアスファルトからなる表層７ｂとの二層から構成されている。すなわちこの第３実施例では、第２実施例におけるコンクリート層１４および基層７ａに対応する部分を形成するコンクリートが連続的に打設されて一体化している。またここでは、孔あきリブ鋼板１３の比較的大きな孔内に進入して固化した基層７ａのコンクリートが充分な剪断強度を持つので、基層７ａがリブ鋼板１３および底板鋼板１２と強度的に合成されて一体化している。
【００３２】
さらにこの第３実施例では、先の第１実施例と同様、基層７ａを形成するコンクリートが蓄熱コンクリート８とされ、その蓄熱コンクリート８中には、図３中右側に示すように、マイクロカプセル９が施工時に混入されて分散しており、各マイクロカプセル９内には、図３中左側に拡大して示すように、蓄熱材として、氷点より少し高い温度で相変化するパラフィン１０が封入されている。
【００３３】
かかる第３実施例の構造を有する舗装付き鋼−コンクリート合成床版１６によれば、先の第１実施例と同様の、冬期の路面凍結および夏期の路面劣化を抑制する作用効果をもたらし得るのに加え、第２実施例におけるコンクリート層１４および基層７ａに対応する基層７ａを形成するコンクリートとリブ鋼板１３および底板鋼板１２との合成により、橋梁の構造高さをより低くすることができる。
【００３４】
図１（ｄ）に示す第４実施例の構造は、舗装付きコンクリート床版に適用したものであり、この第４実施例の構造を有する舗装付きコンクリート床版１７は、先の第１実施例の構造を有する舗装付き鋼床版４と同様に、図２に示す如き橋梁の舗装付き床版に適用されるもので、通常の鉄筋コンクリートからなるコンクリート床版１８と、そのコンクリート床版１８上に敷設された舗装７とを具えてなり、その舗装７は、鋼板５に近い方から順にコンクリートからなる基層７ａとアスファルトからなる表層７ｂとの二層から構成されている。
【００３５】
そしてこの第４実施例では、先の第１実施例と同様、基層７ａを形成するコンクリートが蓄熱コンクリート８とされ、その蓄熱コンクリート８中には、図３中右側に示すように、マイクロカプセル９が施工時に混入されて分散しており、各マイクロカプセル９内には、図３中左側に拡大して示すように、蓄熱材として、氷点より少し高い温度で相変化するパラフィン１０が封入されている。
【００３６】
かかる第４実施例の構造を有する舗装付きコンクリート床版１７によれば、先の第１実施例と同様の作用効果をもたらし得るのに加え、コンクリート床版１８が鉄筋コンクリートで形成されるので、橋梁の建造コストを低く抑えることができる。
【００３７】
なお、上記第１〜第４実施例の構造において、基層７ａを構成する蓄熱コンクリート８中に鋼繊維を混入して、その蓄熱コンクリート８を鋼繊維補強コンクリート（ＳＦＲＣ）とした場合には、冬期の路面凍結および夏期の路面劣化を抑制しつつ、舗装７の強度を特に高めてその耐久性を上げることができる。
【００３８】
図８（ａ）〜（ｄ）は、この発明の蓄熱式道路構造を地面に設ける四種類の舗装道路にそれぞれ適用した第５〜第８実施例をそれぞれ示す断面図であり、図８（ａ）に示す第５実施例の道路構造は、路床２１上に、路盤２２と表層２３とからなる舗装が施され、その路盤２２が粗い砕石の下層路盤２２ａと細かい砕石の上層路盤２２ｂとからなり、表層２３がコンクリート版からなるもので、その表層２３のコンクリート版がここでは、先の実施例と同様の蓄熱コンクリート８にて形成されている。
【００３９】
また、図８（ｂ）に示す第６実施例の道路構造は、路床２１上に、路盤２２と基層２５と表層２３とからなる舗装２４が施され、その路盤２２が粗い砕石の下層路盤２２ａと細かい砕石の上層路盤２２ｂとからなり、基層２５が何れもアスファルトの下部層２５ａと中間層２５ｂとからなり、表層２３もアスファルトからなるもので、その中間層２５ｂのアスファルトにここでは、先の実施例の蓄熱コンクリート８と同様パラフィン１０が封入されたマイクロカプセル９が中間層２５ｂ全体に対する体積割合で５〜２０％配合されている。
【００４０】
さらに、図８（ｃ）に示す第７実施例の道路構造は、路床２１上に、路盤２２と基層２５と表層２３とからなる舗装２４が施され、その路盤２２が粗い砕石の下層路盤２２ａと細かい砕石の上層路盤２２ｂとからなり、基層２５がアスファルトからなり、表層２３が透水性アスファルトからなるもので、その基層２５のアスファルトにここでは、先の実施例の蓄熱コンクリート８と同様パラフィン１０が封入されたマイクロカプセル９が基層２５全体に対する体積割合で５〜２０％配合されている。
