透水性舗装

透水性舗装面は、雨水が通過できる多孔質材料、または隙間から水が流れるように間隔を空けて配置された非多孔質ブロックでできています。透水性舗装には、道路、駐車場、歩道用のさまざまな表面仕上げ技術も含まれます。透水性舗装面は、透水性コンクリート、多孔質アスファルト、敷石、またはインターロッキング舗装材で構成できます。^[1]コンクリートやアスファルトなどの従来の不浸透性舗装材料とは異なり、透水性舗装システムでは、雨水が舗装を浸透して浸透し、その下の骨材層や土壌に浸透します。表面流出を減らすことに加えて、透水性舗装システムは浮遊物質を捕捉し、雨水から汚染物質をろ過することができます。^[2]

透水性舗装は、自転車道、サービスレーンや緊急アクセスレーン、道路や空港の路肩、住宅街の歩道や私道など、車両の交通量が少ない道路、小道、駐車場でよく使用されます。

透水性ソリューションは、多孔質アスファルトおよびコンクリート表面、コンクリート舗装材（透水性インターロッキングコンクリート舗装システム – PICP）、またはポリマーベースの芝舗装材、グリッド、ジオセルをベースにすることができます。透水性コンクリートや透水性アスファルトなどの多孔質舗装は、より頻繁に車両交通がある都市部に適しており、コンクリート舗装材、グリッド、ジオセルは、軽い車両交通、歩行者および自転車道、オーバーフロー駐車場に適しています。^[3]透水性コンクリート舗装材は、水が浸透して舗装材を通過し、下の骨材層および/または土壌に浸透することを可能にします。各舗装材の間に十分な空間を設けて設置された不浸透性コンクリート舗装材は、透水性コンクリート舗装材と同じように機能し、雨水が各舗装材の間の空間（粗骨材または植物で満たされている）から石および/または土壌基層に排水され、現場で浸透および濾過されます。^[4]ポリマーベースの芝生グリッドまたはセルラー舗装システムは、砂利や芝生の未舗装表面に耐荷重補強を提供します。

芝舗装材、プラスチック製芝補強グリッド（PTRG）、ジオセル（セルラーコンフィネーションシステム）は、薄壁のHDPEプラスチックまたはその他のポリマーアロイで作られたハニカム状の3Dグリッドセルラーシステムです。これらは芝の補強、地盤の安定化、砂利の保持に役立ちます。3D構造は充填材を補強し、表面からの垂直荷重を伝達して、より広い範囲に分散します。セルラーグリッドの種類の選択は、ある程度、表面の材質、交通量、および荷重によって異なります。セルラーグリッドは、オープングレードの石（空隙が大きい）または人工石（より強い）の準備されたベース層に設置されます。表面層は、圧縮された砂利、または芝と肥料をまいた表土である場合があります。荷重支持に加えて、セルラーグリッドは土壌の圧縮を軽減して透水性を維持し、根は根路により透水性を向上させます。^[5]

郊外の新たな発展では、多孔性舗装が急流を遅らせ、ろ過することで流域を保護します。既存の市街地や町では、再開発や再建が雨水管理の実践の機会となります。透水性舗装は、水質への影響を最小限に抑えようとする米国の土地開発プロセスである低影響開発(LID)や、英国の 持続可能な排水システム(SuDS)の同様の概念において重要な要素です。

土の浸透能力は、雨水貯留のための基盤岩の深さを決定したり、暗渠システムが必要かどうかを決定する上で重要な設計上の考慮事項 です。

透水性舗装面は、舗装面からの流出水の管理と地下水帯水層の補充に効果的であることが実証されています。^{[6] [7]}都市からの大量の流出水は、表層水域の深刻な浸食と沈泥を引き起こします。透水性舗装材は、大型車両などの重い荷物を運ぶのに十分な強度を持つ堅固な地表を提供します。同時に、水が表面をろ過して下層土に到達できるようにし、自然な地盤吸収を模倣します。^[8]下流の洪水や川岸の浸食を軽減し、河川の基底流を維持して生態系の自立を維持できます。透水性舗装材は、郊外や住宅地の芝生エリアを置き換えることで、草が乾燥または枯れたときに発生する浸食にも対抗します。^[9]目標は、雨水を発生源で制御し、流出を減らし、地下層の汚染物質をろ過することで水質を改善することです。^[3]

表面流出水に含まれる汚染物質を制御するために、透水性舗装面は、道路や歩道の下の土壌または集合体基盤に雨水を捕捉し、その後、浸透によって流出水を処理します。これにより、水が浸透して地下水の涵養が促進されるか、または、暴風雨後に雨水が自治体の雨水管理システムに放出されるのを抑制します。^[10]透水性舗装システムは、地下水中の浮遊物質、生化学的酸素要求量（BOD）、化学的酸素要求量、およびアンモニウム濃度の低減に効果があることがわかっています。^[10] 土壌条件が不適切であるために浸透が不可能な地域では、透水性舗装を減衰モードで使用して、水を舗装内に保持し、暴風雨の合間にゆっくりと表面水システムに放出します。^[10]

