土木工学専攻

(1)

中長距離走に適した舗装に関する研究中長距離走に適した舗装に関する研究中長距離走に適した舗装に関する研究中長距離走に適した舗装に関する研究

Road pavements considering middle and long-distance runners

土木工学専攻

22

号佐伯佳純

SAEKI Yoshizumi

1.1.

1.1.背景背景背景背景

現在の道路が有している安全，円滑，快適に走行させるための機能は車両のみを対象としており，設計条件や道路の条件，交通の状況など，これら機能を満足させるための道路設計が行われている．

2007

年度から開催されている東京マラソンでは，応募者数が年々増加し，2007 年度と比較すると今年度は約

3.5

倍となるなどランニングへの関心が高まっている．競技人口の

83％がアスファルト舗装上を走行し

ており，スポーツ障害の約

18％は舗装路面が影響し

ていることから，安全な舗装路面が求められている．

また，近年のマラソン競技のハイスピード化によって，競技の高速化が可能な舗装が求められている．

このような背景から，ジョガーが安全に，そしてアスリートが高速で走行できる道路舗装が必要とされているが，中長距離競技は，既存の道路を使用せざるを得ない．そこで，中長距離競技に適した舗装で，

競技者(ジョガー及びアスリート)側の視点に立った維持管理を行うための指標を検討する必要がある．

2.

2.研究目的研究目的研究目的研究目的

中長距離競技に適した道路舗装を

2

つの観点から検討した．ジョガーに適した舗装，すなわち「安全性」と，競技の高速化が可能な舗装の「競技成績向上性」という

2

つの観点から検討することにより，

既存の道路に関してどのような路面が中長距離競技に適しているのか，この

2

つの機能から検討する．

これら機能の性能評価方法を構築することにより，

車両を中心とした道路の維持管理だけではなく，中長距離競技を含めた維持管理を提案する．

3.

3.本研究の対象本研究の対象本研究の対象本研究の対象

道路の線形や起伏なども走りやすさにおいて重要な対象要素ではあるが，本研究では現存する道路の維持管理での対応が可能であるかという観点から，

舗装のみを対象要素とする．

また舗装種類は，アスコン舗装，陸上競技場に用いられるウレタン舗装，ブロック舗装，土系舗装，

ウッドチップ舗装などを対象とする．アスコン舗装は，

図-1

に示す箱根駅伝のコースでは，ほぼ全てを占めている．また，図-2 の中央大学陸上競技中長距離部員

30

名に対して実施したアンケート調査より，

アスコン舗装が走りやすいという結果を得た．これらを考慮し，排水性や密粒度(密粒度ストアス・密粒度改質)など

5

種類に細分化し，計

9

種類の舗装の安全性，成績向上性の検討を行った．

4.

4.4.

4.評価方法の検討評価方法の検討評価方法の検討評価方法の検討

表-1

は皇居周辺のジョガー，中央大学陸上競技中長距離部員を対象にしたアンケート結果，また

2009

年度土木学会研究討論会により判明した目的別の中長距離走に求められる舗装性能である．現在，中長距離競技に適した舗装性能評価法は存在しない．そこで表-2 に，舗装に求められる性能を新たに設定した性能評価方法を追加した．ここで既存の性能評価方法は，歩道の性能評価に用いられる方法である．

目的舗装に求められる性能根拠，出典

安全性

足への衝撃が少ない足への衝撃が少ない足への衝撃が少ない

足への衝撃が少ない皇居アンケート，討論会路面がすべらない

路面がすべらない路面がすべらない

路面がすべらない皇居アンケート平坦である

平坦である平坦である

平坦である((((段差段差段差段差がががないがないないない)))) 皇居アンケート，討論会競技成績

向上性

シューズが路面をつかみやすいシューズが路面をつかみやすいシューズが路面をつかみやすい

シューズが路面をつかみやすい中大アンケート，討論会適度に硬い

適度に硬い適度に硬い

適度に硬い((((推進力を得やすい推進力を得やすい推進力を得やすい推進力を得やすい)))) 中大アンケート，討論会図-1 箱根駅伝コースの舗装の種類図-2 走りやすさに関する

中大陸上部アンケート結果

表-1 求められる舗装性能

(2)

5.5.

