JP2006124236A - ハイブリッド骨材及びその製造方法、並びにこのハイブリッド骨材を使用した舗装材料及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 排水性を低下させることなく、長期間の使用に対しても湿潤時における滑り抵抗性の低下を抑制するようにしたハイブリッド骨材及びその製造方法、並びにこのハイブリッド骨材を使用した舗装材料及びその施工方法を提供する。
【解決手段】 平均粒子径を０．１〜５．０ｍｍとする弾性粒子と平均粒子径を０．０５〜５．０ｍｍとする硬質粒子とをそれぞれ分散して混在させた複数粒子の集合体からなるハイブリッド骨材とその製造方法、並びにこのハイブリッド骨材を樹脂バインダーで固化した舗装材料及びその施工方法。
【選択図】 図１

Description

この発明はハイブリッド骨材及びその製造方法、並びにこのハイブリッド骨材を使用した舗装材料及びその施工方法に関し、さらに詳しくは、排水性を低下させることなく、長期間の使用に対しても湿潤時における滑り抵抗性の低下を抑制するようにしたハイブリッド骨材及びその製造方法、並びにこのハイブリッド骨材を使用した舗装材料及びその施工方法に関する。

従来から、廃タイヤ等に代表される使用済みのゴム物品を粉砕して粉末ゴムとし、これを骨材として樹脂等のバインダーで固化した成形品が、土木・建築分野を中心にして広く利用されてきた。このような成形品では、骨材とバインダーとの接着を確保することが難しく、これまで様々な対策が施されてきた。

この対策の一環として、骨材とバインダーとの接着を強固にさせると同時に、成形品における空隙を確保して排水性や吸音性を向上させるために、図３に示すように、骨材Ｑを、粉末ゴムＧの表面に微細な硬質の粒子Ｓを多数添着させた所謂ハイブリッド構造に構成し、これを樹脂からなるバインダーで固化するようにした提案がある（例えば、特許文献１参照）。

また、このようなハイブリッド骨材（複合型骨材）を使用した多孔質成形品は、良好な吸音性や湿潤時における優れた滑り抵抗性を有するため、このような利点を生かして、車道や歩道の舗装材料として適用するようにした提案がある（例えば、特許文献２、３参照）。しかしながら、これらの提案による舗装路面では、舗装材料を施工した初期の段階では湿潤路面での良好な滑り抵抗性が確保できるものの、時間の経過と共に粉末ゴムの表面に添着させた微細な硬質粒子（表面材）が徐々に脱落してしまい、湿潤路面での滑り抵抗性が次第に低下するという問題があった。
特開２００１−２４７６７８号公報 特開２００１−２４８１０３号公報 特開２００１−２４１００５号公報

この発明の目的は、かかる従来の問題点を解消し、排水性を低下させることなく、長期間の使用に対しても湿潤時における滑り抵抗性の低下を抑制するようにしたハイブリッド骨材及びその製造方法、並びにこのハイブリッド骨材を使用した舗装材料及びその施工方法を提供することにある。

上記目的を達成するためのこの発明のハイブリッド骨材は、平均粒子径を０．１〜５．０ｍｍとする弾性粒子と平均粒子径を０．０５〜５．０ｍｍとする硬質粒子とをそれぞれ分散して混在させた複数粒子の集合体からなることを要旨とする。

