JP2017066238A - ポリマー改質アスファルト組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】改質剤としてのＳＢＳの添加量を少なくすることで、製造に伴う労力の負担軽減、製造コストの削減等を図るとともに、重交通舗装に求められる強度を発揮させ、更には良好なタフネス・テナシティを得ることで舗装表面の耐摩耗性及び耐衝撃性等を向上させることが可能なポリマー改質アスファルト組成物を提供する。【解決手段】何れも重量％で、ベースアスファルト：５０％〜８０％、針入度が１０超〜４０であり、針入度指数３以上であるブローンアスファルト：１０％〜４０％未満、芳香族系重質鉱油：５％超〜１０％、ＳＢＳ：１％〜３％、カルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペン：０．３％〜１％を含有することを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、改質剤としてスチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）を使用した改質アスファルト組成物に関し、特に改質剤の添加量を少なくしつつ重交通舗装に求められる強度を発揮させる上で好適なポリマー改質アスファルト組成物に関するものである。

従来より、アスファルトは道路舗装及び防水等の幅広い分野で使用されている。重交通道路の舗装には、一般的には改質剤としてスチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）を使用したポリマー改質アスファルトが利用されている。このポリマー改質アスファルトは、ＳＢＳ等の改質剤を添加することにより、耐轍掘れ性、耐水性、柔軟性等を向上させることができ、舗装後の道路の高耐久化、高寿命化を図ることが可能となる。このため、ポリマー改質アスファルトは、特に近年において、ライフラインとなる主要幹線道路を構築する上で必要不可欠な材料として注目をされており、特に災害の復興用の道路舗装材としても大きく期待されている。

ところで、アスファルトは、原油精製の過程を経て製造される。これに対してＳＢＳは、原油精製後の重合や分解等の反応を経て得られるポリスチレン及びポリブタジエンを原料とし、これらを互いに重合させることにより製造される。このため、この改質剤としてのＳＢＳの製造は、アスファルトを製造する場合と比較して多くの製造労力を要し、製造時間も長期に亘るものとなり、また製造に要する電力等のエネルギー資源も必要となることから、製造コストがいきおい増大してしまうこととなる。ちなみに、改質剤をＳＢＳ以外のポリエチレンやエチレン−エチル−アクリレート共重合体等に変更した場合においても同様に製造に伴う労力の負担増大や、製造コストの増大の問題を解決することができない。

このため、製造に伴う労力の負担軽減、製造コストの削減等の観点から、特にこのポリマー改質アスファルト組成物を製造するにあたり、このＳＢＳの含有量を減少させることが望ましい。

一方、このＳＢＳの含有量を極度に減らしてしまうと、改質剤を添加することによるそもそもの目的である舗装道路の高耐久化、高寿命化を図ることができなくなる。このため、ＳＢＳの含有量を減らしつつ、舗装道路の高強度化を図ることが可能なアスファルト組成物が従来から求められていた。例えば特許文献１、２では、ＳＢＳの含有量を２〜８重量％未満としたアスファルト組成物が開示されている。しかしながら、この特許文献１、２の開示技術によれば、確かにＳＢＳの下限は２重量％とされているものの、実施例において添加されているＳＢＳの含有量は４．５重量％である。製造労力の低減や製造コストの削減等を所望のレベルまで実現しようとしたときにはＳＢＳを３重量％未満まで低減させる必要があるものと考えられるが、実際に特許文献１、２では、かかるレベルまでＳＢＳの含有量を低減させつつ、舗装道路の高耐久化、高強度化について検証したものではない。

これに加えて、道路舗装の際に使用する骨材が交通荷重により飛散しないようにするため、もしくは舗装表面の耐摩耗性及び耐衝撃性を高め、舗装寿命を延長させるには、ポリマー改質アスファルト組成物のタフネス・テナシティを高めることが効果的とされる。このタフネス・テナシティは、アスファルト組成物が発揮しえるゴム弾性を示す指数であり、この値が高いほど耐摩耗性及び耐衝撃性に優れるものとなる。このタフネス・テナシティは、一般社団法人日本アスファルト乳剤協会規格「ＪＥＡＡＳ２０００」に定められる「蒸発残留物のタフネス・テナシティ試験方法」においてその測定方法が規定されている。

このようなタフネス・テナシティの値の向上にはＳＢＳを配合することが有効であるが、このＳＢＳの含有量が多い場合には、上述した製造に伴う労力の負担が増大し、製造コストも増大してしまう。一方、ＳＢＳの含有量を減らしてしまうと、所望のタフネス・テナシティが得られない。

特開２０１０−１５０３４６号公報 特開２０１０−２６０９３９号公報

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、改質剤としてのＳＢＳの添加量を少なくすることで、製造に伴う労力の負担軽減、製造コストの削減等を図るとともに、重交通舗装に求められる強度を発揮させ、更には良好なタフネス・テナシティを得ることで舗装表面の耐摩耗性及び耐衝撃性等を向上させることが可能なポリマー改質アスファルト組成物を提供することにある。

第１発明は、何れも重量％で、ベースアスファルト：５０％〜８０％、針入度が１０超〜４０であり、針入度指数３以上であるブローンアスファルト：１０％〜４０％未満、芳香族系重質鉱油：５％超〜１０％、ＳＢＳ：１％〜３％、カルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペン：０．３％〜１％を含有することを特徴とするポリマー改質アスファルト組成物である。

