JP3685497B1

JP3685497B1 - アスファルト混合物及びその製造方法

Info

Publication number: JP3685497B1
Application number: JP2004163229A
Authority: JP
Inventors: 勲兵藤
Original assignee: 三野道路株式会社
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2024-06-01
Also published as: JP2005343956A

Abstract

【課題】耐低温性に優れ、冬季においても薄層で舗装でき、すべり抵抗性や耐磨耗性、耐久性などの必要特性のバランスがとりやすいアスファルト混合物とその製造方法、およびアスファルト用添加材を提供する。
【解決手段】ストレートアスファルトに添加するか、またはストレートアスファルトと骨材の混合物に添加するアスファルト用添加材において、全重量に対してナフテン系オイルを４４〜６４重量％、スチレン系熱可塑性エラストマーを２２〜４２重量％、ポリプロピレンを４〜２４重量％含有させる。
【選択図】図１

Description

本発明はアスファルト混合物及びその製造方法に関するものである。

従来から道路の舗装に、アスファルト混合物が使用されている。これは砕石、スクリーニングス、粗砂、石粉などから成る骨材粒子にストレートアスファルトを加えたものであり、加工性及び防水性に優れ、安価であるため、道路舗装材として広く用いられている。

しかしストレートアスファルトは、その軟化度合いが温度の影響を受けやすい問題がある。特に冬季は路面が硬化するので、ひび割れや石飛び等の問題が生じやすい。また、舗装工事の最中に冷えると硬化するため、作業効率が低下しやすい。特に冬季での舗装工事は、温度の低下を防ぐために厚く舗装する必要があり、作業効率と経済性が悪い。さらには、ストレートアスファルトは、そのまま使用すると磨耗しやすい問題点もある。また、耐流動性が悪いという問題点もある。

このようなストレートアスファルトの欠点を解決するために、従来から、高分子材料やゴム、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂などの改質材をアスファルトに添加した、いわゆる改質アスファルトが用いられている。改質材を添加することで、アスファルトの耐低温性を改善できるとともに、耐磨耗性や耐流動性も向上できる。

アスファルト製造工場では、アスファルトと改質材を高温で（例えば１５０℃〜１９０℃とされる）混合して、改質アスファルトを製造する。製造された改質アスファルトは、出荷するまで製造時の高温状態で貯蔵される。ところが、改質アスファルトの貯蔵が長期間に及び、かつ静止した場合は、改質アスファルト中のアスファルトと改質材が相分離を起こす場合がある。そのため、改質アスファルトの貯蔵には、攪拌をしたり、相分離抑制材を添加したりする。このうち、相分離抑制剤は様々な組成のものが研究されており、例えば下記特許文献１には、鉱油を用いた道路舗装用改質アスファルト組成物が開示されている。また、下記特許文献２には、１２−ヒドロキシステアリン酸を使用したアスファルト組成物が開示されている。
特開２００３−１９２９０１号公報特開２００３−２６１７７３号公報

しかし鉱物油などの相分離抑制剤を改質アスファルトに添加すると、改質アスファルトの針入度が上昇したり、軟化点が低下したりする問題が生じやすい。また、すべり抵抗性や耐磨耗性、耐久性など、舗装材に求められる他の特性が劣化してしまうこともあった。そのため、これらの特性のバランスがとりやすいアスファルト混合物が望まれていた。

本発明は上述のような事情を背景になされたもので、特に、耐低温性に優れ、冬季においても薄層で舗装でき、すべり抵抗性や耐磨耗性、耐久性などの必要特性のバランスがとりやすいアスファルト混合物と、その製造方法、およびアスファルト用添加材を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明は、ストレートアスファルトに添加するか、又はストレートアスファルトと骨材の混合物に添加するアスファルト用添加材において、該アスファルト用添加材の全重量に対してナフテン系オイルを４４〜６４重量％、スチレン系熱可塑性エラストマーを２２〜４２重量％、ポリプロピレンを４〜２４重量％含有することを主要な特徴とする。

