JP2012207520A - 再生舗装用混合物 - Google Patents

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Mitsuharu Kagawa
光治 香川
Hirochika Moriyasu
弘周 守安
Kentaro Koshi
健太郎 越
Hiroshi Taniguchi
博 谷口
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Abstract

【課題】常温で製造でき、常温での施工が可能であり、かつ、十分な柔軟性および強度を有する舗装体を与えることのでき、建設廃材として発生したコンクリート廃材を有効に再利用可能な再生舗装用混合物を提供すること。
【解決手段】コンクリート再生骨材を含む骨材、固化材、およびアスファルト乳剤を混合設備により混合してなる再生舗装用混合物を提供する。本発明の再生舗装用混合物は、さらに、高炉徐冷スラグを混合してなるものであることが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、再生舗装用混合物に関するものである。
従来から、建設廃材として発生したコンクリート廃材の再利用を図るために、このようなコンクリート廃材を破砕分級して、再生骨材として利用することが試みられている。
たとえば、このような再生骨材を用いて、舗装用の混合物を再生する際には、通常、コンクリート廃材に、再生添加剤を添加し、加熱・混合する方法が行なわれている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2004−285787号公報
しかしながら、従来の再生方法では、製造時および施工時に加熱を行なう必要があるため、加熱に伴ってCOが排出されることとなり、そのため、CO排出量削減という観点より、常温で製造可能であり、かつ、常温での施工が可能な再生骨材を用いた舗装用の混合物が望まれている。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、常温で製造でき、常温での施工が可能であり、かつ、十分な柔軟性および強度を有する舗装体を与えることのできる再生舗装用混合物を提供することで、建設廃材として発生したコンクリート廃材を有効に再利用することにある。
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、建設廃材として発生したコンクリート廃材を破砕して得られるコンクリート再生骨材に、固化材、およびアスファルト乳剤を混合して得られる混合物が、常温での施工が可能であり、かつ、十分な柔軟性および強度を有する舗装体を与えることができ、そのため、建設廃材として発生したコンクリート廃材を有効に再利用することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明によれば、コンクリート再生骨材を含む骨材、固化材、およびアスファルト乳剤を混合設備により混合してなる再生舗装用混合物が提供される。
本発明においては、さらに、高炉徐冷スラグを混合してなることが好ましい。
また、本発明においては、前記骨材が、アスファルト再生骨材をさらに含有することが好ましい。
さらに、本発明においては、前記混合設備による混合を、混合プラントにより行なったものであることが好ましい。
本発明によれば、常温で製造でき、常温での施工が可能であり、しかも、十分な柔軟性および強度を有する舗装体を与えることのできる再生舗装用混合物を提供することができる。
なお、従来より、路上に施工された路盤材を用いた路上再生路盤工法の一例として、路盤材を路上で破砕しながら、セメントおよびアスファルト乳剤を添加・混合するセメント・アスファルト乳剤再生路盤工法(CAE再生路盤工法)が知られている。しかしながら、このCAE再生路盤工法は、路盤材を材料とするものであり、本発明の再生舗装用混合物のようにコンクリート再生骨材を材料とするものとは、その技術を全く異にするものである。加えて、CAE再生路盤工法は、路盤上で、路盤材と、セメントおよびアスファルト乳剤とを混合するものであり、たとえば、混合プラントなどの混合設備により混合を行なう本発明の再生舗装用混合物と、この点においても全く異なるものである。
