JP3565501B2 - 特定組成よりなるアスファルト改質材、改質アスファルト混合物及びその舗装方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アスファルト改質材、改質アスファルト、改質アスファルト混合物及び改質アスファルト舗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アスファルトは、ナフテン、芳香族炭化水素、多環芳香族炭化水素、アスファルテン等の混合物であり、骨材等と混練してアスファルト混合物とされて主に道路舗装材等に用いられている。通常は、ストレートアスファルト、ブローンアスファルト、セミブローンアスファルトが用いられているが、近年における交通量の増加、特に重量車両の増加により、アスファルト舗装道路は過酷な使用状況となっており、これらのアスファルトによるアスファルト舗装道路では、重交通路部又は交差点流入部のアスファルト舗装路面は変形を起し、わだち掘れやコルゲーションといったいわゆる流動現象を起こしている。これは、対向車や歩行者への撥水・ハンドル捉られ、滑り止め効果の減少や、走行感の悪化といった交通安全上無視できない問題となっている。
【０００３】
この流動現象を防止するための対策の１つとして、アスファルトを改質してその力学強度、例えば、タフネス（把握力）等を高めることによりその変形を防止することが考えられる。ゴムや熱可塑性樹脂のアスファルトへの添加は、アスファルトの流動性を低減させるため、力学的な性質を改善する有力な方法の１つとされている。例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を添加した改質アスファルトＩ型、スチレン−ブタジエン−スチレンエラストマー（ＳＢＳ）等を添加した改質アスファルトＩＩ型、ＳＢＳ等を多量に添加した高粘度改質アスファルト等がある。
【０００４】
しかしながら、ゴムや熱可塑性樹脂の添加によりアスファルトのタフネスを充分に大きくしようとすると、これらを多量に用いる必要があり、製造コストが高くなる、アスファルトが高粘度となるため作業性が悪くなる、アスファルトとこれら改質材とが相分離しやすくなる等の問題点があった。また、力学強度は改善できるものの、アスファルトの骨材への付着性といった骨材密着性の改善にはあまり効果がなかった。
【０００５】
ところで、夏期、水が浸透し、車による繰り返し荷重があるアスファルト舗装のアスファルトは、水により骨材から剥がれる、いわゆる剥離現象を起こす。この剥離現象の大きいアスファルト舗装ほど流動現象が激しいことが、剥離に関する道路調査の結果から明らかになっている。従って、改質アスファルトの耐久性を高めるためには、力学的な改善だけでなく、骨材密着性の改善も重要である。また、冬期アスファルト舗装の路面は、スパイクタイヤにより磨耗する。これも車の走行部が磨耗するのでわだち掘れと類似した現象となる。この磨耗は研磨に近いため、アスファルト部分が早く磨耗して砕石が飛び出た状態になる。交差点流入部では、この突出した砕石がスパイクで掘り出される状態となり、砕石が飛散すると、磨耗は急激に加速する。これらの不都合な点も、改質アスファルトと砕石との付着を向上することができれば、耐久性の増大の発現により解消することができると考えられる。
【０００６】
このように、骨材密着性を改善することは重要であるが、従来検討されてきた手段としては、剥離防止剤としてシラン化合物や界面活性剤等の特定の有機化合物を添加する方法があり、特公昭５１−４４１３４号公報には、アミノアルキルシラン化合物を添加する手法が開示されている。しかしながら、シラン化合物によって改質アスファルトの骨材密着性は向上するが、改質アスファルトの力学強度が増加する訳ではなく、いかに骨材密着性が改良されていても、改質アスファルト自体の強度が不充分であれば舗装は変形してしまうのは当然であり、これらの化合物を添加することによって付与される耐久性は僅かであると言わざるを得ない。また、特開昭６０−１２６０号公報には、エチレン−エチルアクリレート共重合物やＳＢＲ等の各種エラストマーとシラン化合物とを併用する方法が開示されているが、エラストマーの使用により力学強度は改善されるものの、上述したように、タスネスを充分に向上させるためにはエラストマーを多量に用いる必要があった。
【０００７】
一方、アスファルトのタフネス等の力学強度を増す手法としては、上述したようなゴムや熱可塑性樹脂といった改質材、特にスチレン系エラストマー等を添加する手法があるが、更に特開昭５９−１５６７号公報には、スチレン系エラストマーと石油樹脂とを併用する手法が開示されている。しかしながら、この手法によっては、タフネス等の力学強度は増加するものの、骨材密着性は全く改良されない。従って、この手法で得られた改質アスファルトを用いた場合には、荷重によって変形する際に生じる応力はタフネスが増加した分だけ大きくなっているにも関わらず、骨材密着性は増加していないので容易に剥離してしまうという結果となり、アスファルト舗装の耐久性向上の効果は不充分であった。
【０００８】
特開平３−３１３６５号公報や特開平３−１２４５６号公報には、ビチューメンの弾性特性を改良するために、改質材として（メタ）アクリレートポリマーを添加する方法が開示されている。これらの方法では、弾性回復率等の物性は多少改善されることが示されているものの、タフネス、テナシティ（粘結力）等の物性は改善されず、耐久性が求められている現在の舗装に用いるには、物性が全く不足していると言わざるを得なかった。また、特開平３−３１３６５号公報の手法では高分子量のポリマーを用いているためにアスファルトとの相溶性が悪く、改質材として使用しにくいという欠点もあった。
【０００９】
