JP2017218761A

JP2017218761A - 常温舗装用アスファルト舗装材

Info

Publication number: JP2017218761A
Application number: JP2016112518A
Authority: JP
Inventors: 光司喜多川; Koji Kitagawa
Original assignee: HIKARI KOGYO CO Ltd
Current assignee: HIKARI KOGYO CO Ltd
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2016-06-06
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2036-06-06
Also published as: US20170350079A1; JP6028120B1

Abstract

【課題】常温アスファルト舗装材の安定性や施工性の向上。【解決手段】常温アスファルト舗装材に、常温アスファルト舗装材全体に対して１．０重量％以上の半水石膏を添加した。【選択図】なし

Description

本発明は、常温で舗装施工が可能な常温アスファルト舗装材に関するものである。

常温アスファルト舗装材は、加熱アスファルト舗装材と比べて、常温で簡単に舗装施工ができるという利点がある一方で、加熱アスファルト舗装材に比べて舗装の強度が低いという問題がある。
また、常温アスファルト舗装材には、施工時に水が混入すると舗装強度が低下するので雨天時等の水が存在する条件では施工ができないという問題もある。

特開２０１０−０７７７８０号公報特開昭６０−００９０５７号公報特開２００５−２１９９６５号公報

"再生石膏のアスファルト混合物フィラー材への適用性"、古賀千佳嗣他、土木学会論文集Ｅ１（舗装工学）、ｖｏｌ．６９、Ｎｏ．３（舗装工学論文集第１８巻）、Ｉ＿９５−Ｉ＿１００、２０１３、学術文献

本発明者は、常温アスファルト舗装材についてのこれらの問題を解決することを目的として、常温アスファルト舗装材に対して、半水石膏を添加することを検討した。
その結果、本発明者は、常温アスファルト舗装材に半水石膏を添加すると常温アスファルト舗装材の舗装強度が向上することを初めて見出した。
本発明は、この知見に基づいて完成されたものである。
なお、特許文献１−３及び非特許文献１には、加熱アスファルト舗装材にフィラーとして無水石膏、２水石膏、半水石膏を添加したものが記載されている。
これら特許文献１−３及び非特許文献１は、全て石膏のリサイクルを目的とするものであり、加熱アスファルト舗装材について、一般的なフィラーである石粉の代替物として石膏が使用可能であるかどうかを検討したものに過ぎない。
さらに、特許文献１及び非特許文献１には、半水石膏をフィラーとして使用すると舗装強度の指標の一つである安定度が逆に低下する場合があることが示唆されている。

すなわち、本発明に係る常温アスファルト舗装材は、常温アスファルト舗装材全体に対して１．０重量％以上の半水石膏が添加されているものである。

このような常温アスファルト舗装材であれば、舗装施工時に水を加えることで、半水石膏が水を吸収して２水石膏に変化し凝固する。凝固した２水石膏は剛性が高い物質であり、たわみ性が高いアスファルトとは異なる安定性を持つので、２水石膏とアスファルトの２種類の凝固因子を組み合わせることにより、従来のアスファルトのみを凝固因子とするものに比べて、より舗装の強度を増すことができる。
また、例えば、雨天時等の水が存在する条件下で舗装施工しても添加した半水石膏が水を吸収するので、施工時の水の混入による舗装面の脆さを低減することができる。

本発明の具体的な実施態様として、常温アスファルト舗装材全体に対して１．０重量％以上５０．０重量％以下の半水石膏が添加されている常温アスファルト舗装材が挙げられる。

本発明のより具体的な実施態様としては、アスファルトの含有量が１．５重量％以上１２．０重量％以下、骨材の含有量が７０．０重量％以上９５．０重量％以下、フィラーの含有量が１．０重量％以上１０．０重量％以下、軟化剤の含有量が０．５重量％以上３．５重量％以下である常温アスファルト混合物と、半水石膏とが混合された常温アスファルト舗装材が挙げられる。