本発明のアスファルト用添加材はナフテン系オイルと、スチレン系熱可塑性エラストマーと、ポリプロピレンを含む。アスファルト用添加材の全重量に対するナフテン系オイルの含有率は、ストレートアスファルトとの相溶性または親和性の向上の点で、４４〜６４重量％であることが望ましい。４４重量％未満では、ストレートアスファルトとの相溶性または親和性が必ずしも十分に向上せず、６４重量％を超えると他の成分（スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリプロピレン）の含有率が少なくなり、全体の特性のバランスがとりにくくなる。ナフテン系オイルの、より望ましい含有率は４７〜６１重量％、さらに望ましくは５０〜５８重量％である。また、スチレン系熱可塑性エラストマーは、耐低温性の向上の点から、２２〜４２重量％であることが好ましい。２２重量％未満では、低温において硬くなりやすくなり、４２重量％を超えると他の成分の含有率が少なくなる問題が生じる。スチレン系熱可塑性エラストマーの、より好ましい含有率は２５〜３９重量％であり、さらに好ましくは２８〜３６重量％である。一方、ポリプロピレンは、耐磨耗性の向上の点から、４〜２４重量％であることが望ましい。４重量％未満では耐磨耗性が必ずしも十分に向上しない。２４重量％を超えると、他の成分の含有率が少なくなりやすい。ポリプロピレンの、より望ましい含有率は７〜２１重量％であり、さらに望ましくは１０〜１８重量％である。

上記スチレン系熱可塑性エラストマーとして、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体を用いることが望ましい。このスチレン−ブタジエン−スチレン共重合体におけるスチレンとブタジエンの重量比は、スチレン１重量部に対してブタジエン１．６〜３．０重量部とするのが望ましい。スチレン１重量部に対してブタジエンが１．６重量部未満であると硬すぎ、３．０重量部を超えると柔らかくなりすぎる。より望ましくは、スチレン１重量部に対してブタジエン２．０〜２．６重量部であり、さらに望ましくは２．１〜２．５重量部である。

また、ポリプロピレンの平均分子量は、ストレートアスファルトとの相溶性または親和性の向上の点から、１０００〜１００００であることが好ましい。より好ましくは１０００〜８０００であり、さらに好ましくは２０００〜５０００である。

以上説明したアスファルト用添加材と、ストレートアスファルトと、骨材とを混合して、アスファルト混合物を製造する。骨材１００重量部に対してストレートアスファルトを６．５〜８．５重量部、アスファルト用添加材を０．２〜０．６重量部配合するとよい。骨材１００重量部に対してストレートアスファルトが６．５重量部未満では接着強度が低く、８．５重量部を超えるとコストアップになりやすい。また、アスファルト用添加材が０．２重量部未満では耐低温性や耐劣化性などの諸特性を必ずしも十分に向上できず、０．６重量部を超えるとコストアップになりやすい。一方、上記ストレートアスファルトの針入れ度は６０−８０または８０−１００であることが好ましい。

上述の骨材は、砕石、スクリーニングス、粗砂、石粉を含むものとすることができる。各成分の組成は、骨材の全重量に対して、砕石２２〜４２重量％、スクリーニングス１８〜３８重量％、粗砂２４〜４４重量％、石粉２〜１０重量％にするとよい。砕石としては７号砕石が好適である。骨材の組成を上記のようにすることで、好適な強度、空隙率、表面粗さを備えたアスファルト混合物を得ることができる。

また、アスファルト混合物は、骨材の表面がストレートアスファルトの層で覆われ、かつ、そのストレートアスファルトの層が更にアスファルト用添加材の層で覆われる２層構造にするとよい。このようにすると、ストレートアスファルトの表面をアスファルト用添加材の薄膜が保護するので、アスファルトの磨耗を防止しやすくなり、その結果、耐久性が向上する。また、すべり抵抗性や、低温における弾力性も向上する。これにより、低温においても道路を薄層で舗装することが可能となる。道路に舗装されたアスファルト混合物の厚さは、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下にするとよい。５ｍｍ未満では薄すぎて舗装道路の寿命が短くなり、１５ｍｍを超えるとアスファルト混合物の使用量が多くなり、コストアップになりやすい。

