JP2009073905A - 常温アスファルト合材添加用カプセル体 - Google Patents

Abstract

【解決課題】カプセル体乃至このカプセル体を添加した常温アスファルト合材につき、その長期貯蔵性の改善を図ると共に早期強度の発現を可能とする。
【解決手段】その気泡内に湿気硬化型の接着剤を飽和させて内蔵するスポンジ体と、このスポンジ体を被覆するパラフィンワックスの皮膜とからなるカプセル体であって、常温アスファルト合材に添加することによって、常温アスファルト合材の長期貯蔵性と早期強度の発現を可能とする常温アスファルト合材添加用カプセル体。
【選択図】図１

Description

本発明はアスファルト舗装、コンクリート舗装等の補修施工に適用される補修材において、この補修材に添加混合して使用されるカプセル体に関するもので、カプセル体自体として、内部に包皮内蔵されてスポンジに飽和された接着材の接着機能を持続的に維持することができ、また、当該カプセル体を常温アスファルト合材に添加して補修材として使用する場合には、これによって、カプセル体を添加したその補修材の保管の際に、長期間貯蔵を可能とし、且つ、そのカプセル体を添加した補修材を使用した施工時には、締固め後に早期の強度を発現することができと共に、雨天時であっても、雨水に影響されずに施工可能とすることのできる、常温アスファルト合材添加用カプセル体を提供するものである。

舗装補修材として、従来の常温アスファルト合材の多くは、アスファルト合材製造時に、オイル系のカットバックス剤や石油樹脂、天然樹脂等を添加することによって、アスファルトの有する接着能力の発揮時期を遅らせると共に、添加剤を加えることによって、接着強度を補完し、常温で締固めても、強度が発現し、舗装体としての強度を確保する方法を採用していた。
しかし、従来の常温アスファルト合材では、常温での締固め施工が可能であるものの、接着強度を高めるための添加剤は施工時に同時に添加処理される材料であって、予め作り貯めしておく上で長期保存が難しく問題を有し、このことから、施工時に資材を調達する上で問題を残すものであった。また、添加剤はアスファルトの有する接着能力の発揮時期を遅らせることから、雨天の場合には施工時の接着が早期に実現されないことから施工上に問題を残していた。
以上の状況下にあって、わが国では近年、長期間（少なくとも３ヶ月ないしそれ以上）の貯蔵が出来て、締固め後に早期に強度が発現し、かつ雨天であっても施行が可能で、施行が簡単で且つ確実であり、経済的な常温アスファルト合材が求められるようになってきた。しかし、これまでの常温アスファルト合材は、製造後施工までの長期保存と施工時の早期強度発現というこれらの相反する要請に十分応えられなかった。
特開２００１−１３１３８８

以上のように、従来の常温合材に求められている課題は、（イ）長期間（３ヶ月以上）保存しても、施工時には常温で施行可能なハンドリングを保有していること、（ロ）締固め後、強度が早期に発現し、交通の供用によっても骨材が飛散しないような状態を達成し得ること、（ハ）雨天時あるいは路面に滞水していても、早期に強度が発現し交通の供用に耐え得ること、（ニ）簡単に施行が行なえること、（ホ）経済的な材料であること、などである。
しかし、これらの相反する要請を十分かなえる常温合材は製造されていない。

これらの問題の中で、長期間保存が可能であって、施工時には常温で施行が可能なハンドリング性能を有しており、さらに施工後は早期強度が期待できるという、相反するニーズを満足させる製品をつくることは難しかった。
そのため、この、長期保存を可能にし、施工時における常温での施工を可能にするため、オイル系のカットバックス剤や石油樹脂、天然樹脂等を添加し、常温でハンドリングを保ちつつ、これに感圧系の樹脂や、湿気硬化性あるいは酸化型の樹脂を添加し、上記の問題を解決しようと試みている。しかし、それぞれ問題があった。
例えば、上記において、感圧系の樹脂を使用した場合には、反応速度が遅いため長期貯蔵は可能となるが、締固め後の早期の高強度は実現できなかった。
一方、上記において、湿気硬化型の樹脂を添加した場合、早期の高強度は実現でき、改善できるものであっても、空気中の水分を吸収し硬化するため、長期貯蔵後のハンドリングの確保が困難であった。
そこで、空気中の水分を吸収して硬化することのないように、湿気硬化型の樹脂を空気中の水分から遮断するため、貯蔵時に密封式の容器を使用する、あるいは、施工直前に湿気硬化型の２液反応樹脂を添加する方法が案出された。
しかし、施工直前の添加処理に細心の注意を要し煩雑であるなど、それらは非常に高価な常温合材となった。
さらに、上記において、酸化型の樹脂を使用した場合も、前述の湿気硬化型の樹脂を使用した場合と同様な問題を抱えるものであった。