特に、CAE再生路盤工法では、路盤上で、路盤材と、セメントおよびアスファルト乳剤とを混合するものであるため、混合が不均一になる場合があり、そのため、得られる再生路盤の強度や柔軟性が必ずしも十分でないという問題がある。また、CAE再生路盤工法では、路盤上で混合を行なうものであるため、施工時に大量の塵や埃が舞ってしまうため、施工可能な場所が極めて限られてしまうという課題がある。
これに対し、本発明の再生舗装用混合物は、コンクリート再生骨材を含む骨材、固化材、およびアスファルト乳剤を混合設備により混合してなるものであるため、各成分を均一に混合できるため、得られる舗装体を、十分な柔軟性および強度を有するものとすることが可能となる。また、施工時には、本発明の再生舗装用混合物を敷き詰めて、常温で施工すればよいため、そのため、施工時に大量の塵や埃が舞うこともなく、住宅地や市街地等においても施工が可能なものである。さらに、本発明の再生舗装用混合物は、コンクリート再生骨材を用いるものであるため、建設廃材として発生したコンクリート廃材の再利用の促進にも資するものである。
本発明の再生舗装用混合物は、コンクリート再生骨材を含む骨材、固化材、およびアスファルト乳剤を混合設備により混合してなる舗装用の混合物である。
本発明で用いるアスファルト乳剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができ、ノニオン系、アニオン系、カチオン系のいずれのアスファルト乳剤であってもよい。本発明の再生舗装用混合物においては、アスファルト乳剤を用いているため、常温で製造でき、しかも、常温での施工が可能なものである。そのため、本発明の再生舗装用混合物は、常温で施工可能であるため、加熱の必要がなく、加熱に伴う炭酸ガスの発生もないので、地球環境保全の観点からも好適なものである。
本発明の再生舗装用混合物中における、アスファルト乳剤の含有量は、骨材100重量部に対して、好ましくは1〜15重量部であり、より好ましくは2〜7重量部以下であり、さらに好ましくは2重量部超、〜5重量部以下である。アスファルト乳剤の含有量を上記範囲とすることにより、得られる舗装体を十分な柔軟性および強度を有するものとすることができる。
また、アスファルト乳剤の含有量を比較的多くする場合、すなわち、骨材100重量部に対して、6〜15重量部、特に6〜11重量部とする場合には、吸水材をさらに添加することが好ましい。吸水材は、アスファルト乳剤に含まれる水分を吸収する作用を有するため、アスファルト乳剤の含有割合を、上記のように比較的多いものとした場合に、吸水材を添加することで、再生舗装用混合物の性状を調整することでき、施工時に、アスファルト乳剤に含まれる水の影響により、再生舗装用混合物が流動してしまうことを有効に防止することができ、これにより、施工に適したものとすることができる。
本発明で用いる吸水材としては、特に限定されず、比表面積が大きく、吸水性能に優れたものであればよく特に限定されないが、各種焼却灰や、ゼオライト、活性炭などが挙げられるが、吸水効果が大きく、しかも取り扱いが容易であることから、焼却灰が好ましく、とりわけ、パルプスラッジ焼却灰が特に好ましい。
パルプスラッジ焼却灰とは、製紙の製造過程で発生するパルプスラッジを焼却処分した際に発生する副産物を総称するものであり、特に限定されない。パルプスラッジ焼却灰の化学成分としては、たとえば、SiO、Al、CaOを主成分とし、その他の微量成分を含むものが挙げられる。また、微量成分としては、MgO、TiO、NaO、KO、SO、および塩素等が挙げられる。
パルプスラッジ焼却灰の組成は発生源や焼却方法等により異なるが、元素組成はCaO成分が30〜40重量%、SiO成分が20〜30重量%、Al成分が10〜20重量%、MgO成分が5〜10重量%程度のものが多い。また、パルプスラッジ焼却灰は、発生源や焼却方法やその温度により、素性が大きく異なるが、比較的低温で処理されたパルプスラッジ焼却灰は炭酸カルシウム、炭素、非晶質シリコンを主体とし、高温で処理されたパルプスラッジ焼却灰はゲーレナイト(2CaO・Al・SiO)等を含むものや、遊離石灰を多く含むものがある。遊離石灰とは、化合物や非晶質物質を形成していない酸化カルシウム(free-lime)を意味する。
