(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材、砂、フィラー及びアスファルトに加えて、骨材状弾性体を重量比１０．５〜２５％含有してなる加熱型開粒度アスファルト混合物を舗設してなる舗装体内部に空隙をもつ車両通行用排水性舗装体。
【請求項２】
加熱型開粒度アスファルト混合物がさらに鉱物質系の発泡材を含有してなる請求項１記載の排水性舗装体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水性舗装体に関し、特にその特徴である道路表面の排水性能を、長期間持続させることのできる排水性舗装体に関する。さらに詳しくは、舗装体内の空隙を詰まらせ機能低下の原因となる土砂塵埃等の閉塞物質を、車両の通行に伴って発生する舗装体内の応力を利用して壊砕除去する機能を持つ排水性舗装体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水性舗装は、舗装体内を雨水が通過できる程度に空隙を持たせることによって道路表面の雨水を、舗装体内を通して路肩に排水し、道路表面の水膜形成を防いでハイドロプレーニング現象の緩和、水はね、水しぶきの緩和、雨天夜間のヘッドライトによる路面反射を緩和し、車の安全走行を確保する技術である。
この舗装は、同時に、タイヤと路面の接触による発生音を抑制し、また舗装体空隙内への吸音により交通騒音を低減する効果もある。
排水性舗装は上述の通りの機能をもち、施工面積も平成５年度で累計２００万ｍ2 、平成８年度末では累計８００万ｍ2 と増加していることが示すように、日本の道路事情に適合した優れた舗装技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この排水性舗装においてはその機能が長く保たれないという欠点がある。その原因には、目つぶれと目詰まりによるものがある。目つぶれは排水性舗装表面の空隙孔が、周囲のバインダーの粘弾性的可逆的な変形によって狭められるために生じる。この現象はひとえに、バインダーの粘弾性特性によるものであり、目つぶれに対しては高粘弾性を示すバインダーが好ましい。また、供用中に履歴する最高温度も低い程よい。実用的にもバインダーの選定・空隙率の選定により徐々に解決されつつある。
【０００４】
一方目詰まりは、車両によって路上に搬入される土砂や、周囲から飛来する塵埃などが空隙部分に詰まる現象である。道路のおかれた環境によって閉塞される物質、形状、閉塞の状態が異なる。道路上に搬入される閉塞物質の量も環境によって大きく左右される。
【０００５】
目詰まりに対しては、閉塞物質を除去して排水性混合物の機能回復を図る方法があり、高圧水を用いた洗浄と真空吸引と併用して機能回復を図る排水性舗装機能回復車が開発されている。
【０００６】
しかしながら、機能回復方法は、当然のことながら、メンテナンス費用がかかるということ、専用の車両を用意しなければならずコストがより上乗せされること、また、道路を一部遮断して作業を行う必要があるため交通渋滞を起こすこととなり利用者の利便が低下すること等の問題があるし、そもそも、機能回復効果は十分に満足するものとはいえないものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、機能回復効果に優れた排水性舗装体を提供することにあり、特に高圧水を用いるといった外的な機能回復手段ではなく、混合物そのものを改善するという内的に対応する手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、骨材、砂、フィラー及びアスファルトに加えて、骨材状弾性体を重量比１０．５〜２５％含有してなる加熱型開粒度アスファルト混合物を舗設してなる舗装体内部に空隙をもつ車両通行用排水性舗装体である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の排水性舗装体を形成するために用いる混合物は通常用いられている排水性混合物の骨材の一部を骨材弾性体と置換えたものであり、骨材状弾性体の他、通常の骨材、砂、フィラーおよびアスファルトが使用される。骨材状弾性体は、合成ゴム、天然ゴム、ウレタン系樹脂が好ましく、経済的な面からは、廃タイヤから再生したゴム片を用いることが実用的である。骨材弾性体のサイズは、大き過ぎると施工性が劣ることになるが、１３ｍｍ以下であれば特に制限されるものではない。ただし、適切な舗装空隙の確保及び舗装体中への骨材状弾性体の均一分散の点で、特に好ましい粒径は１〜６ｍｍである。
【００１０】
