JP3992238B2 - 瀝青結合剤を含むモルタルの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、骨材と瀝青結合剤との混合温度を低減させた瀝青結合建設材料混合物の製造方法に関するものである。本発明は、本発明の方法によって得られる瀝青結合建設材料混合物、および瀝青結合建設材料混合物の製造装置にも関するものである。

瀝青は、石油精製の過程で得られる高分子量炭化水素の混合物である。瀝青は、暗色で、半固体ないし粘稠の粘着性の塊で、疎水性を有している。

瀝青は粘弾性であるため、高温で使用可能である。道路建設で瀝青コーティングを生成したり、屋根や絶縁用の瀝青ストリップを敷設したりするような大半の用途では、瀝青は、精製施設から溶融状態で供給され、隔絶されたタンク内に保持されることになる。

本発明の文脈では、瀝青結合剤を、瀝青および／または瀝青系の組成物であるとして定義する。本発明の瀝青結合剤は、純粋な瀝青を主成分とする結合剤であっても、通常使用される任意の添加剤、特にポリマーを含む結合剤であってもよい。

無機および／または合成骨材を使用すると、熱せられた瀝青結合剤、たとえば瀝青コーティングまたは瀝青コンクリートとともに使用することのできる瀝青結合建設材料混合物を製造することができる。

歴史的には、瀝青コーティングは、ドラムミキサーで、連続法によって製造されてきており、瀝青コンクリートは、不連続法で製造されてきている。「瀝青コンクリート」という表現は、圧延層用の瀝青混合物と関連して使用されることが多く、「瀝青コーティング」という表現は、他の道路の層と関連して使用されることが多い。

本発明の文脈では、「瀝青コーティング」という表現は、瀝青コーティングを意味するものであるが、場合によっては、一般的に、炭化水素コーティングおよび瀝青コンクリートと称することもある。

瀝青コーティングの製造時には、伝統的には、1トンの骨材に対して4〜7重量％の瀝青コーティング結合剤が添加されてきた。加熱瀝青コーティング・ミックスを製造する際には、まず、ドラム内で無機骨材を乾燥させ、必要に応じてスクリーニングして貯蔵コンパートメントに保管し、製品の組成に応じて骨材を混合装置で混合し、その際には、骨材の温度を150〜200℃の範囲とする。その後、瀝青を噴霧して加え、骨材に確実にコーティングする。瀝青の温度は、通常、所望の粘度に応じて、140〜190℃の範囲とする。また、充填材も混合物に加えるが、充填材は、瀝青の噴霧前、噴霧中、または噴霧後に投入することができる。混合装置での、出発製品の総保持時間は、40〜60秒、または40〜120秒とする。また、瀝青コーティングを、不連続法によって、つまりバッチで製造することも公知であり、この場合の操作は、コーティング作業に際して混合装置を使用しないこと以外は実質的に連続法と同じである。

骨材を乾燥する作業は、エネルギーの観点からしても費用がかさみ、大気に水蒸気および粉塵が排出されてしまう。

混合工程の温度は、瀝青の種類に応じて140〜190℃の範囲で変化するが、コーティング温度は、熱間圧延法のようは特殊な方法では、さらに高温となることもあり、この場合、コーティング温度は、200〜250℃の範囲となる。混合温度が高いということは、エネルギー消費が激しいことを意味し、同時に、望ましくない気体が流出することによって環境汚染を生じているということでもある。

混合温度が上昇すると、瀝青の種類によっては分解が生じ、紫煙が放出される。すなわち、混合温度が低いと、経済的にも環境面からも有利である。

瀝青は、冷却状態では硬く、温度が上昇すると粘稠または液状となる。瀝青は、凝集の全過程を通じて連続的に変化し、粘稠な状態から流動状態となる。この状態変化は可逆的であり、瀝青がこうした特性を有することが、瀝青をポンプ処理、混合、噴霧などに利用するうえでの基本となっている。冷却過程の後、貯蔵された結合済みの建設材料は、直ちに装填することができる。瀝青が粘弾性の挙動を示すことが、瀝青によって結合された建設材料の利用時に得られる特性の基本である。変形に対して抵抗性であることも瀝青の利点であり、長期にわたって強度が保持されることも有利である。したがって、瀝青の弾性かつ可塑性の挙動は、最終製品、たとえば道路の舗装面にも反映される必要がある。瀝青コーティングを撒き広げ、舗装面として必要な圧縮度を得ることが可能であるためには、瀝青コーティングは可撓性でなくてはならず、そのため、最適な最終製品を得るために高い混合温度が選択されている。

特に、硬質タイプの瀝青の場合には、流体状態でのコーティングを可能とし、その結果として骨材の無機および／または合成粒子を凝着させるために、高い混合温度が必要とされる。また、微細な骨材、たとえば微細な粉塵を瀝青に投入すると、瀝青が剛固となり、その結果、粘度が上昇する。

欧州特許第0 048 792 B1号には、0.2〜5重量％の粉末形状のゼオライトまたは合成ゼオライト混合物を含むマスチック状瀝青コーティングの製造方法が開示されている。このゼオライト粉末は、平均径が約10μmである。

ドイツ国特許出願第DE 43 23 256 A1号には、粉末形状のゼオライトを使用して、瀝青の混合温度と粘度を低減することが開示されている。このゼオライトは、A型ゼオライトとするのが好ましく、水分含量が5〜30重量％である。ゼオライト粉末粒子の平均径は約10μmである。

