JP2000154051A - 半剛性舗装用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 珪酸ソーダの耐水性及び柔軟性を改善し、従
来の半剛性舗装用セメントスラリー組成物では対応でき
ない短い施工時間内であっても、舗装強度や耐久性を満
足できる半剛性舗装用組成物を提供する。 【解決手段】 半剛性舗装用組成物は、カルボキシル基
含有ビニルモノマーとシリル基含有ビニルモノマーとこ
れらと共重合可能な他のビニルモノマーとの共重合体の
エマルション（Ａ）と、水溶性珪酸塩（Ｂ）とを、固形
分重量比で、（Ａ）：（Ｂ）＝１：１０〜１０：１の配
合割合で含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無機・有機複合材
料からなる半剛性舗装用組成物に関し、さらに詳しく
は、耐久性、耐水性及び柔軟性に優れる半剛性舗装用ス
ラリー組成物に関する。また、本発明は、前記半剛性舗
装用組成物の、土壌硬化剤、建材用粘結剤又はセメント
急結剤としての使用にも関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の道路交通量の増加及び大型車両の
増加に伴い、アスファルト舗装道路の表面のひび割れや
局部変形が起こりやすい。このため、これらを補修する
ための有効な材料の開発が望まれている。特に最近で
は、交通量の激しい道路の補修等は、できる限り短い時
間で行う必要があり、施工時間が短くて済む材料の開発
が望まれている。

【０００３】例えば、特開平３−１４６４５０号公報に
は、エチレン、酢酸ビニル及びアクリル酸エステルの共
重合体エマルションとセメントとを含む半たわみ性舗装
用セメントスラリー組成物が開示されている。しかしな
がら、同号公報記載のスラリー組成物では、硬化に長い
時間を要し、結果として道路補修の施工に長時間を要す
る。

【０００４】一方、珪酸ソーダは、乾燥皮膜の剛直性、
無機系材料との接着性、硬化剤との迅速な反応性等に優
れているので、土壌硬化剤や、セメント急結剤等に大量
に使用されている。その反面、珪酸ソーダは、耐水性及
び柔軟性に著しく乏しいという欠点があり、珪酸ソーダ
ー単独系では、セメントスラリーと同等の耐久性は得ら
れない。そのため、珪酸ソーダー単独系は、道路等の半
剛性舗装等で、セメントスラリーの硬化を速くするため
のセメント急結剤としてに用いられるに留まっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、珪酸ソーダの耐水性及び柔軟性を改善し、従来の半
剛性舗装用セメントスラリー組成物では対応できない短
い施工時間内であっても、舗装強度や耐久性を満足でき
る半剛性舗装用組成物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討の結果、珪酸ソーダに特定の水
系エマルションを混合した組成物を、開粒度アスファル
トコンクリート骨材空隙に浸透させ硬化することで、非
常に短い施工時間内でも、十分な舗装強度と耐久性を有
した半剛性舗装が可能になることを見出し、本発明に至
った。

【０００７】すなわち、本発明は、カルボキシル基含有
ビニルモノマーと、シリル基含有ビニルモノマーと、こ
れらと共重合可能な他のビニルモノマーとの共重合体の
エマルション（Ａ）と、 一般式 Ｍ₂ Ｏ・ｘＳｉＯ₂ （式中、Ｍは周期律表第１Ａ族に属するアルカリ金属を
表し、ｘは２．０〜７．５の値を表す。）で表される水
溶性珪酸塩（Ｂ）とを、固形分重量比で、（Ａ）：
（Ｂ）＝１：１０〜１０：１の配合割合で含む、半剛性
舗装用組成物である。

【０００８】本発明において、前記共重合可能な他のビ
ニルモノマーが、（メタ）アクリル酸エステル、スチレ
ン又はスチレン誘導体、（メタ）アクリロニトリル、ア
ミド基含有ビニルモノマー及びヒドロキシル基含有ビニ
ルモノマーからなる群から選ばれる少なくとも１種のモ
ノマーを含むことが好ましい。

【０００９】本発明において、前記エマルション（Ａ）
は、例えば、カルボキシル基含有ビニルモノマー１〜１
０重量％と、シリル基含有ビニルモノマー０．１〜１０
重量％と、（メタ）アクリル酸エステル０〜９８．９重
量％と、スチレン又はスチレン誘導体０〜９８．９重量
％とを乳化共重合させて得られるものである。

