(57)【要約】【課題】  スラグ骨材の使用量を低減することができる路盤材用の骨材を提供すると共に、該骨材を用いた路盤材を提供することを課題とする。【解決手段】  路床上に敷き詰められて路盤を形成する路盤材に用いられる路盤材用の骨材であって、セメントクリンカーから形成されたクリンカー骨材を含有することを特徴とする。【選択図】図１
2013185323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路床上に敷き詰められて路盤を形成する路盤材に用いられる路盤材用の骨材であって、
セメントクリンカーから形成されたクリンカー骨材を含有することを特徴とする路盤材用の骨材。
【請求項２】
前記クリンカー骨材の含有量が２０重量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の路盤材用の骨材。
【請求項３】
前記クリンカー骨材は、水硬率が１．８以上２．５以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の路盤材用の骨材。
【請求項４】
路床上に敷き詰められて路盤を形成する路盤材であって、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の路盤材用の骨材を含有することを特徴とする路盤材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路床上に敷き詰められて路盤を形成する路盤材に用いられる路盤材用の骨材および該骨材を用いた路盤材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地盤（路床）上にアスファルト舗装やコンクリート舗装を行うことで舗装道路が形成されている。該舗装道路は、路床上に敷き詰められた路盤材が締め固められてなる路盤と、該路盤上にアスファルトやコンクリートが敷設されてなる表層および基層とから構成されている。
【０００３】
路盤を形成する方法としては、例えば、水硬性を有する骨材のみからなる路盤材を路床上に敷き詰め、適当な含水比において締め固めることで骨材同士を一体化させて路盤を形成する方法が知られている。或いは、前記骨材とセメントとを混合して路盤材とし、該路盤材を路床上に敷き詰め、適当な含水比において締め固めることでセメントを介して骨材同士を一体化させて路盤を形成する方法が知られている。
【０００４】
路盤材として用いられる骨材としては、高炉スラグや製鋼スラグ等のスラグからなるスラグ骨材が知られている（特許文献１参照）。該スラグ骨材は、水硬性を有するものであり、施工後も長期に亘って硬化が進行するため、水硬性を有しない骨材を用いた場合よりも、等値換算係数が高くなる。このため、スラグ骨材を用いることで、路盤の厚みを薄くすることが可能となる。
【０００５】
ところで、上記のようなスラグには、精錬時に添加された生石灰の一部が未反応な状態で残存している。斯かる生石灰（遊離石灰）は、水分と反応することによって膨張するため、スラグ骨材を用いて形成された路盤が水分と接触すると、路盤が部分的に膨張し、路盤に歪みが生じることになる。このため、路盤に凹凸や亀裂等の不具合が発生し、斯かる不具合に起因して舗装道路の表面に凹凸や亀裂等が発生する虞がある。
【０００６】
また、スラグには、一般的に硫黄成分が含有されているため、硫黄成分を含有するスラグ骨材を用いて形成された路盤が水分と接触すると、路盤から硫黄成分が流出し、周辺環境に悪影響（水質汚染や悪臭の発生、硫黄成分の沈着による着色等）を与えたり、路盤自体が変色したりする不具合が発生する虞がある。
【０００７】
このため、遊離石灰や硫黄成分を含有したスラグ骨材を路盤材用の骨材として用いる場合には、スラグ骨材に対して何らかの処理を行う必要がある。斯かるスラグ骨材を処理する方法としては、スラグ骨材を大気中に曝し、空気や水分と接触させる方法（エージング処理）が知られている。エージング処理を行うことによって、スラグ骨材の膨張を安定化させると共に、硫黄成分をスラグ骨材から流出させる。これにより、エージング処理後のスラグ骨材を用いて形成された路盤が水分と接触した際にも、上記のような不具合が路盤に発生するのが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２４７１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のようにエージング処理を行う場合、路盤材として使用可能な状態となるまで長時間（一般的に、数ヶ月）を要する。また、大量のスラグ骨材をエージング処理するためには、広大な処理スペースが必要となる。このため、路盤材として用いる骨材の製造を効率的に行うことが困難となっている。
【００１０】
また、エージング処理を行う環境や、遊離石灰や硫黄成分の含有量、スラグ骨材の大きさ等の影響によって、十分なエージング処理を行うことができず、スラグ骨材に遊離石灰等が残存する虞がある。特に、スラグ骨材の粒度が比較的大きい場合には、十分なエージング処理を行い難く、スラグ骨材に遊離石灰等が残存し易くなる。このため、安定した品質の骨材を製造することが困難となっている。