透水性舗装は、都市の樹木が十分に成長するために必要な根を張るスペースを与える可能性があります。「構造土」舗装の基盤は、構造骨材と土壌を組み合わせたもので、多孔質の表面が根を張る領域に不可欠な空気と水を取り入れます。これにより、上部の生きた樹冠、地上の都市の交通、下部の生きた樹木の根という、健全な生態系と繁栄した都市が統合されます。透水性舗装が都市の樹木の成長に及ぼす利点は決定的に実証されておらず、多くの研究者は、透水性舗装を設置する前に建設現場で材料を圧縮すると樹木の成長が促進されないことを観察しています。^{[11] [12]}

研究結果によると、高アルベド（反射率）で透水性の舗装を採用すると、地表付近のヒートアイランド現象を緩和し、空気の質を高める可能性があり、人間の温熱快適性も改善される可能性があることが示されています。不透水性舗装と比較して、透水性舗装は熱交換能力があるため、地表付近の空気への熱影響が最小限に抑えられます。^[13]

透水性舗装は、有効不浸透面積（EIA）の代替として設計されていますが、場合によっては、敷地内の他の不浸透性表面からの雨水を管理するために使用できます。 ^[14]この技術の使用は、雨水の全体的な現場管理システムの一部である必要があり、他の技術に代わるものではありません。

大規模な暴風雨が発生すると、多孔質舗装の下の地下水位が上昇し、降水が地面に吸収されなくなることがあります。余分な水は、オープングレーディングまたは砕石排水岩盤に蓄えられ、路盤が水を吸収するまでそのまま残ります。粘土質の土壌、または他の排水性が低いまたは「非」排水性の土壌の場合、浸透を待つ水をさらに収容できるように、砕石排水岩盤の深さを増やすことが重要です。

一部の土地利用における流出水は、汚染物質の濃度が雨水に通常見られる濃度を超えると汚染される可能性がある。これらの「ホットスポット」には、商業用植物園、リサイクル施設、給油所、産業用貯蔵庫、マリーナ、一部の屋外積載施設、公共事業場、危険物発生装置（コンテナが雨水にさらされている場合）、車両整備、洗車、メンテナンスエリア、蒸気洗浄施設などがある。多孔質舗装は浸透性舗装であるため、地下水汚染の可能性があるため、雨水ホットスポットには適用すべきではない。特定の産業または活動に対する最善の管理方法（BMP）を使用して、汚染された流出水が市の雨水排水システムに流入するのを防ぐ必要がある。 ^[15]

低または中程度の交通量と重量のどちらが多孔質舗装に適しているかについては、各システムの物理的特性がさまざまであるため、参考資料によって異なります。たとえば、トラックの積み込みドックの周りや商業交通量の多いエリアでは、多孔質舗装は不適切であるとされることがあります。ただし、入手可能な製品の多様性、北米での既存の設置数の増加、メーカーとユーザー機関の両方による対象を絞った研究を考えると、受け入れられる用途の範囲は拡大しているようです。^[16]一部のコンクリート舗装会社は、産業用途に特化した製品を開発しています。消防署、混雑した小売複合施設の駐車場、および北米の非常に厳しい冬の条件のある場所の交差点を含む公道と私道で実用例があります。

透水性舗装は、舗装の周囲の土地や舗装に排水される土地の勾配が 20 パーセントを超える場合、舗装が建物の斜面より下がっている場合、または基礎の下部に排水管がある場合には適さない可能性があります。重要なのは、敷地の他の部分からの排水が透水性の表面に流れ込むのではなく、遮断され、個別に処理されるようにすることです。^{[引用が必要]}

寒冷な気候では特別な問題が生じる可能性があります。道路の塩には塩化物が含まれており、多孔質舗装を通って地下水に浸透する可能性があります。除雪車のブレードがコンクリート舗装材やその他のブロック設備のブロックの端に引っ掛かり、表面を損傷して穴をあける可能性があります。砂は多孔質表面の雪氷制御には使用できません。砂は細孔を塞いで浸透性を低下させるためです。 ^[17]リスクを軽減するための設計変更はありますが、浸透した流出水が舗装の下で凍結し、凍上を引き起こす可能性があります。もう1つの問題は剥離損傷であり、これは冬季の塩の散布によって多孔質コンクリート舗装でのみ発生します。したがって、温暖な気候では多孔質舗装が推奨されます。ただし、他の材料も効果的であることが証明されており、塩を舗装自体に保存することで冬季のメンテナンスコストを削減できます。これにより、塩化物塩で汚染された雨水流出量も削減されます。^[18]凍上や剥離による被害を軽減するために設計された透水性コンクリートやアスファルトは、ノルウェーやニューハンプシャー州で効果的に使用されてきた。^[19]さらに、経験から、地上の雪解け速度を高めるために、多孔質表面の下で急速な排水を行う予防措置を講じることが示唆されている。

