(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材をセメントで安定処理して一軸圧縮強度５ＭPa以上、透水係数１×10-4cm／ｓ以上の浸透性高強度路盤を形成し、該路盤の上に曲げ強度を４．５Ｎ／mm2以上で前記路盤より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-4cm／ｓ以上の浸透性コンクリートからなる基層、さらにその上に前記基層より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-2cm／ｓ以上の透水性コンクリートからなる表層を転圧締固めして積層してなることを特徴とする高性能道路構造。
【請求項２】
路床土をセメントを用いて安定処理することにより一軸圧縮強度０．５ＭPa以上の路床改良層を形成し、該路床改良層の上に、浸透性高強度路盤、基層、表層を積層してなることを特徴とする請求項１に記載の高性能道路構造。
【請求項３】
骨材をセメントで安定処理して一軸圧縮強度５ＭPa以上、透水係数１×10-4cm／ｓ以上の浸透性高強度路盤を形成し、該路盤の上に曲げ強度を４．５Ｎ／mm2以上で前記路盤より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-4cm／ｓ以上の浸透性コンクリートからなる基層、さらにその上に前記基層より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-2cm／ｓ以上の透水性コンクリートからなる表層が積層されるようにウエットオンウエットの転圧コンクリート方式で打ち継ぐようにしたことを特徴とする高性能道路構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水浸した状態で車両の繰り返し荷重を受けても路盤・路床が軟弱化しない高性能道路構造及びその施工方法に関し、詳しくは雨水を地盤に還元することができる透水性舗装において、しかもその雨水の浸透機能が長期間持続するものであり、さらには優れた施工性を確保でき、温度低減効果があり、騒音を低減でき、さらに美観を有する等、種々の優れた特性を有する高性能道路構造及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透水性舗装は、雨水を道路表面から浸透させ、路盤、路床に浸透、保水させる構造である。このような透水性舗装では、路盤より下に雨水を浸透させることにより、植生・地中生態の改善、地下水の滋養など、本来自然が持っている水循環に近づける効用が得られる。
これに対し、普通の舗装の降雨処理は、道路勾配により舗装表面に沿って集水ますや排水溝に流す構造である。また、排水性舗装は路盤以下に水を浸透させない構造であり、排水性舗装用アスファルト混合物を表層又は表層・基層に使用し、その直下に透水しない層を設け、路肩或いは側方の排水ますや側溝に排水する構造である。したがって、これら普通の舗装や排水性舗装では、道路を作ることにより地盤の中を流れる地下水の自然な流れを阻害する、ひいては自然環境における水の循環（流れ）を妨げることとなる。
【０００３】
このような透水性舗装は、荷重条件の穏やかな歩道者系道路や軽交通道路などには使用されているが、以下のような問題があり、重交通道路には実用化に至っていない。
▲１▼  路面に降った雨水は上層路盤まで浸透し、透水係数の違いから上層路盤上面で滞留する。
▲２▼  水を含んだ上層路盤上に車両が走行することにより、細粒分がこね返されて泥濘化する。
▲３▼  水を含んだ細粒分が、車両の荷重で圧力を受け、表層の空隙に浸透する。
▲４▼  この繰り返しで水を含んだ細粒分が徐々に表面に達し、しみ出してくる。
▲５▼  上層路盤の細粒分が失われればその体積分だけ舗装面は沈下し、路盤の沈下によるわだち掘れ等が発生する。
また、透水性アスファルトは、日照りによってアスファルトが流動化することにより空間率が減少して目詰まりし、透水性及び強度が低下する等の問題があった。また、コンクリート系の舗装に比べわだち掘れ等が発生し易く耐久性に劣っていた。一方、透水性コンクリートにおいては、十分な透水性と強度とを兼ね備えたものは実用化が難しく、特に地盤が軟弱な場合や、負荷がかかる使用には耐久性が良くないとされていた。そのため、雨水が舗装に浸透し飽和状態での車両による繰り返し荷重によって路盤・路床が軟弱化して支持力が低下するなどの問題があった。さらに舗装構造を構成する各層については、以下のような現状があった。
表層及び基層においては、従来の透水性コンクリートではエフロレッセンス（白華）等により空隙詰まりが発生し易く、これを解決するために空隙率を大きくすると、曲げ強度の確保が難しく耐久性が低下していた。さらに、従来の透水性コンクリートは、モルタル不足、ペースト過剰に陥り易く、層底面へペーストが集まり易く、層境界面で空隙詰まりが起き、雨水の浸透機能が短期間で消失していた。