また、この発明のハイブリッド骨材の製造方法は、以下に掲げる５つの形態を要旨とする。すなわち、
（１）弾性粒子及び硬質粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物に接着剤を注入しながら攪拌を続け、各粒子の表面に接着剤が添着した段階で攪拌を中止して混合物を硬化させ、しかる後この硬化物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級する。
（２）弾性粒子及び硬質粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物に接着剤を注入しながら攪拌を続け、この混合物が硬化し始めた段階で、この硬化開始物を粒状に粉砕し、次いで粉砕された粒状物が完全に硬化した後、この硬化した粒状物を粒子径に応じて分級する。
（３）弾性粒子、硬質粒子及び硫黄粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物を加硫成形し、しかる後この加硫成形物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級する。
（４）弾性粒子、硬質粒子及び熱可塑性又は熱硬化性の樹脂粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物を加熱成形し，しかる後この成形物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級する。
（５）弾性粒子及び硬質粒子を混合して少量の接着剤を添加しながら攪拌し、これら各粒子を一体化させて核を形成する第一工程と、その後この核に新たに少量の接着剤を加えて攪拌を続け，更に弾性粒子及び硬質粒子を添加して成長させる第二工程と、この第二工程の操作を繰り返すことによって弾性粒子及び硬質粒子を分散して混在させた複数粒子の集合体を形成する。

さらに、この発明のハイブリッド骨材を使用した舗装材料は、上述するこの発明に係るハイブリッド骨材を樹脂バインダーで固化させたことを要旨とし、この発明の舗装材料の施工方法は、以下に掲げる２つの形態を要旨とする。すなわち、
（１）あらかじめ上述するハイブリッド骨材及び樹脂バインダーを、必要に応じて着色用の顔料を加えて混練りした後、この混練り物をシート状に加熱成形してパネル状の舗装材料を製造しておき、現場においてこのパネル状の舗装材料を接着剤を使用して路面上に敷設する。
（２）現場において上述するハイブリッド骨材及び樹脂バインダーを, 必要に応じて着色用の顔料を加えて混合し、この混合物を路面上に敷設して硬化させる。

この発明によれば、舗装材料を形成する骨材を平均粒子径が０．１〜５．０ｍｍの弾性粒子と平均粒子径が０．０５〜５．０ｍｍの硬質粒子とをそれぞれ分散して混在させた複数粒子の集合体で構成し、これに樹脂をバインダーとして一体化することにより舗装材料を構成したので、骨材自体が多孔構造を形成すると共に、骨材とバインダーとの間にも空隙が形成されることから、舗装材料としての排水性が確保される。

さらに、骨材が弾性粒子と硬質粒子とを分散して混在させた複数粒子の集合体からなるので、舗装材料を施工した初期の段階では、骨材における硬質粒子が湿潤路面での摩擦力を保って良好な滑り抵抗性を確保し、施工後の時間の経過と共に硬質粒子が脱落しても、周囲の硬質粒子がこれを補完して滑り抵抗性の低下を抑制することができる。

以下、この発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１はこの発明の実施形態からなるハイブリッド骨材の構造を示す断面図である。

この発明のハイブリッド骨材１は、弾性粒子２と硬質粒子３とをそれぞれ分散して混在させた複数粒子の集合体により構成されている。弾性粒子２はその平均粒子径を０．１〜５．０ｍｍとし、硬質粒子３はその平均粒子径を０．０５〜５．０ｍｍとして、これら弾性粒子２と硬質粒子３とが接着剤を介して一体化されている。したがって、ハイブリッド骨材１自体が多孔質の構造を有する。

このように構成されたハイブリッド骨材１は、図２に例示するように樹脂バインダー４で固化されて道路や歩道等の舗装材料５として利用される。弾性粒子２と硬質粒子３との集合体からなるハイブリッド骨材１は、その平均粒子径が０．３〜１５．０ｍｍとなるように調整するとよい。これにより、路面の舗装材料としての耐久性を維持したうえで、優れた排水性及び吸音性を確保することができる。

弾性粒子２の平均粒子径が０．１ｍｍ未満であったり、硬質粒子３の平均粒子径が０．０５ｍｍ未満であると、各粒子間の間隔が狭くなり過ぎて舗装材料としての排水性が悪化することになり、弾性粒子２の平均粒子径が５ｍｍ超であったり、硬質粒子３の平均粒子径が５ｍｍ超であると、舗装材料としての耐久性が低下することになる。