第２発明は、第１発明において、ＳＢＳ：２％〜３％を含有することを特徴とするポリマー改質アスファルト組成物である。

上述した構成からなる本発明によれば、ベースアスファルトに加えて、針入度が１０超〜４０であり、針入度指数３以上であるブローンアスファルトを適量に亘り含有させることにより、重交通舗装に求められる強度を発揮させることが可能となる。その結果、従来の重交通舗装において強度を発揮させる上で不可欠であるＳＢＳの含有量を約５０％減少させることが可能となり、製造に伴う労力の負担を軽減させることができ、製造コストの削減等を図ることが可能となる。

また上述したブローンアスファルトを適量に亘り含有させることにより、ＳＢＳとの間で相乗的にタフネス・テナシティを向上させることができる。その結果、骨材が交通荷重により飛散してしまうのを強固に防止することができ、舗装表面の摩耗および耐衝撃性を向上させることができ、舗装の寿命を延長することが可能となる。更に本発明によれば、ブローンアスファルトとＳＢＳとを併用した場合に生じるＳＢＳの相溶性の悪化、ひいては貯蔵安定性の悪化を剥離防止剤としてのカルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペンを適量添加することにより防止することも可能となる。

特にブローンアスファルトを適量に亘り含有させる本発明によれば、製油所内でそのブローンアスファルトをライン移送をすることができ、移送に伴うエネルギー削減をすることが可能となる。さらにブローンアスファルトを加熱状態で移送することができるため再加熱のエネルギーロス減少が見込める。このため、製造効率の観点においても従来と比較して優れたものとなる。

ＤＳの測定方法の詳細について説明するための図である。 ＤＳの測定試験開始時刻を起点としたときの試験時間（分）に対する沈下量（ｍｍ）の例を示す図である。

以下、本発明を適用したポリマー改質アスファルト組成物について詳細に説明する。

本発明者らは、上述した課題を解決するため、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）の含有量を３重量％までで低減させることにより、製造に伴う労力の負担軽減、製造コストの削減等を図るとともに、そのＳＢＳの含有量を低減することにより生じる強度の低下、タフネス・テナシティの値の低下を抑えることができるポリマー改質アスファルト組成物の成分を鋭意検討した。その結果、製油所において原油精製により得られたアスファルトを、製油所内において空気酸化させ一部のアスファルト分子を重合させたブローンアスファルトを配合することにより、強度やタフネス・テナシティの向上に寄与させるポリマー改質アスファルト組成物を発明した。特に強度やタフネス・テナシティの向上を図るべく、ブローンアスファルトとＳＢＳとを併用した場合には、ポリマー改質アスファルト組成物中のＳＢＳの相溶性が悪化し、貯蔵安定性が悪くなる可能性があるが、本発明では、剥離防止剤としてのカルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペンを適量添加することにより、かかる貯蔵安定性の向上も図ることとした。

即ち、本発明を適用したポリマー改質アスファルト組成物は、何れも重量％で、針入度が１０超〜４０であり、針入度指数３以上であるブローンアスファルト：１０％〜４０％未満、芳香族系重質鉱油：５％超〜１０％、ＳＢＳ：１％〜３％、カルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペン：０．３％〜１％を含有し、ストレートアスファルト、溶剤脱瀝アスファルトの何れか１以上からなるベースアスファルトを更に含有する。

以下、本発明を適用したポリマー改質アスファルト組成物における各成分の数値限定理由について説明する。以下では重量％は単に％と記載することとする。

ベースアスファルト：５０％〜８０％
本発明におけるアスファルトとしては、例えば、ストレートアスファルト（ＪＩＳ Ｋ ２２０７ 参照）、溶剤脱瀝アスファルト（「新石油辞典」，石油学会編，１９８２年，ｐ．３０８ 参照）等のアスファルト又はこれらの混合物を使用することができる。本発明ではアスファルトの針入度グレードごとに検討し、ストレートアスファルト４０／６０〜２００／３００相当品まで使用することができる。

一般に針入度グレードが低いほど、ＤＳ(動的安定度：Dynamic Stability)に代表される機械的強度が高いが、一方で柔軟性が乏しくなり低温性状が悪くなる。

また、本発明では使用するベースアスファルトとしては、ストレートアスファルトに溶剤脱瀝アスファルトを添加したアスファルトが好ましい。

溶剤脱瀝アスファルトとしては、溶剤としてプロパン、または、プロパンとブタンを使用したプロパン脱瀝アスファルトを使用することができる。

ポリマー改質アスファルト組成物全体に対するベースアスファルトの含有量は、５０％〜８０％とされていることが望ましい。

針入度が１０超〜４０であり、針入度指数３以上であるブローンアスファルト：１０％〜４０％未満
ブローンアスファルトは、ＪＩＳ Ｋ ２２０７に規定されているブローンアスファルト１０〜２０、又は同じくＪＩＳ Ｋ ２２０７に規定されている防水工事用アスファルト３種等が含まれる。このブローンアスファルトは、ストレートアスファルトを単独、もしくはプロセスオイルもしくは溶剤脱瀝油を混合したものを原料物質とし、これに２５０℃〜３２０℃の高温で空気を吹き込むブローイングを施す。これにより、酸化や脱水素重縮合等を化学的に反応させることでブローンアスファルトを得ることが可能となる。このとき、ブローイングを通じて原料物質の分子量を増加させ、粘度を上昇させることも可能となる。