骨材状弾性体の混合物への添加量は重量比１０．５以上２５％までである。排水性舗装の機能維持上からは骨材状弾性体が多いほどよいが、供用に適する排水性舗装体の強度や経済性などを考慮すると重量比２５％の添加量が上限となる。
【００１１】
本発明において混合物に使用するアスファルトとしては、石油アスファルトが好ましい。
【００１２】
本発明において用いるに適する加熱型アスファルト排水性混合物は、通常のアスファルトプラントにて製造することができる。ただし、混合物として施工に必要な温度を確保するためには、重量比１０．５〜２５％配合される骨材状弾性体を、ドライヤーで直接加熱するのは望ましくなく、間接に加熱すべきである。その方法としては、骨材の加熱温度を通常よりも高くなるようにし、この骨材と常温の骨材状弾性体とをミキサー内で混合して熱交換する方法が好ましい。
【００１３】
さらに好ましい方法は、アスファルトバインダーの感温性を高める方法を併用する方法である。アスファルトバインダーの感温性を高めることで、施工時に必要な混合物温度を通常より低くすることが可能となる。これにともなって製造温度を低減することができ、結局、骨材の加熱温度を実用的な範囲内に設定することが可能となる。
【００１４】
アスファルトバインダーの感温性を高める方法としては、アスファルトバインダーにワックスを混入する方法等が知られているが、より効果的なのは鉱物質系の発泡材をアスファルトバインダーに添加する方法である。鉱物質系の発泡材は加熱によって水蒸気や炭酸ガスを発生する粉状無機物をいい、結晶水をもつ石膏等が例示される。
【００１５】
鉱物質系の発泡材は、多くは常温で少量の水分を安定的に含むものである。製造時に鉱物質系の発泡材がアスファルトバインダー中に混入されると、鉱物質系の発泡材は混合物の熱によりゆっくりと蒸気を発生し、その蒸気はアスファルトバインダー内に気泡となって分散する。細かな気泡の効果によってアスファルトバインダーは粘度が低下し、通常のアスファルト混合物よりも低い温度であっても施工が可能となる。
【００１６】
鉱物質系の発泡材を使うことのメリットは、混合物温度が常温まで低下した状態では、この蒸気がふたたび鉱物質系の発泡材と結合する作用をもつ点にある。このため、アスファルト混合物性状にとって好ましくない水分が発泡機能発現後には実質上アスファルトバインダー内に実質上存在しなくなる。なお、鉱物質系の発泡材による気泡を補強するために界面活性剤を使用することも好ましい。
【００１７】
〔作用〕
排水性舗装の目詰まりは、舗装体内に無秩序にかつ連続的に存在する空隙の深部に、土砂や塵埃が雨水の流れとともに進入し捕捉されて閉塞することにより生ずる。閉塞部分の土砂は水分の流出および乾燥の繰り返しにより空隙内壁面に堅固に固着するが、この閉塞の特徴は局所的にブリッジ化していることである。すなわち、比較的大きな土粒子が補足され準次微細な粒子が積層することで閉塞が形成されるが、閉塞の下流側は空隙を形成しているのである。
【００１８】
図１は、乾燥黒土（６００μｍふるい下）をスラリー状にして強制的に連続空隙に充填した供試体に清水を通水し、一定水頭差での透水量の変化・土砂の流出の状況を表したものである。この図は、時間の経過にともなって透水係数が低下している一方で、土砂も流出していることを示しているが、このことは、閉塞は排水性舗装体の中で部分的に生じ、その下流側には土砂を排出する能力をもつ空隙が存在していることを示している。排水性舗装体の目詰まり状態を模式的に示したのが図２である。
【００１９】
以上から、排水性舗装体の機能を回復するには土砂のブリッジを破壊してやればよいことになるが、舗装体内の網目状空隙のあちこちで形成される閉塞部分を個別に破壊していくことは、高圧水を利用した機能回復方法のような外的なやり方では実際上不可能であり、本発明によりはじめて長期的且つ反復的な機能回復が可能となった。
【００２０】
本発明の排水性舗装体は、土砂塵埃により形成される閉塞を、交通荷重と舗装体の性質とによって破壊しようとするものである。すなわち、骨材状弾性体が混入された排水性舗装は弾性的な挙動を示す。とくに車両が通過すると舗装体内部にはひずみが発生する。この変形により閉塞を形成する土砂は剥離、破壊され閉塞部分より下流側へ移動する。降雨によってこの土砂は舗装体外へ流出される。本発明はこのようにして骨材状弾性体を添加することにより排水性舗装体の機能の長期維持を可能とするものである。
【００２１】
【実施例】
実施例１（閉塞した土砂を破壊するために必要なひずみ）
園芸用黒土（６００μｍふるい下、中央粒度１５０μｍ）の懸濁液中から、サンドペーパ掛けした５×５×２ｃｍのＳＢＲ（ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）８７）表面状に、土砂を乾燥重量換算で０．０４５ｇ／ｃｍ2 、０．０９ｇ／ｃｍ2 それぞれ均等に沈降させた。この土砂量は、実験に用いた土砂粒子を直径１５０μｍ、密度２．７ｇ／ｃｍ3 の球と仮定し密に配列した場合にゴム表面にそれぞれ、２層、４層で沈着する量に相当する。