5.5.新たな評価手法新たな評価手法新たな評価手法新たな評価手法

表-2

で示す路面のすべりに関する性能評価方法を提案する．一般的にジョガーは厚底，アスリートは薄底のシューズを着用するので，それぞれのシューズに対してアスコン舗装との静摩擦係数を測定する．

安全面に関して，すべりによる転倒は接地時に多いと考えシューズ後部底面の静摩擦係数を測定する．

また，競技成績向上面でのシューズが路面をつかみやすいという性能に関しては，シューズが路面から離れる瞬間であるので，競技者が着用するレース用シューズを使用し，シューズ前部底面の静摩擦係数を測定する．

次に，路面の硬さについて検討する．安全面の足への衝撃が少ないという性能は，かかとが着地した際の衝撃加速度．競技成績向上面での適度に硬いという性能は，つま先で路面を蹴る際の衝撃加速度である．したがって，写真-1 のように，加速度計を被験者の足に装着し，衝撃加速度を測定する．

図-3

は，

足が路面に接地してから離地するまでの足への衝撃力を示したものであり，垂直分力のピーク値は

2

点存在する．安全面では

1

つ目のピーク時，競技成績向上面では

2

つ目のピーク時の衝撃加速度を測定することで性能を評価することを提案する．これらの新たな評価手法を用いることで，安全性面，競技成績向上性面から，中長距離走に適した舗装性能を評価する．

6.6.6.

6.試験結果試験結果試験結果試験結果 6.1.6.1.6.1.

6.1.既存既存既存既存((((歩道用歩道用歩道用歩道用))))の評価方法の評価方法の評価方法の評価方法による試験結果による試験結果による試験結果による試験結果 6.1.1.GBSB

6.1.1.GBSB6.1.1.GBSB

6.1.1.GBSB 試験結果試験結果試験結果試験結果

GB SB

試験結果を図-4，図-5 に示す．

アスコン舗装は，その他の舗装と比べて衝撃吸収性が高い数値を示すが，ウレタン舗装，ウッドチップ舗装を除いた各舗装とあまり変わらない数値を示すことから，安全性に大きな課題はなく競技成績向上性を有している．

6.1.2.BPN 6.1.2.BPN6.1.2.BPN

6.1.2.BPN 試験試験試験試験結果結果結果結果

振り子式すべり抵抗試験機により求めた

BPN

値は，

図-6

に示す．

ブロック舗装以外の各種舗装は，

60

以上の

BPN

値を有している．アンケートから得られた走りやすい舗装は，密粒度舗装と排水性舗装であることから，

BPN

値が

60

程度であれば，走りやすい舗装であることがいえる．

6.1.3.

6.1.3.6.1.3.

6.1.3.小型小型小型小型 FDWFDWFDWFDW 試験試験試験結果試験結果結果結果

小型

FDW

試験より求めた弾性係数を図-7 に示す．

目的舗装に求められる性能新たな性能評価方法新たな性能評価方法新たな性能評価方法新たな性能評価方法

(中長距離走用

中長距離走用中長距離走用中長距離走用)

既存の性能評価方法

(歩道用)

安全性安全性安全性安全性

足への衝撃が少ない足への衝撃が少ない足への衝撃が少ない

足への衝撃が少ないかかと着地時の衝撃加速度測定試験

GB SB試験

小型FWD試験路面がすべらない

路面がすべらない路面がすべらない

路面がすべらないジョガー用シューズの

静摩擦係数測定試験すべり抵抗試験テクスチャ測定試験平坦である

平坦である平坦である

平坦である((((段差がない段差がない段差がない段差がない)))) プロファイル測定試験

競技成績競技成績競技成績競技成績向上性向上性向上性向上性

シューズが路面をシューズが路面をシューズが路面をシューズが路面をつかみやすいつかみやすいつかみやすいつかみやすい

アスリート用シューズの静摩擦係数測定試験

すべり抵抗試験テクスチャ測定試験適度に硬い

適度に硬い適度に硬い適度に硬い

((((推進力を得やすい

推進力を得やすい推進力を得やすい推進力を得やすい))))

つま先で路面を蹴る際の加速度の測定試験

GB SB試験

小型FWD試験

0000 10 1010 10 20 2020 20 30 3030 30 40 4040 40 505050 50 60 6060 60 70 7070 70 808080 80 90 9090 90 100 100 100 100