ここでいうブローンアスファルトは、一般的なブローンアスファルトのみならず、触媒ブローンアスファルトやセミブローンアスファルをも含む概念である。このブローンアスファルトは、軟化点が高く、温度の高低に対するアスファルトの硬さを示す感温性が小さい。本発明では、このブローンアスファルトについて、アスファルトの硬さを表す針入度が１０を超え、４０以下のものを使用する。このブローンアスファルトについて、アスファルトの軟化する温度を表す軟化点は、９０．０以上のものを使用する。このような軟化点からなるブローンアスファルトは、ストレートアスファルトの軟化点と比較してより高いものとなる。また本発明において、このブローンアスファルトは、針入度指数が３以上のものを使用する。この針入度指数は、アスファルトの温度による性状変化を示す感温性の指数であり、試料の針入度と軟化点の関係から求められる指数である。実際にこの針入度指数の算出方法は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７における６．１１において規定されているが、一般にアスファルトの感温性が高い場合には、換言すれば温度による性状変化が大きい場合には針入度指数は小さくなり、アスファルトの感温性が低い場合には、換言すれば温度による性状変化が小さい場合には針入度指数は大きくなる。

なお、上述したプロセスオイルはＪＩＳＫ６２００に規定されている、芳香族炭化水素を少なくとも３５質量％含むアロマ系の炭化水素系プロセスオイル等を使用してもよい。また溶剤脱瀝油は原油の減圧蒸留残油をプロパン等により脱瀝して得られたものを使用してもよい。

上述の如き物性からなるブローンアスファルトは、針入度が高く、また軟化点が大きく、更には針入度指数が大きいため、ポリマー改質アスファルト組成物全体に対して１０％以上に亘り含有させることにより、得られるポリマー改質アスファルト組成物の強度を向上させることができ、舗装後の道路の高耐久化、高寿命化を図ることが可能となる。このブローンアスファルトが１０％未満の場合には、得られるポリマー改質アスファルト組成物を所望の強度まで向上させることができない。一方、ブローンアスファルトがポリマー改質アスファルト組成物全体に対して４０％以上の場合には、粘度が高くなりすぎて施工性が悪化してしまう。よって、このブローンアスファルトの含有量は、１０％〜４０％未満とされている。なお、ブローンアスファルトの含有量は、望ましくは１５％〜３５％とされている。

芳香族系重質鉱油：５％超〜１０％
芳香族系重質鉱油は、原油の減圧蒸留残油をプロパン等により脱瀝して得られた溶剤脱瀝油を更にフルフラール等の極性溶剤を用いて溶剤抽出することにより、ブライトストック（重質潤滑油）を得る際の溶剤抽出油、すなわち、エキストラクトが使用できる。本発明において芳香族重質鉱油としては、エキストラクトを添加することが好ましい。

本発明における芳香族系重質鉱油の役割は、熱可塑性エラストマーのアスファルトへの溶解性を高め、貯蔵安定性において分離の発生を防ぐものである。また、熱可塑性エラストマーの添加量に対して必要以上の芳香族系重質鉱油を添加するとポリマー改質アスファルト組成物の弾性率が低下する。

ポリマー改質アスファルト組成物全体に対する芳香族系重質鉱油の含有量は、針入度、軟化点、貯蔵安定性、強度を示すホイールトラッキング試験における動的安定度（ＤＳ）を考慮して決められるが、本発明で検討した範囲では、ポリマー改質アスファルト組成物全体に対する芳香族系重質鉱油の含有量は、５％超であり１０％以下とされていることが望ましい。この芳香族系重質鉱油の含有量が５％以下の場合には、貯蔵安定性が悪化し、針入度が低下してしまう。一方、ポリマー改質アスファルト組成物全体に対する芳香族系重質鉱油の含有量が１０％を超えると針入度が大きくなりすぎ、強度が低下してしまう。 なお、本発明において、芳香族系重質鉱油の含有量の上限は１２％以下とされていてもよく、更には１５％未満とされていてもよい。但し、芳香族系重質鉱油の含有量の上限が１５％以上となると、針入度が大きくなりすぎて強度が低下し、ブローンアスファルトの添加量増加に伴う貯蔵安定性の低下等の問題点を引き起こし、性状のバランスが崩れてしまう。

ＳＢＳ：１％〜３％
アスファルト組成物への補強材として添加される熱可塑性エラストマーである。ＳＢＳの分子量は、１２万〜２５万とされている。ＳＢＳは、ＳＢＳ全重量に対するスチレンの重量％が、２５〜３５重量％であり、好ましくは２７〜３３重量％である。

主としてこのＳＢＳは、得られるポリマー改質アスファルト組成物の強度向上に寄与することとなる。ＳＢＳの添加量が１重量％未満の場合は、ポリマー改質アスファルト組成物の強度を発現することができず、アスファルト混合物の耐轍掘れ性（ＤＳ）が小さくなり、舗装道路に十分な強度を発現させることができなくなる。これに加えてポリマー改質アスファルト組成物のタフネス・テナシティが小さくなり、道路舗装表面の石飛の可能性が高くなる。