先行技術文献に記載されたようなゼオライト粉末の利用には、取り扱いに際して技術的な問題があり、すなわち、粉末の取り扱いに伴う、特に、ゼオライト粉末を混合装置（コーター）に投入する際の取り扱いに伴う流体挙動と安全性の問題がある。そして、このことが、欧州特許第0 048 792号およびドイツ国特許出願第4323256号が、いまだに実施されていない理由である。

出願人は、予想外にも、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を、瀝青結合剤の噴霧前および／または噴霧中に投入すると、添加剤の混合装置（コーター）への投入前および投入中の添加剤の取り扱い性と流動性を改善するという複雑な二重の技術的問題を解決することができ、また、この添加剤は、添加後にはその場で優れた技術的特性を発揮することができることを見いだした。

顆粒状の添加剤を加えると、コーティング温度を下げることが可能となる。このコーティング温度の低下により、エネルギー消費の削減が可能となり、大気への水蒸気や粉塵の放出や、二酸化炭素のような温室効果ガスの生成を減らすことも可能となる。

本発明の文脈では、「骨材」という用語は、建設用材料混合物の製造を目的として瀝青結合剤に投入される無機および／または合成骨材を意味する。

本発明の文脈では、「顆粒」という用語は、瀝青結合剤の噴霧前および／または噴霧中に混合装置（コーター）に投入される、加温時に高い放出能を有する添加剤の顆粒を意味する。

すなわち、本発明は、瀝青結合建設材料の製造方法、特に、瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングの製造方法に関するものであり、この方法は、
a）骨材を、混合装置（コーター）中で、110〜160℃の範囲の温度T₁にて乾燥し、
b）140〜190℃の範囲の温度T₂まで加熱した瀝青結合剤を、混合装置（コーター）に噴霧して投入することによって、上記の温度T₁の骨材をコーティングする
工程を含むものであり、
瀝青結合剤の噴霧前および／または噴霧中に、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を混合装置に導入し、この顆粒は、添加剤を接着剤を使用して凝集させた微粒子を含むものとし、この微粒子の平均径を2μm〜4μmとする方法である。

本発明の文脈では、「平均径」という用語は、レーザ顆粒測定法で測定された個々の粒径の算術平均であるとして定義する。

本発明の一好適態様では、瀝青結合剤を加熱する温度T₂は、骨材の乾燥温度T₁より高温とし、好ましくは約30℃高温とする。

瀝青結合剤は、代表的なコーティング温度で加熱し、骨材を、上記の典型的なコーティング温度より約30℃低い温度で乾燥するのが有利である。特に、骨材の乾燥温度を130℃とし、瀝青結合剤を160℃に加熱することが好ましい。

骨材は、混合物の最大部分を占めているので、骨材を瀝青結合剤でコーティングする間には、瀝青結合剤の温度が骨材の温度に近づく傾向がある。実際、瀝青結合建設材料は、たとえば、約94％の骨材と6％の瀝青を含んでいる。骨材を温度130℃まで加熱し、瀝青結合剤を温度160℃まで加熱したとして、骨材の比熱が0.2 th/tであり、瀝青結合剤の比熱が0.5 th/tであり、骨材と瀝青の相対的割合がそれぞれ94％と6％であったとすると、混合温度は134℃となる。したがって、骨材の乾燥温度を低減したとすると、コーティング温度の重要性は低く、瀝青結合剤の温度は下がり、粘度が上昇し、その結果、コーティングが困難となる。本発明で添加剤を導入する目的は、こうした欠点を補うことにある。すなわち、骨材の温度の影響下で、顆粒状添加剤が固体状態で内包していた水分が放出され、瀝青結合剤の粘度が人工的に低減され、その結果、コーティングの質が改善される。

本発明の文脈では、「加温時に高い放出能を有する添加剤」とは、熱の作用によって、すなわち110℃を超える温度で、結晶質マトリクスの層または格子の間に存在する水分子を放出しうる添加剤のことを意味する。この物理的に閉じこめられた水は、通常「ゼオライト水」として知られているものである。

添加剤は、水分含量が、添加剤の総重量の5〜30重量％、特に15〜25重量％の範囲であるものを使用することが好ましい。

顆粒は、上記の添加剤を接着剤で凝集させた微粒子を含むものである。これらの添加剤微粒子は、特に、湿式造粒法で製造することができる。この場合、接着剤を使用して、平均径が0.2 mm〜1 mmの範囲の顆粒を製造することができる。

この接着剤は、特に、セルロース誘導体とすることができる。上記添加剤の微粒子を凝集するうえで特に適した接着剤は、カルボキシメチルセルロース（CMC）である。

多くの理由で、添加剤は、粉末形状よりも顆粒形状で取り扱う方が好ましい。実際、顆粒は、粉末と比べると、特に以下のような点で有利である。
・ 取り扱い（保存、搬送、使用分の供給）が容易
・ 粉塵が生じにくい
・ 良好な流動性
・ 硬化しない

出願人は、また、予想外にも、顆粒形状の添加剤を導入すると、瀝青結合剤の噴霧前および／または噴霧中に混合装置（コーター）での添加剤の分散がより迅速に進行することを見いだした。コーティング工程は、約40秒から、最大でも120秒以下で進行するので、添加剤が、この短い期間内にゼオライト水を最大限放出しうることが重要である。顆粒状添加剤が混合装置（コーター）に導入された段階では、この添加剤の微粒子はもはや互いに結合しておらず、したがって、混合装置（コーター）では、添加剤の微粒子の平均径は２〜４μmである。未結合形状の上記微粒子を混合装置（コーター）に投入することは、粉末の取り扱いに際して数多くの技術上の問題があるので、困難である。

