(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路の舗装部として、内部に空隙を有する透水性舗装部材が敷設された道路舗装構造体であって、
道路の舗装部が、
路盤部上に敷設された透水性舗装部材に対して、その表面の平面方向に分散した位置から該透水性舗装部材の空隙中へ、常温固化性を有し、固化後に保水性を発現する保水性材スラリを含浸させて形成してなる保水相と、該保水相を除いた部分の透水性舗装部材からなる透水相とからなり、
該透水相および該保水相が、道路表面に対して垂直断面から見て横方向に交互に並んでおり、前記透水相が道路表面から縦方向に連続的に路盤部との境界まで達するように形成され、一方、保水相が道路表面から路盤部との境界まで達するかその途中に達するように形成されてなることを特徴とする道路舗装構造体。
【請求項２】
保水相の体積が舗装部の体積の30〜70％を占有してなることを特徴とする請求項１に記載の道路舗装構造体。
【請求項３】
道路の舗装部を施工するに際して、路盤部上に敷設された透水性舗装部材に対し、常温固化性を有し、固化後に保水性を発現する保水性材スラリを、透水性舗装部材の表面の平面方向に分散した位置から、該透水性舗装部材の空隙中へ浸透させて道路表面から路盤部との境界まで達するかその途中に達する保水相を形成するとともに、該保水相を除いた部分により道路表面から縦方向に連続的に路盤部との境界まで達する透水性舗装部材からなる透水相を形成し、該透水相および該保水相が道路表面に対して垂直断面から見て横方向に交互に並ぶようにすることを特徴とする道路舗装方法。
【請求項４】
既に施工を完了した透水性舗装道路に対して、該透水性舗装道路の路盤部上に敷設された透水性舗装部材に、常温固化性を有し、固化後に保水性を発現する保水性材スラリを、透水性舗装部材の表面の平面方向に分散した位置から、該透水性舗装部材の空隙中へ浸透させて道路表面から路盤部との境界まで達するかその途中に達する保水相を形成するとともに、該保水相を除いた部分により道路表面から縦方向に連続的に路盤部との境界まで達する透水性舗装部材からなる透水相を形成し、該透水相および該保水相が道路表面に対して垂直断面から見て横方向に交互に並ぶようにすることを特徴とする道路舗装方法。
【請求項５】
保水相の体積が舗装部の体積の30〜70％を占有するように保水性材スラリを浸透させることを特徴とする請求項３又は４に記載の道路舗装方法。
【請求項６】
透水性舗装部材を透水性アスファルトとし、保水性材スラリのＰロート流下時間を15〜25秒となるように調整したことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の道路舗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路路面の舗装構造に関し、特に集中的な降雨に対して好適な排水性能を維持しつつ、晴天時における路面の温度上昇を軽減する道路の舗装構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な道路舗装は、図２に示すように、地面をつき固める等して安定化した路床部３の上に砕石等を敷き詰めた路盤部２を形成し、その路盤部２上にアスファルト等の舗装材を舗装して舗装部１としている。従来の代表的な道路の舗装構造であるアスファルト舗装は、雨水を舗装構造下部に透水させない構造となっている。
【０００３】
これに対して、最近では雨水を地下に透水させることを目的とした透水性舗装が採用されるようになってきている。
この透水性舗装としては、透水性をもつレンガ類を敷き詰めるか、あるいは、アスファルト舗装の全体積中に空隙が20％以上ある透水性アスファルトを用いた舗装が用いられる。
【０００４】
いずれの舗装も、道路面から下層へ速やかに水を透過させるため、舗装部に連続的な空隙を内包させていることが特徴である。こうすることで、舗装面上の水溜まりを解消して、水はねやスリップ現象を抑制し、また、車両走行時の騒音を減らせる等、さまざまなメリットを得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年は、上記の住環境に密着した課題だけではなく、透水性舗装による社会環境の改善効果にも着目されるようになってきている。その代表は、都市部におけるヒートアイランド現象の抑制効果である。