吸水材を配合する場合における、吸水材の含有割合は、特に限定されないが、アスファルト乳剤の含有量に応じて設定することが望ましく、アスファルト乳剤:吸水材の重量比で、好ましくは1:0.2〜1:3の範囲であり、より好ましくは1:0.4〜1:1.5、さらに好ましくは1:0.5〜1:1の範囲である。吸水材の含有割合を上記範囲とすることにより、再生舗装用混合物の流動性を適切なものとすることができる。
また、本発明においては、骨材として、コンクリート再生骨材を含む骨材を用いる。コンクリート再生骨材としては、たとえば、建設廃材として発生したコンクリート廃材を破砕し、必要に応じて分級することにより得られるものを用いることができる。特に、建設廃材として発生したコンクリート廃材を原料とする骨材を用いることにより、建設廃材として発生したコンクリート廃材の再利用を促進することができる。
なお、本発明においては、骨材として、コンクリート再生骨材以外の骨材をコンクリート再生骨材と組み合わせても用いることができ、このような骨材の種類に特に制限はなく、砕石、砂、石粉など、通常の舗装用の混合物に用いられるものを適宜用いることができるが、本発明においては、コンクリート再生骨材に、アスファルト再生骨材を組み合わせて用いることが好ましい。アスファルト再生骨材を組み合わせて用いることにより、得られる舗装体の柔軟性をより高めることが可能となる。コンクリートの再生骨材に、アスファルト再生骨材を用いる場合における、アスファルトの再生骨材の混合割合は、骨材全体に対して、好ましくは5〜50重量%であり、より好ましくは10〜35重量%である。
なお、本発明においては、骨材としては、4.75mmフルイ通過質量百分率が20〜60%であり、比較的小粒径の成分が多いものを用いることが好ましい。骨材として、比較的小粒径の成分が多いものを用いることにより、得られる舗装体を水密性に優れたものとすることができる。なお、通常、骨材として、比較的小粒径の成分が多いものを用いると、得られる舗装体の強度が低下してしまうこととなるが、アスファルト乳剤を用いており、アスファルト乳剤は分散媒として水を含有するものであるため、このような問題が発生することもない。
本発明で用いる固化材としては、特に限定されないが、アスファルト乳剤中の水分と反応して硬化し、得られる舗装体を良好な強度を有するものとすることができるものであればよく特に限定されないが、たとえば、セメントや、高炉スラグ微粉末が挙げられる。セメントとしては、特に限定されず、例えば、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどが挙げられ、これらのなかでも、得られる舗装体の強度をより良好なものとすることができるという観点より、普通ポルトランドセメントが好ましい。また、高炉スラグ微粉末は、製鉄所の高炉で銑鉄を製造する際に生成する副生する高炉水砕スラグを微粉砕することにより得られる粉末である。このような高炉スラグ微粉末は、銑鉄を製造する際に生成するものであるため、CO源単価が低く(CO源単価が実質的にゼロであり)、そのため、このような固化材として、高炉スラグ微粉末を用いることにより、CO排出量を削減することが可能となる。
本発明の再生舗装用混合物中における、固化材の含有量は、特に限定されないが、骨材100重量部に対して、好ましくは0.5〜10重量部、より好ましくは1〜6重量部である。固化材の含有量が少なすぎると、得られる舗装体の強度が低下するおそれがある。一方、固化材の含有量が多すぎると、得られる舗装体の柔軟性が低下するおそれがある。
また、本発明の再生舗装用混合物は、上記した各成分に加えて、高炉徐冷スラグを含有していることが好ましい。高炉徐冷スラグは、製鉄所の高炉で銑鉄を製造する際に生成する溶融スラグを、空冷し、適度に散水することによって塊状化させることにより得られるものである。本発明においては、本発明の再生舗装用混合物に、このような高炉徐冷スラグを添加することにより、骨材中に六価クロムが含有されている場合において、このような六価クロムを還元し、六価クロムの溶出を有効に防止することができる。特に、コンクリート再生骨材は、六価クロムが溶出することがあり、そのため、高炉徐冷スラグを含有させることにより、このような価クロムの溶出を有効に防止することができる。なお、高炉徐冷スラグを用いる場合における添加量は、再生舗装用混合物全体に対して、好ましくは0.01〜10重量%であり、より好ましくは2〜8重量%である。高炉徐冷スラグの添加量が少なすぎると、六価クロムの溶出防止効果が得難くなる場合があり、一方、多すぎると、得られる舗装体の各種特性が低下してしまう場合がある。