本発明の有利な一態様では、レーザー粒度計で測定した添加剤微粒子の比表面積が、8,000〜26,000 cm²/g、好ましくは15,000 cm²/g以上である。

出願人は、実験室での試験で、接着剤除去後の顆粒形状の添加剤が、140〜180℃の範囲の温度で、6時間未満で70％を超える水分を放出することを見いだした。平均粒径が10μmの粉末形状の同じ添加剤は、実験室の試験で、140〜180℃の範囲の温度で、約15時間で70％を超える水分を放出した。

本発明の別の有利な一態様では、使用する添加剤は、天然および／または合成のゼオライトまたはその初期のアモルファスな合成段階の生成物である。

ゼオライトとしては、繊維状ゼオライト、薄片状ゼオライト、および／または立方状ゼオライトを使用するのが有利である。ゼオライトとしては、ホージャサイト、 斜方沸石、灰十字沸石、 クリノプチライト、および／またはポーリング沸石を使用する。

使用するゼオライトは、A型、P型、X型、および／またはY型の合成ゼオライトとするのが有利であり、A型ゼオライトの顆粒、特に、化学式がNa₁₂(AlO₂)₁₂(SiO₂)₁₂27H₂Oで、Na₂Oの量が18%、Al₂O₃の量が28%、SiO₂の量が33%、H₂Oの量が21%であるゼオライトを使用することが好ましい。

人工ゼオライトは、天然起源のゼオライトと比較すると、均質で品質が安定していることが多く、このことは、特に、微粒子としての使用上好ましい。

本発明の別の有利な態様では、添加剤を混合装置（コーター）に、混合物の全量の0.1〜5重量％、特に、0.2〜0.8重量％の量投入する。

本発明は、通常の製造方法より相当程度低い混合温度で、粘度上昇をきたすことなく、瀝青結合建設材料混合物を製造する方法を実現したものである。本発明では、製造する瀝青コーティングまたは瀝青コンクリートの可撓性が上昇しているので、実施が容易である。

特定の理論に拘束されるものでなないが、加温時に高い放出能を有する添加剤は、コーティング時、ならびに搬送時または瀝青結合剤を含む混合物の製造時に、ゼオライト水を徐々に放出している可能性がある。このように水分が徐々に放出されるので、混合物が、成功裏に放出された水分によって、より長期にわたって柔軟なまま保持され、温度上昇によって粘度を変化させる必要がなくなる。混合物の柔軟性が好ましい影響を受けるので、建設材料混合物は、通常はもっと高い温度でのみ実現するような圧縮性を示すことになる。すなわち、水分が放出されることにより、瀝青結合剤に悪影響を及ぼすことなく瀝青結合剤の発泡が生じ、骨材が所望の度合いにコーティングされる。上記の発泡作用の結果、容積が増大し、このことは、瀝青混合物に有利に作用する。すなわち、水蒸気の微細な気泡が、微小孔を形成し、その結果、建設材料混合物の全体としての密度が低減する。利点としては、特に、もともと少なめの容積が増大することによって、瀝青コーティングの突固め作業での圧縮性が明らかに改善することが挙げられる。添加剤を加えると、水蒸気を、瀝青結合剤を含む加熱混合物中で、確実に均一に分布させることができる。瀝青結合加熱混合物中で水蒸気が均一に分布するのは、特に、ゼオライトが水分供給剤として機能するためである。この場合、水分の放出が沸点にて自発的に生じるのではなく、110〜160℃の範囲の温度範囲で連続的に生じることが重要である。本発明の別の有利な態様では、瀝青結合剤の噴霧前および／または噴霧後に、さらに、充填材を投入する。これらの充填材は、加温時に高い放出能を有する添加剤が、加熱混合物中で均一に分布することを確実にするものである。充填材は、添加剤と同時に投入するのが好ましい。別の有利な態様では、充填材は、微細な石粉である。

本発明で想定している瀝青結合剤は、具体的には、瀝青、特殊瀝青、改質瀝青、ポリマー改質瀝青、またはそれらの混合物である。

本発明の方法を用いると、混合温度を30℃〜40℃低減させることができ、必要とされるエネルギーが約30％低減する。測定では、具体的に必要とされるエネルギーが、瀝青コーティング1トンあたり14 kWh低減することが示された。通常運転時に瀝青コーティング1トンあたり、8リットルの燃料油を要するコーターについて考えてみると、2.4リットルが節約されることになる。また、ドイツ（フランス）のコーティングの年間生産量が約6,500万トン（4,000万トン）であったと仮定すると、400,000トンの二酸化炭素（246,000トンの二酸化炭素）が節約されることになる。

瀝青材料混合物の温度が低減すると、エアロゾルおよび水蒸気の量も低減することになる点についても指摘しておく。測定でも、汚染物質の放出が低減していることが立証された。有害物質および匂い物質の検出率も低減していた。一連のコーティング試験では、標準的なB65瀝青を168℃のコーティング温度で使用した場合には、空気1立方メートルあたり350.7 mgのエアロゾルおよび水蒸気が放出されたのに対し、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤、特にゼオライトを使用した場合には、142℃のコーティング温度で、空気1立方メートルあたりの放出量が、90.4 mgとなった。このように、混合温度を26℃下げることで、超微小粒子が74%低減した。

匂いについても、かなりの変化が生じた。本発明についての嗅覚試験では、本発明の教示内容にしたがって、より低い温度で製造した建設材料混合物の場合には、通常のコーティング温度で製造したコーティングと比較して、臭気単位（OU）の数値が低かった。延展に際しての挙動については、通常の瀝青コーティングと比較して、特に不利な点を見いだすことはできなかった。また、所望の表面構造を困難なく得ることができた。