【００１０】本発明において、前記半剛性舗装用組成物
は、さらに、セメント及び／又は充墳材及び／又はゲル
化剤及び／又は水を含む場合がある。また、本発明は、
上記組成物の土壌硬化剤、建材用粘結剤又はセメント急
結剤としての使用である。以下、本発明について詳しく
説明する。

【００１１】まず、エマルション（Ａ）を構成するビニ
ル共重合体について説明する。この共重合体は、カルボ
キシル基含有ビニルモノマーと、シリル基含有ビニルモ
ノマーと、これらと共重合可能な他のビニルモノマーと
の共重合体である。

【００１２】カルボキシル基含有ビニルモノマーとして
は、例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、マレイ
ン酸の半エステル化物、フマル酸、フマル酸の半エステ
ル化物、イタコン酸、イタコン酸の半エステル化物、ク
ロトン酸、ケイ皮酸等のα，β−不飽和カルボン酸；
さらには、カルボキシエチル（メタ）アクリレートやカ
ルボキシプロピル（メタ）アクリレートなどのカルボキ
シアルキル（メタ）アクリレート； フタル酸モノヒド
ロキシエチルアクリレートやコハク酸モノヒドロキシエ
チルアクリレートなどのジカルボン酸とモノヒドロキシ
アルキルアクリレートとのエステル等が挙げられる。

【００１３】これらのうち、アクリル酸、メタクリル酸
等が入手容易である点、他のビニル系モノマーとの共重
合性が良好である点から好ましい。これらのうちの１種
を用いても良いし、２種以上を併用してもよい。このカ
ルボキシル基含有ビニルモノマーは、ビニル共重合体に
おいて保存安定性（エマルション（Ａ）と水溶性珪酸塩
（Ｂ）の混合安定性）を向上せしめる作用がある。

【００１４】カルボキシル基含有ビニルモノマーは、前
記ビニル共重合体において１〜１０重量％含まれること
が好ましい。カルボキシル基含有ビニルモノマーが１重
量％未満であると、エマルション（Ａ）と水溶性珪酸塩
（Ｂ）とを混合した後、長期間保存すると分離すること
がある。一方、カルボキシル基含有ビニルモノマーが１
０重量％を超えると、長期間保存によりゲル化する場合
がある。

【００１５】シリル基含有ビニルモノマーとしては、例
えば、ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジ−β−メ
トキシエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルトリス−β−メトキシエトキシシラン、γ−（メ
タ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−
（メタ）アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ
−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラ
ン等が挙げられる。

【００１６】これらのうち、γ−（メタ）アクリロキシ
プロピルトリメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキ
シプロピルトリエトキシシラン等が入手容易である点、
アルコキシシラン基の安定性の点から好ましい。これら
のうちの１種を用いても良いし、２種以上を併用しても
よい。このシリル基含有ビニルモノマーは、ビニル共重
合体において耐水性の向上作用、および舗装用組成物や
土壌硬化剤としての性能（強度）向上作用がある。

【００１７】シリル基含有ビニルモノマーは、前記ビニ
ル共重合体において０．１〜１０重量％含まれることが
好ましい。シリル基含有ビニルモノマーが０．１重量％
未満であると、強度向上効果が少なく、一方、１０重量
％を超えると、重合安定性が著しく低下するなど製造上
の問題も生じやすい。

【００１８】カルボキシル基含有ビニルモノマー及び／
又はシリル基含有ビニルモノマーと共重合可能な他のビ
ニルモノマーは、（メタ）アクリル酸エステル、スチレ
ン又はスチレン誘導体、（メタ）アクリロニトリル、ア
ミド基含有ビニルモノマー及びヒドロキシル基含有ビニ
ルモノマーからなる群から選ばれる少なくとも１種のモ
ノマーを含むことが好ましい。

【００１９】このような（メタ）アクリル酸エステルと
しては、アルキル基の炭素数が１〜１２、好ましくは１
〜８の（メタ）アクリル酸アルキルエステルが挙げられ
る。より具体的には、（メタ）アクリル酸メチル、（メ
タ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、
（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イ
ソブチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）ア
クリル酸ペンチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メ
タ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル
酸オクチル、（メタ）アクリル酸イソオクチル、（メ
タ）アクリル酸シクロヘキシル等が挙げられる。

【００２０】これらのうち、（メタ）アクリル酸メチ
ル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル
酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキ
シル等が入手容易である点、他のビニル系モノマーとの
共重合性が良好である点から好ましい。また、これらの
うちの１種を用いても良いし、２種以上を併用してもよ
い。この（メタ）アクリル酸エステルは通常、ビニル共
重合体の主たる構成成分である。

