JP2005219965A - 舗装用アスファルト改質剤、及び舗装用バインダー組成物、並びにアスファルト舗装工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができ、且つ安価な、舗装用アスファルト改質剤、及び舗装用バインダー組成物、並びにアスファルト舗装工法を提供することを目的とする。
【解決手段】 廃石膏ボードから得られた廃石膏を主成分としてなる舗装用アスファルト改質剤であり、その改質剤を含みアスファルトを主成分とする舗装用バインダー組成物、その舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いるアスファルト舗装工法である。

Description

本発明は、道路などのアスファルト舗装技術と、廃石膏ボードを有効利用する技術とに係り、特には、廃石膏ボードを活用した、舗装用アスファルト改質剤、及び舗装用バインダー組成物、並びにアスファルト舗装工法に関する。

先ず、廃石膏ボードの状況について説明する。石膏ボードは、石膏スラリーを石膏ボード用原紙で被覆し成形した板であり、その耐火性・防火性、遮音性等から住宅等の建築資材として大量に使用されてきたが、建築物の改装・解体工事に際し、処理すべき廃材として大量の廃石膏ボードが排出されている。その年間排出量は約100万tと膨大であり、排出された廃石膏ボードは、通常、廃原紙と廃石膏とに分けられ、廃原紙は焼却処分され、廃石膏はほぼ全量が埋立て処分、一部が再生石膏ボードやセメントの原料として有効利用されている。例えば、廃石膏をセメント原料として有効利用する技術に関しては、特許文献１に開示されている。

上述のように、廃石膏ボードの処理に際しては、先ず廃原紙と廃石膏とに分けているが、これは、紙などの腐敗性異物が混在する廃材は、管理型廃棄物として指定処理場へ投棄することが法律で義務付けられ、その処分に高額の処理費を要するためであって、この分別を効率よく行うための技術が種々開示されており、これらは本発明においても特に制限なく採用できるものである。

かかる廃石膏ボードを廃原紙と廃石膏とに効率よく分別する技術として、例えば、特許文献２には、廃石膏ボードを破砕して、所定のメッシュサイズの篩を組み合わせて比較的大きな紙を除去し、細かな紙は所定風量で送風して吹き飛ばすことにより、廃原紙と廃石膏とに分別する方法が開示され、特許文献３には、廃石膏ボードを突条の付いたロール式破砕機に通し、突条の先端で石膏ボードに曲げ応力を加え、脆い石膏基盤だけを破砕して紙から剥離・落下させ、紙はシート状のまま送り出す分別方法が開示されている。又、特許文献４には、一軸式剪断破砕装置など一次破砕装置と、一次破砕材を石膏と石膏付き紙とに一次分別する一次分別装置と、二軸ローラ式破砕装置など石膏付き紙を破砕する二次破砕装置と、二次破砕材を石膏と紙とに二次分別する二次分別装置とを備えた、石膏ボード破砕分別設備が開示されている。

以上のように、現在、年間排出量約100万tという膨大な廃石膏ボードは、廃原紙が焼却処分され、廃石膏は、ほぼ全量が埋立て処分、一部が有効利用されているが、廃石膏ボードの排出量は年々増加する傾向にあり、埋立地の不足、環境保全の観点から廃石膏ボードの更なる有効利用が求められている。

次に、道路舗装などに用いられるアスファルト舗装の状況について説明する。例えば、道路のアスファルト舗装は、通常、製造工場で、（１）砂、砕石、人工骨材などの細骨材や粗骨材からなる骨材と、（２）アスファルトフィラー材（以下、「フィラー」と略称することがある）と、（３）アスファルトを主成分とする舗装用バインダー組成物（以下、「バインダー」、或いは「バインダー組成物」と略称することがある）とを、混合機中、加熱混合（通常、混合温度160〜180℃、混合時間約60秒）してアスファルト混合物を製造し、製造したアスファルト混合物を、トラックで施工現場に運び、施工している。

これらアスファルト道路舗装の仕様は、非特許文献１（以下、「アスファルト舗装要綱」ということがある）において、骨材粒度分布や、マーシャル安定度、フロー値、透水係数などに基づき、例えば、主に軽交通道路に用いられる標準的な舗装としては、密粒度アスファルト舗装や、密粒度ギャップアスファルト舗装、粗粒度アスファルト舗装、開粒度アスファルト舗装、細粒度アスファルト舗装、細粒度ギャップアスファルト舗装など、排水性舗装道路や重交通道路に用いられる特殊な舗装としては、排水性アスファルト舗装や砕石マスチックアスファルト舗装（Stone Matrix Asphalt：SMA）などとして規定されており、アスファルト混合物の具体的な構成は、それぞれ目的とする舗装仕様の規定を満足するようにして行う配合設計によって決定している。なお、この配合設計に際して行う試験法については、非特許文献１や非特許文献２に示されている。

アスファルト混合物を構成するフィラーは、0.074mmふるいを通過する微粉末であって、骨材間の間隙を充填し、アスファルト舗装の荷重変形に対する安定性を向上させるためのもので、通常、石灰岩（炭酸カルシウム）を砕いた石粉（以下、「石粉」、或いは「炭カル」と略称することがある）が用いられるが、他に高炉スラグ、転炉スラグ、フライアッシュ、火山灰、凝灰岩、焼成白土、ベントナイト等の微粉末を使用できることが知られている。なお、以下、骨材とフィラーを合わせ「総骨材」と総称することがある。