特開平１１−６０９６１号公報には、天然ゴム、スチレン−ブタジエンランダム共重合体などの高分子改質材とオイルゲル化剤をアスファルトに含有させてなるアスファルト組成物が示されており、該高分子改質材は列挙されている各種重合体から選ばれた１種または２種以上からなるとされている。しかし前記公報中には、高分子改質材として２種以上の重合体を併用する具体的な組み合わせは全く示されていない。また特開平９−２３５４７０号公報には、ゴム系及び／又は樹脂系よりなるアスファルト改質材にリン化合物を含有させたアスファルト改質材が示されている。しかし前記公報中では、スチレン系エラストマー（ＳＢＳおよびＳＩＳ）とポリオレフィン系樹脂（ＥＥＡおよびＥＶＡ）の混合物が例示されているだけであり、それ以外の組み合わせについては全く言及されていない。また、前記公報中ではゴム系改質材と樹脂系改質材の混合割合についても全く示されていない。
【００１０】
このように、従来の舗装においてもアスファルトの特性を向上させる工夫の余地があったが、近年ではさらに、アスファルト混合物として、排水性舗装に用いられる開粒度混合物が注目されており、従来のように密粒度混合物とする場合と比べてより強度の骨材密着性が要求されている。このような排水性舗装では、通常の舗装よりも、対向車や歩行者への撥水・ハンドル捉られを改善し、滑り止め効果の減少を抑制し、走行感を改善することを目的としているため、高度な耐久性が求められている。従って、これらの状況から、アスファルトの骨材密着性とタフネスとを共に向上させることができるアスファルト改質材が渇望されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑み、アスファルトと改質材との相分離を抑制すると共に、作業性が損なわれたり製造コストが上昇したりすることなく、タフネスおよびテナシティを向上させ、しかも骨材密着性を高めて耐久性が優れたものとすることができるアスファルト改質材、改質アスファルト、改質アスファルト混合物及び改質アスファルト舗装方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アスファルト改質材であって、エラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂を必須成分とし、上記エラストマー１．０重量部に対する上記（メタ）アクリル系樹脂の比率が０．１〜１．５重量部であるアスファルト改質材である。
本発明者らは、種々の改質アスファルト等を検討するうち、エラストマーと特定の樹脂、すなわち（メタ）アクリル系樹脂とを特定の比率で用いることにより、これらを多量に用いなくても、タフネスおよびテナシティを向上させ、しかも、骨材密着性を高めて耐久性が優れた舗装を形成することができることから、アスファルトと改質材との相分離を抑制すると共に、作業性が損なわれたり製造コストが上昇したりすることなく、高度な耐久性が求められている近年の舗装に好適に適用することが可能となるという劇的な効果が生じる事実に遭遇し、本発明に到達したものである。
以下に、本発明を詳述する。
【００１３】
本発明のアスファルト改質材は、エラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂を必須成分とする。
上記エラストマーとは、特定の温度範囲でゴム弾性を示す重合体等の高分子物質を意味する。本発明では、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７１１３「プラスチックの引張試験方法」に準拠した引張試験において、２３℃での伸び率が６００％以上であるエラストマーを用いることが好ましい。このようなエラストマーは、改質アスファルトに柔軟な伸びを与えることができるため、アスファルトのテナシティを改善することができることとなる。
【００１４】
上記エラストマーとしては、例えば、ゴムや熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等が挙げられ、その立体構造としては、例えば、直鎖状、側鎖型、星型、グラフト体等のいずれであってもよく、特に限定されるものではない。このようなエラストマーの種類としては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックポリマー（ＳＢＳ）等のスチレン系エラストマー；ブタジエンゴム等のジエン系エラストマー；エチレン−エチルアクリレート共重合体等のオレフィン系エラストマー；クロロプレンゴム；アクリル系エラストマー等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、本発明においては、アスファルトに対する溶解性や機械的物性等を考慮して、ＳＢＳが最も好適に用いられることとなる。
【００１５】
上記ＳＢＳの構成要素の割合としては特に限定されず、例えば、ＳＢＳを形成する単量体成分を１００重量％とすると、その中にスチレンが１０〜５０重量％含有されてなるものであることが好ましい。１０重量％未満であると、凝集力が弱いためにアスファルトの強度を充分に向上させることができなくなるおそれがあり、５０重量％を超えると、ＳＢＳがアスファルトに溶解しにくくなるおそれがある。より好ましくは、２０〜５０重量％であり、更に好ましくは、２０〜４０重量％である。
【００１６】
上記ＳＢＳの分子量としては特に限定されず、例えば、重量平均分子量が５万〜５０万であることが好ましい。５万未満であると、凝集力が弱いためにアスファルトの強度を充分に向上させることができなくなるおそれがあり、５０万を超えると、アスファルトに溶解しにくくなるおそれがある。より好ましくは、１０万〜５０万であり、更に好ましくは、１５万〜４０万である。
本明細書中、重量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ゲル浸透クロマトグラフィー、ＧＰＣ）によって、標準ポリスチレン換算として求められるものを意味する。