このような２層構造を有するアスファルト混合物を製造するには、骨材と、ストレートアスファルトとを１３０〜１５０℃で混合した後に、上述のアスファルト用添加材を添加し、さらに５〜６０秒混合するとよい。従来のアスファルト混合物の製造方法では、例えば１６０〜２００℃程度の高温で混合するが、本発明では１３０〜１５０℃である。その理由は、１５０℃を超えるとアスファルト用添加材と、ストレートアスファルトとが混ざりすぎ、必ずしも２層構造とならないためである。また、１３０℃未満では必ずしも十分に混合しない。一方、アスファルト用添加材を添加した後の混合時間が５〜６０秒であるのは、６０秒を超えると２層構造となりにくく、５秒未満では必ずしも十分に混合しないためである。より望ましい混合時間は５〜５０秒であり、さらに望ましくは１０〜３０秒である。

本発明のアスファルト用添加材は、上述のように、ストレートアスファルトと骨材の混合物に対して添加するのが望ましい添加方法である。しかし、アスファルト用添加材をストレートアスファルトに添加して混合物を製造し、この混合物を骨材に加える方法（いわゆるプレミックスタイプ）を採用してもよい。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
図１に、本発明に係るアスファルト混合物の概念断面図を示す。アスファルト混合物１は骨材４の表面がストレートアスファルト３に覆われ、さらにアスファルト用添加材２の被膜で覆われている。アスファルト用添加材２の全体重量に対してナフテン系オイルを４４〜６４重量％、スチレン系熱可塑性エラストマーを２２〜４２重量％、ポリプロピレンを４〜２４重量％含有している。スチレン系熱可塑性エラストマーはスチレン−ブタジエン−スチレン共重合体であり、特に、スチレンとブタジエンの重量比が、スチレン１重量部に対してブタジエン１．６〜３．０とされている。また、骨材４は砕石、スクリーニングス、粗砂、石粉からなる。骨材の全重量に対して、砕石２２〜４２重量％、スクリーニングス１８〜３８重量％、粗砂２４〜４４重量％、石粉２〜１０重量％の組成とされている。また、この骨材１００重量部に対してストレートアスファルト６．５〜８．５重量部、アスファルト用添加材０．２〜０．６重量部が添加される。ストレートアスファルト３の表面をアスファルト用添加材２の薄膜が保護するので、耐磨耗性や耐久性などの諸特性をバランスよく向上させることができる。また、骨材４の粒度分布が上述のようにされているので、強度、空隙率、表面粗さが優れている。

図２（ａ）に、本発明のアスファルト混合物を用いて、セメント安定処理路盤を舗装する例を示す。図２（ａ）の実施形態では路床８の上に、砕石６で安定処理したセメント安定処理路盤７を形成している。そして砕石６の上にはプライムコート５が施され、アスファルト混合物１で舗装される。砕石６は安定性を高めるために直径が２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度のものを使用する。このようにすると薄層（５ｍｍ〜１５ｍｍ）でアスファルト混合物１を舗装でき、耐磨耗性などの諸特性にも優れる。

また、図２（ｂ）に示すように、アスファルト安定処理路盤１０上にタックコート９を散布し、その上にアスファルト混合物１を舗装してもよい。このようにすると、アスファルト安定処理路盤１０とアスファルト混合物１とが強固に結合され、安定した舗装が得られる。