使用特性、安定性、グリップ力、耐候性の変化は、観察されなかった。すなわち、本発明の方法にしたがって製造した瀝青建設材料混合物は、もっと高温で製造した材料と同じ特性を示す。

本発明のさらに別の目的は、本発明によって得ることのできる、敷設時のエアロゾル放出量が0.5 mg/m³未満、好ましくは、0.36 mg/m³未満であるような瀝青結合建設材料混合物、特に瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングを提供することにある。

瀝青コーティングの道路建設現場での敷設時に、舗装機のドライバー、突固め機のドライバー、舗装機のテーブルの近くで、エアロゾル放出量を測定した。

舗装機は、即使用可能な材料を受け取って、敷き広げ、平らにし、叩いて平滑にする自走式のローラー車両で、この舗装機の通過後には、完成したコーティングが形成される。突固め機は、振動、揺動、または突固めによって、瀝青コーティングの見かけ容積を低減させる機械である。

本発明の建設材料の敷設時には、下記測定地点でのエアロゾル放出量および水蒸気放出量が下記の範囲であることが好ましい。
舗装機のドライバー： 0.5〜1 mg/m³
突固め機のドライバー： 2 mg/m³未満
舗装機のテーブル： 0.36〜0.6 mg/m³

本発明のさらに別の目的は、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を利用して、顆粒と瀝青結合剤を含む混合物の温度を制御することにある。添加剤の顆粒は、この添加剤の平均径が2〜4μmの微粒子を含むものである。この微粒子は、接着剤によって互いに結合している。接着剤は、具体的には、セルロース誘導体、たとえばカルボキシメチルセルロースとすることができる。添加剤の顆粒は、平均径が0.1〜2 mmのものとするのが好ましい。

別の好適な態様では、使用する添加剤は、天然および／または合成ゼオライト、またはその初期のアモルファス合成相とする。ゼオライトは、繊維状ゼオライト、薄片状ゼオライト、および／または立方状ゼオライトを使用するのが有利である。使用ゼオライトは、ホージャサイト、 斜方沸石、灰十字沸石、 クリノプチライト、および／またはポーリング沸石よりなる群に属するものとすることができる。使用ゼオライトは、A型、P型、X型、および／またはY型の合成ゼオライトとするのがさらに有利であり、A型ゼオライトの顆粒、特に、経験式がNa₁₂(AlO₂)₁₂(SiO₂)₁₂27H₂Oで、Na₂Oの量が18%、Al₂O₃の量が28%、SiO₂の量が33%、H₂Oの量が21%であるものを使用することが好ましい。

添加剤は、添加剤の全重量中の水分含量が5〜30重量％、特に、15〜25重量％のものを使用することが推奨される。

本発明の別の好適な態様では、添加物は、混合物の全重量の0.1〜5重量％、特に0.2〜0.8重量％の量を、混合装置（コーター）に投入する。

添加剤は、混合物の温度を、工程b)の終了時点でのコーティングの温度におおむね保つことができ、しかも、混合物は原形を保つものとするのが有利である。工程b)の終了時点でのコーティングの温度は、以下の式を使用することによって計算することができる。
T_e = (c_g x m_g x T₁ + c_L x m_L x T₂) / (m_g x c_g + m_L x c_L)
ここで、式中のT_eは、骨材の具体的な熱を表し、
c_gは、顆粒の具体的な熱を表し、
m_gは、顆粒の量を表し、
T₁は、工程a)で定義された骨材の乾燥温度を表し、
c_Lは、瀝青結合剤の具体的な熱を表し、
m_Lは、瀝青結合剤の量を表し、
T₂は、工程a)で定義された瀝青結合剤の加熱温度を表すものである。

舗装機のスクリューの通過時に、コーティングが分配され、外気との有意な熱交換が生じる。この工程の前トラック中でも、舗装機のホッパー中でも、コーティングは、「原形を保つ」であると考えることができる。

本発明のさらに別の目標は、上記添加剤を使用して、瀝青結合建設材料混合物、特に瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングの取り扱いを容易とすることにある。

より具体的には、上記の加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を使用すると、敷設時の大気条件が困難な場合、特に周囲温度が5〜10℃であるような場合の瀝青結合剤を含む建設用混合物、特に瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングの、取り扱い性を高めることができる。しかし、周囲温度が2℃より低い場合には、作業を行うことは困難なようである。

コーティング温度が同じであっても、上述したような添加剤を加えると、瀝青混合物の取り扱い性が改善される。こうした特性は、周囲温度が通常の許容限界ぎりぎりであるような屋外での作業時に特に有利である。この添加剤を含まない瀝青コーティングまたは瀝青コンクリートを厚さ5 cmの表面摩耗層または路面層などとして敷設しようとする場合には、周囲温度が5℃を超えている必要がある。また、4 cm未満の厚さとする場合には、周囲温度が10℃を超えている必要がある。

極端な大気条件で敷設する場合、通常の瀝青コーティングでは、周囲の大気と瀝青コーティングの温度差が大きすぎて、撒き広げることができない。実際、周囲の大気との接触時に、開口部が冷却してしまい、結合剤の温度が低下して、モジュラス等が上昇し、コーティングが硬くなってしまう。その結果、瀝青コーティングが取り扱いにくくなり、突固めが困難となる。上記の添加剤を加えると、有意な温度差にもかかわらず、瀝青コーティングが取り扱いやすくなり、極端な大気条件でも瀝青コーティングを用いた作業を続行することが可能となる。周囲の空気が5〜10℃、あるいはさらに2〜10℃である場合には、地面の温度はもっと低い可能性があることに留意されたい。