【００１７】
本発明における（メタ）アクリル系樹脂とは、（メタ）アクリル系単量体を含有する単量体成分により形成される重合体によって構成される樹脂を意味する。本発明では、アスファルトに溶解するものであれば特に限定されず、目的に応じて種々の物性を有するものを用いることができるが、改質アスファルトの骨材密着性及びタフネスを向上させる効果が大きくなることから、アスファルトに相溶するものであることが好ましい。また、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７１１３「プラスチックの引張試験方法」に準拠した引張試験において、２３℃での伸び率が６００％未満である（メタ）アクリル系樹脂を用いることが好ましい。より好ましくは５００％未満、さらに好ましくは４００％未満である。このような（メタ）アクリル系樹脂を用いると、樹脂として硬質であることから、改質アスファルトのタフネスを向上させる効果が大きくなる。
【００１８】
上記（メタ）アクリル系樹脂はまた、カルボキシル基を有することが好ましい。これにより、改質アスファルトの骨材密着性及びタフネスを向上させる効果を大きくすることができる。このような（メタ）アクリル系樹脂の酸価としては、例えば、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることが好ましい。１０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であると、改質アスファルトの骨材密着性及びタフネスを向上させる効果が不充分となるおそれがある。また、上記酸価は、１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましい。１００ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、アスファルトに対する溶解性が低下するおそれがある。より好ましくは、１０〜９０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、更に好ましくは、１５〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇである。
【００１９】
上記（メタ）アクリル系樹脂を構成する重合体を形成することができる単量体としては特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエトキシエチル（メタ）アクリレートシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等の炭素原子数１〜３０の（メタ）アクリレート類；テトラエチレンジ（メタ）アクリレート等のジ（メタ）アクリレート類；α−メチルスチレン、ビニルトルエン、スチレン等のスチレン系単量体；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル系単量体；フマル酸、フマル酸のモノアルキルエステル、フマル酸のジアルキルエステル、マレイン酸、マレイン酸のモノアルキルエステル、マレイン酸のジアルキルエステル、イタコン酸、イタコン酸のモノアルキルエステル、イタコン酸のジアルキルエステル等の不飽和カルボン酸やそのエステル；（メタ）アクリロニトリル、ブタジエン、イソプレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、ビニルケトン、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルカルバゾール、（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
【００２０】
上記単量体の１種又は２種以上を含有する単量体成分を重合することにより（メタ）アクリル系樹脂を構成する重合体を得ることができるが、アスファルト改質材をアスファルトに相溶しやすいものとするためには、上記単量体成分１００重量％中、（メタ）アクリル系単量体の含有量を９０重量％以上とすることが好ましく、その中でも炭素数６以上のエステル基を有する（メタ）アクリル系単量体を１０重量％以上含むことが好ましい。より好ましくは、炭素数６以上のエステル基を有する（メタ）アクリル系単量体を２０重量％以上含むことであり、更に好ましくは、３０重量％以上、特に好ましくは、４０重量％以上、最も好ましくは、５０重量％以上である。特にその中でも、（メタ）アクリル酸、シクロヘキシルメタクリレート及びステアリルアクリレートを主成分とする重合体、すなわちこれらの単量体を単量体成分１００重量％中、５０重量％以上として得られる重合体により構成される（メタ）アクリル系樹脂とすることが、最もアスファルトに溶解しやすくなるため好ましい。
【００２１】
上記（メタ）アクリル系樹脂の分子量としては特に限定されず、例えば、重量平均分子量が５０００〜２０万であることが好ましい。５０００未満であると、タフネスを向上させる効果が不充分となるおそれがあり、２０万を超えると、アスファルトに溶解しにくくなるおそれがある。より好ましくは、５０００〜１５万であり、更に好ましくは、１万〜１０万である。
【００２２】
上記（メタ）アクリル系樹脂の立体構造としては特に限定されず、直鎖状、側鎖型、星型、グラフト体等のいずれの構造でもよい。これらの中でも、星型構造を有する星型重合体が、改質アスファルトの粘度が不必要に増加することがなく、作業性を良好に保ったまま物性を向上させることができるため好ましい。
【００２３】
上記星型重合体の製造方法としては特に限定されず、例えば、３個以上のメルカプト基を有する多価メルカプタンの存在下に、メルカプト基を発端として、単量体成分のラジカル重合を行う方法等が挙げられる。