GB係数(％)GB係数(％)GB係数(％)GB係数(％)

舗装の種類舗装の種類舗装の種類舗装の種類

ストアス(密粒度) 排水性カラー排水性

遮熱性(密粒度) ウレタンブロック土系ウッドチップ

改質型(密粒度)

Ⅱ

0000 10101010 20202020 30303030 40404040 50505050 60606060 70707070 80808080 9090 1009090 100100100 0000

1010 1010 20 20 20 20 3030 3030 40 40 40 40 50 50 50 50 6060 6060 70 70 70 70 8080 8080 90 90 90 90 100100 100100

SB係数(％)SB係数(％)SB係数(％)SB係数(％)

GB係数(％) GB係数(％)GB係数(％) GB係数(％) ストアス(密粒度)　排水性(カラー) 改質Ⅱ型(密粒度) ウレタン遮熱性(密粒度)　　ウッドチップブロック　　　　　　　土系舗装排水性　　　　　　　

000 0 101010 10 20 2020 20 30 3030 30 40 4040 40 50 5050 50 606060 60 707070 70 808080 80 90 9090 90 100 100100 100

BPN値BPN値BPN値BPN値

Ⅱ

0 00 0 100 100 100 100 200200 200200 300300 300300 400400 400400 500 500 500 500

弾性係数(MPa)弾性係数(MPa)弾性係数(MPa)弾性係数(MPa)

ストア

ス(

密粒

度)

排水性カラー排水性

遮熱

性(

密粒

度)

ウレタンブロック土系ウッドチップ

改質

型(

密粒

度)

Ⅱ

表-2 求められる舗装性能と性能評価

図-4 各路面の GB 係数図-5 GB SB 相関

図-6 各舗装の BPN 値写真-2 振子式すべり抵抗試験機

写真-1 加速度計の装着例図-3 路面接地から

離地までの足への衝撃力図-7 各舗装の弾性係数写真-3 小型 FWD 試験機

(3)

ウレタン舗装とウッドチップ舗装は，弾性係数が低い値を示す．このことから，足への衝撃が小さいことが分かり，安全性を有している．改質Ⅱ型(密粒度)舗装と排水性舗装は，弾性係数が高い値を示していることから，競技成績向上性を有している．

GBSB

試験と

BPN

試験，小型

FWD

試験の既存(歩道用)の評価方法より，安全性に関しては，足への衝撃が少ない，路面がすべらないという点から，ウレタン舗装とウッドチップ舗装が適している．競技成績向上性に関しては，路面がつかみやすい，適度に硬いという点から，各種アスコン舗装と土系舗装が適している．安全性・競技成績向上性の

2

つ観点から，ブロック舗装は，衝撃吸収性が小さく，低い

BPN

値を有しており，中長距離競技には適していない．

6.2.6.2.

6.2.6.2.新たな評価手法による試験結果新たな評価手法による試験結果新たな評価手法による試験結果新たな評価手法による試験結果 6.2.1.

6.2.1.

6.2.1.摩擦係数測定摩擦係数測定摩擦係数測定摩擦係数測定結果結果結果結果

各舗装の上に

2kg

の粘土を詰めたアスリート用シューズと一般的なジョガー用シューズをばねばかりで引っ張ることにより，静摩擦係数を測定した．測定結果を図-8 に示す．

路面がすべらないという競技成績向上性に求められる性能は，図-8 より，静摩擦係数が

1.0

を超える各種アスコン舗装，ウレタン舗装，ウッドチップ舗装であるといえる．安全性に関しても同様の結果が得られた．また，路面に遮熱材やカラー材を塗布している舗装の摩擦係数が大きいことから，競技成績向上性，安全性の両面から有用であるといえる．その他舗装に比べてブロック舗装は，どちらのシューズを使用しても摩擦係数が低いことがいえる．この結果は，アンケートによって得られた走りづらい理由と一致し，数値的に示された．

6.2.2.