舗装用バインダー組成物は、アスファルトを主成分として、骨材やフィラーを結合させ、その間の間隙を埋めるバインダーであって、舗装用のアスファルトは、主には、石油系の残渣油をそのまま用いるストレートアスファルトと、ストレートアスファルトに各種の改質剤を添加するなどして性能を向上させた改質アスファルトとに大別することができ、本発明では、これらを総称して「舗装用バインダー組成物」という。

ストレートアスファルトは、価格が安く、最も大量に使用されているが、相対的に低粘度で流動性が高いため、主に軽交通道路に用いられている。一方、改質アスファルトは、ポリマーや石油樹脂類等、例えば、エチレン酢酸ビニール共重合体、ポリエチルアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリアクリル酸、ポリ塩化ビニール、クマロン樹脂、石炭酸樹脂、キシレン樹脂、尿素ホルマリン樹脂、アルキッド樹脂、ロジン、テルペン樹脂など、各種の改質剤を添加して、重交通道路や排水性舗装道路に用いることができるように改良したものであるが、価格がストレートアスファルトの約２倍と高く、より安価な舗装用アスファルト改質剤やその添加量の減量が求められている。

本発明は、かかる状況を踏まえ、廃石膏ボードを舗装用アスファルト改質剤として活用しようとするものであるが、道路舗装に係り石膏を用いる技術が開示されており、以下、その従来技術について説明する。

先ず、アスファルト乳剤に石膏を使用する技術が開示されている。例えば、特許文献５には、セメントとアスファルト乳剤と細骨材とをそれぞれ所定割合で含有するアスファルトモルタルと、カルシウムアルミネートと石膏と無機微粉末とをそれぞれ所定割合で含有する急硬材スラリーとからなり、それらを所定の割合で配合した急結性セメントアスファルト系注入材が開示されている。又、特許文献６には、セメント、アルミン酸塩と無水石膏とをそれぞれ所定割合で含む急硬性セメント混和材、膨張材、アスファルト乳剤、フィラー、及び添加水をそれぞれ所定割合で含む舗装体用急硬性注入材が開示されている。

これらの従来技術は、アスファルト舗装の間隙などに圧入してその間隙を埋める急硬性注入材に係るものであって、石膏が水に溶け易いのを利用し、石膏を混合することによりアスファルト乳剤の分解を早めようとするものである。このアスファルト乳剤混合物は、常温混合物であるが、耐水性に問題があり、一般の道路舗装用に使用するのは困難である。即ち、その混合物は、水の蒸発を促すために長期間の養生を必要とし、道路舗装のように短時間（精々２時間程度）で供用開始するのは殆ど不可能である。又、施工後、雨が降った場合など、水の存在が無視できない現場では、アスファルト乳剤が再乳化するのを防ぐために、ヒーターで加熱する等、特別な注意が必要となり、一般の道路舗装用に使用するのは困難である。

即ち、これらの従来技術は、石膏を舗装用アスファルト改質剤として活用しようとするものではなく、その改質剤で改質された舗装用バインダー組成物を提供するものでもなく、その舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いるアスファルト舗装工法を提供するものでもない。又、これらの従来技術は、上述のように、一般の道路舗装用に使用するのは困難であって、本発明の意図するところの、廃石膏ボードの有効利用に大きく寄与するものでもない。

次に、廃石膏ボードを活用するものとして、特許文献７には、ダレ防止と締固め性の改善を目的に、廃石膏ボードから得られた廃原紙の解繊品を、アスファルト混合物添加用植物繊維とする技術が開示されている。この従来技術は、その詳細な説明に記された如く、砕石マスチック舗装用アスファルト混合物や排水性舗装用アスファルト混合物に、ダレ防止のために添加、混合している高価な植物繊維の代替品として、廃原紙解繊品を用いようとするものである。

その廃原紙解繊品は、詳細には、石膏ボード製造工場等で発生する石膏ボードの端材の表面の原紙を剥がし、その原紙を機械的に解繊・粉砕することにより得られるものであって、剥がした原紙に付着してきた付随の石膏の効果もあり、加熱混合時に、石膏が泡状に水蒸気を放出しながら溶け、紙はバラケながら均一に混合されるため、見掛け上、低粘度化して流動性が向上し施工時の締固め性が良くなり、且つ、植物繊維が均一に分散しダレをよく防止するとされている。

即ち、この従来技術は、実施例で高価な改質アスファルトを用いていることでも明らかなように、廃石膏を舗装用アスファルト改質剤として活用しようとするものではなく、その改質剤で改質された舗装用バインダー組成物を提供するものでもなく、その舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いるアスファルト舗装工法を提供するものでもない。又、この従来技術は、上述の廃原紙解繊品の作成方法でも明らかなように、廃石膏ボードの圧倒的な重量割合（通常、90％以上）を占める廃石膏を有効に利用できるものでもない。

更に又、この廃原紙解繊品の添加量は、詳細には、アスファルト混合物全量に対し、砕石マスチック舗装用の場合で約0.3〜0.5重量％、排水性舗装用の場合で約0.1重量％とされ、極めて少なく、この従来技術は、膨大に排出される廃石膏ボードの有効利用に大きく寄与するものではない。なお、かかる少ない添加量では、本発明の意図するところの、廃石膏を舗装用アスファルト改質剤として十分に機能させることはできない。

上述の従来技術の他、特許文献８には、貯蔵・輸送中の粒子同士の融着防止を目的に、針入度40以上の合成アスファルトを粒状とし、その表面に0.074mm篩を通過する無機微粉末を、合成アスファルトに対し所定部を均一に付着させ、且つ、内部には無機微粉末を実質的に含まない粒状合成アスファルトが開示され、その無機微粉末として、炭酸カルシウム、火成岩、セメント、フライアッシュ、回収ダスト、消石灰、石膏、焼石膏、FCC廃触媒、及び弁柄の微粉末が例示されている。