上記多価メルカプタンとしては、３〜６価のメルカプタンである、トリメチロールプロパントリチオグリコレート、トリメチロールプロパントリチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、ジペンタエリスリトールヘキサキスチオグリコレート、ジペンタエリスリトールヘキサキスチオプロピオネートからなる群より選択される少なくとも１種の化合物に由来するものであることが好ましい。
【００２４】
上記ラジカル重合を行う形態としては特に限定されず、例えば、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等の通常のラジカル重合方法により行うことができる。この場合、重合温度としては特に限定されず、例えば、３０〜２００℃が好ましく、６０〜１５０℃がより好ましい。また、ラジカル重合に用いられるラジカル重合開始剤としては特に限定されず、例えば、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２，２′−アゾビスシクロヘキサンカーボニトリル等のアゾ系重合開始剤；過酸化ベンゾイル等の過酸化物系重合開始剤等の通常使用されるものを使用することができる。
【００２５】
上記アスファルト改質材における、エラストマーと（メタ）アクリル系樹脂との重量割合としては、エラストマー１．０重量部に対する（メタ）アクリル系樹脂の比率が、０．１〜１．５重量部である。上記比率が１．５を超えるように（メタ）アクリル系樹脂を多量に用いると、得られる改質アスファルトが硬くなりすぎて、耐衝撃性やテナシティがかえって悪くなる。また、上記比率が０．１未満であると（メタ）アクリル系樹脂が少なすぎ、得られる改質アスファルトのタフネスが小さくなり、骨材密着性も悪くなるからである。上記比率が０．１〜０．５であると、さらに得られる改質アスファルトの耐衝撃性が優れたものとなるので好ましい。さらに上記比率が０．２〜０．５であると、骨材密着性がさらに優れた改質アスファルトが得られるので好ましい。
【００２６】
上記アスファルト改質材の中で、必須成分であるエラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂の固形分の合計量が占める割合は、３０重量％〜１００重量％である。必須成分であるエラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂の合計量が３０重量％未満であると改質アスファルトに求められる何らかの物性が満たされなくなる場合がある。例えば、石油樹脂が多量に含まれることによって上記必須成分の含有量が３０重量％未満となった場合には、改質アスファルトは硬くなりすぎてテナシティが小さくなり、骨材飛散に対する耐久性が悪くなる。またプロセスオイルが多量に含まれることによって上記必須成分の含有量が３０重量％未満となった場合には、改質アスファルトは柔らかくなりすぎ、骨材把握力及び耐流動性が不充分になる。
また、すでに述べたようにエラストマーと（メタ）アクリル系樹脂の重量割合は、１／０．１〜１．５であるので、合計量が３０重量％〜１００重量％であることと考え合わせると、アスファルト改質材中のエラストマーの好ましい含有量は１２〜９１重量％の範囲となり、（メタ）アクリル系樹脂の好ましい含有量は３〜６０重量％の範囲となる。
また、必須成分以外の成分、すなわち石油樹脂及びプロセスオイル等、の含有量は、０〜７０重量％である。
【００２７】
上記アスファルト改質材は、本発明の作用効果を奏する限り、必須成分であるエラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂以外の成分を１種又は２種以上含んでもよい。このような必須成分以外の成分としては、例えば、プロセスオイル、石油樹脂等が挙げられる。
【００２８】
上記アスファルト改質材の使用形態としては、例えば、水溶液、トルエン溶液等の溶液状；フレーク状、ペレット状、粉末状等の固体状；エマルション、ラテックス等の乳化物状等が挙げられる。これらの中でも、アスファルトへの添加、混合が容易な固体状であることが好ましい。また、エラストマーと（メタ）アクリル系樹脂とを別々に添加してもよく、予めこれらを溶液どうしで混合してから乾燥させ、これらの混合物である固体として添加してもよい。すなわちアスファルト改質材の使用形態や添加方法等は、本発明の作用効果を奏する限り特に限定されるものではない。
【００２９】
上記アスファルト改質材は、上述したようにエラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂を必須成分とすることにより本発明の作用効果を奏することになるが、その理由については、次のように説明することができる。まず、エラストマーによりアスファルトに対してタフネスおよびテナシティ等を向上させる作用を有することになる。また、アスファルトの成分であるナフテンがステアリル基、シクロヘキシル基等と類似していることに起因して、アスファルトに対して（メタ）アクリル系樹脂がよく相溶することになり、（メタ）アクリル系樹脂によりタフネスおよび骨材密着性（剥離抵抗性）を向上させる作用を有することになる。これらの作用が相乗的に働くことによって、これらを多量に用いなくても、骨材密着性とタフネスとの両方を向上させることが可能となり、エラストマーを多量に使用すること等に起因するアスファルトと改質材との相分離や、作業性が損なわれること、製造コストが上昇することを改善して、高度な耐久性が求められる各種の舗装、特に排水性舗装を形成する改質アスファルトや改質アスファルト混合物に好適に用いることが可能となる。
【００３０】