本発明は、その気泡内に湿気硬化型の石油系接着剤を飽和させて内蔵するスポンジ体と、このスポンジ体を被覆するパラフィンワックスの皮膜とからなるカプセル体である。これによって、湿気硬化型の石油系接着剤をカプセル体内に封じ込め、当該接着剤の硬化反応を長期に亘り阻止し、接着機能の待機状態を長期持続すると共に、カプセル体の破壊によって、湿気硬化型の接着剤が水分を受けて迅速に硬化しやすい状態へと開放されるものである。
また、本発明は、前記カプセル体を常温アスファルト合材に添加することによって得られた舗装用補修材でもある。さらに詳しくは、本発明は、従来からの長期保存と常温施工を可能にする、オイル系カットバック剤や石油樹脂、天然樹脂を添加したアスファルト合材を利用して、常温でハンドリングを保つようにし、その上で更に、前記した湿気硬化型の接着剤を内包したカプセル体を添加した舗装補修材である。これによって、従来の常温アスファルト合材を改良し、前述の相反する長期保存と施工時早期強度発現の２つのニーズを満足する常温アスファルト合材の提供が可能となる。
このことを踏まえれば、前記カプセル体は、常温アスファルト合材添加用カプセル体であるといえる。

内部に湿気硬化型の接着剤を防水性の樹脂の外被で封じ込めたカプセル体になるこの発明により、その貯蔵中は硬化反応が長期に亘り阻止され、カプセル体５内の接着機能が長期に亘り持続される。一方、何らかの外力を加えることによりカプセル体５が破壊されたときには、湿気硬化型の接着剤は、カプセル体５からの流出により、外部環境の水分と接触し、迅速に硬化するカプセル体として提供することが出来る。
また、当該カプセル体を常温アスファルト合材に添加混合して使用するときには、舗装材として従来の方法では難しかった、施工が可能な貯蔵期間の調整と硬化後の強度設定が可能となる。
なお、貯蔵期間の調整については、ベースとなる常温合材に添加するカットバックス剤の種類、添加量を変えることによって実現できる。また、硬化後の強度の設定についてはカプセル体の量やカプセル体内に封入する接着剤の種類を選択することで可能となる。さらに、強度の発現期間の調整については、カプセル内に封入する接着剤の種類を変えることによって可能となる。
したがって、これらの常温アスファルト合材の貯蔵性（貯蔵期間）と硬化後の強度及び強度の発現期間の調整が可能となることにより、本発明のカプセル体を混合した常温アスファルト合材は、多目的な利用方法可能となった。このことから、短期貯蔵型や災害時の備蓄品として長期貯蔵が可能であり、しかも早期強度の発現を可能にする常温合材が、上記したカプセル体の調整により目的に合わせて簡単に製造できるので、各種のカプセル体の製造が容易となった。

