JP4492109B2

JP4492109B2 - 遮水工におけるアスファルト組成物

Info

Publication number: JP4492109B2
Application number: JP2003403532A
Authority: JP
Inventors: 健司柴田; 徹巳日笠山
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: JP2005161201A

Description

本発明は、遮水工を構成するアスファルト組成物中のアスファルト量を減ずることによる利点を享有しつつ、遮水性を十分に確保できるようにした遮水工におけるアスファルト組成物に関する。

廃棄物処分場においては、降雨などにより埋め立てた廃棄物内を通過する浸出水の地下浸透を防止するために予め地盤底部に遮水工を実施することが義務づけられている。

遮水工のうち、アスファルト組成物による遮水工の舗装は、骨材粒度分布やアスファルト量が規定されており、マーシャル安定度の試験結果が、突き固め回数２５×２、空隙率３％以下、飽和度８０％以上、残留安定率（４８ｈ％）７５％以上の基準値を満足するものとして、アスファルトの配合比を規定しており、その結果、アスファルト量は全体の８．０〜９．０％程度となる（非特許文献１）。

これに対し、通常の道路舗装におけるアスファルト混合物の種類と粒度範囲の規定においては、アスファルト量は４．５〜９．５％と、廃棄物処分場のそれに比べてかなり低い値である（非特許文献２）。

このことは、前者が遮水性に重点を置いて設計されるのに対し、後者は遮水性を考慮する必要がないか、あるいは透水性を目的として設計されるからである。
廃棄物最終処分場アスファルトしゃ水工設計・施工マニュアル（案）、３７〜３８頁、社団法人日本アスファルト協会、２０００年１月発行アスファルト舗装要綱、９２頁、社団法人日本道路協会発行

従来、マーシャル安定度の上記基準値を満たすようにするため、アスファルト量を増加させると、アスファルト組成物は液状に近くなってしまうため、遮水工としてアスファルト組成物を利用すると、以下の課題が生じていた。

（１）液状に近いため、ダンプ運搬中の振動により、砂地盤でいう液状化のような現象を生じ、材料分離が生ずる可能性がある。
（２）アスファルト組成物による遮水工を斜面に適用する場合、アスファルト量が増すと所謂ダレ現象が発生する。このようなダレ現象を押さえるためには、アスファルト量を少なくする必要があるが、遮水性の面で問題が生ずる。
（３）アスファルト量が増すほど材料が軟らかくなるため、取り扱いが難しくなる。
（４）当然ながら、アスファルト量が増すと材料費は高くなる。

ところで、家庭ゴミなどの一般廃棄物、下水汚泥などの産業廃棄物は高温で焼却、溶融して処分されている。特に溶融処理は大幅に体積が減量し、有害物質の溶出も抑制できるといわれており、各地で処分施設の整備が進められている。

また、溶融処理により生成される溶融スラグは、物理化学的評価が各方面で研究され、建設資材として利用可能であることが検証されてきた。

例えば、経済産業省は、平成１４年７月２０日、一般廃棄物、下水汚泥等の焼却灰を溶融固化した溶融スラグに関するテクニカルレポート「TRA0016コンクリート用溶融スラグ細骨材」、「TRA0017道路用溶融スラグ骨材」を公表し、材料としての規格化を進めている。他方、性能規定による材料使用の規制緩和も進みつつあり、ゴミ溶融スラグを建設資材として利用しやすい環境になりつつある。

そして、アスファルトに混合される砕石、砂利などの一般骨材粒子は、アスファルトに対して結合力が高く、骨材粒子表面をアスファルト被膜で均一に覆った状態で粒子間が結合され、空隙ができやすいのに対し、他方、溶融スラグの場合には、非晶質でガラス化していること及び表面がなめらかであることから、アスファルトに対する結合力が弱く、混合した状態では空隙が潰れやすいという性質がある。

本発明は、上記性質に着目してなされたものであり、骨材として溶融スラグを用いることで、アスファルト量を減ずることによる利点を享有しつつ、遮水性も十分に確保できるようにした遮水工におけるアスファルト組成物を提供することを目的とする。

本発明の遮水工におけるアスファルト組成物は、一般砕石及び粒径が５ｍｍよりも大きく２０ｍｍ以下の空冷スラグからなる粗骨材と、砂及び粒径が５ｍｍ以下の空冷スラグからなる細骨材と、石砂と、アスファルトと、を含有し、且つ、前記粗骨材及び前記細骨材の全量に対する前記アスファルトの配合比が７．０〜８．５質量％であることを特徴とする。

本発明によれば、溶融スラグの粒子間空隙内をアスファルトが充填された形で粒子同士を結合しやすくなるため、一般骨材を全般に用いた場合に比べて、同一の遮水性を発現する上でのアスファルト量を減ずることができる。

このため、液状化による材料分離や斜面におけるダレ現象の発生が防止され、取り扱い上の不具合も大幅に改善される。また、溶融スラグは、廃棄物の焼却灰処理に伴う副産物として定常的かつ安価に入手できる材料なので、アスファルト量の減量と相まって安価に遮水工を構築できる。

本発明に使用される溶融スラグは、一般廃棄物、下水汚泥等の焼却灰をさらに加熱溶融して得られるガラス状のものである。

このうち、空冷スラグは、溶融スラグを空冷し、破砕したもので、分級により粒径５〜２０mmを粗骨材、粒径５mm以下を細骨材として用いる。
また、水冷スラグは溶融スラグを水冷により破砕したもので、５mm目の篩を通過したものを細骨材として用いる。