コンクリート、アスファルト、れんがといった道路の舗装材は、蓄熱しやすいため、特に夏季において表面温度の著しい上昇がある一方で冷却されにくいことから夜間になっても気温が下がらず、熱帯夜が常態化するようになっていると言われている。この現象は、道路の舗装比率が高い都市部に突出して発生する傾向にある。これがいわゆる「ヒートアイランド現象」である。
【０００６】
このヒートアイランド現象による環境の悪化は、さらにエアコン等のエネルギ使用の増加をひき起こし、更に廃熱が増加して一層の環境悪化につながることとなる。
この現象は、本来、土や緑で覆われていた地面が舗装されアスファルト等に置き換わったことに起因する。
【０００７】
土壌などの場合、雨が降ると水分をその空隙部に溜めることができ、この溜められた水分が晴天時に蒸発することで気化熱として地面から熱を奪い、地表の温度を低下させる。これに対し、従来のアスファルト等の舗装では、ほとんど雨水がしみこまずに排水溝などにそのまま流れてしまい、晴天になっても気化熱で冷却されない。また、雨水がそのまま流出することは雨の際の排水負荷を大きくすることになり、排水路で排水しきれずに浸水をひき起こすという都市型洪水の一因ともなっている。
【０００８】
これらの問題のうち、排水負荷については、道路舗装として透水性舗装を施すことによって大幅に軽減することが可能である。
しかしながら、透水性舗装では水分を保持できないため、舗装面が冷却されず高温のままとなり、ヒートアイランド現象に対する問題解決とはならない。
一方、アスファルト舗装等を行わず、単純に路面を土に戻すことは、乾燥時の砂埃や豪雨時の土の流出などの問題もあり、現実的ではなく、また、容易なことではない。さらに、舗装の利便性を自ら放棄することにもつながる。
【０００９】
上記のような問題を解決する方法としては、すでに舗装面に透水性舗装と保水性舗装を組み合わせて利用することが知られている。
例えば、特開平9-95904 号公報では、道路の舗装面を、有孔表層（すなわち透水相）とその下層に敷設した水分貯留層（すなわち、保水相）から構成することが開示されており、その効果として、路面温度の上昇を抑制することができるとしている。
【００１０】
また、特開平9-195212号公報では、保水性セラミックからなる骨材を舗装道路の表層材または路盤材として含ませることが開示されており、また、透水性アスファルト層の表面に保水性セラミックからなる骨材を含ませること、透水性アスファルト層の下層に保水性セラミックからなる骨材を敷設すること等が開示されており、この保水性セラミックに定期的な給水を行うことで舗装面の発熱を抑制するとしている。
【００１１】
これらの舗装は、いずれも保水相を含むため、ヒートアイランド現象の抑制には極めて効果的といえる。しかし、保水性セラミックス等の骨材は、保水性能は高いものの透水性に劣り、降雨量が多い場合には、水を透水させることができなくなり、路面にオーバフローして水浮き等の現象が発生することにつながるという問題がある。
【００１２】
一方、特開2000-120010 号公報では、表面に施工した透水性アスファルト舗装と、下層に保水性骨材を施工して形成した保水相の路盤と、からなる舗装構造が開示されている。
特開2000-120010 号公報では、表面の透水性を確保すると共に、内部の保水性骨材での気化熱冷却効果が期待できるため、透水性の利点と保水性の利点を有効に作用させることが可能であるとしている。
【００１３】
この舗装構造は、現実的な施工方法であると考えられる。しかしながら、保水性骨材の作用は、透水性アスファルト舗装面を介することから、その伝熱後の作用となり、気化熱冷却効果は大きく抑制されることになる。
すなわち、保水相での温度は、表面の透水性アスファルト舗装面の温度に比べて低いため気化熱冷却の効率が悪くなり、また、透水性アスファルト舗装の空隙部では空気の流れが比較的滞留しやすく水分の気化効率も悪くなるため、保水性材料が表面にある場合に比較してその効果が大きく抑制されるのである。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決し、高い透水性能を持ちつつ、保水による高い気化冷却効果を発揮させることを可能とする道路舗装構造体および道路舗装方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、透水性と保水性を同時に発揮させることを可能とする道路舗装構造について、鋭意研究を重ねた。