本発明は、無機および／または合成骨材、瀝青結合剤、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤、そして必要に応じて充填剤を混合する混合装置（コーター）を備えた瀝青結合建設材料混合物、特に瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングの製造装置にも関するものである。

無機および／または合成骨材、結合剤、そして必要に応じて充填剤を混合する混合装置（コーター）を備えた瀝青結合建設材料混合物、特に瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングの製造装置は、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を貯蔵するサイロを備え、このサイロの下流に、計量された量の添加剤を混合装置（コーター）に供給するための秤量装置が設けられ、この秤量装置が搬送装置によって混合装置（コーター）に連結されていることを特徴としている。この場合、搬送装置は、混合装置（コーター）に供給する充填材用のコンベヤ、たとえばスクリューコンベヤとすることができる。また、搬送装置は、混合装置（コーター）中の噴霧装置、たとえばノズルに連結された空気圧コンベヤとすることもできる。

可動サイロの場合には、サイロのサイズは標準的なものとして、トラック、特に、大型トラックで搬送可能とする必要がある。

サイロから添加剤を取り出す目的で、セルホイール・ロックが設けてあり、添加剤は、ここから秤量装置に供給される。取り扱いが容易な可動装置を実現するために、サイロとともに使用できる、トラック用の制御装置、秤量装置、搬送装置を配置することもできる。

本発明の方法によって製造した瀝青結合建設材料混合物、特に瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングは、無機物質の組成、瀝青結合剤の種類および量、混合過程の時間的経緯、混合時の性能に関して、現行の最先端技術においてもっと高温で製造された瀝青結合建設材料混合物に匹敵するものといえる。

添加剤を添加すること、そして添加剤を別途秤量すること自体は、バッチ混合の時間に何ら変化を生じるものではないので、生産量は、従来のシステムと同じままである。この点については、バッチ法ではなく、連続法による作業を実施した場合も同様である。

瀝青の混合温度を30℃超下げると、実際に必要とされるエネルギーも低減する。こうしてエネルギーが節約された結果、大気へのCO₂の放出や、汚染物質および臭気の率も低減し、さらには環境の保護が実現される。作業工程が、より低温で進行するので、装置各部の消耗も低減する。乾燥温度の低下によって瀝青結合剤の温度が下がる結果、瀝青結合剤の酸化、すなわち経時劣化も低減し、その結果、瀝青による強化作用がより長期にわたって持続することになる。

図1および2は、それぞれ、瀝青結合建設材料混合物、特に、瀝青コンクリートの製造方法の原理を示す図である。図1は、バッチでの製法を、図2は、連続法を示す。

図1の態様については、骨材は、まず、ドラム10で乾燥し、その後、篩いにかけ（工程12）、さらに粒度で分離し、保管する（工程14）。次に、この骨材を、製造対象である瀝青結合建設材料混合物に応じて混合装置16に投入する。別の態様では、骨材を、ドラム10から混合装置16に直接投入することもできる（矢印18）。

次に、瀝青結合剤を、噴霧またはアトマイゼーションによって、混合装置16に投入する（矢印20）。混合装置16での骨材の温度は、110℃〜160℃の範囲の温度である。

さらに、サイロ22から秤量装置24を用いて取り出された、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤、たとえば具体的にはゼオライトを、噴霧またはアトマイゼーションによって（26）、混合装置16に投入する。また、添加剤は、充填材、たとえば石粉とともに計量して投入する（矢印28または30）こともできる。別の態様としては、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を、返却不要の袋として一般に公知の使い捨ての袋に入れて保管および搬送することもできる。こうした袋に入った添加剤は、計量用ホッパーに投入することも、また、混合装置（22’）に直接投入することもできる。

こうした方法を用いるため、従来の方法と比べて相当低い温度で瀝青結合建設材料混合物を製造することができる。ここで、「相当低い」とは、一般に適用される温度より、少なくとも30℃低いような温度範囲のことである。混合装置16中で骨材の瀝青結合剤、充填材、およびすべての充填材との混合が完了する全体で約40〜60秒の後に、瀝青混合物を、混合装置16から排出し(矢印32)、混合装置を、上述の方法で再度充填する。

図2は、連続法の基本原理を示す。この場合、図1の乾燥装置10と混合装置16が、たとえば、乾燥装置（コーター）34の形態のユニットを構成しており、この乾燥装置（コーター）34の一端に、骨材が投入され（矢印36）、乾燥装置34で乾燥が行われる。瀝青は、必要とされる骨材の乾燥工程の後に、噴霧またはアトマイゼーション（矢印38）によって加えられる。充填材（矢印40）、ならびにサイロから取り出した、秤量済みの加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤（矢印44）を加える前に、添加剤を充填材と混合して、両者を一緒に供給することも好ましく、この場合、たとえば、乾燥ドラム34のスクリューコンベヤで搬送し、添加工程の間に充填材と添加剤を混合することもできる。この同時投入については、破線46の矢印で示してある。別の有利な態様では、袋入りの充填材を、直接、乾燥用ドラム（34）に投入することもでき、この操作は、点線矢印42’で示してある。骨材を瀝青結合剤でコーティングした後、最終製品の瀝青を、乾燥用ドラム34から、ただちに取り出す（矢印49）。ここに記載した方法は、連続的に実施する。