以上に説明したような本発明に係る常温アスファルト舗装材を用いて舗装施工をする方法であれば、舗装施工時に水を加えることで半水石膏が凝固するので、アスファルトのみを凝固因子とする常温アスファルト舗装材に比べて、より強度の高い舗装をすることができる。
さらに雨天時などの水が存在する条件下でも舗装施工が可能である。

本発明に係る常温アスファルト舗装材であれば、舗装施工時に水を加えることで、半水石膏が水を吸収して２水石膏に変化し凝固する。凝固した２水石膏は剛性が高い物質であり、たわみ性が高いアスファルトとは異なる安定性を持つので、２水石膏とアスファルトの２種類の凝固因子を組み合わせることにより、従来のアスファルトのみを凝固因子とするものに比べて、より舗装の強度を増すことができる。
また、例えば、雨天時等の水が存在する条件下で舗装施工しても添加した半水石膏が水を吸収するので、施工時の水の混入による舗装面の脆さを低減することができる。

以下、本発明の一実施形態を説明する。
本発明の常温アスファルト舗装材は、例えば、路面等を舗装または補修する時に、常温で施工が可能な常温アスファルト舗装材である。
前記常温アスファルト舗装材は、アスファルト、骨材、フィラー及び軟化剤等を混合した常温で施工可能な常温アスファルト混合物と、半水石膏とを混合したものである。

前記アスファルトとしては、ストレートアスファルト（以下、単にアスファルトとする）を使用し、該アスファルトの含有量が前記常温アスファルト混合物全体に対して最終的に、例えば、５．０重量％以上６．０重量％以下となるように調整されている。
必要に応じて加える前記アスファルトとしては、例えば、針入度が６０〜８０のものが挙げられる。

前記骨材は、粗骨材（５ｍｍ篩に質量で８５％以上とどまる骨材）と細骨材（１０ｍｍ篩を全部通過し、５ｍｍ篩を質量で８５％以上通過する骨材）とを混合したもの、又は細骨材のみのものをいう。
本実施形態では、骨材（細骨材のみ）を例えば、８７．０重量％以上８８．０重量％以下となるように添加している。

前記フィラーは、舗装施工のときに、前記骨材の間隙を充填するものであり、例えば、一般的に石粉と呼ばれる炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）の微粉末等である。
前記フィラーは、前記常温アスファルト混合物全体に対して、例えば、３．０重量％以上６．０重量％以下となるように添加されている。

前記軟化剤は、常温でアスファルトが固化しないようにアスファルトを軟化した状態に保っておくためのものであり、例えば、揮発性の石油系炭化水素である。
前記軟化剤は、前記常温アスファルト混合物全体に対して、例えば、１．０重量％以上２．５重量％以下となるように添加されている。

前記常温アスファルト舗装材は、例えば、常温アスファルト舗装材全体に対して８０．０重量％の前記常温アスファルト混合物と、２０．０重量％の半水石膏とを混合したものである。

前記常温アスファルト舗装材の製造手順は、例えば、以下のようなものである。
加熱した骨材にフィラーを混合した後、加熱したアスファルトを必要量加えて混錬し、骨材の表面にアスファルトを付着させ、加熱アスファルト混合物を製造する。
この加熱アスファルト混合物に、アスファルトに対して相溶性の軟化剤を添加してさらに混錬し、骨材の表面に付着したアスファルトを温度が低下してもある程度固まらないよう軟化させて、常温で施工可能な常温アスファルト混合物を製造する。
このようにして製造された常温アスファルト混合物を、半水石膏と混合する。

前記常温アスファルト舗装材を用いて、舗装施工する方法は、例えば、以下のようなものである。
まず、袋等に詰めて保存されている前記常温アスファルト舗装材を、例えば、路面に形成されたひび割れや段差、ポットホール等のような舗装を補修したい場所や道路等のアスファルト舗装したい場所に適量流し込む。
次に、前記常温アスファルト舗装材の上から適量の水を撒いて、例えば、転圧機などを用いて前記常温アスファルト舗装材を押し固める。
押し固めた後、舗装面が安定するまでしばらく待つと舗装施工が完了する。
舗装施工時に前記常温アスファルト舗装材に対して加える水の量は、前記常温アスファルト舗装材に添加された半水石膏が水和反応により凝固するために必要な量以上であればよく、前記常温アスファルト舗装材に添加された半水石膏の割合や天候の状況等により適宜決定されるものである。