またＳＢＳの添加量が３％を超えると、粘度が高くなり施工性が低下するばかりでなく、高価なＳＢＳの添加量が増加することによる原料コストの上昇が著しくなるという問題が生じる。これに加えてＳＢＳの添加量が３％を超えると、貯蔵安定性が悪くなる場合もある。

よって、ＳＢＳの含有量は、１％〜３％とされている。なおＳＢＳの含有量は、望ましくは２〜３％とされている。

カルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペン：０．３％〜１％
本発明では、ポリマー改質アスファルト組成物中の貯蔵安定性を確保させるためにカルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペンを添加することが好ましい。

カルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペンとしては樹脂酸が好適に使用できる。カルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペンであって、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ネオアビエチン酸、ピマール酸、イソピマール酸、パラストリン酸のうち何れか１種以上を含有するロジンのことである。

ここでロジンとしては、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジンなどが使用される。これらロジンは、原産地、原材料、採取方法の違いにより上述したガムロジン、ウッドロジン等の如き分類が可能となるが、少なくとも松脂の水蒸気蒸留時の残渣成分として得られるものである。このロジンでは、成分としてアビエチン酸、パラストリン酸、ネオアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ピマール酸、サンダラコピマール酸、イソピマール酸等を含む混合物である。このロジンは、通常約８０℃で軟化し、９０〜１００℃で溶融する。なお、ロジン中にはアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸、テトラヒドロアビエチン酸、パラストリン酸、ネオアビエチン酸、レボピマル酸などの各種樹脂酸が含まれているが、これら樹脂酸をそれぞれ精製して単独で使用するようにしてもよい。

本発明では好ましいロジンとしてガムロジンを使用したが、これによって制限をうけるものではない。

仮にこの樹脂酸の含有量が０．３％未満では、樹脂酸の効果が充分ではなく、最終生成物としての貯蔵安定性の向上を図ることができない。これに対して、この樹脂酸の含有量が１重量％を超えてしまうと、この剥離防止の向上という効果が飽和してしまうばかりでなく、高価な樹脂酸の添加量が増加することによる原料コストの上昇が著しくなるという問題が生じる。即ち、樹脂酸の含有量を１％を超えて添加しても、貯蔵安定性の向上はこれ以上大幅に向上するものではなく、却って原料コストの面において不利となる。このため、樹脂酸の含有量は、０．３％〜１％とされていることが望ましい。

以下に、本発明で使用した試験方法、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の例において単に％のみ記載されている場合は、重量％を示すものとする。

本発明では、実験的検討を行うために得た実施例、比較例について、表１に示すように、針入度（２５℃）、軟化点、粘度（１８０℃）、タフネス・テナシティ、貯蔵安定性、ＤＳからなる性能試験を行う。以下、詳細な試験方法について説明をする。

針入度（２５℃）は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７「石油アスファルト−針入度試験方法」で測定した。この値は４０（０.１ｍｍ）以上、６０以下（０．１ｍｍ）が好ましい。

軟化点は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７「石油アスファルト−軟化点試験方法」で測定した。この値は５６（℃）以上が好ましい。

これら針入度（２５℃）並びに軟化点の好ましい範囲は、一般社団法人日本改質アスファルト協会が重交通箇所への適用を想定する「ポリマー改質アスファルトII型」の品質規格に則るものである。

針入度指数は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７「石油アスファルト」６．１１に記載されている「針入度指数算出方法」に基づいて求める。

粘度（１８０℃）は、ＪＰＩ−５Ｓ−５４−９９「アスファルト−回転粘度計による粘度試験方法」の条件の下、測定温度１８０℃、使用スピンドルＳＣ４−２１、スピンドル回転数２０回転／分で測定した。この粘度（１８０℃）は、２００ｍＰａ・ｓ以下とされていることが望ましい。粘度（１８０℃）が２００ｍＰａ・ｓを超えてしまうと粘度が高すぎて施工が困難になるためである。

タフネス・テナシティは、一般社団法人日本アスファルト乳剤協会規格「ＪＥＡＡＳ２０００」に定められる「蒸発残留物のタフネス・テナシティ試験方法」に則り実施した。なおアスファルト組成部の溶融は一般社団法人日本改質アスファルト協会規格で定める方法で行った。このタフネス・テナシティは、それぞれタフネスとして８．０Ｎ・ｍ以上、テナシティとして４．０Ｎ・ｍ以上を良好なものとして判定した。その数値の根拠は、一般社団法人日本改質アスファルト協会が、重交通道路用ポリマー改質アスファルトの品質規格として定めている値である。