本発明はまた、アスファルト、エラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂を必須成分とする改質アスファルトであって、上記アスファルト、上記エラストマー及び上記（メタ）アクリル系樹脂の重量割合は、アスファルト１００重量部に対して、エラストマーが１〜１０重量部、（メタ）アクリル系樹脂が０．１〜１５重量部である改質アスファルトでもある。このような改質アスファルトも、本発明の作用効果を発揮することになる。
【００３１】
上記アスファルトとしては特に限定されず、例えば、レイクアスファルト、ギルソナイト等の天然アスファルト；ストレートアスファルト、セミブローンアスファルト、ブローンアスファルト等の石油アスファルト等が挙げられる。また、上記エラストマー及び上記（メタ）アクリル系樹脂は、上述のアスファルト改質材に用いられるのと同様のものである。
【００３２】
上記エラストマーの重量割合が、上記範囲未満であると、アスファルトのタフネスを向上させる効果が不充分となり、上記範囲を超えると、改質アスファルトの粘度が大きくなり、作業性が充分でなくなることになる。好ましくは、アスファルト１００重量部に対して２〜９重量部であり、より好ましくは、３〜８重量部である。
【００３３】
上記（メタ）アクリル系樹脂の重量割合が、上記範囲未満であると、改質アスファルトのタフネスが弱くなり、上記範囲を超えると、アスファルトが硬くなりすぎて柔軟性に欠け、ヒビ割れなどの原因となる恐れがある。好ましくは、アスファルト１００重量部に対して０．１〜５重量部であり、より好ましくは、０．２〜５重量部である。
【００３４】
上記改質アスファルトは、アスファルトにエラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂が上述した重量割合で配合された組成物であり、その態様は固体でもよく、いわゆるアスファルト乳剤のような水分散体でもよく、いわゆるフォームドアスファルトのような発泡体でもよい。また、本発明の作用効果を奏する限り、上述の必須成分以外の成分を１種又は２種以上含んでもよい。このような必須成分以外の成分としては、例えば、プロセスオイル、石油樹脂等が挙げられる。
【００３５】
上記改質アスファルトを製造する方法としては特に限定されず、例えば、アスファルトにエラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂を必須成分として配合したアスファルト改質材を混合したり、アスファルトにエラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂をそれぞれ別個に混合したりして行うことができる。これらの中でも、アスファルトにエラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂を必須成分として配合したアスファルト改質材を混合することにより製造することが好ましい。
【００３６】
上記改質アスファルトにおける改質の指標としては、例えば、骨材密着性、タフネス・テナシティ、６０℃粘度等を用いることができる。骨材密着性は、例えば、石油学会規格、ＪＰＩ−５Ｓ−２７「アスファルト被膜のはく離試験方法」に準拠して剥離抵抗性試験を行うことにより、タフネス・テナシティは、例えば、社団法人日本道路協会編「舗装試験法便覧」（昭和６３年１１月発行）ｐ．４５６−４６１に記載のタフネス・テナシティ試験方法（ＪＥＡＡＳ準拠）に準拠した測定方法により、６０℃粘度は、例えば、社団法人日本アスファルト協会の規格、ＪＡＡ−００１「石油アスファルト絶対粘度試験方法」に準拠して改質アスファルトの粘度を測定することにより、それぞれ評価することができる。
【００３７】
これら改質の指標の各数値は目的とする舗装によって異なるが、特に排水性舗装に用いる場合には、本発明では以下の（１）〜（４）に記載する好ましい数値に範囲に設定することが可能であり、このように設定された改質アスファルトは、耐久性に優れた排水性舗装用として好適に用いることができる。このような改質の指標の好ましい数値範囲に設定された本発明の改質アスファルトは、本発明の好ましい実施形態である。
（１）骨材密着性は、剥離面積率９％以下であることが好ましい。９％を超えると骨材が飛散しやすくなる。より好ましくは７％以下、さらに好ましくは５％以下てある。
（２）タフネスは、１５〜４０Ｎ・ｍであることが好ましい。１５Ｎ・ｍ未満では柔らかすぎて耐久性不充分となり、４０Ｎ・ｍを超えると硬すぎてヒビ割れを生じる恐れがある。より好ましくは２０〜３０Ｎ・ｍである。
（３）テナシティは、１０Ｎ・ｍ以上であることが好ましい。１０Ｎ・ｍ未満だと耐衝撃性が不充分である恐れがある。より好ましくは１５Ｎ・ｍ以上である。
（４）６０度粘度は、２００〜１０００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。２００Ｐａ・ｓ未満だと耐流動性が不充分で、１０００００を超えると作業性が悪い。より好ましくは５０００〜５００００Ｐａ・ｓである。
【００３８】
本発明は更に、上記改質アスファルト及び骨材を必須成分とする改質アスファルト混合物でもある。このような改質アスファルト混合物は、作業性が良好であり、優れた耐久性を有するアスファルト舗装を形成することができる。
【００３９】
上記骨材としては特に限定されず、例えば、砕石、鉄鋼スラグ、砂等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
上記アスファルト混合物において、改質アスファルトと骨材との配合比としては特に限定されず、例えば、重量比で改質アスファルト／骨材を１／９９〜３０／７０とすることが好ましい。１／９９よりも改質アスファルトに対する骨材の配合比が多いと、アスファルト混合物の作業性が悪くなるおそれがあり、３０／７０よりも改質アスファルトに対する骨材の配合比が少ないと、アスファルト混合物から形成されるアスファルト舗装の耐久性が悪くなるおそれがある。より好ましくは、３／９７〜１０／９０である。これにより、耐久性がより充分となり、経済性も向上することができる。