耐用年数、地理的位置、透水性舗装システムの種類、現場固有の要因などの変数を考慮すると、従来の不浸透性表面と透水性表面のコスト影響を比較することは困難です。一部の推定では、透水性舗装のコストは従来の不浸透性舗装の約 3 分の 1 高くなります。^[20]ただし、透水性舗装を使用すると、現場でより大規模またはより多くの雨水BMP を提供するコストを削減できるため、これらの節約はコスト分析に考慮する必要があります。さらに、現場での雨水量と汚染を削減しないことによるオフサイト環境影響コストは、歴史的に無視されるか、他のグループ (地方自治体の公園、公共事業および環境修復予算、漁業損失など) に割り当てられてきました。透水性舗装システム、特に透水性コンクリート舗装材は、多孔質設計の性質によりユニットごとに必要な材料の総重量が削減されるため、ライフサイクル評価を実施した後、大幅なコストメリットを示しています。^[21]

透水性舗装システム、特に多孔質表面を持つものは、雨水の浸透能力を妨げないよう、細骨材が孔に入らないようにメンテナンスが必要です。清掃の頻度も、流出量、近隣地域、気候など、多くの現場固有の要因によって異なります。透水性舗装システムの清掃は、敏感なエリアの掘削に代替的に使用される吸引式掘削機で行われることが多く、ますます一般的になりつつあります。メンテナンスを定期的に行わないと、多孔質舗装が不浸透性表面のように機能し始める可能性があります。^[3]より高度な舗装システムでは、必要なメンテナンスのレベルを大幅に減らすことができます。エラストマー結合ガラス舗装は、ガラス結合舗装の空隙スペースが 50% 多いため、通常のコンクリート舗装よりもメンテナンスが少なくて済みます。

プラスチック グリッド システムは、正しく選択して設置すれば、メンテナンスの労力が軽減され、公共公園での砂利の移動や雑草の抑制にもつながるため、地方自治体のメンテナンス担当者の間でますます人気が高まっています。

透水性舗装材の中には、夜間に遠く離れた駐車場で「無謀運転」をしてプラスチックや砂利の格子システムを破ってしまうドライバーなど、誤った使用方法によって損傷を受けやすいものがあります。損傷の修復は難しくありませんが、その間は見苦しいものになります。芝生舗装材は、植生を定着させるために最初の 1 年間は追加の散水が必要です。そうでなければ、再度播種する必要があります。地域の気候により、ほとんどの芝生は乾季には休眠状態になります。茶色の植生は見た目の問題にすぎませんが、このタイプの透水性舗装材に対する一般の支持に影響を与える可能性があります。

従来の透水性コンクリート舗装レンガは、比較的短期間で色が失われる傾向があり、交換や清掃にコストがかかる可能性があります。これは主に白華の問題によるものです。

多孔質舗装の設置は、密な舗装の設置ほど難しくはありませんが、異なる仕様と手順があり、厳密に従う必要があります。 多孔質舗装材には 9 つの異なるファミリーがあり、特定の用途に応じてそれぞれ異なる利点と欠点があります。次に例を示します。

透水性コンクリートは広く入手可能で、頻繁な交通にも耐え、どこでもアクセス可能です。透水性コンクリートの品質は、施工者の知識と経験に依存します。^[22]

プラスチックグリッドは、砂利や芝生を収容し、安定させるための構造グリッドシステムを使用した 100% 多孔質システムを可能にします。これらのグリッドは、通路から商業用駐車場まで、用途に応じてさまざまな形やサイズがあります。これらのシステムは 10 年以上にわたってヨーロッパで広く使用されてきましたが、多くのプロジェクトがLEED環境建築基準を満たすように政府から要求されているため、北米でも人気が高まっています。プラスチックグリッドシステムは、設置コストが低く、設置が簡単で、汎用性が高いため、住宅所有者にも人気があります。このタイプのグリッドシステムの理想的な設計は、砂利/砂/芝生が横方向に移動するのを防ぐクローズドセルシステムです。^[23]