【００１１】
そこで、本発明は、スラグ骨材の使用量を低減することができる路盤材用の骨材を提供すると共に、該骨材を用いた路盤材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る路盤用の骨材は、路床上に敷き詰められて路盤を形成する路盤材に用いられる路盤材用の骨材であって、セメントクリンカーから形成されたクリンカー骨材を含有することを特徴とする。
【００１３】
斯かる構成によれば、クリンカー骨材は、セメント原料が焼成されてなるセメントクリンカーから形成されているため、路盤に凹凸や亀裂等を発生させる要因となる成分（遊離石灰や硫黄成分等）がクリンカー骨材中に意図せずに含有されることがない。つまり、クリンカー骨材を路盤材として使用する際に、エージング処理を行う必要が無いため、クリンカー骨材を含有する路盤材を効率的に製造することができる。
【００１４】
また、エージング処理を必要としないため、安定した品質のクリンカー骨材を製造することができる。特に、エージング処理は、骨材の大きさに影響を受けるため、骨材の大きさが大きくなる程、エージングを十分に行い難くなる。しかしながら、クリンカー骨材においてはエージング処理を必要としないため、様々な粒度分布（粒度が比較的大きいものから比較的小さいものまで）の骨材を安定した品質で形成することができる。
【００１５】
そして、路盤材用の骨材（以下、路盤用骨材とも記す）がクリンカー骨材を含有することで、路盤用骨材として用いるスラグ骨材の使用量を低減することができ、又は、スラグ骨材を用いることなく路盤用骨材を形成することができる。これにより、エージング処理が十分に行われないことによって上記のような不具合が路盤に発生するのを抑制、又は、防止することができる。
【００１６】
前記クリンカー骨材の含有量は、２０重量％以上であることが好ましい。また、前記クリンカー骨材は、水硬率が１．８以上２．５以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る路盤材は、路床上に敷き詰められて路盤を形成する路盤材であって、上記何れか一つに記載の路盤材用の骨材を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、スラグ骨材の使用量を低減することができる路盤材用の骨材を提供すると共に、該骨材を用いた路盤材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例の説明において、路盤材の膨張率と水への水浸時間との関係を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
本実施形態に係る路盤材用の骨材（以下、路盤用骨材とも記す）は、地盤（路床）上にアスファルト舗装やコンクリート舗装を行って舗装道路を形成する際に用いられるものである。具体的には、路盤用骨材は、アスファルトやコンクリートからなる表層および基層と路床との間に形成される路盤を形成する路盤材として用いられるものである。
【００２２】
前記路盤用骨材は、セメント原料が焼成されてなるセメントクリンカーから形成されたクリンカー骨材を含有するものである。該クリンカー骨材は、セメントクリンカーが破砕されてなるものである。具体的には、セメントクリンカーが所定の粒度分布を有するように破砕されてクリンカー骨材が形成されている。クリンカー骨材の粒度分布としては、特に限定されるものではなく、ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定する粒度調整砕石Ｍ２５、Ｍ３０、又は、Ｍ４０と同一の粒度分布であることが好ましい。斯かる粒度分布のクリンカー骨材は、上層路盤を形成する際に用いることができる。また、クリンカー骨材の粒度分布としては、ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定するクラッシャーランＣ２０、Ｃ３０、又は、Ｃ４０と同一の粒度分布であってもよい。斯かる粒度分布のクリンカー骨材は、下層路盤を形成する際に用いることができる。
【００２３】
セメントクリンカーを構成するセメント原料としては、特に限定されるものではなく、一般的なセメントを構成する原料を用いることができる。前記セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメントが挙げられる。また、混合セメントしては、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等が挙げられる。また、エコセメントとしては、普通エコセメント、速硬エコセメント等が挙げられる。そして、クリンカー骨材は、石膏と共に粉砕されることによって上記のような一般的なセメントとなるものである。つまり、クリンカー骨材は、所定の成分構成を有するように調整されたセメント原料から形成されるため、遊離石灰や硫黄成分が意図せずに含有されることがない。
【００２４】