貯蔵安定性は、貯蔵安定性試験及び軟化点試験を用いて評価した。貯蔵安定性試験は、内径が５．２ｃｍ、高さが１３ｃｍのアルミニウム製円筒缶に、深さ１２ｃｍの位置までポリマー改質アスファルト組成物（以下、アスファルト組成物という。）を約２５０ｇに亘り注入して密封し、１７０℃で７２時間加熱する。その後、アルミニウム製円筒缶に注入されているアスファルト組成物の上部軟化点、下部軟化点における軟化点を測定することにより確認することができる。ここでいう上部軟化点とは、アルミニウム製円筒缶の上部４ｃｍ以内におけるアスファルト組成物の軟化点である。ここでいう上部４ｃｍ以内の意味するところは、アルミニウム製円筒缶の深さ１２ｃｍの位置まで充填したアスファルト組成物のうち、表面から０ｃｍ〜４ｃｍにあるもの、換言すれば、充填したアスファルト組成物の底から８ｃｍ〜１２ｃｍにあるものを採取したものである。ここでいう下部軟化点とは、アルミニウム製円筒缶の下部４ｃｍ以内におけるアスファルト組成物の軟化点である。

下部４ｃｍ以内の意味するところは、アルミニウム製円筒缶の深さ１２ｃｍの位置まで充填したアスファルト組成物のうち、底から０ｃｍ〜４ｃｍにあるもの、換言すれば、充填したアスファルト組成物の表面から８ｃｍ〜１２ｃｍにあるものを採取したものである。

軟化点の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７に示す方法に基づくものとしてもよい。そして、上部の軟化点と下部の軟化点の差の差分絶対値を介して安定性の判断を行う。この軟化点差としての差分絶対値が３．０℃以下のときに貯蔵安定性が良好であるものとして表中に○を表示し、当該差分絶対値が３．０℃を超えている場合には、貯蔵安定性が不良であるものとして、表中に×を表示している。

ＪＩＳ Ｋ ２２０７では、軟化点の繰り返し精度として軟化点が８０℃以下の場合、軟化点の差分絶対値が１．０℃、軟化点が８０℃を超えるものでは軟化点の差分絶対値が２．０℃を超えてはいけない旨が定められている。ここでいう軟化点の繰り返し精度とは、同一の場所で同一の人が同一の試料を用いて測定した際の許容差を示すものである。また安定性に関しては、軟化点の差分絶対値が２〜３℃以内であればほぼ安定である旨が一般的な基準となっており、この軟化点の差分絶対値が５℃以上は、まず不安定であると考えられている。

ここで、貯蔵安定性が良好で完全に均一な試料が存在した場合、上部４ｃｍ以内、下部４ｃｍ以内における軟化点を測定し、それぞれの軟化点が上振れ、下振れしたものと仮定したとき、軟化点が８０℃以下の場合には、上振れ分が１℃、下振れ分が１℃で合計の試験誤差が２℃生じることとなる。また軟化点が８０℃を超える場合には、上振れ分が２℃、下振れ分が２℃で合計の試験誤差が４℃生じることとなる。

以上より、軟化点の差分絶対値が３℃以下という限定は、軟化点が８０℃以下の試験誤差（＝２．０℃）と比較して実質１℃程度の差しかなく、事実上、安定性が良好と考えられる。また軟化点が８０℃以上であった場合は、試験誤差（＝４．０℃）以下の精度であることから同一の軟化点と判断できる。このため本発明では、貯蔵安定性の良否の閾値につき、軟化点の差分絶対値が３℃未満としている。

また、この軟化点の差分絶対値が２．５℃以下であると、更に貯蔵安定性が良好になることから望ましいものといえる。更にこの軟化点の差分絶対値が２℃以下であると貯蔵安定性をより強固なものとすることができるため望ましい。

このアスファルト組成物の強度は、舗装調査・試験法便覧（公益社団法人 日本道路協会編）に記載されている「Ｂ００３ホイールトラッキング試験方法」に基づいて、ＤＳから判断する。このＤＳは、道路舗装体の強度を測定する指標として専ら使用されるものである。しかし、アスファルト組成物を防水材、粘着材の用途等に適用する際においても、同様に強度の向上が求められる場合があり、結果的にＤＳを介してこれを評価することも十分に考えられる。このため本発明では、ＤＳを評価指標としつつも、道路舗装のみならず、防水材、粘着材を始めとしたいかなる用途に適用するようにしてもよい。

以下、このＤＳを測定する方法について説明をする。ＤＳは、高温時のアスファルト組成物の耐流動性（轍掘れしにくさ）を評価する指標であり、ホイールトラッキング試験機を用いて測定を行う。ホイールトラッキング試験は、夏場の路面を想定して６０℃で実施する。アスファルト組成物を後述する表２に記載する所定の粒度に調整した骨材（岩石を砕いた石）と混合した供試体を６０℃で５時間以上養生し、車輪を１時間走行させる。実施例、比較例では、例えば図１に示すように、３０×３０×５ｃｍからなる供試体５を養生した。

次に、この供試体５に対して、車輪１１により６８６Ｎの下向きの荷重を負荷しつつ、図中矢印方向に向けて４２回／分のペースで往復走行させる。ちなみに、この車輪１１による走行位置は、ずらすことなく同一の走行路とする。

図２は、ＤＳの測定試験開始時刻を起点としたときの試験時間（分）に対する沈下量（ｍｍ）の例を示している。試験開始時刻を起点として試験時間が増加するにつれて、車輪１１の往復走行による沈下量が増加する。この沈下量は、供試体５の表面から深さ方向への沈下深さ（ｍｍ）である。