図8および9は、混合装置16または乾燥用ドラム34を使用する上記の2方法をさらに詳しく説明するものである。図8は、混合装置16のブロック図であり、この混合装置16の底部には、混合装置16のための回転アーム52および54、ならびに粉砕部材48および50が設けられている。混合装置の粉砕部材48および50の上方には、骨材コーティング用の瀝青結合剤の噴霧またはアトマイゼーションに使用するダクト56が配置されており、一方、瀝青結合剤は、粉砕部材48および50による乱流によって移動される。この混合操作を相対的に低い温度で実施できるよう、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を、好ましくはゼオライトの形状で、これもノズル形状の搬送装置58によって、もしくは、ハッチまたはアクセス装置（22’）によって投入する。充填材、たとえば石粉は、添加剤と一緒に、または添加剤とは別に投入することができる。図1に示すように、瀝青結合建設材料のバッチ製造は、混合装置16で行う。

図9は、図2の連続法を図示するものである。上記と同じく強制的に作動し、下向きに回転するアーム62を備えた混合部材の形状の混合部材60が、乾燥用ドラム34中を、そのほぼ全長にわたって延在しており、上記と同じく、乾燥用ドラム34端部の供給口64から供給された骨材を旋回させ、まず、必要な程度まで乾燥させる。この目的で、骨材を約110℃〜160℃に加熱する。その後、供給口64から所定の距離にて、供給装置66によって、充填材を投入する。そこから少し離れた位置、すなわち、少し遅れて、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を投入し、所望の瀝青混合物を相対的に低い温度で製造する。その後、瀝青結合剤を、アトマイジングまたは噴霧装置70によって噴霧またはアトマイズして、骨材を、必要とされる程度まで瀝青結合剤でコーティングする。最後に、瀝青の完成品を、出口72から取り出す。

必要とされる添加剤は、骨材、瀝青、充填材の混合物の0.1〜5重量％、特に0.2〜0.8重量％を投入することが望ましく、この量を供給できるように、サイロ74
を設ける。サイロ74のサイズは、トラック76で搬送しうるものとする。サイロ74は、支持枠76を備えている。サイロ74には、側面に設けられた供給口78および80以外にも、供給および通気路（詳述せず）が設けられ、サイロ74の通気が確保されている。サイロ74は、内部に保管された添加剤の流れの挙動が所望のものとなるよう、振動機82付き制御装置も備えている。

正確な量の添加剤を供給し、混合装置16または乾燥用ドラム34に搬送するために、サイロ74の開口部84に、ホイール計量装置90を備えたカート88を配置する。このセルホイール計量装置90は、電動モータ92によって作動させることができる。計量された添加剤は、加圧した供給容器94に供給される。ロータリー・コンプレッサ96が、添加剤を混合装置16または乾燥用ドラム34に供給する際に使用する圧縮空気を生成する。あるいは、添加剤は、スクリュー・コンベヤに載置し、このコンベヤを通じて、充填材を混合装置16または乾燥用ドラム34に添加することもできる。

カート88は、さらに、制御ステーション98を備えている。ネジつきスピンドル100および102が設けられているので、ローリング・シャーシは水平に配置することができる。

以下の実施例は、本発明を例示するものであって、本発明の範囲は、これらの実施例によって限定されるものではない。

実施例1： 顆粒形状のA型ゼオライトの物理的特性および化学的特性
A型ゼオライトは、以下の化学式、すなわち、Na₁₂(AlO₂)₁₂(SiO₂)₁₂27H₂Oを有しており、Na₂Oの量が18%、Al₂O₃の量が28%、SiO₂の量が33%、H₂Oの量が21%である。

顆粒形状のA型ゼオライトの物理的特性および化学的特性は、以下のとおりである。
平均粒径 380μm
密度 2.0 g/cm³
嵩密度 550±50 g/L
焼成時の減少率 20%
pH(1%水溶液) 11

実施例2： 粉末および顆粒形状のゼオライトの特性
下記の表1は、粉末および顆粒形状のA型ゼオライトの粒子特性を示すものである。

下記の表2および表3は、実験室での試験で調べた際の、接着剤除去前および／または除去後の粉末および顆粒ゼオライトの水分減少についての測定値を、時間および温度の関数として示す。

下記の表2は、実験室での試験で静的モードで調べた際に得られた結果を示す。すなわち、加えた各温度について、各サンプルの質量減少を経時観察した。

下記の表3は、DSCを温度を変化させながら（5℃/分）使用して、実験室での試験で動的モードで調べた際に得られた結果を示す。

実施例3: 作業現場での比較
ゼオライトを用いたBBSG 0/10コーティングの敷設と、ゼオライトを用いない敷設との比較試験を行った。この試験の目的は、顆粒形状のゼオライトが、いわゆる「加熱」コーティングの取り扱いに及ぼす作用を評価し、顆粒を加熱する際のエネルギーの削減率を測定することにある。

結合層中に35/50瀝青を含む、こうしたBBSG 0/10の厚さ5 cmのコーティングを使用することも、温度および突固めのモードを変化させた試験の目的であった。

コーティングの実際の突固め度とモジュラスを測定するために、作業現場のコアを用意した。

作業法
製造プラン
ゼオライト使用および不使用： 140 t/hで、同一条件にて実施
以下の検定を行った。

・試行1： BBSG、ゼオライト使用せず、コーティング温度170℃
・試行2： BBSG、ゼオライト使用、コーティング温度140℃
・試行3： BBSG、ゼオライト使用せず、コーティング温度140℃