また、クリンカー骨材は、水硬性を有するものである。このため、クリンカー骨材は、水分との接触によって、表面から経時的に硬化が進行することになる。これにより、クリンカー骨材を用いて路盤を形成した後においても、クリンカー骨材の硬化が継続的に進行し、強固な路盤が形成される。このため、クリンカー骨材を含有する路盤材の等値換算係数は、水硬性を有しない骨材（天然の砕石等）からなる路盤材よりも大きくなる。このため、クリンカー骨材を含有する路盤材を用いることで、路盤の厚みを薄く形成することができる。クリンカー骨材を含有する路盤材の等値換算係数としては、０．５以上であることが好ましく、０．５５以上であることがより好ましい。また、クリンカー骨材の水硬率としては、１．８以上であることが好ましい。また、クリンカー骨材の水硬率としては、２．６以下であることが好ましい。水硬率が高いと、液相（Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3）に対してＣａＯの濃度が高くなり、焼成し難くなるため、通常より高い温度で焼成したり、焼成時間（キルン内の滞留時間）を長くしたりする必要がある。このため、水硬率としては、２．５以下であることが好ましく、２．３以下であることがより好ましい。
【００２５】
また、上記のような粒度分布を有するクリンカー骨材のうち、粒度が比較的小さい骨材は、水分との接触によって硬化が迅速に進行するため、粒度が比較的大きい骨材同士を結合させるバインダーとして作用する。これにより、クリンカー骨材に加えてセメント等のバインダー材を路盤材として用いることなく路盤を形成することができると共に、バインダー材を用いた場合と同等の路盤の強度を得ることができる。
【００２６】
路盤用骨材は、クリンカー骨材のみを用いて構成されてもよく、クリンカー骨材と共に他の材料が含有されてもよい。他の材料としては、特に限定されるものではないが、精錬によって得られるスラグ（鉱滓）を含有しないものを用いることが好ましい。例えば、他の材料としては、天然の砕石やコンクリート再生砕石等を用いることができる。路盤用骨材中のクリンカー骨材の含有量としては、特に限定されるものではなく、２０重量％以上であることが好ましく、３０重量％以上であることがより好ましい。
【００２７】
上記のような路盤用骨材からなる路盤材を用いて路盤を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、一般的な路盤の形成方法を用いることができる。具体的には、上記のような路盤材を路床上に敷き詰め、所定の含水比となるように散水した後、所定の密度となるように締め固めることで路盤が形成される。含水比としては、５重量％以上であることが好ましく、１０重量％以上であることがより好ましい。また、含水比としては、２０重量％以下であることが好ましく、１５重量％以下であることがより好ましい。
【００２８】
また、上記のような路盤材を用いて形成された路盤の一軸圧縮強度（形成された日から１４日目にＪＩＳ  Ａ  ５０１５  附属書３の規定に基づいて測定されるもの）は、１．２Ｎ／ｍｍ2 以上であることが好ましく、１．５Ｎ／ｍｍ2 以上であることがより好ましく、２．５Ｎ／ｍｍ2 以上であることが更に好ましい。また、前記路盤材の修正ＣＢＲ（社団法人日本道路協会発行の舗装調査試験便覧「修正ＣＢＲ試験方法」に基づくもの）は、８０％以上であることが好ましく、１００％以上であることがより好ましく、１５０％以上であることが更に好ましい。また、路盤の単位体積当りの重量としては、１．５ｋｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１．７ｋｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。
【００２９】
以上のように、本発明に係る路盤用骨材および路盤材によれば、スラグ骨材の使用量を低減することができる。
【００３０】
即ち、クリンカー骨材は、セメントを製造する際の中間製品であるクリンカーから形成されているため、路盤に凹凸や亀裂等を発生させる要因となる成分（遊離石灰や硫黄成分等）がクリンカー骨材中に意図せずに含有されることがない。つまり、クリンカー骨材を路盤材として使用する際に、エージング処理を行う必要が無いため、クリンカー骨材を含有する路盤材を効率的に製造することができる。
【００３１】
また、エージング処理を必要としないため、安定した品質のクリンカー骨材を製造することができる。特に、エージング処理は、骨材の大きさに影響を受けるため、骨材の大きさが大きくなる程、エージングを十分に行い難くなる。しかしながら、クリンカー骨材においてはエージング処理を必要としないため、様々な粒度分布（粒度が比較的大きいものから比較的小さいものまで）の骨材を安定した品質で形成することができる。
【００３２】
そして、路盤材用の骨材（以下、路盤用骨材とも記す）がクリンカー骨材を含有することで、路盤用骨材として用いるスラグ骨材の使用量を低減することができ、又は、スラグ骨材を用いることなく路盤用骨材を形成することができる。これにより、エージング処理が十分に行われないことによって上記のような不具合が路盤に発生するのを抑制、又は、防止することができる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
