JP4502834B2 - 騒音低減性を高めたアスファルト舗装体の施工方法 - Google Patents

Description

本発明はアスファルト混合物層の施工方法に関し、特に構成成分としてゴム粒子を含む騒音低減性を有するアスファルト混合物層の施工方法に関する。

車両の走行を対象とするアスファルト混合物層からなる舗装体は、車両が安全かつ快適に走行できることを性能の基本としてきたが、昨今、舗装体の性能に関する社会的ニーズはますます高まってきており、種々の高性能舗装体が提案されている。代表的なものに、車両が舗装体上を走行する時に発生する走行騒音の大きさが従来の舗装体よりも小さい低騒音舗装体がある。この低騒音舗装体は、より広義には排水性舗装体と称されることがある。

従来知られた低騒音舗装体の典型例として、非特許文献１に示されている１層または２層構造の排水性舗装体がある。これらの排水性舗装体は、車両走行による道路走行騒音を低減（エンジン音などの機械音の吸収、エアポンピング音の発生抑制）する効果があるとされている。しかし、そこに示されている１層または２層構造の排水性舗装体は、どのような層厚および層構成としても、国土交通省認定のＲＡＣ車が一定条件で走行した時の走行騒音の大きさは概ね８８ｄＢ（Ａ）以上であることが明らかとなっている。ちなみに、新設の密粒度アスファルト混合物からなる舗装路面においては概ね９３ｄＢ（Ａ）以上、騒音低減性舗装体に関する性能発注工事においては施工から１年経過後で８９ｄＢ（Ａ）以下であれば合格であると規定しているのが実状である。

また、他の例として、特許文献１に示されている排水性舗装体がある。この舗装体は、表層の下に繊維集合体や発泡体を具体例とする表層よりも空隙率が大きい排水層を設けた舗装体であり、表層から入射してきた音が第２層目の繊維集合体または発泡体によりその圧力を減衰され、これによって騒音低減効果があるとする２層構造の舗装体である。しかし、この種のメカニズムによる騒音低減効果は周知の原理であり、敷設初期にはそれなりの効果はあるものの、舗装体としての致命的な欠陥がある。すなわち、車両の交通に供する舗装道路にはＬ交通、Ａ交通、Ｂ交通、Ｃ交通、Ｄ交通という５つの設計交通量区分があり、それぞれ１０年間で３万台、１５万台、１００万台、７００万台、３５００万台の大型車両が通過しても破壊に至らない耐久性を有することが基本となっている。しかし、上記舗装体の第２層目は、空隙率の大きい繊維集合体または発泡体であるため、通過車両の繰返し載荷により早期に圧縮変形を起こし、結果としてその機能を長期に維持できないばかりか変形に伴う舗装の破壊を阻止できない。

さらに、他の例として、特許文献２に示されている排水性舗装体がある。この舗装体は、アスファルト混合物にゴム粒子を配合し、ゴム粒子を舗装体全断面に分散したうえ表面にも突出するように締め固めたものである。この舗装体は優れた騒音低減性を示すが、ゴム粒子を多量に配合した場合には高品質の舗装体に施工することが困難であり、さらにはゴム粒子の体積膨張に由来するリバウンド現象が原因となり、経時的に路面の平坦性が低下したり、耐久性や耐摩耗性などの強度特性が損なわれたりしやすいといった問題点を有している。

なお、前出のＲＡＣ車とは、国土交通省認定の舗装路面騒音測定車の略称であり、その測定法は、特殊なトレッドパターンを有する特殊タイヤを舗装路面に対して５．０ｋＮの荷重で押しつけながら一定速度（５０ｋｍ／ｈ）で走行し、この時のタイヤ発生音をマイク（騒音計）で測定するものである。また、ｄＢは音の強さ（エネルギー）を表す単位であり、ある音の強さのレベル（ｄＢ）は、その音の強さＩ_１と基準となる音の強さＩ_０との比の常用対数の１０倍をいう（ｄＢ＝１０ｌｏｇ（Ｉ_１／Ｉ_０））。音の強さとｄＢとを対比させると表１のとおりであるが、一般の音源は様々な周波数から構成され、同じ強さの音でもその周波数によって人間の聴感特性が異なるので、周波数に対する重み付け（聴感補正）を行っている。その代表的重み付けが低周波数領域での補正を大きくしたＡ特性であり、ｄＢ（Ａ）のように表現する。