本発明のカプセル体の製造について述べる。図６に示すように、先ず、多孔質で脆弱な物質をスポンジとし、これに湿気硬化型の石油系接着剤を、圧力差を利用して浸透させ、スポンジの中を湿気硬化型の石油系接着剤で充填させる。その後、製造したスポンジを防水性の樹脂を使用して被覆し、外被となる皮膜を形成して作製する。この皮膜は、カプセル体の中の湿気硬化型樹脂と空気を遮断する。
上述のように本発明のカプセル体は、湿気硬化型の樹脂を浸透させて内蔵するスポンジと、このスポンジを被覆する皮膜とにより構成された構造を有し、内部の湿気硬化型樹脂は外被により空気が遮断されるので、これによって、貯蔵中の湿気硬化型の石油系接着剤の反応を長期に亘って阻止し、したがって、カプセル体及びカプセル体を配合した補修材は製造時のハンドリングを施工時まで保ち、長期貯蔵性が可能とされる。
本発明のカプセル体を添加した常温アスファルト合材になる舗装補修材の施工に際して、当該補修材はその転圧施工時、配合されたカプセル体と共に締固められる。このとき、カプセル体は締固め時に受ける外力によって破損し、カプセル体中の湿気硬化型の石油系接着剤が周囲の常温合材に染み出る。そこで、カプセル体から滲み出た湿気硬化型の石油系接着剤は周辺の空気と接触し硬化反応を開始し、早期強度の発現を実現化する。

常温アスファルト合材に対するこの湿気硬化型の接着剤の適用方法には、次の２つの方法が考えられる。
一液性の湿気硬化型の接着剤とする方法と、二液性の湿気硬化型の接着剤とする方法である。
その１つの方法は、スポンジの中に滲み込ませる接着剤を、一液性の湿気硬化型の接着剤とする方法である。この方法によれば、二液性の湿気硬化型の接着剤を使用した場合と異なり、２液の混合比による強度の差が発生し難い特徴を持つ。
２つ目の方法は、添加剤として主剤と硬化剤からなる二液性の湿気硬化型の接着剤を使用する方法である。この方法の場合は、予め常温合材中に二液性の湿気硬化型の接着剤の一方の主剤を添加しておき、カプセル中に湿気硬化型の接着剤の他方の硬化剤を使用する方法である。この場合、カプセル体の量を減少させることが出来る利点がある。ただし、敷設後の補修材において、２液の混合比による強度の差が発生しやすい欠点をもつと同時に未反応の主剤が残存する可能性が高く,不経済でもある。
本発明のカプセル体としては、好適には、一液性の湿気硬化型の接着剤とする方法を採用することとし、スポンジの中に滲み込ませる接着剤を一液性の湿気硬化型の接着剤とした。また、これを利用し、本発明のカプセル体を混合した常温型アスファルト合材とする舗装用補修材にあっては、強度の差が発生し難い特徴を持ち強度の均一性が高く、敷設後の耐久性を改善する補修材が提供できることになった。

本発明に使用するカプセル体は、舗装用補修材に上記一液性、２液性の各湿気硬化型の接着剤の適用方法のいずれの方法を適用するものであっても、湿気硬化型の接着剤はカプセル体内に封じ込められているので、当該カプセル体を含むアスファルト合材の補修材にあっては、この補修材について、貯蔵中の硬化反応を阻止することができ、したがって長期貯蔵が可能であり、且つ、施工後の早期強度の発現を促進するといった、相反する２つのニーズを同時に満足することを可能とした。

本発明では、図６に示すように、カプセル体内のスポンジとしてのパーライト（真珠岩を高熱発泡させた物質）を使用した。スポンジとして使用できる材料は、多孔質でその空隙が連続空隙を形成している物質で、更に、転圧等の外力で簡単に破損する程度の強度のものであれば他のものでもよい。このパーライトの空隙を一液性の湿気硬化型の接着剤を減圧下で飽和させた。一液性の湿気硬化型の接着剤としては、本発明ではエポキシ樹脂の接着剤を使用した。その理由は、エポキシ接着剤がアスファルトとの親和性に優れていると共に、硬化後に高強度が期待できるからである。しかし、これに限定されることはなく、他の接着剤でも使用が可能である。
このカプセル体は、一液性の湿気硬化型の接着剤を飽和させたパーライトを、防水性の樹脂で被覆して作る。ここで、前記の防水性の強い樹脂としては、第２世代アクリル樹脂やシリコン樹脂あるいはパラフィンワックスなどが最適である。
このカプセル体を、オイル系のカットバックス剤や石油樹脂、天然樹脂等を添加して作った常温合材に混入し、舗装用補修材となし、３ヶ月貯蔵する。使用に当って、カプセル体混入常温合材の補修材を舗装道の破損部分に装填均しその後、ロードローラー等の使用によって、前記常温合材の補修材を締固め、その外力でカプセル体を破損させ、カプセル体中の湿気硬化型の接着剤をカプセル体から滲み出させることで、常温合材の中に湿気硬化型の接着剤を混入し、この接着剤が空気中の水分と反応・硬化し、常温合材の強度の発現を促進することができる。