【００４１】
そして図８（ｄ）に示す第８実施例の道路構造は、路床２１上に、路盤２２と基層２５と表層２３とからなる舗装２４が施され、その路盤２２が粗い砕石の下層路盤２２ａと細かい砕石の上層路盤２２ｂとからなり、基層２５がコンクリート版からなり、表層２３が透水性アスファルトからなるもので、その基層２５のコンクリート版がここでは、先の実施例と同様の蓄熱コンクリート８にて形成されている。
【００４２】
これら第５〜第８実施例の道路構造によっても、先の実施例と同様の、冬期の路面凍結および夏期の路面劣化を抑制する作用効果をもたらすことができる。またこれら第５〜第８実施例の道路構造においても、先の実施例と同様、そこでの蓄熱コンクリート８を、さらに鋼繊維や樹脂繊維あるいはそれらの混合物等の補強繊維を混入して補強蓄熱コンクリートとしてもよい。
【００４３】
なお、先の第１〜第４実施例の舗装付き橋梁床版や上記第５〜第８実施例の道路構造と、ヒートパイプ等を用いた従来のロードヒーティング構造とを組み合わせても良く、そのようにした場合には、より効果的な凍結抑制を行うことができる。そしてその場合に、蓄熱コンクリート８に鋼繊維を混入した場合には、蓄熱コンクリート８の熱伝導率が特に高まるのでさらに効果的である。
【００４４】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、表層の下の基層等の下部層のコンクリートやアスファルトのみならず表層のアスファルトにも、パラフィンが封入されたマイクロカプセルを分散させても良い。またコンクリートやアスファルトの代わりに樹脂を用いて表層や下部層を形成する場合に、その樹脂に、パラフィンが封入されたマイクロカプセルを分散させても良い。さらに、蓄熱材としてパラフィン以外の材料を用いても良い。そしてこの発明の道路構造は、車道のみならず駐車スペース、車道脇や公園内等の歩道および歩道橋、空中歩廊等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、この発明の蓄熱式道路構造を橋梁の四種類の舗装付き床版にそれぞれ適用した第１〜第４実施例をそれぞれ示す断面図である。
【図２】上記図１（ａ）に示すこの発明の第１実施例の構造を有する舗装付き鋼床版を用いた橋梁の一部を示す斜視図である。
【図３】この発明の各実施例に用いる蓄熱コンクリートや蓄熱アスファルト用のマイクロカプセルを示す説明図である。
【図４】上記蓄熱コンクリートの配合例を示す説明図である。
【図５】上記第１実施例の構造を有する舗装付き鋼床版と、パラフィン入りマイクロカプセルの無い通常のコンクリートの基層を有する舗装付き鋼床版とについての一日の路面温度の変化の相違を示す説明図である。
【図６】上記パラフィン入りマイクロカプセルの含有率（体積％）を異ならせた場合の蓄熱コンクリート単独での温度変化の状態を示す説明図である。
【図７】上記パラフィン入りマイクロカプセルの含有率（体積％）を異ならせた場合のモルタルの圧縮強度の変化の状態を示す説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、この発明の蓄熱式道路構造を地面に設ける四種類の舗装道路に適用した第５〜第８実施例をそれぞれ示す断面図である。
【符号の説明】
１  主桁
２  横桁
３  横リブ
４  舗装付き鋼床版
５  鋼板
６  縦リブ
７  舗装
７ａ  基層
７ｂ  表層
８  蓄熱コンクリート
９  マイクロカプセル
１０  パラフィン
１１  舗装付き鋼−コンクリート合成床版
１２  底板鋼板
１３  孔あきリブ鋼板
１４  コンクリート層
１５  鋼−コンクリート合成床版
１６  舗装付き鋼−コンクリート合成床版
１７  舗装付きコンクリート床版
１８  コンクリート床版
２１  路床
２２  路盤
２２ａ  下層路盤
２２ｂ  上層路盤
２３  表層
２４  舗装
２５  基層
２５ａ  下部層
２５ｂ  中間層
【図１】
2005002597.tif 000003
【図２】
2005002597.tif 000004
【図３】
2005002597.tif 000005
【図４】
2005002597.tif 000006
【図５】
2005002597.tif 000007
【図６】
2005002597.tif 000008
【図７】
2005002597.tif 000009
【図８】
2005002597.tif 000010