【００２２】
これらのゴム片を常温で２４時間乾燥後、万能試験機によりゴム片の辺方向を垂直にして１２．５ｍｍ／分の速度で圧縮し、ゴム片から土砂が落下しはじめるときのひずみ量および前面から落下するときのひずみ量を測定した。
【００２３】
図３に示すように、ひずみ４〜６％で剥離が始まり、１０％程度のひずみで土砂が完全に脱落する。閉塞した土砂を破壊するために必要なひずみは４〜６％と判断される。
【００２４】
実施例２（骨材状弾性体の配合量）
最大粒径１３ｍｍ、目標空隙率２５％の開粒度混合物の骨材配合について、材料中の体積百分率で０〜５０％を、粒径１〜６ｍｍの上記ゴム片に置換えたマーシャル供試体を作製した。骨材の配合、およびアスファルト量は表１に示す通りとした。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
この供試体の高さ方向に、６．４ｋｇ／ｃｍ2 に相当する荷重を３回／秒の周期で３００回付与し、高さ方向のひずみ量の１回ごとの最大振幅の平均を求めた。荷重の付与には万能試験機を用いた。
付与した応力および周期は、一般乗用車が１５０台、時速６０ｋｍ／ｈで連続して通過する場合の値に相当する。また、このとき発生したひずみ量をダイヤルゲージを用いて測定した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
結果は、ゴム片添加供試体のひずみの大きさが、ゴム片を添加していない供試体の測定値を基準とした場合、ゴム添加量５〜５０％に対して、０．０５〜２．５１ｍｍという値を示した。
このひずみ量は、供試体の高さ方向に体積比分のゴム片が均等に存在し、かつゴム片だけがひずむと考えたとき、ゴム片が２〜１０％だけひずみが生じていることに相当する。
実施例１に対応するひずみを発生させるために必要なゴム片配合量は体積比２０％以上、すなわち、重量比１０．５％以上が必要である。
【００２９】
実施例３
（１）目詰まり供試体の作製、および応力付与前の透水係数の測定
実施例２と同様の方法で調整したゴム片添加量０％と、１０．５重量％の供試体について、実施例１で用いた園芸用黒土を６０℃で２４時間乾燥後、８０ｇを採取し４００ｍｌの水に懸濁させ、供試体状に流し込んだ。
供試体表面に余剰の目詰まり土が残る状態で震盪し、６０℃で２４時間乾燥した後、表面の目詰まり土をていねいに刷毛で除去し、定水位透水係数を測定した。
定水位透水係数は、値の安定する通水後３０分の値で求めた。
【００３０】
（２）応力付与後の透水係数
上記の目詰まり供試体を６０℃で２４時間乾燥後、実施例２で用いた万能試験機を用いて６．４ｋｇ／ｃｍ2 に相当する荷重をマーシャル供試体の高さ方向に３回／秒の周期で３００回ないし３０００回付与した。この供試体について応力付与後の透水係数を測定した。
図４の通り、ゴム添加供試体はゴム無添加の供試体と比べて、応力付与後に透水係数が著しく改善する。
【００３１】
【発明の効果】
排水性舗装体を重量比１０．５％〜２５％の骨材状弾性体で構成することにより、排水性舗装の目詰まりを防止し、排水性舗装が有する優れた機能を長く維持することを可能とする。この機能維持は、弾力性を持たせた排水性舗装体に通行車両の荷重が作用することで得られるものであり、従来の機能回復方法よりはるかに効果的なものであって、目詰まり対策費用を大幅に低減するとともに維持作業が低減されることから道路渋滞を抑制し道路利用者の利便を確保する。
【００３２】
なお、本発明の弾性型排水性舗装体においては、低騒音性は通常の排水性舗装体よりも充実したものであり、道路周辺環境を最適に保全する効果をもつ。
なお、所定の手段でゴム粒子を混入したアスファルト舗装材は特開平９−１６５２４８に開示されている。この舗装材は減音性と排水性の他、地域においては凍結抑制作用を有するとされているが、本発明の舗装体も同様に凍結抑制作用があり、その効果は著しく高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】マーシャル供試体の透水係数と目詰まり土砂の流出の関係を示すグラフ。
【図２】排水性舗装の目詰まり状況を示す模式図。
【図３】ゴムのひずみと土砂の剥離状況を示すグラフ。
【図４】ひずみ付与による透水係数の回復の程度を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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