この従来技術は、粒状にした合成アスファルトの表面に、フィラーとなり得る無機微粉末を付着させ粒子同士の融着を防止しようとするものであり、その無機微粉末として、「通常はフィラーとして使用されるものではない」石膏、焼石膏も挙げられているが、この従来技術のアスファルトは、石油精製によって製造される一般のアスファルトとは異なり、カラー舗装道路の建設に使用されることが多い特殊な合成アスファルトである。又、この従来技術は、廃石膏を舗装用アスファルト改質剤として活用しようとするものではなく、その改質剤で改質された舗装用バインダー組成物を提供するものでもなく、その舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いるアスファルト舗装工法を提供するものでもない。
特開２００３−０２４９００号公報 特開平１０−２８６５５３号公報 特開２０００−２５４５３１号公報 特開２００２−０１１３７３号公報 特開平０６−００１６４６号公報 特開２０００−１１９０５７号公報 特開２００３−１４７７０９号公報 特開平０８−２８３５８１号公報 アスファルト舗装要綱、社団法人日本道路協会発行(平成11年7月) 舗装試験便覧、社団法人日本道路協会発行(昭和63年11)

本発明は、道路などのアスファルト舗装技術と、廃石膏ボードを有効利用する技術とに係る上述した状況に鑑みなされたもので、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができ、且つ安価な、舗装用アスファルト改質剤、及び舗装用バインダー組成物、並びにアスファルト舗装工法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、次のような構成の舗装用アスファルト改質剤、及び舗装用バインダー組成物、並びにアスファルト舗装工法を採用する。即ち、請求項１の発明は、本発明の舗装用アスファルト改質剤であって、廃石膏ボードから得られた廃石膏を主成分としてなる舗装用アスファルト改質剤である。

請求項２の発明は、アスファルトを主成分とする舗装用バインダー組成物であって、該アスファルトの改質剤として請求項１の舗装用アスファルト改質剤を含む組成物であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の舗装用バインダー組成物において、前記舗装用バインダー組成物は、アスファルト100重量部に対して、前記廃石膏60〜120重量部を含む組成物であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２又は請求項３の舗装用バインダー組成物において、前記舗装用バインダー組成物は、混合された組成物であって、前記舗装用アスファルト改質剤により改質された組成物であることを特徴とし、請求項５の発明は、その混合され改質された舗装用バインダー組成物は、針入度40以下、軟化点70℃以上に改質された組成物であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２乃至請求項５の舗装用バインダー組成物において、前記舗装用バインダー組成物は、廃石膏ボードから得られた廃原紙を更に含むことを特徴とし、請求項７の発明は、その舗装用バインダー組成物は、アスファルト100重量部に対して、前記廃原紙4〜12重量部を含む組成物であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項２乃至請求項７の舗装用バインダー組成物において、前記舗装用バインダー組成物の原料として用いるアスファルトは、ストレートアスファルトであることを特徴とする。

請求項９〜請求項１１の発明は、本発明のアスファルト舗装工法である。即ち、請求項９の発明は、請求項２乃至請求項８の舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いることを特徴とするアスファルト舗装工法であって、請求項１０の発明は、その加熱混合したアスファルト混合物が、排水性舗装用アスファルト混合物であることを特徴とし、請求項１１の発明は、その加熱混合したアスファルト混合物が、砕石マスチック舗装用アスファルト混合物であることを特徴とする。

本発明によれば、以下、詳細に説明するように、廃石膏ボードから得られた廃石膏を舗装用アスファルト改質剤として活用して、そのアスファルト改質剤とアスファルトとを含む組成物を舗装用バインダー組成物とし、特には、そのアスファルト改質剤で改質された改質アスファルトを含む組成物を舗装用バインダー組成物として、その舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いるアスファルト舗装工法により、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができる効果がある。

又、大量に排出される廃棄物である故に安価な廃石膏を舗装用アスファルト改質剤の主成分として用いるため、安価な舗装用アスファルト改質剤を提供することができ、その安価な舗装用アスファルト改質剤を含むため、安価な舗装用バインダー組成物を提供することができ、その安価な舗装用バインダー組成物を含み加熱混合したアスファルト混合物を用いるため、安価なアスファルト舗装工法を提供することができる効果がある。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は、廃石膏ボードから得られた廃石膏が、舗装用アスファルト改質剤としての機能を有することを見出し、更に、その舗装用アスファルト改質剤を改質剤として含む舗装用バインダー組成物と、骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いて排水性アスファルト舗装や砕石マスチックアスファルト舗装が好適になし得ることを見出し、発明を完成させるに至ったものであるが、本発明者は、当初、廃石膏を石粉の代替品として活用することを意図して本発明に係る研究を開始した。

即ち、本発明者は、当初、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することを目的として、廃石膏ボードから得られた廃石膏を、フィラーとして用いられている石粉の代替品として活用することを意図して研究を開始し、詳細は実施例として後述するが、廃石膏による石粉の‘代替’は、マーシャル安定度（以下、「安定度」と略称することがある）を大きくする効果を有することを見出した。

然しながら、その後、廃石膏ボードから得られた廃石膏は、特に水に溶け易く、骨材間の間隙を充填する微粉末であるフィラーとしての機能は発揮し得ないのではないかという考えに至り、上述した廃石膏混合によるマーシャル安定度の改善効果についての詳細な検討を開始した。その結果、廃石膏ボードから得られた廃石膏は、CaSO₄ としての化合状態にはなく、水に溶け易い酸化カルシウムや三酸化硫黄を主成分とする混合物であることが明らかになり、更に、廃石膏ボードから得られた廃石膏が、舗装用アスファルト改質剤としての機能を有することを見出すに至ったものである。