ＤＳを測定する際には、最初の試験開始時点から４５分経過前までの沈下量は考慮に入れない。その理由として、最初の試験開始時点から４５分経過前までは、添加した骨材との噛み合わせ等の要因に基づいて沈下量が決まるため、本来的な意味での耐流動性を評価することができなくなるためである。

ＤＳを測定する際には、あくまで試験開始時刻を起点とし、４５分経過後から６０分経過後までの、１５分間におけるアスファルト組成物の変形量ｄ（ｍｍ）に着目する。このｄは、試験開始時刻を起点として６０分経過時における沈下量と、試験開始時刻を起点として４５分経過時における沈下量との差を求めることにより算出することができる。ＤＳは、下記の式（２）から求めることができる。

ＤＳ（回／ｍｍ）＝４５分経過時〜６０分経過時までのタイヤ走行回数（回）／ｄ（ｍｍ）・・・・・・・・・・（２）
から求めることができる。車輪１１による往復頻度が、４２（回／分）である場合、（２）式を変形すると以下の（２）´式に書き換えることができる。
ＤＳ（回／ｍｍ）＝６３０（回）／ｄ（ｍｍ）・・・・・・・・・・（２）´

この（２）´式の分子は、４２（回／分）×１５（分）＝６３０（回）を意味する。即ち、このＤＳは、ｄ（ｍｍ）に対する、１５分間のタイヤ走行回数で求めることが可能となる。このＤＳが高いほど、アスファルト組成物自体の変形量が少なく、轍掘れに強い材料となり、強度が高いことを意味している。

なおＤＳ値は、アスファルト組成物のみを用いて試験するのではなく、実際の道路舗装と同様に、表２に示す粒度に調整した骨材（砕石、石灰岩粉など）と、アスファルト組成物を後述する所定の条件で混合し、成型した供試体を用いて測定する。

このＤＳが高いほど、アスファルトの強度が高く、轍掘れに強い舗装材料を提供できることを意味している。前記の舗装調査・試験法便覧にはＤＳが６０００回/ｍｍ以上となった場合は、ＤＳが６０００回/ｍｍ以上と報告することになっているが、本発明では実際に得られたＤＳ値を用いた。また、前述の複素弾性率の結果も勘案して、望ましいＤＳは５０００回/ｍｍ以上、好ましくは６０００回/ｍｍ以上とした。

本発明アスファルト組成物を用いてＤＳを測定するための、供試体の具体的な作製方法について以下に示す。

骨材としては、硬質砂岩からなる砕石を使用し、細粒分（粒子径の小さい構成成分）の配合調製には石灰岩を粉砕した石粉を使用し、供試体を作製する。なお海砂や回収ダストなど、前記の砕石および石粉以外の材料は、ＤＳの変動要因となるので使用しない。

骨材の粒度を調整するために使用する石灰岩を粉砕した石粉は、ＪＩＳ Ａ ５００８「舗装用石灰石粉」に適合する、通過質量百分率がふるい目６００μｍで１００％、１５０μｍで９０〜１００％、７５μｍで７０〜１００％であり、水分が１％以下であるものを使用する。

石粉以外の骨材は硬質砂岩からなる砕石を使用し、以下（１）〜（６）に示す性状を満足するものを使用する。

（１）吸水率１．５％未満、望ましくは１．０％未満。（ＪＩＳ Ａ １１１０）
ここでは吸水率０．６４％の砕石を使用している。骨材の吸水率が高いと、被覆されたアスファルトを骨材が吸収し、結果的に混合物中のアスファルト量が少ない配合となる。また吸水率の高い骨材は、使用時の湿度や表面の湿潤状態によってアスファルトの吸収量が大きく変化し、結果として混合物中のアスファルト量が変動することになる。 従って、混合物中のアスファルト量を一定に保つために、吸水率は１．５％未満、望ましくは１．０％未満とする必要がある。

（２）見掛密度２．６０ｇ／ｃｍ³以上、２．７０ｇ／ｃｍ³以下（ＪＩＳ Ａ １１１０）
ここでは見掛密度２．６６ｇ／ｃｍ³の砕石を使用した。

（３）安定性６％以下、望ましくは３％以下（ＪＩＳ Ａ １１２２）
ここでは安定性２．４％の砕石を使用した。ここでいう安定性とは、凍結融解に対する安定性を規定したものである。この安定性の数値が小さいほど、凍結融解時の骨材破壊が少ない。舗装設計施工指針では１２％以下と規定しているが、骨材の性状のばらつきを抑制するために、当該指針の規定の半分としている。

（４）すり減り減量２０％以下、望ましくは１５％以下（ＪＩＳ Ａ １１２１）
ここではすり減り減量１２．６％の砕石を使用した。すり減り減量試験は、骨材の硬さおよびすり減りに対する抵抗、すなわち骨材の耐久性を評価する試験である。すり減り減量が２０％を越えるとわだち掘れが大きくなるので、ここではすり減り減量を２０％以下、望ましくは１５％以下とした。

（５）軟石量５．０％以下、望ましくは３．０％以下（ＪＩＳ Ａ １１２６）
ここでは軟石量２．５％の砕石を使用した。軟石量は、黄銅の棒（モース硬度３〜４）によりひっかき跡が付くかを判定する試験で、骨材が黄銅よりも硬いか、軟らかいかを判定する試験である。軟石量はすり減り減量試験と同様に、骨材の硬さおよびすり減りに対する抵抗、すなわち骨材の耐久性を評価する試験である。軟石量は一般的に５％以下である必要がある。（舗装調査・試験法便覧Ａ００８参照。）