そして、舗装部の道路表面から下層の路盤部に向けて、連続的に透水性を有する相と、連続的に保水性を有する相を組み合わせて平面方向に交互に整列させることで、透水性と保水性を兼ね備えた舗装とできることを見出し、本発明に至った。
【００１６】
上述の本発明の道路舗装構造を実現するには、まず、透水性アスファルトに代表される透水性舗装部材を路盤部上の全面に敷設し、その後、当該透水性舗装部材を敷設した道路表面から、常温で硬化し硬化後に保水性を発現する保水性材スラリを離散的に注入すれば、保水性材スラリを含浸させて形成してなる保水相と、該保水相を除いた部分の透水性舗装部材からなる透水相とからなり、該透水相および該保水相が、道路表面に対して垂直断面から見て横方向に交互に並んでいる構造体が形成できることを見出したのである。
【００１７】
すなわち、本発明は、道路の舗装部として、内部に空隙を有する透水性舗装部材が敷設された道路舗装構造体であって、道路の舗装部が、路盤部上に敷設された透水性舗装部材に対して、その表面の平面方向に分散した位置から該透水性舗装部材の空隙中へ、常温固化性を有し、固化後に保水性を発現する保水性材スラリを含浸させて形成してなる保水相と、該保水相を除いた部分の透水性舗装部材からなる透水相とからなり、該透水相および該保水相が、道路表面に対して垂直断面から見て横方向に交互に並んでおり、前記透水相が道路表面から縦方向に連続的に路盤部との境界まで達するように形成され、一方、保水相が道路表面から路盤部との境界まで達するかその途中に達するように形成されてなる道路舗装構造体である。
【００１８】
また、本発明は、保水相の体積が舗装部の体積の30〜70％を占有してなることが好適であることを見出したのである。
更に、本発明は、道路の舗装部を施工するに際して、路盤部上に敷設された透水性舗装部材に対し、常温固化性を有し、固化後に保水性を発現する保水性材スラリを、透水性舗装部材の表面の平面方向に分散した位置から、該透水性舗装部材の空隙中へ浸透させて道路表面から路盤部との境界まで達するかその途中に達する保水相を形成するとともに、該保水相を除いた部分により道路表面から縦方向に連続的に路盤部との境界まで達する透水性舗装部材からなる透水相を形成し、該透水相および該保水相が道路表面に対して垂直断面から見て横方向に交互に並ぶようにすることを特徴とする道路舗装方法によって上記課題を解決した。
また、本発明は既に施工を完了した透水性舗装道路に対して、該透水性舗装道路の路盤部上に敷設された透水性舗装部材に、常温固化性を有し、固化後に保水性を発現する保水性材スラリを、透水性舗装部材の表面の平面方向に分散した位置から、該透水性舗装部材の空隙中へ浸透させて道路表面から路盤部との境界まで達するかその途中に達する保水相を形成するとともに、該保水相を除いた部分により道路表面から縦方向に連続的に路盤部との境界まで達する透水性舗装部材からなる透水相を形成し、該透水相および該保水相が道路表面に対して垂直断面から見て横方向に交互に並ぶようにすることを特徴とする道路舗装方法によって上記課題を解決した。
【００１９】
また、本発明は、保水相の体積が舗装部の体積の30〜70％を占有するように保水性材スラリを浸透させることが好適であり、上記透水性舗装部材を透水性アスファルトとし、保水性材スラリのＰロート流下時間を15〜25秒となるように調整することが好適であることを見出したのである。
ここで、Ｐロート流下時間について説明する。
Ｐロート流下時間は、主に土木関係で、グラウトやスラリ、粘着性の少ないペースト等の流動性を規定するために一般的に適用されている。Ｐロート流下時間の測定は、図３に示すプレパクトフローコーン５に所定量の被測定物を入れ、そのノズルから被測定物が流下する流下時間を測定することで行われる。
【００２０】
流下時間が短い程流動性が高く、長い方が流動性が低いと評価できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の道路舗装構造体および道路舗装方法の好適な実施の形態を図１に基づき説明する。
本発明では、路盤部２の上に透水性アスファルトに代表される透水性舗装部材11を敷設し、次に、その透水性舗装部11の表面、すなわち、道路表面1aから平面方向に分散させて保水性スラリ材12を含浸させる。このようにして道路の垂直断面から見て、透水性舗装部材からなる透水相11と、保水性部材が合浸した透水性舗装部材からなる保水相12が、横方向に交互に並んで、道路表面1aから路盤部２との境界にまで縦方向に連続的に形成された構造を形成する。。