路盤においては、従来のコンクリート舗装では、路盤に滞留した雨水によって浸食（エロージョン）が発生し、このエロージョンにより表層コンクリートが破損することが多かった。
路床においては、路床土が飽和状態で繰り返し載荷を受けると軟弱化することが多かった。
【０００４】
近年、これらの問題を解決するため、種々の提案がなされている。例えば特開平４−７４３１号公報には、上から順に不透水性の舗装表層、下地層、土砂止め層、雨水浸透層からなり、雨水浸透層は球状成形体を層状に積み重ねた構造が記載されているが、そもそも不透水性の舗装表層からは雨水が浸透する筈もないので目的（自然の水の流れを阻害しない）から逸脱するものである。
また、特開平３−４３５０２号公報には高強度の透水性コンクリートからなる表層が、特開平２−１５７３０１号公報には高強度の路盤又は路床が、それぞれ記載されているが、何れも部分的に解決法を提案するものに過ぎず、前述の諸問題を全て解決するものではなかった。
さらに、特開平９−１０５１０６号公報には、施工した舗装表面からポリマーエマルジョンやラテックスを撒布して浸透させる方法が提案されているが、極めて工程数が多く、施工時間がかかり、強度を向上するためのポリマーにより材料単価が高くなり、しかも表層部位以外の問題は何等解決するものではなかった。また、特開平１１−１３６０号公報には、消石灰を混在させることにより酸性雨を中和させ、透水コンクリートの中層部に金網を敷設する方法が提案されているが、金網近傍のみで高強度であっても強度を向上するための金網により材料単価が高くなり、その効果は僅かであり、しかも表層部位外の問題は何等解決するものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者らは、水浸した状態で車両の繰り返し荷重を受けても路盤・路床が軟弱化することがなく、雨水を地盤に還元することができ、しかもその雨水の浸透機能が長期間持続し、さらには優れた施工性を確保でき、温度低減効果があり、騒音を低減でき、さらに美観を有する等種々の優れた特性を有する高性能道路構造を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記に鑑み提案されたもので、骨材をセメントで安定処理して一軸圧縮強度５ＭPa以上、透水係数１×10-4cm／ｓ以上の浸透性高強度路盤を形成し、該路盤の上に曲げ強度を４．５Ｎ／mm2以上で前記路盤より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-4cm／ｓ以上の浸透性コンクリートからなる基層、さらにその上に前記基層より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-2cm／ｓ以上の透水性コンクリートからなる表層を転圧締固めして積層してなることを特徴とする高性能道路構造に関するものである。
また、本発明は、上記高性能道路構造の施工方法をも提案するものであり、骨材をセメントで安定処理して一軸圧縮強度５ＭPa以上、透水係数１×10-4cm／ｓ以上の浸透性高強度路盤を形成し、該路盤の上に曲げ強度を４．５Ｎ／mm2以上で前記路盤より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-4cm／ｓ以上の浸透性コンクリートからなる基層、さらにその上に前記基層より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-2cm／ｓ以上の透水性コンクリートからなる表層が積層されるようにウエットオンウエットの転圧コンクリート方式で打ち継ぐようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、路床において、前述のように従来の透水性舗装では、路床土が飽和状態で繰り返し載荷を受けると軟弱化することが多かった。
そこで本発明では、路床土（現地盤）をセメント系の固化剤で安定処理することにより、一軸圧縮強度が０．５ＭPa以上を確保すると共に、透水係数は現地盤と同程度である路床改良層とすることが望ましい。
したがって、本発明における路床改良層は、浸透構造でありながら耐久的な舗装となる。尚、地盤が安定し、荷重が小さい場合には、このような路床改良層は必ずしも形成する必要がない。
【０００８】
また、路盤において、前述のように従来のコンクリート舗装では、路盤に滞留した雨水によってエロージョンが発生し、このエロージョンにより表層コンクリートが破損することが多かった。
そこで本発明では、骨材をセメントで安定処理することにより、一軸圧縮強度５ＭPa以上、望ましくは８．８ＭPa程度の高強度でありながら、透水係数１×10-4cm／ｓ以上を確保した路盤を形成し、雨水等の浸透性を持たせてエロージョンの発生を抑制し、且つ荷重伝達率も高い浸透性高強度路盤（ＣＴＢ）とした。上記骨材としては、天然骨材や人工骨材、コンクリート塊等を使用できる。また、セメントとしては、各種ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメント等が挙げられ、特にセメントの種類については限定されない。また、セメントを原料としたセメント系固化材も好適に使用することができる。