骨材乾燥工程
試行1： 180℃
試行2： 150℃
試行3： 150℃

コーティングの混合工程
コーティング温度を下記のものとするために、調整を行った。
35/50瀝青の温度： 165℃
ゼオライトとの乾燥混合： 20秒間にわたって添加
瀝青の投入
混合: 15秒間
ゼオライト不使用時のコーティング温度: 170℃
最後の50トンについてのゼオライト使用時の温度： 140℃
実施時の水蒸気およびエアロゾル放出量の測定は、敷設作業員2名、舗装テーブル、舗装機、センサー付きの突固め機を配置して行った。

実験作業現場の状況
10月。順天。一次雨および風。

0/10 BBSGの組成
試験に供した組成を、下記の表4に示す。

ゼオライトの梱包
ゼオライトは、8 kg/袋で袋詰めした。これは、1バッチあたり2.5トンのコーティングの0.3%を遵守するためである。

プラントでの温度の記録
プラントは、供給を不連続に行うコーティング・ステーションを使用している。

プラントで上記の一連の試験を行うことによって、コーティングの種類およびバッチごとの温度のデータが得られた。

ガス消費量の測定
ゼオライト使用時のコーティングのコーティング温度の低下（170℃から140℃）によってもたらされる経済状況と、ガス消費量を調べた。結果を、下記表5に示す。

電力＝11.60kW/コーティング1トン
発電所に関して、kWあたりの支払い価格は、0.0152ユーロである。
コストの改善は、(69-55) x 0.0152 = 0.21ユーロとして計算した。

作業現場での、ゼオライト使用および不使用時の0/10 BBSGの温度
下記の時点で、コーティング温度を測定した。
・作業現場への到着時（約1時間の搬送後）
・舗装機のホッパー
・舗装機のスクリュー・フィーダ
・舗装機のテーブルのレベル
結果を、表10に示す。

製品の制御：作業現場でのコーティングのコア・ボーリング
コアをボーリングする区域を、特定の製造に関しての各トラックの敷設域と重複させたので、ゼオライト「使用」区域とゼオライト「不使用」区域の突固め度に関して、表8に示す結果を得ることができた。突固め法は、直接的突固めを使用する。結果を比較できるように、測定孔隙率の値を、5 cmのコーティング厚さの値に設定した。結果を、下記の表6にまとめて示す。

上記結果からもわかるように、顆粒形状のゼオライトを投入すると、より低い孔隙率指数およびより高いモジュラスを得ることが可能となり、その結果、より良好な取り扱いが可能となる。

結論
ゼオライトを使用した0/10 BBSGの製造では、特に問題が生じることはなかった。
骨材の加熱温度を下げる（170℃から140℃）ことによってガスが節約される結果、コーティング1トンあたり、0.21ユーロのコストダウンを実現することができた。

同じ突固めを使用した場合、ゼオライトを使用して140℃でコーティングした0/10 BBSGの平均孔隙率は5.3％であり、これは、ゼオライトを使用せずに170℃でコーティングした対照0/10 BBSGでの6.7％より低かった。これらの結果によって裏付けられるように、顆粒形状のゼオライトの存在下でコーティング温度を下げても取り扱いに支障が出ることはなく、むしろその逆であるのに対し、ゼオライトを使用せずにコーティング温度を下げると、突固めが困難な瀝青コーティングが生成してしまう。

また、コーティングの過程を通じての温度の推移を解析したところ、トラック中でコーティングがそ原形を保っている間も、ゼオライトの使用時には温度が保持されるようである。

実施例4： 道路建設作業現場での瀝青からの浮遊放出物の測定
実施例3の作業現場で、浮遊放出物と水蒸気を、以下の地点の近傍で測定した。
・舗装機の作業員（P）
・突固め機の作業員（C）
・舗装機のテーブル（左(LS)および右(RS)）
結果を、下記の表7にまとめて示す。これらの測定値は、ドイツの第三者機関による測定値である。

すべてのケースで、コーティング温度を下げた場合には、大気への放出量が低減することが見いだされた。

以下の図は、本発明で特に適当な装置を示すものである。
瀝青結合建設材料混合物の製造方法を示す図である。 瀝青結合建設材料混合物の製造方法を示す第二の図である。 トラックで搬送されるサイロを示す。 稼働状態の図3のサイロを示す。 図4のサイロの頂面図を示す。 秤量および搬送装置を備えたカートのブロック図である。 図6のサイロの頂面図を示す。 瀝青結合建設材料混合物の製造に用いる混合装置のブロック図である。 混合装置（コーター）の一態様を示す。 本発明の方法によって得られた瀝青コーティングの特性を示すものである。加熱瀝青コーティングを敷設している作業現場での温度の推移を示す。

Claims (36)