（６）細長，あるいは扁平な石片の含有量１０．０％以下、望ましくは５．０％以下（舗装設計施工指針（規制値）および舗装調査・試験法便覧Ａ００８（試験法））
ここでは細長、あるいは扁平な石片の含有量２．８％の砕石を使用した。ここでいう石片は、一般には長軸／短軸比が３以上のものを細長、あるいは扁平な石片として使用する。細長，あるいは扁平な石片が混入すると、舗装もしくは試験用の供試体が、ある方向からの荷重に対して、変形しやすくなる可能性がある。すなわち細長，あるいは扁平な石片が多く混入していると、それらが向きを揃えて配向し、その向きと平行な荷重に対しては、垂直な荷重に対するよりも変形しやすくなる。

従って、耐わだち掘れ性能（ＤＳ）を測定する際には、細長あるいは扁平な石片の混入量を制限しないと、得られる値が大きく変動することとなる。

これらの性状を満足する砕石、および石粉を骨材として使用し、また表２に示す骨材配合を調整し、表３に示す条件で供試体を作製した。

実際に供試体の作製は、大きく分類してアスファルト組成物と骨材との混合、転圧の２段階からなる。混合に関しては、１７５℃に加熱されているアスファルト組成物を５６７ｇ、１８５℃に加熱されてなるとともに上述した粒度に合成した（以下、その調整した粒度を合成粒度という。）骨材を１０１７６ｇ準備する。

先ず骨材をミキサーに入れ、骨材のみを６０秒間混合し、均一にした。混合を一時止め、５６７ｇのアスファルト組成物をミキサーに投入した後、これらアスファルト組成物と骨材とを１２０秒に亘って混合した。

混合を終了した、これらアスファルト組成物と骨材を、ホイールトラッキング試験用型枠（内寸 縦３０．０ｃｍ，横３０．０ｃｍ、深さ５．０ｃｍ）に入れ、転圧した。

転圧に関しては、下記表３の転圧温度の下で、半径４６０ｍｍの円柱状ローラを転がすことにより、混合後のアスファルトに転圧を負荷する。この転圧に関しては、一次転圧、二次転圧の２段階に亘り行う。その後８時間に亘り乾燥させる。

以下、本発明を適用した改質アスファルト組成物において、効果を検証するための実施例と比較例について、詳細に説明をする。

表１の実施例１〜９、比較例１〜８に示す配合比率からなる、ブローンアスファルト、ストレートアスファルト、プロパン脱瀝アスファルト、芳香族系重質鉱油、ＳＢＳ、剥離防止剤からなる試料を準備した。

先ずブローンアスファルトは、ブローンアスファルト１、２の２種類を使用した。ブローンアスファルト１は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７のブローンアスファルト１０〜２０である。このブローンアスファルト１の性状は、例えば、２５℃における針入度が１６（１／１０ｍｍ）、軟化点が１１３．５℃、針入度指数５．２、１５℃における密度が１０３６ｋｇ／ｍ³であるものを使用した。

ブローンアスファルト２は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７の防水工事用アスファルト３種である。このブローンアスファルト２の性状は、例えば、２５℃における針入度が３２（１／１０ｍｍ）、軟化点が１０８．０℃、針入度指数６．３、１５℃における密度が１０２１ｋｇ／ｍ³であるものを使用した。

ストレートアスファルトは、ＪＩＳ Ｋ ２２０７のストレートアスファルト６０〜８０を使用した。この使用したストレートアスファルトの性状は、例えば、２５℃における針入度が６５（１／１０ｍｍ）、軟化点が４８．５℃、針入度指数−０．９、１５℃における密度が１０３４ｋｇ／ｍ³であるのものを使用した。

使用したプロパン脱れきアスファルトの性状は、代表的な性状が針入度が１３（１／１０ｍｍ）、軟化点が６１．５℃、針入度指数−１．５、１５℃における密度が１０６６ｋｇ／ｍ³であるものである。

また、使用した芳香族系重質鉱油は、代表的な性状が１００℃における動粘度が６１．２ｍｍ²／ｓ、４０℃における動粘度が３９７０ｍｍ²／ｓ、１５℃における密度が９７６．４ｋｇ／ｍ³であるのものである。

使用したＳＢＳは、分子量が１５０，０００であり、スチレン含有比率が３０％である。

使用したカルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペンで酸価１５６（ｍｇＫＯＨ／ｇ：ＪＩＳ Ｋ００７０）、軟化点７７．０℃（ＪＩＳ Ｋ ２２０７）の不均化ガムロジンである。

この不均化ガムロジンは、採取した生松脂をろ過して不純物を除去し、その後、蒸留することにより、低沸点成分のテレピン油を分離して得られるロジンである。

上述した成分からなる構成からなる実施例１〜９、比較例１〜８からなるアスファルト組成物の製造方法について以下で述べる。

ブローンアスファルト、ストレートアスファルト、プロパン脱瀝アスファルトを１８０℃程度の温度で溶融した状態で、芳香族系重質鉱油が上述した配合比率となるように混合し、同様な手順にて上述したＳＢＳを所定量添加し、更に、上述したガムロジンを添加する。混合はホモミキサーを用いて行い、回転数を４０００〜５０００回転／分として２〜３時間程度、混合並びに攪拌した。混合終了時のアスファルトの温度は２００〜２０５℃に調整した。また製造量はいずれも１．８ｋｇとした。