したがって、本発明における浸透性高強度路盤は、従来の高強度ＣＴＢと異なり、雨水を滞留させることなくその下の路床改良層、路床へ浸透させるので、エロージョンの発生を抑制でき、コンクリート系舗装の耐久性を向上できる。また、このような高強度路盤は、荷重分散効果が高く、構造的に弱点となる目地部やひび割れ部での荷重伝達を確保することができ、目地部にスリップバー・タイバーなどの荷重伝達装置を用いることを省略することができる。
【０００９】
さらに、表層及び基層において、前述のように従来の透水性アスファルト舗装ではコンクリート系の舗装に比べわだち掘れ等が発生し易く耐久性に劣るという問題があった。また、通常の透水性コンクリートではエフロレッセンス等により空隙詰まりが発生し易く、これを解決するために空隙率を大きくすると、曲げ強度の確保が難しく耐久性が低下し、さらに、モルタル不足、ペースト過剰に陥り易く、層底面へペーストが集まり易く、層境界面で空隙詰まりが起き、雨水の浸透機能が短期間で消失していた。
そこで本発明では、前記路盤より透水係数が大きく、且つ透水係数１×10-3〜10-4cm／ｓ以上の浸透性コンクリートからなる基層、さらにその上に透水係数１×10-1〜10-2cm／ｓ以上の透水性コンクリートからなる表層が積層されるようにウエットオンウエットの転圧コンクリート方式で打ち継ぐことにより、雨水の浸透性がありながら、耐久性もあるハイブリッド構造とした。これら基層と表層との間には面粗しを入れて密着を向上しても良い。
したがって、このハイブリット構造の表層では高い透水機能を有し、速やかに舗装表面（表層）から雨水を除去（浸透処理）することができ、舗装体としての支持力は、高強度の基層、望ましくは曲げ強度を４．５Ｎ／mm2 以上とした基層で受け持ち、交通荷重による曲げ引張応力に対する耐久性が高く、Ｃ交通量区分にも十分適用することができる。また、転圧コンクリートであるため、従来のコンクリート舗装より養生時間が短くでき、従来の転圧コンクリート舗装よりはやや長めに養生すればよい。また、目地に排水溝の機能を持たせることにより雨水の処理機能を持続させる。このような目地構造としては、特に限定するものではないが、透水性弾性モルタルや路面格子枠等を設け、場合によっては導水管等を設けるようにしても良い。
【００１０】
これら各層の施工厚は、適用する道路の負荷（荷重）に応じて適宜に調整すればよいが、前記路床改良層は０〜１２０cm、浸透性高強度路盤は１０〜４０cm、基層は１０〜２５cm、表層は３〜１０cmとする。
【００１１】
本発明の高性能道路構造は、前記の各層構成を有するので、雨水浸透性能が高く、特に表層、基層、路盤（浸透性高強度路盤）、路床（路床改良層）と順次透水係数を減少させ、極端な透水係数の変化を避けているため、層と層との境界において空隙詰まりが発生しにくく、雨水の浸透機能が長期間持続する。
【００１２】
また、本発明の高性能道路構造では、表層及び基層を転圧コンクリートとし、浸透性高強度路盤を使用しているので、ダウエルバーなどを省略して優れた施工性を有するものである。
【００１３】
さらに、表層が透水性コンクリート舗装であるため蓄熱しにくく、また、基層や浸透性高強度路盤も浸透性材料で構成されているため保水効果があり、さらには保水された水が気化熱を奪うことにより、通常のアスファルト舗装と比較して表面温度で最大１０℃程度温度を下げることができる。
【００１４】
また、表層に透水性コンクリートを適用したので、通常のアスファルト舗装に比べて交通騒音を３〜４ｄＢ程度低減させることができる。尚、骨材として整流した骨材を利用することによりさらに交通騒音を１〜２ｄＢ程度低減するようにしても良い。
【００１５】
さらに、表層は透水性コンクリートであるため、周辺環境との調和がはかれる落ち着いたテクスチャとすることができる。また、カラーセメント等を利用してアースカラーや地域色、イメージ色などを生かした色彩景観の演出を行うようにしても良い。
【００１６】
尚、本発明者らの知見によると、高性能ＡＥ減水剤を過剰添加することにより高価なポリマー混和剤を添加しなくても或いは添加量が非常に少なくても高強度の透水性コンクリートが得られており、比較的安価な透水性コンクリートを構築できる。さらに、表層の目地間隔を例えば４〜５ｍとし排水溝の機能を持たせることにより、雨水の処理機能を向上させるようにしても良い。また、交差点など表面が飛散するおそれのある部分は、樹脂材料（エマルジョンやラテックスなど）を散布することにより表面の強化を図るようにしても良い。
【００１７】
また、本発明の高性能道路構造の側端に、浸透側溝を隣接させて施工するようにしても良い。この場合、浸透側溝に、本発明の高性能道路構造中の表層、基層、浸透型高強度路盤層からそれぞれ雨水が導かれるので、縦断方向の雨水の流出量を抑制することができる。