6.2.2.加速度計を用いた試験結果加速度計を用いた試験結果加速度計を用いた試験結果加速度計を用いた試験結果

各舗装において，前後方向，上下方向，左右方向の

3

軸から，加速度を測定した．路面の硬さや足へ

の衝撃の観点から上下方向加速度，路面がすべらないという観点から前後方向加速度を採用する．本発表では上下方向加速度での結果を考察することとする．また，被験者はアスリート用シューズを使用した場合と一般的なジョガー用シューズを使用し，約

10

秒間走行し衝撃加速度を測定した．各舗装上を走行した際の衝撃加速度波形の一部，また得られた衝撃加速度波形から抽出した路面接地時，離地時の平均衝撃加速度を以下に示す．

ランニング用シューズでのランニング用シューズでのランニング用シューズでの

ランニング用シューズでの上下上下上下方向上下方向方向方向衝撃加速度衝撃加速度衝撃加速度衝撃加速度

上記の図より，安全性に関して改質Ⅱ型(密粒度)，

排水性舗装(カラー材塗布含む)，土系舗装，ウッドチップ舗装が安全性を有している．ウレタン舗装の衝撃加速度がブロック舗装以上に大きいため，競技者への負担も大きくなり，課題を有している．

静摩擦係数と路面接地時の衝撃加速度の

2

つを考慮した場合においても，上記

4

種類の舗装が高い安

0.00.00.0 0.0 0.2 0.20.2 0.2 0.40.40.4 0.4 0.6 0.60.6 0.6 0.8 0.80.8 0.8 1.01.01.0 1.0 1.2 1.21.2 1.2 1.4 1.41.4 1.4

静摩擦係数(静摩擦係数(静摩擦係数(静摩擦係数(μ)μ)μ)μ)

Ⅱ

0 0 0

0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5

-800-800

-800-800 -600-600 -600-600 -400-400 -400-400 -200 -200 -200 -200 0 0 0 0 200 200 200 200 400 400 400 400 600 600 600 600 800 800 800 800 10001000 10001000

加速度(m/s加速度(m/s加速度(m/s加速度(m/s2222 ))))

時間(s) 時間(s) 時間(s) 時間(s) ストアス(密粒度)ストアス(密粒度)ストアス(密粒度)ストアス(密粒度) 改質Ⅱ型(密粒度)改質Ⅱ型(密粒度)改質Ⅱ型(密粒度)改質Ⅱ型(密粒度) 遮熱性(密粒度)遮熱性(密粒度)遮熱性(密粒度)遮熱性(密粒度) 排水性排水性排水性排水性排水性(カラー)排水性(カラー)排水性(カラー)排水性(カラー)

6 6 6 6

-800 -800 -800 -800 -600 -600 -600 -600 -400-400 -400-400 -200-200 -200-200 0 0 0 0 200 200 200 200 400400 400400 600600 600600 800 800 800 800 1000 1000 1000 1000

時間(s) 時間(s) 時間(s) 時間(s)

ウッドチップウッドチップウッドチップウッドチップウレタンウレタンウレタンウレタンブロックブロックブロックブロック土系土系土系土系

0 0 0

0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6

0000 100100 100100 200 200 200 200 300 300 300 300 400 400 400 400 500 500 500 500 600 600 600 600

平均加速度(m/s平均加速度(m/s平均加速度(m/s平均加速度(m/s2222))))

Ⅱ

0000 202020 20 404040 40 60 6060 60 80 8080 80 100 100100 100 120 120120 120 140 140140 140 160 160160 160 180180180 180 200200200 200

ストアス(密粒度) 排水性カラー排水性遮熱性(密粒度) ウレタンブロック土系ウッドチップ

Ⅱ

図-8 各舗装の静摩擦係数摩写真-4 静摩擦係数測定例

図-9.1 As 系路面の衝撃加速度波形

図-9.2 As 系路面以外の衝撃加速度波形

図-9.3 接地時の衝撃加速度図-9.4 離地時の衝撃加速度

(4)

全性を有している．ウッドチップ舗装や土系舗装は歩道などのジョギングコースに用いて安全性を高めることが可能である．一方で，改質Ⅱ型(密粒度)舗装やカラー材を含む排水性舗装に関しては，一般ジョガーが走行する市民マラソンなどのコースに適用することにより，安全性を高めることに寄与できる．

アスリート用シューズでの上下方向衝撃加速度アスリート用シューズでの上下方向衝撃加速度アスリート用シューズでの上下方向衝撃加速度アスリート用シューズでの上下方向衝撃加速度