【００２１】スチレン又はスチレン誘導体としては、ス
チレン、α−メチルスチレン、ｐ−tert−ブチルスチレ
ン、ビニルトルエン、モノクロルスチレン等が挙げられ
る。これらのうち、スチレン、α−メチルスチレン等が
入手容易である点、他のビニル系モノマーとの共重合性
が良好である点から好ましい。これらのうちの１種を用
いても良いし、２種以上を併用してもよい。このスチレ
ン又はスチレン誘導体は、ビニル共重合体において耐ア
ルカリ性向上や親疎水性バランス調節の作用がある。ス
チレンは、安価であり、耐アルカリ性が良好なため、硬
質モノマーとして非常に好ましい。

【００２２】アミド結合含有ビニルモノマーとしては、
例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、α−エチ
ルアクリルアミド； Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、Ｎ−メチルア
クリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−メチ
ロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミ
ドなどのＮ−置換（メタ）アクリルアミド； メチレン
ビスアクリルアミド、メチレンビスメタクリルアミドな
どのＮ−置換（メタ）アクリルアミド２量体；Ｎ−ビニ
ルピロリドン等が挙げられる。

【００２３】これらのうち、アクリルアミド、メタクリ
ルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−
ジメチルメタクリルアミド等が入手容易である点、他の
ビニルモノマーとの共重合性が良好である点から好まし
い。また、これらのうちの１種を用いても良いし、２種
以上を併用してもよい。

【００２４】ビニル共重合体の構成成分としてアミド結
合含有ビニルモノマーを用いることによって、ビニル共
重合体と水溶性珪酸塩（Ｂ）との相溶性が非常に高めら
れる。

【００２５】ヒドロキシル基含有ビニルモノマーとして
は、例えば、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、
ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等が挙げられ
る。これらのうちの１種を用いても良いし、２種以上を
併用してもよい。このヒドロキシル基含有ビニルモノマ
ーは、ビニル共重合体において保存安定性を向上せしめ
る作用がある。

【００２６】さらに、ビニルモノマーとして、必要に応
じて上記の他に、塩化ビニル、酢酸ビニル、ブタジエン
などを、本発明の目的を損なわない範囲の量で用いるこ
ともできる。

【００２７】本発明において、カルボキシル基含有ビニ
ルモノマー及び／又はシリル基含有ビニルモノマーと共
重合可能な他のビニルモノマーとして、上記の各モノマ
ーのうち、（メタ）アクリル酸エステルと、スチレン又
はスチレン誘導体とを含むことがより好ましい。

【００２８】エマルション（Ａ）を構成する前記共重合
体は、例えば、カルボキシル基含有ビニルモノマー１〜
１０重量％と、シリル基含有ビニルモノマー０．１〜１
０重量％と、（メタ）アクリル酸エステル０〜９８．９
重量％と、スチレン又はスチレン誘導体０〜９８．９重
量％とを乳化共重合させて得られるものである。このよ
うなモノマー組成とすることにより、耐水性、保存安定
性に優れるエマルション（Ａ）が得られる。

【００２９】これらモノマーのより好ましい組成は、例
えば、カルボキシル基含有ビニルモノマー２〜８重量
％、シリル基含有ビニルモノマー０．５〜８重量％、
（メタ）アクリル酸エステル２０〜８０重量％、スチレ
ン又はスチレン誘導体２０〜８０重量％である。

【００３０】これらモノマーのさらに好ましい組成は、
カルボキシル基含有ビニルモノマー３〜７重量％、シリ
ル基含有ビニルモノマー１〜５重量％、（メタ）アクリ
ル酸エステル３０〜７０重量％、スチレン又はスチレン
誘導体３０〜７０重量％である。

【００３１】乳化共重合は、公知の方法により行うとよ
い。すなわち、共重合体を構成すべき各モノマーを水中
に乳化分散させ、ラジカル重合開始剤存在下、例えば４
０〜９０℃程度で攪拌し、乳化重合する。

【００３２】ラジカル重合開始剤としては、通常のもの
を用いることができ、例えば、アゾビスイソブチロニト
リル、過酸化ベンゾイル、過硫酸アンモニウム等を用い
ることができる。ラジカル重合開始剤の使用量も、適宜
選択すればよい。

【００３３】次に、一般式 Ｍ₂ Ｏ・ｘＳｉＯ₂（式
中、Ｍは周期律表第ＩＡ族に属するアルカリ金属を表
し、ｘは２．０〜７．５の値を表す。）で表される水溶
性珪酸塩（Ｂ）について説明する。