1. 以下の工程を含むことを特徴とする、瀝青結合剤を含む建設用混合物の製造方法であって、瀝青結合剤の投入前および／または投入中に、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤を混合ミル装置に導入し、添加剤が接着剤を使用して凝集させた添加剤の微粒子を含むものであり、微粒子の平均径が2μm〜4μmである方法：
   a）骨材を混合ミル（コーター）装置中で、110〜160℃の範囲の温度T₁にて乾燥する工程；および
   b）140〜190℃の範囲の温度T₂で加熱した瀝青結合剤を、混合ミル（コーター）装置に投入することによって、温度T₁で骨材をコーティングする工程。
2. 瀝青結合剤を含む建設用混合物が、瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングである、請求項１の方法。
3. 瀝青結合剤の加熱温度T₂が、骨材の乾燥温度T₁より高いことを特徴とする、請求項1または２記載の方法。
4. 瀝青結合剤の加熱温度T₂が、骨材の乾燥温度T₁より約30℃高いことを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 投入する添加剤の顆粒の平均径が、0.2 mm〜1 mmの範囲であることを特徴とする、請求項1〜４いずれか一項記載の方法。
6. 微粒子の比表面積が、8,000〜25,000 cm²/gであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項記載の方法。
7. 微粒子の比表面積が、少なくとも15,000 cm²/gであることを特徴とする、請求項６記載の方法。
8. 添加剤の全重量に対して、添加剤の水分含量が、5〜30重量％であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項記載の方法。
9. 添加剤の全重量に対して、添加剤の水分含量が、15〜25重量％であることを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. 使用する添加剤が、天然および／または合成ゼオライトまたはその初期アモルファス合成相であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項記載の方法。
11. 使用するゼオライトが、繊維状ゼオライト、薄板状ゼオライト、および／または立方状ゼオライトであることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
12. 使用するゼオライトが、ホージャサイト、 斜方沸石、灰十字沸石、クリノプチライト、および／またはポーリング沸石を含む群に属することを特徴とする、請求項１０または１１記載の方法。
13. 使用するゼオライトが、A、P、X、および／またはY型合成ゼオライトであることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項記載の方法。
14. 実験室での試行において、微粒子が、140〜180℃の範囲の温度で、6時間未満で70％を超える水分を放出することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項記載の方法。
15. 添加剤の混合ミルへの投入を、混合物の全重量の0.1〜5重量％の比率で行うことを特徴とする、請求項１〜1４のいずれか一項記載の方法。
16. 添加剤の混合ミルへの投入を、混合物の全重量の0.2〜0.8重量％の比率で行うことを特徴とする、請求項1５記載の方法。
17. 瀝青結合剤の投入前および／または投入中に、さらに充填材を投入することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項記載の方法。
18. 充填材を添加剤と同時に投入することを特徴とする、請求項1７記載の方法。
19. 充填材が、微細な石粉であることを特徴とする、請求項1７または1８記載の方法。
20. 使用する結合剤が、瀝青、特殊瀝青、改質瀝青、ポリマー改質瀝青、またはそれらの混合物であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項記載の方法。
21. 請求項１〜２０のいずれか一項記載の方法によって得ることが可能な、瀝青結合剤を含む建設用混合物であって、実施時のエアロゾル放出量が、0.5 mg/m³未満であることを特徴とする、混合物。
22. 瀝青結合剤を含む建設用混合物が、瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングである、請求項２１の混合物。
23. 実施時のエアロゾル放出量が、0.36 mg/m³より低いことを特徴とする、請求項２１記載の混合物。
24. 骨材と瀝青結合剤を含む混合物の温度を、混合物が原形を保ちつつ制御するための、請求項1〜１６のいずれか一項記載の、瀝青結合剤を含む建設用混合物の製造方法における、前記顆粒状の添加剤の使用。
25. 骨材と瀝青結合剤を含む混合物の温度を、おおむね工程b)の終了時点で得られるコーティング温度で保持するための、請求項２４記載の顆粒状の添加剤の使用。
26. 使用が困難な建設用混合物を取り扱う大気条件下で、瀝青結合剤を含む建設用混合物の取り扱い性を高めるための、請求項1〜１６のいずれか一項記載の、瀝青結合剤を含む建設用混合物の製造方法における、前記顆粒状の添加剤の使用。
27. 大気条件下が、5〜10℃の範囲の周囲温度である、瀝青結合剤を含む建設用混合物の取り扱い性を高めるための、請求項２６記載の顆粒状の添加剤の使用。
28. 瀝青結合剤を含む建設用混合物が、瀝青コンクリートまたは瀝青コーティングである、請求項２６〜２７のいずれか一項記載の顆粒状の添加剤の使用。
29. サイロ（74、22）を含み、サイロの出口（84）が秤量装置（24）に接続され、秤量装置（24）が搬送手段によって混合ミル装置（16、34）に接続されている装置であって、加温時に高い放出能を有する顆粒状の添加剤がサイロ（74、22）に貯蔵され、顆粒が接着剤によって凝集された添加剤の微粒子を含み、微粒子の平均径が2μm〜4μmであり、サイロ（74、22）が添加剤の所望の流体挙動を確保するための振動機（82）付きの制御装置を有し、混合装置（16、34）が骨材、瀝青結合剤、顆粒の添加剤、および充填材を混合するために使用されることを特徴とする、請求項1〜２０のいずれか一項記載の方法を実現する装置。
30. 搬送手段が、充填材を混合ミル装置（16、34）に搬送する装置と同一であることを特徴とする、請求項２９記載の装置。
31. 搬送手段が、混合ミル装置（16、34）内に存在する投入装置（58、68）への供給を行う空気圧コンベヤであることを特徴とする、請求項２９および３０のいずれか一項記載の装置。
32. サイロが、固定または可動ユニットとして設計されていることを特徴とする、請求項２９〜３１のいずれか一項記載の装置。
33. サイロが、トラック（76）によって搬送可能な寸法を有していることを特徴とする、請求項２９〜３２のいずれか一項記載の装置。
34. 添加剤が、コンパートメントに分かれた分注装置（90）および分注装置の下流に配置された秤量装置によって搬送可能であることを特徴とする、請求項２９〜３３のいずれか一項記載の装置。
35. 制御ステーション（98）、秤量装置、および搬送装置（96）が、サイロ（74）上に配置することのできるローリング・シャーシ（88）上に配置されていることを特徴とする、請求項２９〜３４のいずれか一項記載の装置。
36. 搬送装置（96）が、上流に供給タンク（94）を備えたロータリー・コンプレッサー（96）を含むことを特徴とする、請求項３５記載の装置。

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