さらに、本発明の再生舗装用混合物は、本発明の作用効果を損なわない限りにおいて、上記以外に、アスファルト舗装の分野において、通常用いられるその他の添加剤を含有していてもよい。このようなその他の添加剤としては、たとえば、顔料などが挙げられる。
本発明の再生舗装用混合物は、コンクリート再生骨材を含む骨材、固化材、およびアスファルト乳剤、ならびに、必要に応じて添加される添加剤(たとえば、吸水材、高炉徐冷スラグ、顔料等)を、所望の配合比となるように、任意の順番で混合設備により混合することにより製造される。なお、この際における混合は、通常は常温で行なうことができる。
特に、上述した各成分を、混合設備により混合することにより、これらを均一に混合することができ、たとえば、固化材やアスファルト乳剤などの強度や柔軟性に寄与する成分の含有割合を比較的少なくした場合でも、その作用効果を十分に奏することができる。
また、本発明において用いる混合設備としては、特に限定されないが、本発明の再生舗装用混合物を構成する各成分を均一に混合できるものであればよいが、混合プラントやミキサー車などが挙げられる。本発明においては、混合設備として、特に、混合プラントを使用することが好ましく、この場合には、各解体現場で建設廃材として発生したコンクリート廃材を、混合プラントに集めて、混合プラントにて、必要に応じて破砕、分級を行なった後、本発明の再生舗装用混合物を構成する他の成分と混合する中央混合方式を採用することができる。なお、この際に用いる混合プラントとしては、各成分を混合する混合部と、混合部にコンクリート再生骨材を含む骨材を供給する骨材供給部と、水を供給するための水用タンクと、固化材を供給するための固化材用タンクと、アスファルト乳剤を供給するための乳剤用タンクとを備えるものなどが挙げられる。また、混合プラントとしては、各タンクから供給される各成分を検量するための検量手段を有するものとし、検量手段により、各成分の供給量を正確に管理できるような構成となっていることが望ましい。
そして、このような中央混合方式により得られた再生舗装用混合物を、必要な量だけ、施工現場に輸送し、施工現場にて、常温にて施工することにより、舗装体を形成することができる。特に、このようにして得られる舗装体は、本発明の再生舗装用混合物を用いて得られるものであるため、常温での施工が可能であることに加え、十分な柔軟性および強度を有するものである。また、本発明の再生舗装用混合物は、固化材、およびアスファルト乳剤を用いるものであるため、常温で製造でき、かつ、常温での施工が可能であり、加熱の必要がなく、加熱に伴うCOの発生もないので、地球環境保全の観点からも好適なものである。
そして、このような本発明の再生舗装用混合物は、上述した特性を活かし、路盤材用の混合物、路面表層用の混合物として用いることができ、特に、路盤材用の混合物として好適に用いることができる。また、本発明の再生舗装用混合物は、通常のアスファルト混合物の代わりに用い、通常のアスファルト混合物が適用されるような各種用途に適用することもできる。
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
実施例1
骨材としてのコンクリート再生骨材(40-0)97重量%と、高炉徐冷スラグ(商品名「ロードサポート」、JEEミネラル株式会社製)3重量%とを混合することで、高炉徐冷スラグ含有コンクリート再生骨材(40-0)を得た。
そして、骨材として、上記にて得られた高炉徐冷スラグ含有コンクリート再生骨材(40-0)67重量部およびアスファルト再生骨材の分級品(5-0)29重量部に、パルプスラッジ焼却灰(商品名「FJライト」、春日製紙工業株式会社製)4重量部を添加し、これらを混合することにより、骨材・パルプスラッジ焼却灰混合物を得た。なお、この場合おける、コンクリート再生骨材(40-0)およびアスファルト再生骨材の分級品(5-0)の合成粒度を、表1に示す。
Figure 2012207520