【００４０】
上記アスファルト混合物は、本発明の作用効果を奏する限り、上述の必須成分以外の成分を１種又は２種以上含んでもよい。このような必須成分以外の成分としては、例えば、石粉、消石灰等のフィラーや添加剤等が挙げられる。
【００４１】
上記アスファルト混合物の製造方法としては、特に限定されず、改質アスファルトと骨材と必要に応じてその他の添加材とを混合する方法（プレミックス法）であってもよく、アスファルト改質材とアスファルトと骨材と必要に応じてその他の添加材とを混合する方法（プラントミックス法）であってもよい。
【００４２】
上記アスファルト混合物の製造に際し、アスファルト改質材とアスファルトと骨材との混合や、改質アスファルトと骨材との混合は、例えば、元のアスファルトが針入度６０〜８０であるストレートアスファルトの場合、１５０〜２２０℃で行うことができる。
【００４３】
本発明はそして、上記アスファルト混合物を用いて行う改質アスファルト舗装方法でもある。本発明の改質アスファルト舗装方法によれば、すでに述べたように改質アスファルトの粘度が不必要に高くなることがないので作業性が良好であり、耐久性に優れたアスファルト舗装を形成することができる。このような改質アスファルト舗装方法では、例えば、改質アスファルト混合物の締め固めや初期転圧等も、未改質のストレートアスファルトを用いたアスファルト混合物の場合と同様に行うことができる。
【００４４】
本発明のアスファルト混合物は、密粒度、細粒度、開粒度の各種アスファルト混合物や各種ギャップアスファルト混合物等のいずれにも適応でき、高い耐久性が要求される各種アスファルト混合物、特に排水性舗装に適用される開粒度のアスファルト混合物として好適である。このように、本発明のアスファルト混合物は、通常の舗装のみならず、透水性舗装、排水性舗装及び半たわみ性舗装等にも適用することが可能であり、このようなアスファルト混合物を用いて行う本発明の改質アスファルト舗装方法もまた、各種の舗装に適用することが可能である。
【００４５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４６】
実施例１
アクリル系樹脂（１）の製造
［開始剤溶液（１）の調製］
ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート７．２重量部、２，２′−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）１．４４重量部及び酢酸エチル３０．０重量部を混合し、滴下ロートに仕込んで開始剤溶液（１）とした。
【００４７】
［重合］
容量２Ｌのフラスコに、テトラエチレングリコールジアクリレート３．６重量部、シクロヘキシルメタクリレート２３７．６重量部、ステアリルアクリレート１０８．０重量部、アクリル酸１０．８重量部及び酢酸エチル３３０．０重量部を仕込み、窒素雰囲気下、攪拌しながら９０℃の湯浴で加熱した。内部の温度がほぼ一定になったところで、開始剤溶液（１）の３分の１を滴下して重合を開始させた。重合開始５０分後及び９０分後に開始剤溶液（１）の３分の１ずつを滴下し、更に重合を進行させた。重合開始２４０分後に冷却し、重合を終了させ、重量平均分子量３９０００のアクリル系樹脂（１）溶液を得た。
【００４８】
［乾燥］
得られたアクリル系樹脂（１）溶液を１８０℃の減圧乾燥機で完全に乾燥させ、冷却後に粉砕して、フレーク状のアクリル系樹脂（１）を得た。
【００４９】
［引張試験］
ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準じてアクリル系樹脂（１）の引張試験を行ったところ、２３℃での伸びは３２０％であった。
【００５０】
改質アスファルト（１）の製造
容量５００ｍＬの金属製釜に、針入度が６０〜８０のストレートアスファルトを２００重量部仕込み、窒素雰囲気下、１８０℃のオイルバスで加熱、攪拌しながら、旭化成工業社製のスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）「タフプレン３１５」（スチレン含有量２０％、重量平均分子量１１１０００、２３℃での伸び８８０％）を５重量部添加して１時間混合した後、アクリル系樹脂（１）を５重量部添加して更に１時間混合し、改質アスファルト（１）を得た。
ストレートアスファルトに対する各改質材の配合割合を表１に示した。
【００５１】
改質アスファルトの物性評価
得られた改質アスファルト（１）について、下記のごとく、剥離面積率、６０℃粘度及びタフネス・テナシティの測定を行った。結果を表２に示す。
［剥離面積率の測定］
改質アスファルトの骨材密着性を評価するため、アスファルト被膜の骨材からの剥離面積率の測定を、石油学会規格、ＪＰＩ−５Ｓ−２７「アスファルト被膜のはく離試験方法」に準じて行った。ただし、この試験方法では目視で剥離面積率を判定するとされているが、評価の精度を高めるため、試験後の骨材の写真をコンピューターで読み込み、画像処理ソフトを用いて骨材全体及び剥離部分の面積をそれぞれ求めることによって算出した。
【００５２】
［６０℃粘度の測定］
改質アスファルトの耐流動性及び作業性の指標となる６０℃粘度を、社団法人日本アスファルト協会の規格、ＪＡＡ−００１「石油アスファルト絶対粘度試験方法」に準じて測定した。
【００５３】
［タフネス・テナシティの測定］
改質アスファルトの骨材把握力を示すタフネスと、改質アスファルトの粘結力を示すテナシティとを、社団法人日本道路協会編「舗装試験法便覧」（昭和６３年１１月発行）に記載されている「タフネス・テナシティ試験方法」に準じて測定した。
【００５４】
実施例２〜３及び比較例１〜５