多孔質アスファルトは、従来のアスファルトコンクリートと同じ方法で製造および敷設されますが、アスファルト混合物から細かい（小さな）骨材が省かれるという点で異なります。残った大きな単一サイズの骨材粒子は、材料に多孔性と浸透性を与える開いた空隙を残します。舗装の強度を確保するために、混合物に繊維を追加するか、ポリマー改質アスファルトバインダーを使用する場合があります。^[24]一般に、多孔質アスファルト舗装は、舗装を通過する水を保持する地下貯留層を備えて設計されており、水が蒸発したり、周囲の土壌にゆっくりと浸透したりします。^{[25] [26]}

オープングレード摩擦層（OGFC）は、路面から水を除去することで運転の安全性を向上させるために高速道路で使用される多孔質アスファルト路面層です。これらは、アスファルトの最上層にオープングレードの混合設計を使用します。フルデプスの多孔質アスファルト舗装とは異なり、OGFCは舗装の底部まで水を排出しません。代わりに、水が舗装の上部3/4〜1.5インチに浸透し、道路の側面に排出されます。これにより、道路の摩擦特性が向上し、道路の飛沫が軽減されます。^[27]

結合剤のない単一サイズの骨材、例えば砂利、石の破片も別の選択肢です。歩道や非常に低速で交通量の少ない場所、例えば駐車場や車道でのみ安全に使用できますが、その潜在的な累積面積は大きいです。^[要出典]

多孔質の芝生は、適切に施工されていれば、教会や競技場のような臨時駐車場として使用することができます。プラスチック製の芝生補強グリッドを使用して、増加した負荷を支えることができます。^{[28] : 2  [29]}生きた芝生は水分を蒸散させ、緑の芝生のように見えることで「ヒートアイランド」を積極的に防ぎます。

透水性インターロッキングコンクリート舗装は、ユニット間に開いた透水性の空間を持つコンクリートユニットです。^{[28] : 2}建築的な外観を持ち、特にインターロッキングコンクリート舗装は、交通量の多い道路や高速道路を除いて、軽交通と重交通の両方に耐えることができます。^[30]一部の製品はポリマーコーティングされており、表面全体が多孔質になっています。

透水性粘土レンガ舗装は、焼成粘土レンガユニットで、ユニット間には透水性の空間が設けられています。粘土舗装材は耐久性のある表面を提供し、雨水が継ぎ目から浸透できるようにします^[要出典]。

樹脂結合舗装は、樹脂結合剤と骨材の混合物です。透明な樹脂を使用して、敷設前に各骨材粒子を完全にコーティングします。十分な量の樹脂を使用することで、各骨材粒子が互いに接着し、ベースに接着しますが、水が浸透するための隙間が残ります。樹脂結合舗装は、歩道、車道、駐車場、アクセス道路などの用途で歩行者や車両の通行に適した、強くて耐久性のある表面を提供します^[要出典]。

安定化された風化花崗岩は、非樹脂結合剤と骨材（風化花崗岩）の混合物です。色を含む可能性のある結合剤を風化花崗岩と混合し、混合物を設置前または設置後に湿らせます。安定化された風化花崗岩は、歩道、私道、駐車場、アクセス道路などの用途で歩行者や車両の通行に適した、強くて耐久性のある表面を提供します。表面は ADA に準拠しており、塗装できます。^[要出典]。

使用済みガラスを樹脂、顔料、花崗岩、結合剤の混合物で結合させた弾性結合リサイクルガラス多孔質舗装。 ^[要出典]米国ではガラスの約75％が埋め立て地に廃棄されています。^{[31] [32]}

木材透水性舗装は、天然で持続可能な建築材料です。透水性舗装材に目を向けている建築家や造園設計者は、耐久性の高い広葉樹（例えば、ブラック・ロカスト）が効果的な透水性舗装材であることに気付くでしょう。ブラック・ロカストで作られた木製舗装ブロックは、木材の特性により、透水性と耐久性に優れた表面を提供し、何十年も持ちます。^[33]ブラック・ロカスト材の木製舗装材は、10.180 PSI（平方インチあたりの重量）を超え、ヤンカ硬度は1,700 lbfです。^[34]歩道や車道の形で歩行者や車両の通行に適しており、透水性の基礎の上に設置されます。^[35]

道路に関連する 雨水管理方法:

• バイオリテンション
• バイオスウェール
• ホギン

• 舗装工学
• 青い屋根

• 持続可能な排水：さまざまな SUDS コンポーネントのパフォーマンスに関する公開資料のレビュー – 建設産業研究情報協会 (英国)
• 透水性舗装と SuDS - Interpave、プレキャストコンクリート舗装および縁石協会 (英国)
• 技術ノート 14D – 透水性粘土レンガ舗装 – レンガ産業協会 (米国)
• 持続可能な技術評価プログラム 低影響開発計画および設計ガイド (カナダ、オンタリオ州)
• 透水性安定化砂利表面。SuDS 準拠。 - Nidagravel UK | Gravel Stabilizers UK Ltd (英国)