【００１８】
さらに、表層の骨材としてスラグやフライアッシュ等の産業副産物を利用してセメントから発生する遊離石灰を吸収させエフロレッセンスを抑制し、結果的に透水性能の持続を図るようにしても良い。さらに、フライアッシュを添加することでペーストの流動性を改善し、層境界面での空隙詰まりを抑制するようにしても良い。
【００１９】
【実施例】
図１に示す舗装断面を有する高性能道路構造を実施した。尚、各層における配合並びに物性は以下の通りである。
【００２０】
〔路床改良層〕
路床土の土質が砂質土
含水比２８．９％のとき
生石灰混合比８０kg／m2
路上混合方式で路床の安定処理を行い、一軸圧縮強度０．９８ＭPa、透水係数５．６×10-5cm／ｓの路床改良層を得た。
【００２１】
〔浸透性高強度路盤〕
再生路盤材(RC-40）        ２０９８kg／m2
セメント                    ２９７kg／m2
水                          １０８kg／m2
の配合にて路上混合し、一軸圧縮強度７．８ＭPa、透水係数２．５×10-4cm／ｓの浸透性高強度路盤を得た。
【００２２】
〔基層〕
粗骨材；最大骨材寸法２５mmの水硬性粒度調整スラグ（JIS A 5015 HMS-25)
混和材料；フライアッシュ（JIS A 6201）
水セメント比（Ｗ／Ｃ）＝３３％
単位セメント量＝３１５kg／m3
単位フライアッシュ量＝３５kg／m3
単位粗骨材量＝１３３０kg／m3
の配合にて転圧締め固めを行い、曲げ強度５．４ＭPa、透水係数３．４×10-3cm／ｓの基層を得た。
【００２３】
0004146964.tif 000002
の配合にて転圧締め固めを行い、曲げ強度２．９ＭPa、透水係数２．１×10-2cm／ｓを得た。
【００２４】
［結果］
得られた実施例の高性能道路構造の一体となったものの曲げ強度は５．２Ｎ／mm2 であり、４．５Ｎ／mm2 以上であった。その他の特性については以下のように測定した。
【００２５】
〈現場透水試験〉
得られた実施例の高性能道路構造について、現場透水試験を実施した。この結果を表１に示した。
【表１】
0004146964.tif 000003
表１より明らかなように実施例の高性能道路構造では、雨水の浸透機能が長期間持続することが確認された。
【００２６】
〈舗装体表面温度測定〉
得られた実施例の高性能道路構造について、その表面温度を測定した。この結果を図２に示した。尚、比較として、密粒アスコンについて同条件にて表面温度を測定し、気温と共に図２に併せて示した。
図２より明らかなように実施例の高性能道路構造では、密粒アスコンと比較して表面温度で最大１０℃程度温度を下げることが確認された。
【００２７】
〈騒音測定〉
得られた実施例の高性能道路構造について、タイヤ近接音、沿道騒音について騒音測定した。この結果を表２に示した。尚、比較として、密粒アスコンについて同条件にて騒音測定し、表２に併せて示した。
【表２】
0004146964.tif 000004
表２より明らかなように実施例の高性能道路構造では、密粒アスコンと比較して騒音を３ｄＢ程度低減させることが確認された。
【００２８】
以上本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の高機能道路構造は、水浸した状態で車両の繰り返し荷重を受けても路盤・路床が軟弱化することがなく雨水を地盤に還元することができる透水性舗装であって、しかもその雨水の浸透機能が長期間持続するものであり、さらには優れた施工性を確保でき、温度低減効果があり、騒音を低減でき、さらに美観を有する等、種々の優れた特性を有するものである。
また、本発明の道路構造は、前述のように施工性が良いため、施工コスト（イニシャルコスト）の上昇は少なく、コンクリート舗装破損の主原因である路盤のエロージョンを抑え、且つ目地間隔を狭めて舗装体内に発生する応力を抑えているので、浸透性といえども舗装寿命を向上できる。したがって、従来のコンクリート舗装より寿命を延ばすことができ、結果的にライフサイクルコストを低減させることができる。
さらに、本発明における浸透性コンクリート舗装は、約７００m2／日程度の施工が可能であり、転圧コンクリートと同等以上の施工スピードを有する。
また、本発明の浸透性コンクリート舗装は、表層がきめ細かい凹凸を有するため、日射等の照り返しが少なく、自然なテクスチャが得られる。即ち、基本的な支持力を基層部分で受け持ち、表層には透水機能を有したポーラスな表面に仕上げられる。そのため、周辺環境との調和が図れる落ち着いたテクスチャとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の道路構造の一実施例を示す断面図である。
【図２】実施例における舗装体表面温度の測定結果を示すグラフである。
【図１】
0004146964.tif 000005
【図２】
0004146964.tif 000006