次いで、得られた骨材・パルプスラッジ焼却灰混合物100重量部に、普通ポルトランドセメント(大阪住友セメント株式会社製)5.1重量部、アスファルト乳剤(商品名「MN−1」、前田道路株式会社製)7重量部、および高炉徐冷スラグ(商品名「ロードサポート」、JEEミネラル株式会社製)3重量部を添加し、これらを混合装置(パグミルミキサー)にて30秒間混合することにより、再生舗装用混合物を得た。なお、普通ポルトランドセメントの配合量については、得られる供試体の一軸圧縮強度が2.25±0.1を満足するような量に設定した(後述する実施例2〜6においても同様。)。
実施例2
骨材として、高炉徐冷スラグ含有コンクリート再生骨材(40-0)70重量部およびアスファルト再生骨材の分級品(5-0)30重量部を混合することにより、骨材混合物を得た。次いで、得られた骨材混合物100重量部に、普通ポルトランドセメント(大阪住友セメント株式会社製)4重量部、アスファルト乳剤(商品名「MN−1」、前田道路株式会社製)5重量部、および高炉徐冷スラグ(商品名「ロードサポート」、JEEミネラル株式会社製)3重量部を添加し、これらを混合装置(パグミルミキサー)にて30秒間混合することにより、再生舗装用混合物を得た。
実施例3
骨材として、高炉徐冷スラグ含有コンクリート再生骨材(40-0)70重量部およびアスファルト再生骨材の分級品(5-0)30重量部を混合することにより、骨材混合物を得た。次いで、得られた骨材混合物100重量部に、普通ポルトランドセメント(大阪住友セメント株式会社製)2.3重量部、アスファルト乳剤(商品名「MN−1」、前田道路株式会社製)3重量部、および高炉徐冷スラグ(商品名「ロードサポート」、JEEミネラル株式会社製)3重量部を添加し、これらを混合装置(パグミルミキサー)にて30秒間混合することにより、再生舗装用混合物を得た。
実施例4
骨材として、高炉徐冷スラグ含有コンクリート再生骨材(40-0)70重量部およびアスファルト再生骨材の分級品(5-0)30重量部を混合することにより、骨材混合物を得た。次いで、得られた骨材混合物100重量部に、普通ポルトランドセメント(大阪住友セメント株式会社製)1.5重量部、アスファルト乳剤(商品名「MN−1」、前田道路株式会社製)2重量部、および高炉徐冷スラグ(商品名「ロードサポート」、JEEミネラル株式会社製)3重量部を添加し、これらを混合装置(パグミルミキサー)にて30秒間混合することにより、再生舗装用混合物を得た。
比較例1
普通ポルトランドセメント、アスファルト乳剤、および高炉徐冷スラグを添加しなかった以外は、実施例4と同様にして、再生舗装用混合物を得た。すなわち、比較例1においては、高炉徐冷スラグ含有コンクリート再生骨材(40-0)70重量部およびアスファルト再生骨材の分級品(5-0)30重量部のみからなる再生舗装用混合物を調製した。
比較例2
普通ポルトランドセメントの配合量を3重量部とするとともに、アスファルト乳剤、および高炉徐冷スラグを添加しなかった以外は、実施例4と同様にして、再生舗装用混合物を得た。すなわち、比較例2においては、高炉徐冷スラグ含有コンクリート再生骨材(40-0)70重量部、アスファルト再生骨材の分級品(5-0)30重量部および普通ポルトランドセメント3重量部のみからなる再生舗装用混合物を調製した。
表2に、実施例1〜4、比較例1,2の配合比をまとめて示す。
Figure 2012207520
試験施工
そして、実施例1〜4、比較例1において得られた各再生舗装用混合物を用いて、試験施工を行った。具体的には、実施例1〜4、比較例1において得られた各再生舗装用混合物を用いて、アスファルトフィニッシャ(VOGELE)により、敷きならしを行った。次いで、コンバインドローラ(4t)により、一次転圧(2往復)を行い、次いで、タイヤローラ(5t)により、二次転圧(5往復)を行なうことで、試験施工を行った。試験施工は、それぞれ3m×7mの範囲で、厚さ15cmの条件で行なった。
そして、実施例1〜4、比較例1について、以下に説明する各評価を行った。
一軸圧縮試験
実施例1〜4、比較例1において得られた各再生舗装用混合物を用いて、舗装再生便覧(社団法日本道路協会編)に準拠して、一軸圧縮試験を行った。具体的には、実施例1〜4、比較例1において得られた各再生舗装用混合物を用いて、供試体を作製し、これを7日間養生させた後(6日湿、1日水浸)、圧縮試験機に載置し、毎分1mmの圧縮速度で、供試体を圧縮した。なお、圧縮は、荷重強さが最大を示したときの変位量(一次変位量)と同じ変位量をさらに示すまで行い、得られた一軸圧縮強さ・変位量曲線から、一軸圧縮強さ、一次変位量を求めた。また、下記式により残留強度率を求めた。結果を表3に示す。