この発明において、弾性粒子２は好ましくは加硫ゴムからなり、特に廃タイヤに代表される使用済みのゴム物品を粉砕した粒状体が最も好ましく使用される。また、硬質粒子３としては、特に限定されないが、天然石や人工石等が使用され、特に珪砂又は窒化珪素や炭化珪素等の珪素化合物からなる粒状体が好ましく使用される。

また、ハイブリッド骨材１における弾性粒子２と硬質粒子とが占める体積の割合は、弾性粒子２の占める全体積と硬質粒子の占める全体積との比が１０／９０〜９０／１０となるように調整するとよい。このように調整することにより、路面の舗装材料に適用させた場合における排水性を維持すると共に、湿潤時の耐滑り特性を長期にわたり確保することができる。すなわち、舗装材料を施工した初期の段階では、路面に露出した硬質粒子２が摩擦力を保持して良好な耐滑り性を発揮し、時間の経過と共に硬質粒子２が脱落しても、周囲の硬質粒子２がこれを補完して耐滑り性の低下を抑制するからである。

この発明において、ハイブリッド骨材１における空隙率を１０％以下、好ましくは２％以上になるように調整するとよい。これにより、舗装材料としての耐久性を確保しながら排水性の低下を抑制することができる。空隙率が１０％超では舗装材料としての耐久性が低下することになる。

この発明のハイブリッド骨材１は、以下に掲げる５つの方法により製造される。第１の製造方法は、弾性粒子２及び硬質粒子３を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物に接着剤を注入しながら攪拌を続け、各粒子の表面に接着剤が添着した段階で攪拌を中止して混合物を硬化させ、しかる後この硬化物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級することを特徴とする。

ここで、弾性粒子２には廃タイヤに代表される使用済みのゴム物品を粉砕した粒状体が好ましく使用され、硬質粒子３には珪砂又は珪素化合物からなる粒状体が好ましく使用される。また、弾性粒子２及び硬質粒子３の表面に添着する接着剤としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる接着剤が使用される。

この発明において、弾性粒子２及び硬質粒子３の表面には、あらかじめ弾性粒子２と硬質粒子３との接着を強固にさせるために表面処理を施しておくとよい。ゴム粒子等の弾性粒子２の表面処理方法には、化学的な処理方法（官能基付与）や物理的な処理方法（表面酸化，溶剤）が挙げられるほか、濡れ性の改良（溶剤洗浄，樹脂コーティング）を施す場合がある。硅砂等の硬質粒子３の表面処理方法としては、カップリング剤（シラン系、チタネート系等）による乾式、湿式処理が挙げられる。

第２の製造方法は、弾性粒子２及び硬質粒子３を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物に接着剤を注入しながら攪拌を続け、この混合物が硬化し始めた段階で、この硬化開始物を粒状に粉砕し、次いで粉砕された粒状物が完全に硬化した後、この硬化した粒状物を粒子径に応じて分級することを特徴としている。

この場合にあっても、弾性粒子２及び硬質粒子３に混合する接着剤は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる接着剤が好ましく使用される。また、硬化開始物を粒状に粉砕する工程は、公知のチョッパー等により粉砕を行なうとよい。

第３の製造方法は、弾性粒子２、硬質粒子３及び硫黄粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物を加硫成形し、しかる後この加硫成形物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級することを特徴としている。ここで、弾性粒子２、硬質粒子３及び硫黄粒子からなる混合物を加硫成形する工程は、混合物を型枠内に充填し、公知の加硫プレス等を使用して行なうとよい。

第４の製造方法は、弾性粒子２、硬質粒子３及び熱可塑性又は熱硬化性の樹脂粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物を加熱成形し，しかる後この成形物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級することを特徴としている。

ここで、熱可塑性の樹脂粒子としてはウレタン樹脂やポリアミド樹脂からなる樹脂粒子が好ましく使用され、熱硬化性の樹脂粒子としてはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂からなる樹脂粒子が好ましく使用される。