実施例１と同様にして、表１に示す配合割合でタフプレン３１５、アクリル系樹脂（１）及び日本石油化学社製の石油樹脂「ネオポリマー１５０」を添加して改質アスファルトを得た（実施例２：改質アスファルト（２）、実施例３：改質アスファルト（３））。尚、ネオポリマー１５０は、タフプレン３１５と同時に添加した。得られた改質アスファルトについて、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【００５５】
比較例６
針入度が６０〜８０のストレートアスファルトについて、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【００５６】
実施例４
アクリル系樹脂（２）の製造
［開始剤溶液（２）の調製］
ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート６．０重量部、２，２′−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）１．２重量部及び酢酸エチル３０．０重量部を混合し、滴下ロートに仕込んで、開始剤溶液（２）とした。
【００５７】
［重合］
容量２Ｌのフラスコに、シクロヘキシルメタクリレート１８０重量部、ステアリルアクリレート１０５重量部、アクリル酸１５重量部及び酢酸エチル２７０重量部を仕込み、窒素雰囲気下、攪拌しながら９０℃の湯浴で加熱した。内部の温度がほぼ一定になったところで、開始剤溶液（２）の３分の１を滴下して重合を開始させた。重合開始４０分後及び９０分に開始剤溶液（２）の３分の１ずつを滴下し、更に重合を進行させた。重合開始２４０分後に冷却し、重合を終了させ、重量平均分子量３００００のアクリル系樹脂（２）溶液を得た。
【００５８】
［引張試験］
実施例１と同様にアクリル系樹脂（２）溶液を減圧乾燥させ、引張試験を行った。アクリル系樹脂（２）の２３℃での伸びは、３８０％であった。
【００５９】
改質材Ａの製造
クレイトンポリマージャパン社製のＳＢＳ「クレイトンＤ−１１０１」（スチレン含有量３１％、重量平均分子量１５９０００、２３℃での伸び８８０％）１８重量部をトルエン１５０重量部に溶解させ、これにアクリル系樹脂（２）溶液６重量部（すなわちアクリル系樹脂の固形分としては３重量部）を加えて均一になるまで混合した。このクレイトンＤ−１１０１／アクリル系樹脂（２）の混合溶液を１５０℃の減圧乾燥機で完全に乾燥させ、冷却後にペレット状に切断し、改質材Ａを得た。
【００６０】
改質アスファルト（４）の製造
容量５００ｍＬの金属製釜に、針入度が６０〜８０のストレートアスファルト２００重量部、及び、日石三菱社製の芳香族系プロセスオイル「コウモレックス７００」１２重量部を仕込み、窒素雰囲気下、２００℃のオイルバスで加熱、攪拌しながら、改質材Ａを１４重量部添加して３時間混合し、改質アスファルト（４）を得た。
【００６１】
改質アスファルト（４）の物性評価
得られた改質アスファルト（４）について実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【００６２】
改質アスファルト混合物の製造
排水性舗装に使用可能な開粒度の改質アスファルト混合物を得るため、６号砕石を８３０重量部、砕砂１２０重量部、石粉５重量部及び改質アスファルト（４）５０重量部を、それぞれ個別に１８０℃のオーブン中で１時間加熱した後、金属製容器に全てを仕込んで充分に混合し、開粒度の改質アスファルト混合物を得た。混合中の改質アスファルト混合物の温度は、１７０℃であった。
【００６３】
改質アスファルト混合物の物性評価
排水性舗装としての耐久性を室内試験で確認するため、下記の試験方法で評価を行った。
［カンタブロ試験］
骨材飛散に対する耐久性を評価するため、上記開粒度の改質アスファルト混合物を用い、上記「舗装試験法便覧」に記載の「カンタブロ試験方法」に準じて測定した。尚、供試体作製時の締め固め温度は１５６℃であり、平均締め固め度は１０１．０％、平均空隙率は１９．９％であった。２０℃での試験の結果、平均カンタブロ損失率は１１．２％であった。
【００６４】
［ホイールトラッキング試験］
耐流動性を評価するため、上記開粒度の改質アスファルト混合物を用い、上記「舗装試験法便覧」に記載の「ホイールトラッキング試験方法」に準じて測定した。尚、供試体作製時の締め固め温度は１５６℃であり、平均締め固め度は１０１．５％であった。６０℃での試験の結果、動的安定度の平均値は、６５７６回／ｍｍであった。
【００６５】
改質アスファルト混合物の舗装施工
上記改質アスファルト混合物を公知の方法で敷き均し、ローラー転圧することによって、５ｍ×３０ｍの路面に対する舗装として施工した。敷き均し、締め固め共に問題なく行えた。また、１ヶ月後に観察したが、表層の骨材の飛散は殆どなく、わだち掘れも認められなかった。
【００６６】
実施例５
アクリル系樹脂（３）の製造
［開始剤溶液（３）の調製］
２，２′−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）１２重量部及び酢酸エチル３０重量部を混合し、滴下ロートに仕込んだ。
【００６７】
［重合］
容量２Ｌのフラスコに、シクロヘキシルメタクリレート２０１重量部、ステアリルアクリレート９０重量部、アクリル酸９重量部及び酢酸エチル５７０重量部を仕込み、窒素雰囲気下、攪拌しながら９０℃の湯浴で加熱した。内部の温度がほぼ一定になったところで、開始剤溶液（３）の３分の１を滴下して重合を開始させた。重合開始６０分後及び１２０分に開始剤溶液（３）の３分の１ずつを滴下し、更に重合を進行させた。重合開始２４０分後に冷却し、重合を終了させ、重量平均分子量３８０００のアクリル系樹脂（３）溶液を得た。
【００６８】
［乾燥］
実施例１と同様にしてアクリル系樹脂（３）溶液を乾燥、冷却、粉砕して、フレーク状のアクリル系樹脂（３）を得た。
【００６９】