図-10.3，10.4

から，路面接地時の衝撃加速度が大きいほど，路面離地時の衝撃加速度が大きくなる．

路面離地時の衝撃加速度はストアス(密粒度)舗装が高い数値を示し，競技成績向上性を有している．反対にウレタン舗装では，路面接地時の衝撃加速度に比べ，離地時の衝撃加速度が小さく競技成績向上性を求めることには適さない．

動摩擦係数と衝撃加速度の

2

つを考慮した場合，

ストアス(密粒度)舗装，ウッドチップ舗装が競技成績向上性を有している．しかし車道に用いることを考

慮した場合，ウッドチップ舗装は耐久性が低く，非現実的である．一方，ストアス(密粒度)舗装は，多くの車道に用いられていることから，レース用のコースに適用でき，競技成績向上に寄与できる．

既存(歩道用)の評価方法と新たな評価方法の

2

つを考慮すると，ストアス(密粒度)舗装，土系舗装が競技成績向上性を有している．ブロック舗装に関しては各評価手法において，すべり抵抗性の面から競技成績向上を有していないことがいえる．また，カラー排水性舗装，ウッドチップ舗装が安全性を有している．ウッドチップ舗装は車道に用いることは，耐久性がなく非現実的だが，競技ではなく一般のジョガーが走行する歩道などのジョギングコースには有用である．ブロック舗装は，競技成績向上性同様，

安全性に課題を有していることが数値的に示された．

7.7.7.

7.まとめまとめまとめまとめ

本研究では，競技者(ジョガー及びアスリート)に着目した舗装の性能評価手法を構築した．得られた知見を以下に示す．

アンケートおよび文献調査の結果，安全性，競技成績向上性それぞれについて，舗装に求められる性能の設定が可能となった．

新たな評価手法では，カラーを含む排水性舗装やウッドチップ舗装が安全性を有しており，排水性舗装をジョガーが走行する市民マラソンなどのコース，また，ストアス(密粒度)が競技成績向上性を有していることから，高速レースが展開されるコースに用いることを提案する．

既存(歩道用)の評価手法では，ウレタン舗装とウッドチップ舗装が安全性，各種アスコン舗装と土系舗装が競技成績向上性を有している．

ブロック舗装は，各性能評価方法において中長距離競技には不向きである．

8.

8.8.

8.今後の展望

今後の展望今後の展望今後の展望

路面温度別に試験を行い，時期の違いによる結果の検討を行う．

新たな評価手法と既存(歩道用)の評価手法の相関関係を検討し，各評価方法における性能評価規準値を設定する．

-800 -800-800 -800 -600-600-600 -600 -400 -400-400 -400 -200 -200-200 -200 0 0 0 0 200 200 200 200 400 400 400 400 600 600 600 600 800800 800800 1000 10001000 1000

時間(s) 時間(s) 時間(s) 時間(s) ストアス(密粒度)ストアス(密粒度)ストアス(密粒度)ストアス(密粒度) 改質Ⅱ型(密粒度)改質Ⅱ型(密粒度)改質Ⅱ型(密粒度)改質Ⅱ型(密粒度) 遮熱性(密粒度)遮熱性(密粒度)遮熱性(密粒度)遮熱性(密粒度) 排水性排水性排水性排水性排水性(カラー)排水性(カラー)排水性(カラー)排水性(カラー)

0 0 0

0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6

-800 -800 -800 -800 -600-600 -600-600 -400-400 -400-400 -200 -200 -200 -200 0 0 0 0 200 200 200 200 400 400 400 400 600 600 600 600 800800 800800 10001000 10001000

時間(s) 時間(s)時間(s) 時間(s)

ウッドチップウッドチップウッドチップウッドチップウレタンウレタンウレタンウレタンブロックブロックブロックブロック土系土系土系土系

00

00 1111 2222 3333 4444 5555 6666

0000 100 100 100 100 200 200 200 200 300300 300300 400 400 400 400 500500 500500 600600 600600

Ⅱ

0000 202020 20 40 4040 40 60 6060 60 80 8080 80 100 100100 100 120 120120 120 140140140 140 160160160 160 180 180180 180 200 200200 200

Ⅱ

土木工学専攻

中長距離走に適した舗装に関する研究 中長距離走に適した舗装に関する研究 中長距離走に適した舗装に関する研究 中長距離走に適した舗装に関する研究