このような常温アスファルト舗装材によれば、半水石膏を常温アスファルト舗装材の全体に対して、例えば、２０．０重量％混合しているので、雨天時など水が存在する状況で舗装施工しても、半水石膏が水を吸収するので、水の混入による舗装面の脆さを低減することができる。

また、半水石膏は水を吸収すると２水石膏に変化し凝固する性質を持っている。凝固した２水石膏は剛性が高い物質であり、たわみ性が高いアスファルトとは異なる安定性を持つので、２水石膏とアスファルトの２種類の凝固因子を組み合わせることにより、従来のアスファルトのみを凝固因子とする常温アスファルト舗装材に比べて、より舗装の強度を増すことができる。

常温アスファルト舗装材全体に対して半水石膏の添加量を、例えば、２０．０重量％とすることによって、舗装時の常温アスファルト舗装材の流動性が適切な範囲のものとなり、ウォーカビリティ（施工性）の良い常温アスファルト舗装材とすることができる。

常温アスファルト混合物をまず製造してから、半水石膏と混合するので、常温アスファルト混合物の製造途中で半水石膏を加える場合に比べて、常温アスファルト混合物と半水石膏が本来持っているたわみ性と剛性を損なわずに、うまく組み合わせることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
前記実施形態では、半水石膏を前記常温アスファルト舗装材全体に対して２０重量％加えていたが、添加される半水石膏の量は２０重量％に限らず、これより多くても、少なくても良い。
例えば、前記半水石膏は、常温アスファルト舗装材全体に対して、１．０重量％以上添加されていれば良く、例えば、１．５重量％以上等としても良い。

常温アスファルト舗装材全体に対する半水石膏の添加量が少なければ、常温アスファルト舗装材は比較的たわみ性が大きいものとなり、半水石膏の添加量が増えるに従い常温アスファルト舗装材の硬度が上昇する。
そのため、半水石膏を１．０重量％以上９５．０重量％以下の範囲で適宜添加することで、必要に応じて常温アスファルト舗装の硬さを調節することができる。

さらに、半水石膏の添加量が３．０重量％以上である常温アスファルト舗装材であれば、アスファルト舗装の強度の指標の一つである、マーシャル安定度について加熱アスファルト舗装の基準値４．９ｋＮを十分上回る安定度を発揮することができる。
半水石膏の添加量が３０．０重量％以上であれば安定度については十分に高い常温アスファルト舗装材とすることができる。

半水石膏の常温アスファルト舗装材の全体に対する割合が１５．０重量％以下であれば、半水石膏を加えることによる舗装施工時の常温アスファルト舗装材の流動性がより適切な範囲となるので、常温アスファルト舗装材の施工性がさらに向上する。
また、半水石膏の常温アスファルト舗装材全体に対する添加量が１５．０重量％以下であれば、半水石膏を加えることによるコストの増加が適切な範囲に抑えられる。

半水石膏を加える割合の範囲は上記のものに限らず、１．０重量％以上３．０重量％以下、１．０重量％以上１０．０重量％以下、１．０重量％以上２０．０重量％以下、１．０重量％以上３０．０重量％以下、１．０重量％以上５０．０重量％以下、３．０重量％以上１０．０重量％以下、３．０重量％以上１５．０重量％以下、３．０重量％以上２０．０重量％以下、３．０重量％以上３０．０重量％以下、３．０重量％以上５０．０重量％以下、３．０重量％以上９５．０重量％以下、５．０重量％以上１０．０重量％以下、５．０重量％以上１５．０重量％以下、５．０重量％以上２０．０重量％以下、５．０重量％以上３０．０重量％以下、５．０重量％以上５０．０重量％以下、５．０重量％以上９５．０重量％以下、１０．０重量％以上１５．０重量％以下、１０．０重量％以上２０．０重量％以下、１０．０重量％以上３０．０重量％以下、１０．０重量％以上５０．０重量％以下、１０．０重量％以上９５．０重量％以下、１５．０重量％以上２０．０重量％以下、１５．０重量％以上３０．０重量％以下、１５．０重量％以上５０．０重量％以下、１５．０重量％以上９５．０重量％以下、２０．０重量％以上３０．０重量％以下、２０．０重量以上５０．０重量％以下、２０．０重量％以上９５．０重量％以下、３０．０重量％以上５０．０重量％以下、３０．０重量％以上９５．０重量％以下、又は５０．０重量％以上９５．０重量％以下等としても良い。