廃石膏が舗装用アスファルト改質剤としての機能を発揮する機序は、明確ではないが、主には主成分である酸化カルシウムや三酸化硫黄が係っているものと思われ、酸化カルシウムは、容易に水に溶けその際に多量の熱を発生するため、アスファルトとの混合性がよく、三酸化硫黄は、水によって水中にイオン化した状況で溶融し、アスファルト分子の一部を吸収する可能性を持ち合わせており、これらが相乗してアスファルト改質がなされているものと推測される。

本発明の舗装用アスファルト改質剤は、廃石膏ボードから得られた廃石膏を主成分としてなる舗装用アスファルト改質剤であって、廃石膏の他、上述の如く、従来のポリマーや石油樹脂類等からなる改質剤、例えば、エチレン酢酸ビニール共重合体、ポリエチルアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリアクリル酸、ポリ塩化ビニール、クマロン樹脂、石炭酸樹脂、キシレン樹脂、尿素ホルマリン樹脂、アルキッド樹脂、ロジン、テルペン樹脂などを更に含む形態として実施することもできる。

本発明の舗装用アスファルト改質剤の主成分として用いる廃石膏ボードから得られた廃石膏は、通常、建築物の改装・解体工事に際し処理すべき廃材として排出された廃石膏ボードを破砕・分別して得られる。その破砕・分別の方法は、上述の従来技術などが制限無く採用できるものであって、本発明を何ら限定するものではないが、例えば、（１）廃石膏ボードをクラッシャーにかけて微粉末に粉砕し、（２）その粉砕材を篩目が2mm程度の篩で分別し、（３）篩に残ったものを再度クラッシャーにかけて二次粉砕し、（４）篩を通過した微粉末と二次粉砕材とを、廃原紙と廃石膏の比重の違いを利用し、サイドから適量の送風を行う中で自由落下させることにより、粉砕した廃石膏と廃原紙とを分別して得ることができる。この場合に得られる廃石膏は、概ね〜2mmの微粉末であり、廃原紙は、概ね〜2mmの矩形である。

以上のように、本発明の舗装用アスファルト改質剤によれば、その主成分として廃石膏ボードから得られた廃石膏を用いるため、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができ、又、社会的に資源のリサイクルという役割をも果たすことができる。更に、大量に排出される廃棄物である故に安価な材料を用いるため、安価な舗装用アスファルト改質剤を提供することができる。

次に、本発明の舗装用バインダー組成物の実施の形態について説明する。即ち、本発明の舗装用バインダー組成物は、アスファルトの改質剤として、上述した本発明の舗装用アスファルト改質剤を含む組成物であって、特には、アスファルト100重量部に対して、廃石膏ボードから得られた廃石膏60〜120重量部を含む組成物として実施するのが好ましい。廃石膏の添加量が少ないと、十分な改質が得られず、有効利用できる廃石膏ボードも少なくなる。又、廃石膏の添加量が多すぎると、粘り気がなくなり、逆に脆くなる。

舗装用バインダー組成物は、混合され、舗装用アスファルト改質剤により改質された組成物の形態として実施することができ、又、混合されず、舗装用アスファルト改質剤により改質されていない組成物の形態として実施することもできるが、特には、混合され改質された組成物の形態として実施するのが好ましい。即ち、改質されていない組成物の形態として実施した場合には、その改質は、舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合してアスファルト混合物を製造する際に行われることになるが、この混合は比重の著しく異なる骨材を含み、例えば、舗装用バインダー組成物に廃石膏ボードから得られた廃原紙を含む場合、廃原紙を均一に混合するのは困難であって、比重に大きな相違がない舗装用バインダー組成物の段階で、混合し改質する形態として実施するのが好ましい。

混合され改質された舗装用バインダー組成物としては、本発明を限定するものではないが、通常、針入度60〜120、軟化点60℃以下であるストレートアスファルトを本発明の舗装用アスファルト改質剤で改質することにより、例えば、針入度40以下、軟化点70℃以上に改質された組成物として実施することができる。これは、排水性舗装用や砕石マスチック舗装用のバインダー組成物に用いられる改質アスファルトと同程度の性状であって、本発明の舗装用アスファルト改質剤は、強度増進、轍掘れ減少に効果があることを意味する。

なお、針入度は、舗装用バインダー組成物の硬さを示す指標であって、結合材であるバインダーが硬いものになることによって強度増進として現れる。軟化点は、温度上昇に伴って軟らかくなる温度の指標であって、温度上昇により舗装が波打つ轍掘れの程度に影響する。いずれも、アスファルトの温度依存性が高いのを抑制する効果の指標である。

本発明の舗装用バインダー組成物は、通常、価格が安く主に軽交通道路に用いられているストレートアスファルトを原料とし、それを排水性舗装用や砕石マスチック舗装用に改質できる本発明の舗装用アスファルト改質剤を含む組成物として実施するが、これに限らず、例えば、従来の改質剤で改質された改質スファルトを原料とし、それを更に改質する改質剤として本発明の舗装用アスファルト改質剤を含む組成物の形態で実施することもできる。