【００２２】
なお、透水相11は、道路表面1aに降った雨水を路盤部２から排水するため、路盤部２との境界まで達するように形成する。一方、保水相12は、道路表面1aに降った雨水を保水できればよく、必ずしも路盤部２との境界まで達するように形成する必要はない。
このように形成した道路舗装構造体は、道路表面1aに降った雨水をある程度保水相12に保水する一方、保水しきれない雨水は、透水相11で透水して路盤部２から排水するため、道路表面1aに雨水が溜まることはなく、また、晴天時には、保水相12に保水した水分が蒸発することで、道路表面を冷却する。そのため、本発明の道路舗装構造体を都市部の道路に適用することで、ヒートアイランド現象に有効に対処することが可能となる。
【００２３】
ここで、保水性部材が含浸した保水相は、道路の舗装部の30〜70体積％とすることを好適とする。
30体積％未満では、ヒートアイランド現象に有効に対処するだけの水分を保水することができず、一方、70体積％を超えると相対的に透水相の割合が小さくなり、雨水を十分に透水して排水できなくなるからである。
【００２４】
次に、本発明の道路舗装構造体を形成する道路舗装方法を説明する。
本発明の道路舗装方法では、まず、透水性アスファルトに代表される透水性舗装部材11を路盤部２上の全面に敷設し、舗装部１を形成する。
次に、道路表面1a上で任意に離散的な位置決めを行い、その位置決めした箇所にスラリ状の保水性材を流して浸透させ、断面方向に所定の保水相12を形成する。
【００２５】
ここで、形成した保水相12は、道路の舗装部全体に対し、30〜70体積％となればよく、保水相12と透水相11とを交互に整列させることは必ずしも必要なことではない。
本発明の道路舗装方法では、道路表面にスラリ状の保水性材を流し、透水性舗装部材の内部に浸透させるだけでよく、極めて簡単な施工が可能である。また、すでに施工を完了した透水性アスファルト道路に対して本発明の道路舗装方法を適用し、容易に保水相を形成することもできる。
【００２６】
スラリ状の保水性材を透水性舗装部材に浸透させる際の流動性は、透水性舗装部材を透水性アスファルトとして、Ｐロート流下時間で15〜25秒とすることを好適とする。15秒に満たない場合では、透水性アスファルトへの浸透性が良くなりすぎ、透水性アスファルトの内部に留まらずに下部の路盤部まで浸透してしまうことになる。また、表面では離散的な位置で浸透させたスラリが高流動であることにより、切断面方向にも拡がり、下部で連結する場合もおこり、その場合には透水性がそこなわれることとなる。一方、25秒を超える粘度の高いスラリでは、その粘性のために透水性アスファルト中に保水性材スラリが十分に浸透しなくなってしまうからである。
【００２７】
ここで、保水性材としては、間隙を有する透水性部材に浸透させる必要からスラリ状とすることが好適である。特に、浸透時にはスラリ状にでき、その後、時間の経過とともに固化する機能を有する水硬性化合物を適用することを好適とする。
なお、水硬性化合物としては、出願中の特願2000-379085 号、特願2000-379086 号に示す舗装用材料を適用することを好適とする。
【００２８】
ここで、特願2000-379085 号は、粒径 0.1〜1.0mm の粒子を80質量％以上含有する無機物骨材と、無機物骨材を結合する常温硬化性結合剤とからなり、無機物骨材の含有量が20〜80質量％となるようにした混合粉末を舗装用材料とするものである。
また、特願2000-379086 号は、高炉スラグ微粉末と、粒度 100μｍ未満で非晶質SiＯ2 含有量が50質量％以上の無機物粉末とを混合して、高炉スラグ微粉末の含有量を30〜70質量％とした粉粒体に、アルカリ刺激材を添加して得られた混合粉末を舗装用材料とするものである。
【００２９】
ただし、本発明は、水硬性化合物をこれらの舗装用材料に限定するものではなく、一定の流動性と常温固化性を保有し、なおかつ、固化後に保水性を発揮する材料であればいずれの材料でも適用可能であることは言うまでもない。
一方、透水性舗装部材としては、透水性アスファルトを適用することを好適とするが、これに限定されず、一般に透水性舗装のために利用されている材料であればどのような材料でも良く、透水性レンガ、ポーラスコンクリートなどを適用することができる。