前記骨材及びアスファルトは、新規骨材と新規アスファルトに限らず、新規アスファルト及び新規骨材に再生材を添加したものでも良いし、再生材のみからなるものであっても良い。
ここで再生材とは、例えば、舗装を掘り起こしたものであり、骨材の表面にアスファルトが付着した状態を保つ程度に常温で破砕したものである。

前記常温アスファルト混合物は、加熱アスファルト混合物を製造した後に軟化剤を加えて、常温で舗装施工できる常温アスファルト混合物とするものに限らず、再生材に軟化剤を常温で添加して製造するものとしても良い。

前記アスファルトは、前記常温アスファルト混合物全体に対して、５．０重量％以上６．０重量％以下のものに限らず、１．５重量％以上１２．０重量％以下となるように添加混合されていれば良い。

前記常温アスファルト混合物を製造する時に使用するアスファルトは、針入度が４０〜６０のもの、６０〜８０のもの、８０〜１００のもの又は１５０〜２００のもののいずれを使用しても良く、道路舗装用としては特に４０〜６０のもの又は６０〜のもの、より好ましくは６０〜８０のものが適しているが、例えば、再生材を使用する割合が高い場合には８０〜１００のもの又は１５０〜２００のもの等の高針入度のものが適しており、新しい骨材を使用する割合が高い場合には、より低針入度のものが適している。
このように幅広い針入度のアスファルトを使用しているので、原料として新規骨材だけでなく、再生材を使用することも可能であり、さらに使用する再生材の量を増やすことができる。

前記骨材は、前記常温アスファルト混合物全体に対して８７．０重量％以上８８．０重量％以下に限らず、７０．０重量％以上９５．０重量％以下の範囲で添加されていれば良い。

前記フィラーは、前記常温アスファルト混合物全体に対して、４．０重量％以上６．０重量％以下のものに限らず、１．０重量％以上１０．０重量％以下の範囲で添加されていれば良く、特に４．０重量％〜７．０重量％の範囲で添加されていることが好ましい。

前記軟化剤は、石油系炭化水素に限らず、動植物系油脂、合成炭化水素又は合成エステル系の油でも良いが、石油系炭化水素は変質しにくく、コスト面でも優れているのでより好ましい。

前記軟化剤は前記常温アスファルト混合物全体に対して、１．０重量％以上１．５重量％以下に限らず、０．５重量％以上３．５重量％以下の範囲で添加されていれば良い。

前記常温アスファルト混合物は、適切な粘度を持たせるために、前述の成分に加えて、例えば、樹脂等を添加したものであってもよい。
また、前記常温アスファルト舗装材又は常温アスファルト混合物は、最終的な色調を整えるために、例えば、カーボンブラック等を、例えば、０．０１重量％以上０．１重量％以下程度添加したものであってもよい。
その他、本発明は前記実施形態に限られること無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。

本発明に係る常温アスファルト舗装材について、マーシャル安定度試験に準じた試験を行った結果を表１にまとめた。
この試験は、マーシャル安定度試験が規定する突き固め方法で試料を突き固め、突き固められた試験片の安定度を測定するものである。
マーシャル安定度試験の規定では、試験片を６０℃に温めた状態で安定度を測定することになっているが、本発明に係る常温アスファルト舗装材は常温施工するという特性に鑑みて、常温で突き固め、室内で２４時間養生した後に常温でのマーシャル安定度を測定したものである。