本発明の舗装用バインダー組成物は、アスファルトを主成分として本発明の舗装用アスファルト改質剤を含む組成物であるが、廃石膏ボードから得られた廃原紙を更に含む形態として実施することもでき、廃原紙を添加することにより、マーシャル安定度を増加させフロー値を低下させることができ、上述の特許文献７にも示されている如く、ダレ防止を図ることができる。その添加量は、本発明を限定するものではないが、アスファルト100重量部に対して、廃原紙4〜12重量部とするのが好ましい。又、廃原紙は、繊維長が約0.05〜10mmになるように、機械的に解繊されていることが好ましく、機械的に解繊した廃原紙を用いることにより、より均一な混合が可能となる。

本発明の舗装用バインダー組成物は又、他の添加物を更に含んでもよく、例えば、特許文献７に示された如く、施工時の締固め性の向上を目的として、油溶性化合物を含む組成物の形態として実施することもできる。

以上のように、本発明の舗装用バインダー組成物は、価格が安く主に軽交通道路に用いられているストレートアスファルトを原料とし、それを排水性舗装用や砕石マスチック舗装用に改質できる廃石膏を主成分とした舗装用アスファルト改質剤を含む組成物の形態で実施することにより、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができ、又、社会的に資源のリサイクルという役割をも果たすことができる。更に、大量に排出される廃棄物である故に安価な材料を用いるため、安価な舗装用バインダー組成物を提供することができる。

次に、本発明のアスファルト舗装工法の実施の形態について説明する。本発明のアスファルト舗装工法は、本発明の舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いることを特徴とした舗装工法であって、特には、その加熱混合したアスファルト混合物が排水性舗装用アスファルト混合物である排水性アスファルト舗装工法として、或いは、その加熱混合したアスファルト混合物が砕石マスチック舗装用アスファルト混合物である砕石マスチックアスファルト舗装工法などとして実施することができる。なお、砕石マスチック舗装は、長期供用性に富む舗装であり、将来有望なアスファルト舗装の一種であるが、混合物中に占める骨材の体積割合が多く、排水性舗装同様に高価な舗装である。

本発明のアスファルト舗装工法は、舗装用バインダー組成物として上述した本発明の舗装用バインダー組成物を用いることを除き、従来のアスファルト舗装工法と同様にして実施することができる。例えば、本発明のアスファルト舗装工法は、従来技術として上述した如く、製造工場で、（１）砂、砕石、人工骨材などの細骨材や粗骨材からなる骨材と、（２）アスファルトフィラー材と、（３）本発明の舗装用バインダー組成物とを、混合機中、加熱混合してアスファルト混合物を製造し、製造したアスファルト混合物をトラックで施工現場に運び、施工する形態で実施することができる。なお、その加熱混合は、本発明を特に限定するものではないが、通常、混合温度160〜180℃、混合時間約60秒の混合条件で行われる。

次に、本発明と同様に、廃石膏ボードを活用するものとして開示されている特許文献７との対比として、廃石膏の添加量について比較して説明する。特許文献７は、上述の如く、砕石マスチック舗装用や排水性舗装用のアスファルト混合物にダレ防止のために添加、混合している高価な植物繊維の代替品として、廃原紙を用いようとするものであるが、詳細には、廃原紙解繊品の廃石膏と廃原紙との重量比として、1：9〜9：1が示され、廃原紙解繊品の添加量としては、アスファルト混合物全量に対し、砕石マスチック舗装では約0.3〜0.5重量％、排水性舗装では約0.1重量％とされている。これは、廃石膏と廃原紙の添加量が共に、アスファルト混合物全量に対し概ね0.01〜0.45重量％であることを意味する。

一方、本発明の舗装用バインダー組成物は、上述の如く、特には、アスファルト100重量部に対して、廃石膏60〜120重量部を含み実施するのが好ましく、廃原紙を更に含み実施する際は、アスファルト100重量部に対して、廃原紙4〜12重量部を更に含み実施するのが好ましい。これを、標準的な舗装のアスファルト混合物を例として、総骨材（骨材＋フィラー）100重量部とアスファルト6重量部の混合物とし、この総骨材とアスファルトの合計106重量部をアスファルト混合物全量とみなして換算すると、アスファルト混合物全量に対し、廃石膏は概ね3.4〜6.8重量％に相当し、廃原紙は概ね0.23〜0.68重量％に相当する。

即ち、特許文献７で添加する廃石膏量は極めて少なく、この従来技術は、膨大に排出される廃石膏ボードの有効利用に大きく寄与するものではない。又、この従来技術は廃石膏を改質剤として用いることを意図したものではないが、かかる少ない添加量では、本発明の意図するところの、廃石膏を舗装用アスファルト改質剤として十分に機能させることはできない。

以上のように、本発明のアスファルト舗装工法は、価格が安く主に軽交通道路に用いられているストレートアスファルトを原料とし、それを排水性舗装用や砕石マスチック舗装用に改質できる廃石膏を主成分とした舗装用アスファルト改質剤を含む組成物と、骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いる形態で実施することにより、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができ、又、社会的に資源のリサイクルという役割をも果たすことができる。更に、大量に排出される廃棄物である故に安価な材料を用いるため、安価なアスファルト舗装工法を提供することができる。

以上、詳細に説明した実施の形態により、本発明は、廃石膏ボードから得られた廃石膏を舗装用アスファルト改質剤として活用して、そのアスファルト改質剤とアスファルトとを含む組成物を舗装用バインダー組成物とし、特には、そのアスファルト改質剤で改質された改質アスファルトを含む組成物を舗装用バインダー組成物として、その舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いるアスファルト舗装工法により、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができる。