さらに図２（ｃ）に示すように、乳剤安定処理路盤１１（アスファルト乳剤で舗装された路盤）にタックコート９を散布し、その上にアスファルト混合物１を塗装することも可能である。農道などでは乳剤安定処理路盤１１が剥き出しになっていることがあり、磨耗やクラック等が生じやすい。そこで表層にアスファルト混合物１を施工すると、このような問題が生じにくくなり、道路の維持費が安くすむ。

以下、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。
まず、アスファルト用添加材を得るために、ナフテン系オイル、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリプロピレンを下記表１のように配合した。

表１中の成分は、以下のものを用いた。
ＳＢＳ：スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、旭化成株式会社製、アサプレンＴ４３７、スチレン／ブタジエン比３０／７０
ポリプロピレン：三洋化成工業株式会社製、ビスコール６６０

７号砕石、スクリーニングス、粗砂からなる骨材を１４０℃において混合した後、針入れ度が６０／８０のストレートアスファルトを添加して、骨材の表面がストレートアスファルトの薄膜で覆われている混合物を得た。その混合物に表1のアスファルト用添加材を添加した後、２０秒攪拌した。このようにして、本発明に属するアスファルト混合物のサンプルを作成した。各成分の配合割合を表２に示す。

表２中の成分は、下記のものを用いた。
７号砕石：岐阜県多治見市日章産業製
スクリーニングス：岐阜県多治見市日章産業製
粗砂：岐阜県中津川市恵那峡サンド製
石粉：岐阜県武儀郡尾花屋産業製
ストレートアスファルト６０／８０：昭和シェル石油製
なお、骨材の粒度および加算通過百分率は表３の通りであった。

アスファルト混合物の物性を表４に示す。このように、アスファルトに求められる諸特性が優れ、高度にバランスがとれていることが確認できた。これらの物性の中でも特に曲げ強度及び破断ひずみが大きいことが分かる。

本発明に係るアスファルト混合物の断面図。アスファルト混合物を用いた舗装の一実施形態。

符号の説明

１アスファルト混合物
２アスファルト用添加材
３ストレートアスファルト
４骨材
５プライムコート
６砕石
７セメント安定処理路盤
８路床
９タックコート
１０アスファルト安定処理路盤
１１乳剤安定処理路盤

Claims

道路の舗装に用いるアスファルト混合物であって、
アスファルト用添加材と、ストレートアスファルトと、骨材とを含み、
前記骨材１００重量部に対して前記ストレートアスファルトを６．５〜８．５重量部、前記アスファルト用添加材を０．２〜０．６重量部含有し、
前記アスファルト用添加材は、該アスファルト用添加材の全重量に対してナフテン系オイルを４４〜６４重量％、スチレン系熱可塑性エラストマーを２２〜４２重量％、ポリプロピレンを４〜２４重量％含有し、
前記骨材の表面は前記ストレートアスファルトの層で覆われ、かつ、そのストレートアスファルトの層が更に前記アスファルト用添加材の層で覆われる２層構造を有することを特徴とするアスファルト混合物。
前記骨材は砕石、スクリーニングス、粗砂、石粉からなり、前記骨材の全重量に対する組成は、
前記砕石２２〜４２重量％、
前記スクリーニングス１８〜３８重量％、
前記粗砂２４〜４４重量％、
前記石粉２〜１０重量％、
である請求項１記載のアスファルト混合物。
厚さ５ｍｍ以上１５ｍｍ以下で前記道路に舗装される請求項１記載のアスファルト混合物。
骨材と、ストレートアスファルトと、アスファルト用添加材とが混合されたアスファルト混合物の製造方法において、
前記アスファルト用添加材の全重量に対してナフテン系オイルを４４〜６４重量％、スチレン系熱可塑性エラストマーを２２〜４２重量％、ポリプロピレンを４〜２４重量％含有するアスファルト用添加材を用意し、
前記骨材と、前記ストレートアスファルトとを１３０〜１５０℃で混合した後に、前記アスファルト用添加材を添加し、さらに５〜６０秒混合することを特徴とするアスファルト混合物の製造方法。