第５の製造方法は、弾性粒子２及び硬質粒子３を混合して少量の接着剤を添加しながら攪拌し、これら各粒子を一体化させて核を形成する第一工程と、その後この核に新たに少量の接着剤を加えて攪拌を続け，更に弾性粒子２及び硬質粒子３を添加して成長させる第二工程と、この第二工程の操作を繰り返すことによって弾性粒子２及び硬質粒子３を分散して混在させた複数粒子の集合体を形成するようにしたことを特徴とする。この製造方法は、特に粒子径の大きいハイブリッド骨材１を製造する場合に好ましく利用される。

また、この発明の舗装材料５を施工する方法は、以下に掲げる２つの形態からなる。すなわち、第１の施工方法は、あらかじめ上述するハイブリッド骨材１及び樹脂バインダー４を、必要に応じて着色用の顔料を加えて混練りした後、この混練り物をシート状に加熱成形してパネル状の舗装材料５を製造しておき、現場においてこのパネル状の舗装材料５を接着剤を使用して路面上に敷設することを特徴とする。

ここで、ハイブリッド骨材１及びバインダー用の樹脂４を混練りするには、公知のモルタルミキサー等の混合攪拌機を使用して行なうとよく、混練り物をシート状に加熱成形するには、混練り物を型枠内に充填し、公知の加熱プレス等を使用して行なうとよい。

第２の施工方法は、現場において上述するハイブリッド骨材１及び樹脂バインダー４を, 必要に応じて着色用の顔料を加えて混合し、この混合物を路面上に敷設して硬化させることを特徴とする。ここで、樹脂バインダー４としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられるが、好ましくはウレタン樹脂を用いるのがよい。

上述するように、この発明によれば、舗装材料を形成する骨材を平均粒子径が０．１〜５．０ｍｍの弾性粒子と平均粒子径が０．０５〜５．０ｍｍの硬質粒子とをそれぞれ分散して混在させた複数粒子の集合体で構成し、これに樹脂をバインダーとして一体化することにより舗装材料を構成したので、骨材自体が多孔構造を形成すると共に、骨材とバインダーとの間に空隙が形成されることから、舗装材料の排水性が確保される。

さらに、骨材が弾性粒子と硬質粒子とを分散して混在させた複数粒子の集合体からなることから、舗装材料を施工した初期の段階では、骨材における硬質粒子が湿潤路面での摩擦力を保持して良好な滑り抵抗性を確保し、時間の経過と共に硬質粒子が脱落しても、周囲の硬質粒子がこれを補完して滑り抵抗性の低下を抑制することができる。

弾性粒子２を廃タイヤを粉砕した粒子、 硬質粒子３を珪砂、接着剤をエポキシ系接着剤、樹脂バインダーをウレタン樹脂とすると共に、弾性粒子２と硬質粒子３との平均粒子径及び体積比をそれぞれ表１のように異ならせて、図３の構造を有する骨材を使用した従来舗装材料（従来例１、２）、図１の構造を有する骨材を使用した本発明舗装材料（実施例１〜３）、及び図１の構造を有する骨材を使用した比較舗装材料（比較例１，２）からなるパネル（厚さ：３０ｍｍ）をそれぞれ製作した。

各パネルをそれぞれ比較的交通量の多い車道の一部の全幅にわたって仮施工し、仮施工後の３日後と施工後の１２ケ月経過後にそれぞれのパネルの一部を剥がして、以下の要領により各パネルの湿潤状態における滑り抵抗を測定すると共に、仮施工前の新品時における各パネルの排水量を測定し、これらの結果を表１に併記した。
〔湿潤状態における滑り抵抗の測定〕
仮施工後の３日後と施工後の１２ケ月経過後の各パネルの表面に霧状に水を散布し、ポータブルスキッドレジスタンステスターにより滑り抵抗（μ）を測定した。更に、滑り抵抗（μ）の経時変化（低下率）を算出した。
〔新品時の排水量の測定〕
現場透水性試験器を用いて、４００ｃｃ流水する時間を計測し、１５秒間に流出する排水量（ｃｃ）を算出した。