特開平８−１５１６０３号公報 特開平９−１６５２４８号公報 平成８年１１月５日発行の（社）日本道路協会刊「排水性舗装技術指針（案）」

本発明の目的は、構成成分としてゴム粒子を含むアスファルト混合物における上記の問題点を解決することにあり、特にゴム粒子の体積膨張に由来するリバウンド現象を効果的に抑制するとともに、相対的に多量のゴム粒子を配合した状態でも施工性に優れ、長期間安定した高品質の騒音低減性舗装体を舗設可能とするアスファルト混合物層の施工方法を提供することにある。

本発明は、第１に、砕石と、砂および／またはフィラーと、アスファルトとを、１重量％以上のゴム粒子の存在下に加熱混合するに際し、アスファルトの混合温度低下剤を添加してアスファルト混合物を製造し、該アスファルト混合物を舗設してアスファルト混合物層（Ａ）を構築する工程と、弾力性材料を被覆した砕石と、砂および／またはフィラーと、アスファルトとを加熱混合して排水性混合物を製造し、該排水性混合物を該アスファルト混合物層（Ａ）の上に舗設して排水性混合物層（Ｂ）を構築する工程とを含むことを特徴とする騒音低減性を高めたアスファルト舗装体の施工方法である。

本発明は、第２に、前記ゴム粒子の配合割合が、３重量％以上である上記の方法である。

本発明は、第３に、前記アスファルト混合物層（Ａ）が排水性混合物層である上記の方法である。

本発明は、第４に、前記アスファルト混合物層（Ａ）の下層に、同層（Ａ）よりも高空隙率を有するアスファルト混合物層（Ｃ）を舗設する上記の方法である。

本発明は、第５に、前記高空隙率を有するアスファルト混合物層（Ｃ）が、呼び粒径４０〜５ｍｍの砕石と、砂および／またはフィラーと、吸音性材料と、アスファルトとからなる高空隙型粒状結合層である上記の方法である。

本発明は、ゴム粒子が存在するアスファルト混合物においては舗設時の温度がゴム粒子の挙動に大きな影響を与え、舗設時の温度制御によって前記した問題点が大幅に改善されるという臨界的効果を示すことを見出したことによって完成されたものである。

本発明により、ゴム粒子の体積膨脹によるリバウンド現象を抑制して路面の平坦性や耐水性・耐摩耗性などの強度特性を向上させ、これにより走行車両のタイヤと路面との接触騒音を低減することが可能になる。また従来技術に比しより多量のゴム粒子を配合することも可能となる。

本発明における砕石、砂、フィラーおよびアスファルトは特に限定されず、「舗装施工便覧」（（社）日本道路協会、平成１３年１２月発行）に記載される材料を適宜用いることができる。本発明におけるゴム粒子の材質および粒径は特に限定されないが、好ましくはタイヤ片などの合成ゴムを粒径２．５〜５ｍｍ程度に破砕したものが用いられる。配合割合は混合物層全体に対する重量比で１％以上、好ましくは３％以上、さらに好ましくは５％以上である。１０重量％以上２０重量％程度まで用いることができる。

通常のアスファルト混合物は１５０〜１６０℃程度の高温状態で舗設されるが、本発明のアスファルト混合物は１重量％以上のゴム粒子を含んでおり、このゴム粒子の体積が膨脹して軟化するためにその強度が低下して変形しやすい状態となる。このため、敷き均したアスファルト混合物を締固め機械で締め固めると、一旦締固めにより圧縮されたアスファルト混合物が一定の範囲でもとの状態に戻るいわゆるリバウンド現象が発生し、舗装路面の平坦性が低下したり耐水性や耐摩耗性といった強度特性が損なわれたりする。このリバウンド現象は、ゴム粒子の配合割合が３％以上になると特に顕著に現れる。本発明においてはアスファルト混合物の製造時にアスファルトの混合温度低下剤を添加することにより、舗設温度を好ましくは１２０〜１３０℃程度もしくはそれ以下に低減してリバウンド現象の発生を抑制するものである。

本発明では、アスファルトの混合温度低下剤を用いることを本質とする。この混合温度低下剤は、アスファルトの粘度がアスファルト混合物の締固めに適する粘度となる温度を、混合温度低下剤が存在しない場合と比べて相対的に低下させうる物質である。このような特性をもつ限りその種類は特に制限されないが、１００〜１５０℃の範囲内においてアスファルトの粘度を締固めに適する粘度に低下させることが可能な物質が好ましい。特に混合が容易で、１００〜１５０℃で非可逆的に上記の特性を示す固体粉粒体が好ましい。その典型例は、アスファルト混合物の締固め時に該混合物の熱により微小気泡粒子を発生させる微小気泡粒子発生物質である。このような微小気泡粒子発生物質の具体例としては、結晶水を含有する無機物質や吸水性を有する物質の微粉末がある。