又、大量に排出される廃棄物である故に安価な廃石膏を舗装用アスファルト改質剤の主成分として用いるため、安価な舗装用アスファルト改質剤を提供することができ、その安価な舗装用アスファルト改質剤を含むため、安価な舗装用バインダー組成物を提供することができ、その安価な舗装用バインダー組成物を含み加熱混合したアスファルト混合物を用いるため、安価なアスファルト舗装工法を提供することができる。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。以下の実施例で用いた廃石膏は、建築物の改装・解体工事に際し排出された廃石膏ボードを破砕・分別して得られた0.074mm篩を通過する無機微粉末であり、実施例で用いた廃原紙は、その廃石膏ボードを破砕・分別して得られた概ね1〜5mmの繊維長の破砕品である。又、以下の実施例で用いたアスファルトは、針入度級60〜80のストレートアスファルト（昭和石油製）である。

以下の実施例で具体的に説明するアスファルトコンクリート（以下、「アスコン」と略称することがある）は、表層用・基層用として通常用いられている標準的なアスコンの代表としての密粒度アスコンと、排水性舗装道路や重交通道路に用いられる特殊な舗装の代表としての排水性アスコンであるが、これらの配合設計に際して満足しなければならぬ基準は、アスファルト舗装要綱（非特許文献１）に規定され、全てマーシャル安定度試験によっている。アスファルト舗装要綱には又、各アスコンに対しての使用骨材の標準配合粒度分布が示されている。

マーシャル安定度試験は、アスファルト舗装の撓み性に配慮した試験法であり、例えば、標準的な密粒度アスコンは、マーシャル安定度5 kN以上、フロー値20〜40（1/100cm）と規定され、排水性アスコンは、マーシャル安定度3.5 kN以上、フロー値20〜40（1/100cm）、透水係数1.0×10^-2（cm/sec）以上と規定されている。なお、以下の実施例において、マーシャル安定度試験や透水試験などは、非特許文献１、若しくは非特許文献２に準拠して行った。

先ず、本発明の第一の実施例として、廃石膏ボードから得られた廃石膏を石粉の‘代替品’として活用することを意図した研究により、廃石膏がマーシャル安定度を大きくする効果を有することを見出し、本発明の端緒となった実験について説明する。

即ち、実施例１は、アスファルト混合物を密粒度アスファルト混合物とし、その中のフィラーとしての石粉を廃石膏にて置き換える実験を行ったものであって、その混合物の重量組成を表１に示すが、石粉と廃石膏の合計を8.5に固定し、その中に占める廃石膏比率を0％（表１の配合番号１）から100％（配合番号６）まで20％間隔で変えた混合物を用いて作成した密粒度アスコンに対して、マーシャル安定度試験を行ったものである。なお、石粉と廃石膏の合計として採用した8.5は、アスファルト舗装要綱に規定された、密粒度アスコンの標準骨材粒度分布のフィラー量6〜11％の中間値である。又、表１中、ASは、アスファルトを意味し、以下の実施例でも同様である。

骨材の配合比率は、6号砕石63.5重量部／7号砕石11.5重量部／砕砂8.0重量部／細砂5.0重量部であって、この骨材と、石粉、アスファルト及び廃石膏とを、表１に示した混合物重量組成に従って、混合機（マルイ社製、「MIA-0458-」）中、混合温度約180℃、混合時間約60秒の混合条件で、加熱混合してアスファルト混合物を製造し、これを用いて密粒度アスコンを作成して、その作成した密粒度アスコンのマーシャル安定度とフロー値を求めた。

その結果を、表１に、混合物重量組成、廃石膏比率と共に示した。なお、表１の試験結果は、供試体5個の平均値であって、以下の実施例でも同様に供試体5個の平均値である。マーシャル安定度は、表１に示すように、廃石膏比率40％（配合番号３）付近に極大値を有するが、全ての配合において5 kN以上という基準を満たし、且つ、全ての配合において石粉のみの場合（配合番号１）より大きくなっている。フロー値は、表１に示すように、基準範囲20〜40に入らない配合（配合番号４、５）も存在するが、他の配合は基準範囲内であり、特に、マーシャル安定度が最大値を示す廃石膏比率40％（配合番号３）の配合では、フロー値も基準を満足している。

即ち、実施例１は、廃石膏ボードから得られた廃石膏を含み加熱混合したアスファルト混合物を用いることによって、仕様基準を満足し、且つ、強度を顕著に増加させた密粒度アスファルト舗装が得られることを示した実施例である。

次に、実施例で用いた廃石膏を成分分析した結果について説明する。これは、石粉は容易には水に溶けないのに対し、廃石膏ボードから得られた廃石膏は、特に水に溶け易く、骨材間の間隙を充填する微粉末であるフィラーとしての機能は発揮し得ないと思われたため、実施例１で見出した、廃石膏混合による安定度の改善効果について詳細検討する過程で行ったものである。なお、成分分析はJIS M 8815 によって行った。

その結果、実施例で用いた廃石膏の主成分は、三酸化硫黄43.90％、酸化カルシウム31.40％、二酸化珪素1.16％、酸化アルミニウム＋酸化鉄1.00％、酸化マグネシウム0.07％、酸化チタン0.05％、酸化カリウム0.02％、塩素0.01％、全アルカリ量0.03％、水分0.28％、化合水17.40％であった。

即ち、廃石膏ボードから得られたこの廃石膏は、石膏ボードとして使用されている間に化学変化し、いわゆる石膏（ CaSO₄ ）としての化合状態にはなく、多量の熱を発生しながら容易に水に溶ける酸化カルシウムや、水によって水中にイオン化した状況で溶融しアスファルト分子の一部を吸収する可能性を持ち合わせている三酸化硫黄を主成分とする混合物であることが明らかになった。