１．第一試験
（１）実施例１
＜路盤材の作製＞
クリンカー骨材のみを路盤用骨材として用い、該路盤用骨材のみからなる路盤材を作製した。クリンカー骨材としては、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０）を製造する際に用いられるセメントクリンカーを破砕したものを用いた。クリンカー骨材の粒度分布は、ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定する粒度調整砕石Ｍ２５の粒度分布と同一となるようにした。なお、路盤材の粒度分布、修正ＣＢＲおよび水硬率については、下記表１に示す通りである。
【００３５】
＜一軸圧縮強度の測定＞
上記の路盤材を用い、一軸圧縮強度測定用の試験体を作製した。具体的には、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５  附属書３に準じて試験体を作製し、一軸圧縮強度の測定を実施した。なお、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５  附属書３では、１４日目の一軸圧縮強度を測定することとなっているが、本実施例では、７日目の一軸圧縮強度の測定も行った。７日目の一軸圧縮強度測定用の試験体は、２０±３℃の気中で６日間養生し、その後２０±３℃の水中に２４時間浸したものを用いた。
なお、試験体の単位体積質量および一軸圧縮強度の測定結果については、下記表１に示す通りである。
【００３６】
（２）実施例２〜４
＜路盤材の作製＞
ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定する粒度調整砕石Ｍ２５の粒度分布と同一の粒度分布を有する天然砕石（ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定するもの）と、実施例１のクリンカー骨材とを下記表１に記載の割合（重量％）で混合して路盤用骨材とし、該路盤用骨材のみからなる路盤材を作製した。なお、各路盤材（天然砕石およびクリンカー骨材の混合物）の粒度分布および各路盤材の修正ＣＢＲについては、下記表１に示す通りである。
【００３７】
＜一軸圧縮強度の測定＞
上記の各路盤材を用い、実施例１と同様に試験体を作製し、実施例１と同一の方法で一軸圧縮強度の測定を行った。なお、各試験体の単位体積質量および一軸圧縮強度の測定結果については、下記表１に示す通りである。
【００３８】
（３）実施例５〜７
＜路盤材の作製＞
ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定する粒度調整砕石Ｍ２５の粒度分布と同一の粒度分布を有するコンクリート再生砕石（社団法人日本道路協会発行の「舗装再生便覧  第２章  ２−３−３  ＝セメントコンクリート再生骨材＝」に規定するもの）と、実施例１のクリンカー骨材とを下記表１に記載の割合で混合して路盤用骨材とし、該路盤用骨材のみからなる路盤材を作製した。なお、各路盤材（コンクリート再生砕石およびクリンカー骨材の混合物）の粒度分布および各路盤材の修正ＣＢＲについては、下記表１に示す通りである。
【００３９】
＜一軸圧縮強度の測定＞
上記の各路盤材を用い、実施例１と同様に試験体を作製し、実施例１と同一の方法で一軸圧縮強度の測定を行った。なお、各試験体の単位体積質量および一軸圧縮強度の測定結果については、下記表１に示す通りである。
【００４０】
（４）比較例１および２
＜路盤材の作製＞
上記の天然砕石および上記のコンクリート再生砕石のそれぞれを路盤用骨材として用い、該路盤用骨材のみからなる路盤材を作製した。各路盤材（天然砕石またはコンクリート再生砕石）の粒度分布としては、ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定する粒度調整砕石Ｍ２５の粒度分布と同一にした。なお、各路盤材の粒度分布および修正ＣＢＲについては、下記表２に示す通りである。
【００４１】
＜一軸圧縮強度の測定＞
上記の各路盤材を用い、実施例１と同様に試験体を作製し、実施例１と同一の方法で一軸圧縮強度の測定を行った。なお、各試験体の単位体積質量および一軸圧縮強度の測定結果については、下記表２に示す通りである。
【００４２】
（５）比較例３および４
＜路盤材の作製＞
スラグ骨材として製鋼スラグ砕石（ＪＩＳ  Ａ  ５０１５に規定するもの）および高炉スラグ砕石（ＪＩＳ  Ａ  ５０１５に規定するもの）のそれぞれを用い、各スラグ骨材のみからなる路盤材を作製した。各路盤材の粒度分布としては、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５に規定する粒度調整砕石ＨＭＳ２５の粒度分布と同一にした。なお、各路盤材の粒度分布および修正ＣＢＲについては、下記表２に示す通りである。