なお、表１の安定度とはマーシャル安定度試験で既定される安定度あって、単位はｋＮ（キロニュートン）である。
さらに、突き固め時に１ｋｇの試料に対して水１００ｃｃを加えた。

この実施例で試料として用いている常温アスファルト舗装材は、常温アスファルト混合物全体に対してアスファルトが６．０重量％、骨材が８９．０重量％、フィラーが４．０重量％、軟化剤が１．０重量％の割合で混合された常温アスファルト混合物と、さまざまな割合の半水石膏とを混合したものである。
表中の半水石膏の割合は、常温アスファルト舗装材全体に対して混合した半水石膏の重量％を表している。

半水石膏の混合割合を変えた試料それぞれについて３回ずつ試験を行い、３回のマーシャル安定度の平均値を安定度として表示している。

表１の結果によると、常温アスファルト舗装材全体に対して３．０重量％から２０．０重量％の半水石膏を加えた試料では、半水石膏を加えていない常温アスファルト混合物のみからなる常温アスファルト舗装材に比べて安定度が２倍以上に大きく増加しており、安定度は混合する半水石膏の割合が多くなるほど高くなった。
また、半水石膏を添加した試料は全てのもので、加熱アスファルト舗装材のマーシャル安定度の基準値である４．９ｋＮを大きく超えていた。
また、半水石膏の割合が、３０．０重量％以上のものでは、安定度が高すぎるために測定器のゲージが振り切ってしまい、安定度の数値は測定できなかった。

表２は、表１の試験と同様にして形成した試験片について、水浸マーシャル試験に準じた試験を行った結果を示したものである。

水浸マーシャル試験では、試験片を６０℃の水槽に４８時間浸漬した後にマーシャル安定度を測定するものであるが、本発明に係る常温アスファルト舗装材は常温施工するという特性に鑑みて、試験片を２０℃の水槽に４８時間浸漬した後にマーシャル安定度を測定したものである。それぞれの試料につき３回の試験を行い、その平均値を安定度として表示している。

表２の結果から、常温アスファルト舗装材全体に対して１０．０重量％又は２０．０重量％の半水石膏を加えた試料では、半水石膏を加えていない常温アスファルト混合物のみからなる常温アスファルト舗装材に比べて安定度が２倍以上になり、混合する半水石膏の割合が多くなるにつれて安定度が高くなったことが分かる。

さらに常温アスファルト舗装材全体に対して１０．０重量％の半水石膏を加えた試料を用いて表１の試験と同様の手法で形成した試験片について、６０℃の条件下でホイールトラッキング試験を行った結果を、ストレートアスファルト又は改質アスファルトからなる加熱アスファルト舗装材における基準値と比較したものが表３である。

表３から、常温アスファルト舗装材全体に対して１０．０重量％の半水石膏を加えた試料では、ストレートアスファルトの基準値と比べて１０倍以上、改質アスファルトの基準値と比べても３．５倍の動的安定度を持つことが分かる。

以上の試験結果から、本発明に係る半水石膏を混合した常温アスファルト舗装材は半水石膏を加えていない常温アスファルト混合物のみからなる常温アスファルト舗装材に比べて安定度が大きく向上していることが確認された。

Claims

常温アスファルト舗装材全体に対して１．０重量％以上の半水石膏が添加されていることを特徴とする常温アスファルト舗装材。
前記半水石膏の添加量が前記常温アスファルト舗装材全体に対して１．０重量％以上５０．０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の常温アスファルト舗装材。
アスファルトの含有量が１．５重量％以上１２．０重量％以下、骨材の含有量が８０．０重量％以上９５．０重量％以下、フィラーの含有量が１．０重量％以上１０．０重量％以下、軟化剤の含有量が０．５重量％以上３．５重量％以下である常温アスファルト混合物と、半水石膏とが混合されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の常温アスファルト舗装材。
請求項１記載の常温アスファルト舗装材を用いて舗装する方法であって、舗装施工時に水を加えることを特徴とする舗装方法。