いずれのスラグにおいても、その組成はＳｉＯ_２：４０〜４７％、ＣａＯ：２２〜２７％、Ａｌ_２Ｏ_３：１８％、Ｆｅ_２Ｏ_３：２〜５％程度で両スラグとも類似する化学組成であり、土壌環境基準を超える重金属類は検出されず、液性は中性から弱アルカリ性を示す。

これらスラグ粗骨材、細骨材の成分比は粗骨材：２０〜５５％、細骨材：１０〜２５％が好ましい。また、スラグ骨材単独だけでなく、アスファルトとの結合を強化するために砕石、砂などの一般骨材を混合することもできる。

これら骨材の全量に対し、透水係数を考慮してアスファルトの配合比は７．０〜８．５％とすることが好ましく、この範囲では透水係数は１．０×１０^−７cm/sec以下で、廃棄物処分場における遮水工としての機能を満足するものとなる。

なお、アスファルトの配合比が７．０％を下回る配合比では、組成物により５０mm厚さの遮水層を形成した場合における透水係数が高くなり、遮水層として機能しない。逆に、アスファルトの配合比が８．５％を上回る配合比では、組成物は液状に近い物性となり、前述する不具合が生ずる。

従って、以上の配合比率の範囲内とすることで、遮水層としての機能とともに、スロープフローなどの要求物性及び取り扱い性を満足させることができる。

以上のアスファルト組成物の製造方法は、従来のアスファルト組成物の製造方法と同様に、溶融アスファルトと所定割合の骨材とを混合することによって製造できる。

また、以上のアスファルトを用いた施工方法も、従来と変わりがなく、製造されたアスファルト組成物をダンプで施工現場まで搬送し、予め施工された砕石からなる路盤上への撒き出しと敷き均し、及びローラなどによる転圧締め固めによって行われる。

図１（ａ）は、一般骨材粒子１とアスファルト２との結合形態を示す模式図であり、一般骨材粒子１は、アスファルト２との結合力が強いため、その表面は、アスファルト２で均一に被膜されており、これらが結合して必要な空隙３が形成されている。このため、アスファルト組成物の遮水性は低下する。
これに対し、図１（ｂ）は、本発明におけるスラグ骨材粒子４とアスファルト２との結合形態を示す模式図であり、スラグ骨材粒子４は、アスファルト２との結合力が一般骨材粒子よりも弱いため、その間隙にアスファルト２が充填された状態でスラグ骨材粒子４の間を結合している。

このため、本発明におけるスラグ骨材粒子４を使用すれば、一般骨材粒子１を使用する場合よりも少量のアスファルト量で空隙３を潰すことができ、アスファルト組成物の遮水性が確保されるものとなる。

また、図１（ｃ）は、本発明におけるスラグ骨材粒子４及び一般骨材粒子１とアスファルト２との結合形態を示す模式図であり、アスファルト２との結合力が弱いスラグ骨材粒子４とアスファルト２との結合力が強い一般骨材粒子１とを併用することで、一般骨材粒子１を単独で使用する場合よりも少量のアスファルト量で空隙３を抑えることができ、このため、アスファルト組成物の遮水性が適度に確保されるものとなる。

本実施例では、空冷スラグ配合によりアスファルト組成物を製造し、マーシャル試験用供試体を作製した。このマーシャル試験用供試体ついて、アスファルト組成物の物理性状試験を行い、空隙率、飽和度、安定度、フロー値を測定した。なお、一般骨材のみを用いた場合についても、比較対象として同様の試験を行った。

以下、表１にアスファルト組成物の配合表を示し、表２にアスファルト組成物の物理性状試験結果を示す。

表１から明らかなように、本実施例におけるアスファルト配合率は、空冷スラグ配合の場合及び一般骨材のみを用いた場合ともに７．５％であって、通常の遮水工のアスファルト組成物に比べ、アスファルト量は少ない配合としている。

表２から明らかなように、本発明における空冷スラグ配合により製造されたアスファルト組成物は、一般骨材のみを用いた場合に比べ、空隙率は小さく、飽和度は大きい。また、安定度は小さいものの、フロー値は大きい結果となった。さらに、透水係数は、一般骨材のみを用いた場合と同様に１．０×１０^−７cm/sec以下となった。

これらの結果は、仕様基準を満足するものであり、このことから、本実施例におけるアスファルト組成物の取り扱い性は改善され、遮水性は十分に確保されていることがわかる。

よって、表１及び表２の結果から、本発明における空冷スラグ配合により製造されたアスファルト組成物は、アスファルト量を減じているにもかかわらず、取り扱い性は改善され、遮水性は十分に確保されていることがわかる。

（ａ）一般骨材粒子とアスファルトとの結合形態を示す模式図、（ｂ）本発明におけるスラグ骨材粒子とアスファルトとの結合形態を示す模式図、（ｃ）本発明におけるスラグ骨材粒子及び一般骨材粒子とアスファルトとの結合形態を示す模式図である。

符号の説明

１一般骨材粒子
２アスファルト
３空隙
４スラグ骨材粒子

Claims

一般砕石及び粒径が５ｍｍよりも大きく２０ｍｍ以下の空冷スラグからなる粗骨材と、
砂及び粒径が５ｍｍ以下の空冷スラグからなる細骨材と、
石砂と、
アスファルトと、
を含有し、且つ、前記粗骨材及び前記細骨材の全量に対する前記アスファルトの配合比が７．０〜８．５質量％であることを特徴とする遮水工におけるアスファルト組成物。