【００４３】
＜一軸圧縮強度の測定＞
上記の各路盤材を用い、実施例１と同様に試験体を作製し、実施例１と同一の方法で一軸圧縮強度の測定を行った。なお、各試験体の単位体積質量および一軸圧縮強度の測定結果については、下記表２に示す通りである。
【００４４】
【表１】
2013185323.tif 000003
【００４５】
【表２】
2013185323.tif 000004
【００４６】
（５）まとめ
実施例１と比較例１〜４とを比較すると、１４日目の一軸圧縮強度および修正ＣＢＲは、実施例１の方が高いことが認められる。つまり、クリンカー骨材を路盤材用の骨材として用いることで、各比較例の砕石を路盤材用の骨材として用いた場合よりも長期間に亘って高い強度を示す路盤を形成することができると認められる。また、クリンカー骨材を用いることで、砕石を用いた場合よりも路盤の厚みを薄く形成することができる。また、各実施例同士を比較すると、水硬性粒度調整鉄鋼スラグを骨材として上層路盤に用いる場合の規格（ＪＩＳ  Ａ  ５０１５）を満たす上では、路盤材中のクリンカー骨材の含有量は、２０重量％以上であることが好ましいと認められる。
【００４７】
２．第二試験
（１）実施例８
＜路盤材の作製＞
クリンカー骨材のみを路盤用骨材として用い、該路盤用骨材のみからなる路盤材を作製した。クリンカー骨材としては、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０）を製造する際に用いられるセメントクリンカーを破砕したものを用いた。クリンカー骨材の粒度分布としては、ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定する粒度調整砕石Ｍ２５の粒度分布と同一にした。
【００４８】
＜膨張率の測定＞
上記の路盤材を用い、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５  附属書２に準じ、膨張率測定用の試験体を作製した。また、膨張率（８０℃水浸膨張率）の測定は、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５に基づく方法を用いて行った。膨張率の測定結果については、図１のグラフに示す通りである。
【００４９】
（２）実施例９
＜路盤材の作製＞
クリンカー骨材の粒度分布をＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定する粒度調整砕石Ｍ４０の粒度分布と同一にしたこと以外は、実施例８と同様に路盤材を作製した。
【００５０】
＜膨張率の測定＞
上記の路盤材を用い、実施例８と同様に試験体を作製し、実施例８と同一の方法で膨張率の測定を行った。膨張率の測定結果については、図１のグラフに示す通りである。
【００５１】
（３）比較例５
＜路盤材の作製＞
製鋼スラグを用いて形成されたスラグ骨材（ＪＩＳ  Ａ  ５０１５に規定するもの）のみを路盤用骨材として用い、該路盤用骨材のみからなる路盤材を作製したこと以外は、実施例８と同様に路盤材を作製した。
【００５２】
＜膨張率の測定＞
上記の路盤材を用い、実施例８と同様の試験体を作製し、実施例８と同一の方法で膨張率の測定を行った。膨張率の測定結果については、図１のグラフに示す通りである。
【００５３】
（４）まとめ
各実施例と比較例５とを比較すると、各実施例の路盤材の膨張率の方が著しく低いことが認められる。つまり、エージング処理を行うことなくクリンカー骨材を路盤材用の骨材として用いることができるため、エージング処理が十分でないことによって路盤に生じる不具合（凹凸や亀裂の発生）を効果的に防止することができると認められる。
【００５４】
第三試験
・実施例１０〜１４
水硬率が下記表３に記載の値となるクリンカー骨材を用いて、実施例１と同様に路盤材を作製した。そして、各路盤材を用い、実施例１と同一の方法で一軸圧縮強度測定用の試験体を作製し、実施例１と同一の方法で一軸圧縮強度の測定を行った。路盤材（クリンカー骨材）の粒度分布、路盤材の修正ＣＢＲ、試験体の単位体積質量および一軸圧縮強度の測定結果については、下記表３に示す通りである。
【００５５】
【表３】
2013185323.tif 000005
【００５６】
・まとめ
各実施例を比較すると、水硬率の高い実施例の方が一軸圧縮強度が高いことが認められる。つまり、水硬率が高いクリンカー骨材を用いて路盤材を作製する方が強度の高い路盤を形成することができると認められる。このため、路盤の厚さを薄いものにすることができると認められる。特に、水硬率が１．８以上２．５以下の範囲において、一軸圧縮強度が顕著に向上することが認められる。なお、水硬率が高いと、液相（Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3）に対してＣａＯの濃度が高くなり、焼成し難くなるため、通常より高い温度で焼成したり、焼成時間（キルン内の滞留時間）を長くしたりする必要がある。水硬率としては、２．５以下であることが特に好ましい。
【図１】
2013185323.tif 000006