一般的には、アスファルトと他の物質を混合する場合には、アスファルトを１００℃以上に加熱することで、粘度を低下させてより迅速な混合を可能とする。本発明の場合もオイル系のカットバック剤や石油樹脂、天然樹脂等を添加して常温合材用バインダーを作ったが、接着剤を内包したカプセル体を常温合材に混合する時は、接着剤が硬化しないような温度にする必要があり、従って、ベースとなる常温合材と、カプセルの温度は１００℃以下とする。

本発明では、カプセル体が湿気硬化型の接着剤を内包しており、常温合材に適用した場合でも、添加剤として湿気硬化型の接着剤を使用する形態は保持されるため、水分があっても強度の発現に影響がなく、むしろ強度は早期に発現するため、雨天時あるいは、水が滞留した状態であっても、供用性を満足するような常温合材の施工が可能となる。

本発明において、カプセル体５は、図１に示すように、一液性の湿気硬化型の接着剤２を飽和して含浸したパーライトになるスポンジ１を、防水性の樹脂として好適なパラフィンワックスの皮膜３により被覆したものである。湿気硬化型の接着剤はカプセル体５内に封じ込められているので、貯蔵中の硬化反応が長期に亘り阻止され、カプセル体５内の接着機能が長期に亘り持続される。一方、何らかの外力を加えることによりカプセル体５は破壊されたときには、湿気硬化型の接着剤は、カプセル体５からの流出により、外部環境の水分と接触し、迅速に硬化する。
なお、カプセル体の被覆外被は、撥水性の樹脂を使用して作製される。また、カプセル体を製造する際、湿気硬化型の接着剤を漏出させないため、瞬間冷凍処理や剥離材の使用処理を行なうこともできる。

そこで、このカプセル体の製造について説明する。図６に示すように、先ず、直径２ｍｍ〜１０ｍｍのパーライトを一液性の湿気硬化型の接着剤を減圧下で飽和する。次いで、一液性の湿気硬化型の接着剤で飽和したパーライトをパラフィンワックスで被覆する。このようにして、カプセル体５を製造する。
なお、前記一液性の湿気硬化型の接着剤で飽和したパーライトをパラフィンワックスでコーチィングする際、パラフィンワックスの粘性を低下させるため、イソパラフィン系炭化水素や脂肪族／脂環式炭化水素混合物、あるいは芳香族炭化水素などの炭化水素類の添加剤を用いることもある。

本発明において、補修材の場合、ベースとなる常温合材は、図６に示すように、先ず、骨材と加熱したアスファルトを、骨材の重量配合で３％〜５％混合した。さらに、この混合物に石油系樹脂をアスファルトの重量比の１０％〜４０％に相当する量を添加し混合して製造した。
また、添加材としてのカプセルの製造は、前述したように、直径２ｍｍ〜１０ｍｍのパーライトを一液性の湿気硬化型の接着剤を減圧下で飽和し、この一液性の湿気硬化型の接着剤で飽和したパーライトをパラフィンワックスで被覆しカプセル体が製造される。
製造されたカプセル体を、１００℃以下にしたベースとなる常温合材に重量比で０．５％〜４％添加・混合し、本発明の適用例の常温合材とした。