【００３０】
ところで、本願発明の道路舗装構造体は、歩道、車道などの道路舗装への適用を基本とするが、本構造体は、道路に限定されるものではなく、住宅用ブロック、床材、屋根材、ビルの屋上材などとしても用いることができるものであることは明らかである。
【００３１】
【実施例】
次に本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本発明の検証に用いた材料の組み合わせと評価結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
0003852290.tif 000002
【００３３】
今回の検証では、透水性舗装部材として20％の空隙部を有する透水性アスファルトを用い、保水性部材として、50％以上の非晶質SiO2を含む100 μｍ以下の粒子と高炉スラグ微粉末の混合物にアルカリ刺激剤を添加したものを用いた。
本発明例は、図１に示す構造体とし、従来例は図２に示す透水性アスファルト構造体とした。また、比較例として、図４（ａ）（比較例１）、図４（ｂ）（比較例２）の２例を準備した。
【００３４】
各構造体は、20℃、湿度50％の条件で混練、成形、脱枠後、14日間養生したものをサンプルとしている。サンプルは、それぞれ300mm ×300mm ×100mm の直方体とし、比較例の水平層の厚さは各層50mmとしている。
透水性の評価は、表面に水頭250mm となるように水を入れたアクリル管をたて、その水がどのように変化するかを観察することで実施した。１分以内にアクリル管の水がなくなる場合を○、24時間後でも構造体の背面に湿気が認められない場合を×、その間を△として評価した。
【００３５】
本発明例では、深さ方向に連続的に存在する透水相を通じて下部に水が抜けており、透水性のみの機能である従来例の構造体とほぼ同等の透水効果となることを確認した。
一方、水平方向に保水相と透水相を形成した比較例の場合は、保水相を上層とした比較例２では下面の透水相に湿気が認められなかった。また、透水相が上層の比較例１の場合には、透水相で透過した水がすべて保水相で保水され、保水相の下面に湿気が認められるものの水は流下しない状態であった。
次に、保水性の評価を実施した。評価は、サンプルを12時間水中に浸漬し、5 分間水きりを実施した後に、サンプル構造体の表面をブロームライトで照射して加熱し、１時間経過後の表面温度を測定することで実施した。
【００３６】
従来例では75℃まで表面温度が上昇しているのに対して、本発明例では55℃と20℃程度の冷却効果が認められた。また、比較例１では、下面に保水相があるため、気化冷却は起こっているものと考えられるが、表面温度はあまり下がらず、保水効果を発揮できていない。比較例２では、表面に保水相があるため、保水効果は理想的であり、50℃まで冷却されている。ただし、上述のように透水効果は認められず、両立はできていない。
【００３７】
以上、説明したように、本発明例が高い透水性と有効な保水性を両立する道路舗装構造体であることを確認することができた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によって、高透水性と高保水性の長所を併せ持つ道路舗装を簡便に構成することが可能となった。その結果、本発明を適用することで都市部のヒートアイランド現象の抑制と省エネルギの実現が可能となり、また同時に、路面上での水はね抑制と排水負荷の低減を可能とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の道路舗装構造体の好適な実施形態を示す模式断面図である。
【図２】一般的な道路舗装構造体の模式断面図である。
【図３】流動性試験に用いるプレパクトフローコーンの概略仕様図である。
【図４】道路舗装構造を本発明と比較する比較例についての模式断面図である。
【符号の説明】
１    舗装部（アスファルト）
1a    道路表面
２    路盤部
３    路床部
５    プレパクトフローコーン
11    透水相、透水性舗装部材（透水性アスファルト）
12    保水相、保水性部材（保水性スラリ）
【図１】
0003852290.tif 000003
【図２】
0003852290.tif 000004
【図３】
0003852290.tif 000005
【図４】
0003852290.tif 000006