表１より、本発明舗装材料は、従来舗装材料及び比較舗装材料に比して、排水性を低下させることなく、長期間の使用に対しても湿潤時における滑り抵抗性の低下を抑制していることがわかる。なお、比較舗装材料（比較例１，２）は弾性粒子２又は硬質粒子３の平均粒子径が小さ過ぎて、ハイブリッド骨材１における空隙が少なくなり、排水性が低下している。

この発明の実施形態によるハイブリッド骨材の構造を示す断面図である。 この発明のハイブリッド骨材を使用した舗装材料の構造を示す断面図である。 従来のハイブリッド骨材の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ ハイブリッド骨材
２ 弾性粒子
３ 硬質粒子
４ 樹脂バインダー

Claims (13)

1. 平均粒子径を０．１〜５．０ｍｍとする弾性粒子と平均粒子径を０．０５〜５．０ｍｍとする硬質粒子とをそれぞれ分散して混在させた複数粒子の集合体からなるハイブリッド骨材。
2. 前記集合体の平均粒子径が０．３〜１５．０ｍｍである請求項１に記載のハイブリッド骨材。
3. 前記弾性粒子が加硫ゴムからなり、前記硬質粒子が珪砂又は珪素化合物からなる請求項１又は２に記載のハイブリッド骨材。
4. 前記集合体における前記弾性粒子の占める全体積と前記硬質粒子の占める全体積との比が１０／９０〜９０／１０である請求項１、２又は３に記載のハイブリッド骨材。
5. 前記集合体における空隙率が１０％以下である請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド骨材。
6. 弾性粒子及び硬質粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物に接着剤を注入しながら攪拌を続け、各粒子の表面に接着剤が添着した段階で攪拌を中止して混合物を硬化させ、しかる後この硬化物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級するハイブリッド骨材の製造方法。
7. 弾性粒子及び硬質粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物に接着剤を注入しながら攪拌を続け、この混合物が硬化し始めた段階で、この硬化開始物を粒状に粉砕し、次いで粉砕された粒状物が完全に硬化した後、この硬化した粒状物を粒子径に応じて分級するハイブリッド骨材の製造方法。
8. 弾性粒子、硬質粒子及び硫黄粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物を加硫成形し、しかる後この加硫成形物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級するハイブリッド骨材の製造方法。
9. 弾性粒子、硬質粒子及び熱可塑性又は熱硬化性の樹脂粒子を混合して攪拌し、これら各粒子がそれぞれ分散して混合された段階で、この混合物を加熱成形し，しかる後この成形物を粒状に粉砕し、次いで粉砕した粒状物を粒子径に応じて分級するハイブリッド骨材の製造方法。
10. 弾性粒子及び硬質粒子を混合して少量の接着剤を添加しながら攪拌し、これら各粒子を一体化させて核を形成する第一工程と、その後この核に新たに少量の接着剤を加えて攪拌を続け，更に弾性粒子及び硬質粒子を添加して成長させる第二工程と、この第二工程の操作を繰り返すことによって弾性粒子及び硬質粒子を分散して混在させた複数粒子の集合体を形成するようにしたハイブリッド骨材の製造方法。
11. 請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド骨材を樹脂バインダーで固化させた舗装材料。
12. あらかじめ請求項１１に記載のハイブリッド骨材及び樹脂バインダーを、必要に応じて着色用の顔料を加えて混練りした後、この混練り物をシート状に加熱成形してパネル状の舗装材料を製造しておき、現場においてこのパネル状の舗装材料を接着剤を使用して路面上に敷設する舗装材料の施工方法。
13. 現場において請求項１１に記載のハイブリッド骨材及び樹脂バインダーを, 必要に応じて着色用の顔料を加えて混合し、この混合物を路面上に敷設して硬化させる舗装材料の施工方法。
    

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