次に、本発明の第二の実施例として、廃石膏のストレートアスファルト改質効果を確認するために行った改質実験について説明する。即ち、ストレートアスファルトが改質された場合に性状変化するのは主として針入度と軟化点であって、実施例２は、廃石膏混合量がこれらの性状に及ぼす変化を求めるために、ストレートアスファルトに廃石膏を混合した舗装用バインダー組成物を作成し、その針入度試験と軟化点試験を行ったものである。

具体的には、表２に示すように、ストレートアスファルト100重量部に対し、廃石膏0、28、56、84、112重量部を混合した舗装用バインダー組成物をそれぞれ作成し、その舗装用バインダー組成物に対し針入度試験と軟化点試験を行った。なお、混合は、混合機（マルイ社製、「MIA-0458-」）中、混合温度約160℃、混合時間約60秒の混合条件で行い、針入度試験はJIS K 2530-1960、軟化点試験はJIS K 2531-1960にそれぞれ準拠して行った。

その結果を、表２に、混合物重量組成、廃石膏比率と共に示した。表２に示すように、廃石膏混合量の増加と共に、針入度は次第に小さく、軟化点は次第に大きくなっており、これは、ストレートアスファルトが、廃石膏を混入されることによって次第に硬化することを意味し、強度増進、轍掘れ減少に効果があることを意味するものである。特に、アスファルトに対して廃石膏を概ね60〜120％混合した配合番号３〜５では、概ね針入度40以下、軟化点70℃以上に改質されており、これは排水性舗装や砕石マスチック舗装に用いられる改質アスファルトと同程度の性状である。

即ち、実施例２は、廃石膏がストレートアスファルトを改質する機能を有することを実証した実施例であって、特には、ストレートアスファルトに対して廃石膏を概ね60〜120％混合することにより、排水性舗装用や砕石マスチック舗装用に好適な舗装用バインダー組成物が得られることを実証したものである。

廃石膏が舗装用アスファルト改質剤としての機能を発揮する機序は、明確ではないが、上述した廃石膏の成分分析結果によれば、主には主成分である酸化カルシウムや三酸化硫黄が係っているものと思われ、酸化カルシウムは、容易に水に溶けその際に多量の熱を発生するため、アスファルトとの混合性がよく、三酸化硫黄は、水によって水中にイオン化した状況で溶融し、アスファルト分子の一部を吸収する可能性を持ち合わせており、これらが相乗してアスファルト改質がなされたものと推測される。

以下、廃石膏を改質剤として含み各種アスファルト混合物の配合設計を行った、アスファルト混合物の配合設計実験について説明する。これらは基本的に、アスファルト舗装要綱に規定された基準値を満足するような配合を目指した配合設計であって、先ず、本発明の第三の実施例として、密粒度アスコンの配合設計実験について説明する。

実施例３は、密粒度アスコンの配合設計において、廃石膏混合量がマーシャル安定度に与える影響を詳細に検証するために行った実験の一例であって、具体的には、表３に示すように、石粉量一定、即ち、標準配合に用いられるものの50％、8.5×0.5＝4.25とし、廃石膏混合量をアスファルト量の14％（表３の配合番号１）から110％（配合番号８）まで14％おきに変えた配合について安定度試験を行ったものである。なお、石粉量を標準配合の50％としたのは、実施例１において、石粉を50％程度廃石膏で置き換えた配合で安定度が最大となったことを踏まえ決定したものである。

骨材の配合比率は、6号砕石63.5重量部／7号砕石11.5重量部／砕砂8.0重量部／細砂5.0重量部であって、この骨材と、石粉、アスファルト及び廃石膏とを、表３に示した混合物重量組成に従って、混合機（マルイ社製、「MIA-0458-」）中、混合温度約180℃、混合時間約60秒の混合条件で、加熱混合してアスファルト混合物を製造し、これを用いて密粒度アスコンを作成して、その作成した密粒度アスコンのマーシャル安定度とフロー値を求めた。

その結果を、表３に、混合物重量組成、廃石膏比率と共に示した。マーシャル安定度は、表３に示すように、廃石膏混合量が少ないものについては基準の5 kN以上を満たすことは出来ないが、廃石膏混合量が増加するにしたがい安定度が大きくなり、アスファルト量に対して70％の廃石膏を混合（配合番号５）すると基準を満たしている。一方、フロー値は、表３に示すように、廃石膏混合量が少ないものについては基準20〜40を満たすが、廃石膏混合量が増加するにしたがいフロー値が大きくなり、アスファルト量に対して80％を超える配合（配合番号６）では40を超えている。即ち、実施例３の密粒度アスコンの配合設計において、基準を満たす配合は配合番号５のみであった。

次に、本発明の第四の実施例として、実施例３においてフロー値が40を超えた配合（表３の配合番号６〜８）について、廃石膏ボードから得られた廃原紙を更に混合することによりフロー値の低下を図った、密粒度アスコンの配合設計実験について説明する。混合した廃原紙量は、総骨材（骨材＋石粉）に対して0.3％であって、これは、アスファルト舗装要綱に規定されたSMA混合物の添加繊維量に準拠したものである。なお、この廃原紙混合量は、アスファルトに対し4.8％に相当する。

廃原紙は、他の混合材料に比べ著しく比重が小さいため、先ず、相対的に軽いアスファルトと混合して馴染ませ、その後、骨材、石粉、廃石膏と共に加熱混合してアスファルト混合物を製造し、これを用いて廃原紙を更に混合した密粒度アスコンを作成して、その作成した密粒度アスコンのマーシャル安定度とフロー値を求めた。このように、廃原紙を、予めアスファルトと馴染ませることにより、より均一に混合されたアスファルト混合物を製造することができる。