σ=σ2L/σ×100
上記式において、σ:一軸圧縮強さ(MPa)、σ2L:2L時の荷重強さ(MPa)、L:一次変位量(1/100cm)、σ:残留強度率(%)、である。
なお、供試体に要求される品質規格値は、一軸圧縮強さ:1.5〜2.9(MPa)、一次変位量:5〜30(1/100cm)、残留強度率:65(%)以上、である。
Figure 2012207520
たわみ量測定
試験施工を行った実施例1〜4、比較例1について、試験施工により得られた路盤に対し、車載型FWD試験装置(FWD:重錘落下式たわみ測定装置)を用いて、たわみ量の測定を行なった。測定は、施工3時間経過後、施工1日経過後、施工3日経過後、施工7日経過後、施工14日経過後、施工28日経過後の合計6回行なった。そして、測定したたわみ量に基づいて、BALM(黒林ほか、静的逆解析によるアスファルト舗装の構造評価診断システムの開発、土木学会第55回年次学術講演会、V−45、2000年9月)により弾性係数を算出し、得られた弾性係数に基づいて、下記式にしたがい、等値換算係数を求めた。結果を表4,5に示す。なお、等値換算係数が高いほど、柔軟性に優れると評価することができる。
=0.313・log10(E/10)+0.616
上記式において、a:等値換算係数、E:弾性係数(MPa)、である。
Figure 2012207520
Figure 2012207520
評価
コンクリート再生骨材、アスファルト再生骨材、普通ポルトランドセメント、アスファルト乳剤、および高炉除冷スラグを混合設備により混合してなる実施例1〜4の再生舗装用混合物は、表3に示すように、一軸圧縮強度、一次変位量および残留強度率のいずれも良好な結果であり、さらには、表4に示すように、比較例1(高炉徐冷スラグ含有コンクリート再生骨材およびアスファルト再生骨材のみからなる混合物)と比較して、等値換算係数が高く、柔軟性に優れる結果となった。
振動試験
また、上記各試験に加えて、実施例4、比較例1,2について、後述する条件にて、路盤を作製し、振動させる振動試験を行った。すなわち、本振動試験においては、実施例4、比較例1,2で得られた混合物を、珪砂5号(含水比率:21重量%)からなる厚み85cmの路床の上に、厚さ15cmの条件で路盤を作製した。そして、得られた路盤について、加速度:200〜300gal、振幅数:200回、周期:0.5秒の条件にて振動させる振動試験を行った。なお、本振動試験の条件は、震度5強〜6弱に相当する。
そして、振動試験の結果、実施例4で得られた混合物を用いて得られた路盤は、200回の振動の結果、割れや液状化等の不具合が発生せず、良好な結果であった。
一方、比較例1で得られた混合物を用いて得られた路盤は、200回の振動が終了する前に、顕著に液状化してしまい路盤が破壊されてしまう結果となった。
さらに、比較例2で得られた混合物を用いて得られた路盤は、200回の振動が終了する前に、割れが発生してしまい路盤が破壊されてしまう結果となった。
これらの結果より、本発明所定の再生舗装用混合物は、十分な硬度および柔軟性を持っており、そのため、振動条件下においても優れた特性を発揮できるものといえる。
実施例5
普通ポルトランドセメントの代わりに、高炉スラグ微粉末(商品名「リバーメント」、JEEミネラル株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、再生舗装用混合物を得た。そして、得られた再生舗装用混合物について、実施例1と同様に評価したところ、実施例1と同様の結果を得ることができた。

Claims (4)

  1. コンクリート再生骨材を含む骨材、固化材、およびアスファルト乳剤を混合設備により混合してなる再生舗装用混合物。
  2. さらに、高炉徐冷スラグを混合してなる請求項1に記載の再生舗装用混合物。
  3. 前記骨材が、アスファルト再生骨材をさらに含有する請求項1または2に記載の再生舗装用混合物。
  4. 前記混合設備による混合を、混合プラントにより行なう請求項1〜3のいずれかに記載の再生舗装用混合物。
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