［引張試験］
実施例１と同様にアクリル系樹脂（３）の引張試験を行ったところ、２３℃での伸びは３５０％であった。
【００７０】
改質アスファルト（５）の製造
実施例４と同様に、容量５００ｍＬの金属製釜に、針入度が６０〜８０のストレートアスファルト２００重量部、「ネオポリマー１５０」４重量部、及び、「コウモレックス７００」１６重量部を仕込み、窒素雰囲気下、２００℃のオイルバスで加熱、攪拌しながら、「クレイトンＤ−１１０１」を１０重量部添加して１時間混合し、アクリル系樹脂（３）を２重量部添加して更に１時間混合し、改質アスファルト（５）を得た。
【００７１】
改質アスファルト（５）の物性評価
得られた改質アスファルト（５）について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【００７２】
【表１】

【００７３】
【表２】

【００７４】
表２に示す通り、実施例１〜５で得られた改質アスファルト（１）〜（５）はいずれも比較例６のストレートアスファルトより剥離面積率が著しく小さく、骨材密着性が大幅に向上すると共に、タフネス及びテナシティが著しく大きく、骨材把握力及び粘結力が大幅に向上している。
【００７５】
これらの結果より、実施例１の改質アスファルト（１）は、使用した改質材の総量は比較例１と同じであるが、改質アスファルト（１）の方が剥離面積率がずっと小さく、エラストマー＋アクリル系樹脂の組み合わせがエラストマー単独の場合より骨材密着性に優れていることは明らかである。また、実施例２の改質アスファルト（２）は、使用した改質材の総量は比較例２と同じであるが、改質アスファルト（２）の方がタフネス及びテナシティが極めて大きく、エラストマー＋アクリル系樹脂の組み合わせがエラストマー単独の場合より骨材把握力及び粘結力に優れていることは明らかである。
【００７６】
また、比較例５の改質アスファルトは、エラストマー１．０重量部に対するアクリル系樹脂（１）の比率が２．０重量部であるが、アクリル系樹脂（１）の割合が多いために、タフネスおよびテナシティが小さい、硬脆い改質アスファルトになってしまっている。このことから、（メタ）アクリル系樹脂を過剰に用いることが好ましくないことが判る。
【００７７】
比較例３の改質アスファルトはＳＢＳ及び石油樹脂で改質されているが、ＳＢＳのみで改質されている比較例４の改質アスファルトと比較しても剥離面積率は殆ど向上しておらず、石油樹脂のみをエラストマーと併用しても骨材密着性は向上しないことが判る。一方、ＳＢＳ、石油樹脂及びアクリル系樹脂で改質した実施例３の改質アスファルト（３）は、比較例３及び４の改質アスファルトよりも剥離面積率は著しく小さく、アクリル系樹脂を併用して改質することによって骨材密着性が大幅に向上することが判る。
【００７８】
本発明で用いるエラストマー及びアクリル系樹脂は、実施例１〜３のようにストレートアスファルト等に対して個別に添加、混合してもよいが、実施例４で示したようにエラストマー及びアクリル系樹脂を同一の改質材として製造した後に、ストレートアスファルト等に対して添加、混合しても同様な改質効果を与えることが判る。また、本発明に用いられるアクリル系樹脂としては、実施例１〜４で用いた星型構造の樹脂でもよいが、実施例５で用いた直鎖状構造の樹脂でも同様な改質効果を与えることができ、どのような構造のものでも有効であることが判る。更に、実施例４の改質アスファルト混合物は、骨材飛散の耐久性や耐流動性が非常に優れており、６０℃粘度も必要以上に高くはないため舗装としての施工性も問題なく、非常に耐久性に優れた舗装を形成できることが判る。
【００７９】
【発明の効果】
本発明のアスファルト改質材は、上述のような構成からなるため、アスファルトと改質材との相分離を抑制すると共に、作業性が損なわれたり製造コストが上昇したりすることなく、タフネスおよびテナシティを向上させ、しかも、骨材密着性を高めて耐久性が優れた改質アスファルトを形成することができるものであり、密粒度、細粒度、開粒度の各種アスファルト混合物や各種ギャップアスファルト混合物等のいずれにも適応でき、通常の舗装のみならず、透水性舗装、排水性舗装及び半たわみ性舗装等にも適用することが可能である。

Claims (4)

1. エラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂を必須成分とするアスファルト改質材であって、
   該エラストマー１．０重量部に対する該（メタ）アクリル系樹脂の比率が０．１〜１．５重量部であり、
   該（メタ）アクリル系樹脂は、（メタ）アクリル酸、シクロヘキシルメタクリレート及びステアリルアクリレートの１種又は２種以上を単量体成分１００重量％中、５０重量％以上として得られる重合体により構成される
   ことを特徴とするアスファルト改質材。
2. 前記（メタ）アクリル系樹脂の酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１記載のアスファルト改質材。
3. アスファルト、エラストマー及び（メタ）アクリル系樹脂を必須成分とする改質アスファルトであって、
   該アスファルト、該エラストマー及び該（メタ）アクリル系樹脂の重量割合は、アスファルト１００重量部に対して、エラストマーが１〜１０重量部、（メタ）アクリル系樹脂が０．１〜１５重量部であり、
   該（メタ）アクリル系樹脂は、（メタ）アクリル酸、シクロヘキシルメタクリレート及びステアリルアクリレートの１種又は２種以上を単量体成分１００重量％中、５０重量％以上として得られる重合体により構成される
   ことを特徴とする改質アスファルト。
4. 前記（メタ）アクリル系樹脂の酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることを特徴とする請求項３記載の改質アスファルト。