作製した実施例１〜９、比較例１〜８についてそれぞれ測定した物性を表１に示す。

物性の測定項目は、性状試験と、混合物性能試験に大別される。性状試験では、針入度（０．１ｍｍ）、軟化点（℃）、１８０℃における粘度（ｍＰａ・ｓ）、２５℃におけるタフネス・テナシティ、貯蔵安定性試験の各項目について試験を行っている。また混合物性能試験では、ＤＳについて評価を行っている。

実施例１〜９の成分の含有比率は、何れも上述した本発明において規定した範囲内となっている。このような実施例１〜９に係るアスファルト組成物は、何れも上述した評価項目についての基準を満たすものとなった。すなわち、実施例１〜９に係るアスファルト組成物は、何れも針入度（２５℃）が４０〜６０、粘度（１８０℃）が２００ｍＰａ・ｓ以下、軟化点が５６℃以上、タフネスが８．０Ｎ・ｍ以上、テナシティとして４．０Ｎ・ｍ以上、軟化点の差分絶対値が３未満、ＤＳ値が５０００回／ｍｍ以上であった。

実施例１〜７は、何れもＳＢＳの含有量を１〜３％まで変化させたものであるが、中でも実施例５、６は、何れも軟化点、ＤＳ、タフネス・テナシティの値が他の実施例と比較してバランス良く良好であった。実施例８は、ブローンアスファルト１の含有量を３６％と高く設定しているが、これについても上述した本発明に規定した成分の含有比率となるように調整することで、上述した評価項目についての基準を満たすものとなった。また、実施例９は、２５℃における針入度、針入度指数がブローンアスファルト１よりも高いブローンアスファルト２を添加しているが、これについても同様に上述した本発明に規定した成分の含有比率となるように調整することで、上述した評価項目についての基準を満たすものとなった。

比較例１、２はともにＳＢＳの含有量を１％未満としており、本発明において規定したＳＢＳ含有量の下限を下回っている。この比較例１、２は、ＳＢＳの含有量が少なくことから、軟化点が５６未満となっており、タフネス・テナシティの値も共に低下していた。これに加えて、ＤＳは、共に４５００回／ｍｍと、基準よりも低く、舗装時における耐久性が低下していた。

比較例３は、ＳＢＳの含有量を３．５％としており、本発明において規定したＳＢＳ含有量の上限を超えている。このため強度面においては優れた特性が示されているものの、粘度（１８０℃）が２３３ｍＰａ・ｓと上昇してしまい、施工性が悪化していた。

比較例４は、ＳＢＳの含有量を４．０％としており、本発明において規定したＳＢＳ含有量の上限を超えている。このため強度面においては優れた特性が示されているものの、粘度（１８０℃）が３６０ｍＰａ・ｓと上昇してしまい、施工性が悪化していた。これに加えて軟化点の差分絶対値が３℃以上であり、貯蔵安定性が悪化していた。

また比較例５は、ブローンアスファルト１の含有率を４２％としており、本発明において規定したブローンアスファルトの含有量の上限を超えている。その結果、この比較例５は、針入度が４０未満であり基準を下回っていた。これに加えて、粘度（１８０℃）が２１０ｍＰａ・ｓと上昇してしまい、施工性が悪化していた。

また比較例６は、ブローンアスファルト１の含有率を８％としており、本発明において規定したブローンアスファルトの含有量の下限を下回っている。その結果、この比較例６は軟化点が基準を下回っており、またブローンアスファルト、ＳＢＳがともに少量であることから強度を発現させることができず、ＤＳ値は、共に４５００回／ｍｍと、基準よりも低く、舗装時における耐久性が低下していた。

また比較例７は、芳香族系重質鉱油の含有率が３％であり、本発明において規定した芳香族系重質鉱油の含有量の下限を下回っている。その結果、この比較例７は、針入度が４０未満であり基準を下回っていた。これに加えて軟化点の差分絶対値が３℃以上であり、貯蔵安定性が悪化していた。

比較例８は、剥離防止剤の含有率が０．１％であり、本発明において規定した剥離防止剤の含有量の下限を下回っている。その結果、この比較例８は、軟化点の差分絶対値が３℃以上であり、貯蔵安定性が悪化していた。

５ 供試体
１１ 車輪

Claims (2)

1. 何れも重量％で、
   ベースアスファルト：５０％〜８０％、
   針入度が１０超〜４０であり、針入度指数３以上であるブローンアスファルト：１０％〜４０％未満、
   芳香族系重質鉱油：５％超〜１０％、
   ＳＢＳ：１％〜３％、
   カルボキシル基を有する炭素数２０の多環式ジテルペン：０．３％〜１％を含有すること
   を特徴とするポリマー改質アスファルト組成物。
2. ＳＢＳ：２％〜３％を含有すること
   を特徴とする請求項１記載のポリマー改質アスファルト組成物。

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