【００３４】水溶性珪酸塩（Ｂ）におけるアルカリ金属
Ｍとしては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋが好ましく、Ｎａがより好
ましくい。また、水溶性珪酸塩（Ｂ）におけるｘは２．
０〜７．５の値である。ｘが２．０未満であると得られ
る組成物の耐水性が劣り、一方、ｘが７．５を超えると
得られる組成物の開粒度アスファルトコンクリート骨材
等の無機質材料との密着性が劣る。好ましいｘの値は
２．０〜４．５である。

【００３５】また、本発明において、水溶性珪酸塩
（Ｂ）は完全な水溶液形態であることが好ましい。コロ
イド状のものなどは、開粒度アスファルトコンクリート
骨材空隙への浸透性や密着性が劣る。また、水溶性珪酸
塩（Ｂ）の２種以上を併用することも可能である。

【００３６】本発明の組成物は、エマルション（Ａ）と
水溶性珪酸塩（Ｂ）とを、固形分重量比で、（Ａ）：
（Ｂ）＝１：１０〜１０：１の配合割合で含む。水溶性
珪酸塩（Ｂ）の配合量がこの範囲よりも少ないと、コン
クリート骨材等の無機質材料との密着性が悪くなり、硬
化速度も小さくなる。一方、エマルション（Ａ）の配合
量がこの範囲よりも少ないと、耐水性や柔軟性に乏しく
なる。より適切な配合割合は、エマルション（Ａ）のモ
ノマー組成等によっても異なるが、（Ａ）：（Ｂ）＝
２：８〜８：２であり、より好ましい配合割合は、
（Ａ）：（Ｂ）＝３：７〜７：３である。

【００３７】本発明の組成物は、ビニル共重合体エマル
ション（Ａ）と水溶性珪酸塩（Ｂ）とを混合することに
よって得られる。組成物には、必要に応じて、消泡剤、
増粘剤、凍結安定剤、湿潤剤、顔料、水溶性樹脂、浸透
助剤などの公知の添加剤を配合しても良い。

【００３８】本発明において、前記半剛性舗装用組成物
は、さらに、セメント及び／又は充墳材及び／又はゲル
化剤及び／又は水を含む場合がある。これらの配合は、
使用目的に応じて種々選択することができる。

【００３９】充墳材としては、例えば、粉砕石、細砂
利、微粒砂、硅砂、硅石粉、タルク、クレー、水酸化ア
ルミニウム、アスベスチン、亜鉛華、寒水石、マイカ
粉、ケイソウ土、石コウ、炭酸バリウム、硫酸バリウ
ム、ガラス粉末、カルシウムメタシリケート粉等が挙げ
られる。

【００４０】また、ゲル化剤としては、例えば、珪弗化
ナトリウム等のけい弗化物、リン酸等の各種鉱酸、亜鉛
等の金属粉末、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸
化物、リン酸アルミニウム系等の各種の多価金属塩、及
び各種の有機溶剤等が挙げられる。

【００４１】また、本発明は、上記の組成物の、土壌硬
化剤、建材用粘結剤又はセメント急結剤としての使用に
も関する。土壌硬化剤は、軟弱地盤の硬化に用いられる
ものであり、漏水防止のためにセメント乳と併用された
り、アルミン酸ソーダ等の硬化剤と併用される場合があ
る。例えば、半剛性舗装や一般の舗装の前に基礎工事を
行う際において、岩石層、砂利層、微粒砂層等を積層し
た後、これらを補強するために本発明の組成物を含浸さ
せ硬化させる等の使用例が挙げられる。建材用粘結剤
は、セメントやモルタル等の建材の接着性、耐水性、柔
軟性の向上のために用いられるものである。セメント急
結剤は、ポルトランドセメントに添加してこれを急結さ
せるものである。

【００４２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではな
い。 ［実施例１] （エマルジョンＡの製造）攪拌機を備えた２０リットル
の重合装置に、水４ｋｇおよびアニオン性乳化剤水溶液
サンデントＥＮ（三洋化成（株）製）０．６ｋｇを仕込
み、８０℃に昇温した。次に、スチレン ２．４ｋｇ、
２−エチルヘキシルアクリレート １．６５ｋｇ、アク
リル酸 ０．２２ｋｇ及びγ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン（Ａ−１７４：ＮＵＣシリコーン
（株）製）０．０９ｋｇからなるモノマー混合物と、開
始剤として０．０３ｋｇの過硫酸カリウムを水１ｋｇに
溶解した水溶液を３時間かけて滴下し、重合を実施し
た。更に３時間、８０℃で熟成した後、冷却し、エマル
ジョンＡを得た。このものの、１０５℃で３時間乾燥後
の固形分濃度は４５％であった。