常温３ヵ月後、本常温合材を締固め、強度の発現性をマーシャル安定度試験で他の既存の常温合材と比較した。この場合、実験条件は、次のようにした。常温合材の養生時の温度は２０℃とし、締固め時の温度も同様な温度とした。締固めは、動的締固めを採用し、マーシャル安定度試験で定める突き固め試験方法を採用し、施工現場で通常締め固める最低と思われる締固めエネルギーとして、突き固め回数は片面２５回とした。なおこの場合における突き固め回数の規定は、図３に示すように、実施工事に振動コンパクタを使用した転圧を想定した場合、締めか貯められた合材の密度は、マーシャル安定度試験に規定されている突き固め試験において、突き固め回数が、２５回の密度に相当するものであったことによる。
また、締固め後の養生温度は２０℃とし、マーシャル安定度試験も２０℃とした。これは、通常の温度下（国内の年間平均温度は２０℃である）ので、養生、強度発現を再現しようとしたものである。
以上の条件の下での試験結果は、図４及び図５に示され、以下説明する。

図４は、強度の発現性の試験結果を示すものである。突き固め回数片面２５回、突き固め時の温度２０℃とする各サンプルにより、マーシャル試験時の温度２０℃の下にマーシャル安定度（ＫＮ）を測定した。これによれば、カットバックス剤の添加の有無、カットバックス剤を添加した場合のＡＳ量に対するカットバックス剤の添加量をマトリックスにして試験した結果が示され、これによれば、カットバックス剤を添加した場合には、従来の無添加のものよりマーシャル安定度（ＫＮ）を３倍前後向上させることができた。また、添加するにしても、ＡＳ量に対するカットバックス剤の添加量を２０％から３０％のように増加することによって、一層マーシャル安定度（ＫＮ）を向上することができ、さらに施工後の経過日数によってもマーシャル安定度（ＫＮ）が向上することを教えている。

また、図５は、乾燥時に締固めた供試体と湿潤時に締固めた供試体との強度比較を示すものである。試験サンプルとして、カプセル体内の一液性エポキシ樹脂になる湿気硬化型の接着剤の添加量２０％として作成したものをベースとして使用する場合の結果を示す。突き固め回数、突き固め時の温度条件について、先に示した同じ条件で加工し作成したサンプルを用い、マーシャル試験時の温度も先の図４と同じ条件２０℃の下にマーシャル安定度（ＫＮ）を、乾燥時と湿潤時をパラメーターとして測定した。この図５においても、図４の試験結果と同様に、施工後の経過日数によりマーシャル安定度（ＫＮ）が向上することはもちろん、乾燥時より湿潤時においてよりマーシャル安定度（ＫＮ）を向上させることができるものであった。これは、雨天時の施工において雨天条件が何ら支障にならないことを示唆するものであった。
以上から、本発明の常温合材は、貯蔵性、強度の発現性、耐水性等に優れた常温合材であることが判明し、図４，５に示したとおりである。
本発明のカプセル体を常温合材に混合することにより少なくとも３ヵ月は、強度の発現性、耐水性等に品質を保証し、したがって貯蔵性の優れた常温合材を得ることができ、造り貯めが可能で、資材調達を容易にすることができる。

カプセル体の層構造説明図である。 貯蔵時のカプセル体入り常温合材を示す一部断面拡大模式図である。 敷き均し時カプセル体入り常温合材を示す一部断面拡大模式図である。 カプセル体を破損する転圧後のカプセル体入り常温合材（カプセル体破損後の状況）を示す一部断面拡大模式図である。 最適突き固め回数の決定を求めるための図である。 強度の発現性の比較試験結果を示す図である。 乾燥時に締固めた供試体と湿潤時に締固めた供試体との強度比較を示す図である。 カプセル体入り常温アスファルト合材を得るための配合処理工程を示す概要説明図である。

符号の説明

１ スポンジ（パーライト）
２ 湿気硬化型の接着剤
３ 皮膜
４ 常温合材
５ カプセル体
６ 破損したカプセル体
Ａ 舗装用補修材

Claims (1)

1. その気泡内に湿気硬化型の石油系接着剤を飽和させて内蔵するスポンジ体と、このスポンジ体を被覆するパラフィンワックスの皮膜とからなるカプセル体であって、常温アスファルト合材に添加することによって、常温アスファルト合材の長期貯蔵性と早期強度の発現を可能とする常温アスファルト合材添加用カプセル体。

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