試験結果を、表４に、廃原紙を混合しない実施例３の結果（表４中、（ ）内に記載した）と対比して、混合物重量組成、廃石膏比率と共に示す。表４に示したように、マーシャル安定度は３ケース共に増加し、フロー値は３ケース共に低下して基準を満たした。即ち、実施例４の密粒度アスコンの配合設計では、全ての配合で基準を満たしている。

次に、本発明の第五の実施例として、排水性アスコンの配合設計実験について説明する。即ち、実施例５は、排水性アスコンの配合設計において、廃石膏混合量がマーシャル安定度に与える影響を詳細に検証するために行った実験の一例であって、具体的には、表５に示すように、石粉量一定、即ち、標準配合の8.5とし、廃石膏混合量をアスファルト量の50％（表５の配合番号１）から100％（配合番号６）まで10％おきに変えた配合について安定度試験、及び透水試験を行ったものである。なお、実施例５は、総骨材（骨材＋石粉）に対して0.3％の廃原紙を添加しており、この廃原紙混合量は、アスファルトに対し6.0％に相当する。

骨材の配合比率は、6号砕石85.0重量部／粗砂10.0重量部であって、この骨材と、石粉、予め廃原紙を混合して馴染ませたアスファルト、及び廃石膏とを、表５に示した混合物重量組成に従って、混合機（マルイ社製、「MIA-8815-」）中、混合温度約180℃、混合時間約60秒の混合条件で、加熱混合してアスファルト混合物を製造し、これを用いて排水性アスコンを作成して、その作成した排水性アスコンのマーシャル安定度等を求めた。

その結果を、表５に、混合物重量組成、廃石膏比率と共に示した。表５に示すように、マーシャル安定度は、廃石膏混合量が少ないものについては基準の3.5 kN以上を満たすことは出来ないが、廃石膏混合量が増加するにしたがい大きくなり、アスファルト量に対して80％の廃石膏を混合（表５の配合番号４）すると基準を満たしている。フロー値は、全ての配合について20〜40の間の値を示し、基準を満足している。透水係数は、全ての配合について9.4×10^-2 〜1.08×10^-1（cm/sec）の範囲にあり、基準1.0×10^-2（cm/sec）以上を満足している。又、空隙率も、全ての配合について15.2〜16.9％の範囲にあり、基準15〜20％を満足している。

即ち、実施例５の排水性アスコンの配合設計では、アスファルト量に対して80％（総骨材に対しては4％）以上の廃石膏を混合した配合（配合番号４〜６）により、基準を満たす排水性アスコンが得られている。

以上、詳細に説明した実施例によれば、廃石膏ボードから得られた廃石膏を、価格が安く主に軽交通道路に用いられているストレートアスファルトを排水性舗装用や砕石マスチック舗装用に改質できる、舗装用アスファルト改質剤として活用することができる。又、廃石膏ボードから得られた廃原紙を更に添加することにより、アスコンのマーシャル安定度を増加させフロー値を低下させることができる。

即ち、上述した実施例によれば、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができ、又、社会的に資源のリサイクルという役割をも果たすことができる。更に、大量に排出される廃棄物である故に安価な廃石膏を用いるため、安価な舗装用アスファルト改質剤を提供することができ、安価な舗装用バインダー組成物を提供し、安価なアスファルト舗装工法を提供することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、特許請求の範囲で規定された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その形態や細部に種々の変更がなされても良いことは明らかである。例えば、実施例では、標準的なアスコンの代表として密粒度アスコンを説明したが、他の標準的なアスコン、例えば、粗粒度アスコン、開粒度アスコン等についても、同様な配合設計により実施することができる。

Claims (11)

1. 廃石膏ボードから得られた廃石膏を主成分としてなる舗装用アスファルト改質剤。
2. アスファルトを主成分とする舗装用バインダー組成物であって、該アスファルトの改質剤として請求項１記載の舗装用アスファルト改質剤を含む組成物であることを特徴とする舗装用バインダー組成物。
3. 前記舗装用バインダー組成物は、アスファルト100重量部に対して、前記廃石膏60〜120重量部を含む組成物であることを特徴とする請求項２記載の舗装用バインダー組成物。
4. 前記舗装用バインダー組成物は、混合された組成物であって、前記舗装用アスファルト改質剤により改質された組成物であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の舗装用バインダー組成物。
5. 前記舗装用バインダー組成物は、混合され、針入度40以下、軟化点70℃以上に改質された組成物であることを特徴とする請求項４記載の舗装用バインダー組成物。
6. 前記舗装用バインダー組成物は、廃石膏ボードから得られた廃原紙を更に含むことを特徴とする請求項２乃至請求項５記載の舗装用バインダー組成物。
7. 前記舗装用バインダー組成物は、アスファルト100重量部に対して、前記廃原紙4〜12重量部を含む組成物であることを特徴とする請求項６記載の舗装用バインダー組成物。
8. 前記舗装用バインダー組成物の原料として用いるアスファルトは、ストレートアスファルトであることを特徴とする請求項２乃至請求項７記載の舗装用バインダー組成物。
9. 請求項２乃至請求項８記載の舗装用バインダー組成物と骨材とを含み加熱混合したアスファルト混合物を用いることを特徴とするアスファルト舗装工法。
10. 前記加熱混合したアスファルト混合物は、排水性舗装用アスファルト混合物であることを特徴とする請求項９記載のアスファルト舗装工法。
11. 前記加熱混合したアスファルト混合物は、砕石マスチック舗装用アスファルト混合物であることを特徴とする請求項９記載のアスファルト舗装工法。