【００４３】（スラリー組成物の製造）２０℃、６５％
ＲＨの環境下で、上記エマルジョンＡ ４０重量部（固
形分）と、珪酸ソーダ３号 ３０重量部（固形分）と、
微粒砂３０重量部とを、５分間ディスパーで混練りし、
スラリー組成物を得た。スラリー組成物をＪＩＳ Ｒ−
５２０１（セメント物理試験方法）に準じて、成形し、
材令４時間後と２８日後の曲げ強さを測定した。また、
セメントスラリーの透水性をＪＩＳ Ａ−６２０３（セ
メント混和用ポリマーディスパージョン）の規定に準じ
て測定した。結果を表１に示す。

【００４４】［実施例２、３及び比較例１、２]表１に
示す配合組成とした以外は、実施例１と同様にして、ス
ラリー組成物をそれぞれ得た。得られた各スラリー組成
物について同様の試験を行った。結果を表１に示す。

【００４５】表１より、実施例１〜３ではいずれも、４
時間後と２８日後の曲げ強さに優れ、短い時間内で強度
が得られる。また透水性も小さく、耐水性にも優れる。
一方、比較例１では、珪酸ソーダが配合されておらず、
４時間後の曲げ強さに著しく劣る。比較例２では、エマ
ルジョンＡが配合されておらず、曲げ強さに著しく劣
り、透水性も大きく耐水性にも劣る。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、上述のように、短い時
間内で強い強度が得られ、耐久性、耐水性及び柔軟性に
優れる半剛性舗装用スラリー組成物が提供される。

【００４７】

【表１】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） //(Ｃ０４Ｂ 28/26 24:26 24:42） 103:12 111:50 Ｆターム(参考） 4G012 PA04 PB31 PB41 PC06 PC14 PD03 4J002 BC041 BC081 BC091 BC111 BG011 BG031 BG041 BG071 BG131 BH001 BJ001 BQ001 DA108 DD018 DE078 DE107 DE108 DE147 DE237 DF028 DG038 DG047 DG057 DH028 DH048 DJ006 DJ007 DJ008 DJ027 DJ037 DJ047 DJ057 DL007 FD017 FD208 GL00 HA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カルボキシル基含有ビニルモノマーと、
   シリル基含有ビニルモノマーと、これらと共重合可能な
   他のビニルモノマーとの共重合体のエマルション（Ａ）
   と、 一般式 Ｍ₂ Ｏ・ｘＳｉＯ₂ （式中、Ｍは周期律表第１Ａ族に属するアルカリ金属を
   表し、ｘは２．０〜７．５の値を表す。）で表される水
   溶性珪酸塩（Ｂ）とを、 固形分重量比で、（Ａ）：（Ｂ）＝１：１０〜１０：１
   の配合割合で含む、半剛性舗装用組成物。
2. 【請求項２】 前記共重合可能な他のビニルモノマー
   が、（メタ）アクリル酸エステル、スチレン又はスチレ
   ン誘導体、（メタ）アクリロニトリル、アミド基含有ビ
   ニルモノマー及びヒドロキシル基含有ビニルモノマーか
   らなる群から選ばれる少なくとも１種のモノマーを含
   む、請求項１に記載の半剛性舗装用組成物。
3. 【請求項３】 前記エマルション（Ａ）は、カルボキシ
   ル基含有ビニルモノマー１〜１０重量％と、シリル基含
   有ビニルモノマー０．１〜１０重量％と、（メタ）アク
   リル酸エステル０〜９８．９重量％と、スチレン又はス
   チレン誘導体０〜９８．９重量％とを乳化共重合させて
   得られるものである、請求項１又は２に記載の半剛性舗
   装用組成物。
4. 【請求項４】 さらに、セメント及び／又は充墳材及び
   ／又はゲル化剤及び／又は水を含む、請求項１〜３のう
   ちのいずれか１項に記載の半剛性舗装用組成物。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のうちのいずれか１項に記
   載の組成物の、土壌硬化剤としての使用。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のうちのいずれか１項に記
   載の組成物の、建材用粘結剤としての使用。
7. 【請求項７】 請求項１〜４のうちのいずれか１項に記
   載の組成物のセメント急結剤としての使用。