結晶水を含む物質や吸水性を有する物質の例としては、二水石膏、半水石膏、硫酸アンモニウムアルミニウム水和物、塩化コバルト水和物、酢酸コバルト水和物、硫酸クロム水和物、硫酸銅水和物、塩化鉄水和物、硫酸鉄水和物、炭酸マグネシウム水和物、塩化マンガン水和物、酢酸マンガン水和物、亜硫酸ナトリウム水和物（亜硫酸ソーダ）、リン酸ソーダ、タングステン酸ナトリウム水和物、硫酸ニッケル水和物、ゼオライト、高吸水性樹脂などがある。高吸水性樹脂とは、水を高度に吸収するが水に溶解しない樹脂であり、架橋ポリアクリル酸ソーダ、酢酸ビニル−アクリル酸メチル共重合体ケン化物、酢酸ビニル−マレイン酸モノメチル共重合体ケン化物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ケン化物、デンプン−アクリル酸グラフト重合体、多糖類−アクリル酸グラフト重合体、デンプン−アクリルニトリルグラフト重合体、カルボキシメチルセルロース−ナトリウム塩、架橋ポリエチレンオキサイドなどを利用できる。これらの高吸水性樹脂は、通常水を吸収した微粉末状で用いられる。

これらの物質の中でも、アスファルトが軟化ないし溶融する加熱条件になるまでは微小気泡粒子が発生せず、前記加熱条件下で微小気泡粒子を発生する物質を用いることが望ましい。例えば、二水石膏などの９０〜１６０℃の温度で微小気泡粒子を安定的に発生かつ保持する物質を選択することがより望ましい。

これらの微小気泡粒子を発生する物質は、界面活性剤の共有下でより効果的に用いられる。例えば、剥離防止剤としても使用されるカチオン系活性剤を界面活性剤として用いれば、アスファルトと骨材との付着性が従来のアスファルト混合物よりも向上し、舗装体としての耐久性が改善される。

結晶水を含有する無機物質などの微小気泡粒子を発生する物質の使用量は通常アスファルト量に対する重量比で１〜３０％、界面活性剤の使用量は通常アスファルト量に対する重量比で０．１〜３％である。これらの微小気泡粒子を発生する物質は、少量の遊離水とともにあらかじめ混練したペースト状物として用いるのが好ましい。このときの遊離水の使用量はペースト状物を形成しうる量が好ましく、通常微小気泡粒子を発生する物質と界面活性剤との合計量に対する重量比で１０〜１００％、特に２０〜７０％が好ましい。

本発明に用いる混合温度低下剤としては、上記したもののほかに、アスファルトとの相溶性がありかつ高温域での反応速度が遅く常温域では早期に反応して高分子化する反応性溶剤、フラックスオイルと軽質油と界面活性剤と水とからなる添加剤、融点が５０〜９０℃の石油系または合成系のワックス、有機発泡剤とアルカリ土類金属水酸化物系の発泡助剤とを組み合わせた添加剤などを用いることもできる。

本発明におけるアスファルト混合物は「舗装施工便覧」に記載されるアスファルト混合物を適宜用いることができるが、特に排水性舗装用混合物（本明細書中では、「排水性混合物」という。）を用いることが好ましい。

本発明の方法は、ゴム粒子を含む排水性混合物（以下、「高弾性型排水性混合物」という。）層の上層に、弾力性材料を被覆した砕石と、砂および／またはフィラーと、アスファルトとを含む排水性混合物（以下、「低弾性型排水性混合物」という。）層を舗設することが好ましい。前記高弾性型排水性混合物は、骨材の一部としてゴム粒子を使用することを除けば、粒度その他は通常の排水性混合物とほとんど変わらない。前記低弾性型排水性混合物は、弾力性材料をあらかじめ被覆した砕石を骨材として使用することを除けば、粒度その他は通常の排水性混合物とほとんど変わらない。

前記低弾性型排水性混合物において砕石に被覆する弾力性材料としては、熱可塑性エラストマー、ラテックスまたは液状ゴム、固形ゴムまたは粉末ゴムなどのゴム系材料、およびこれらの材料とアスファルトとの相溶体、ＰＡ、ＰＥ、ＰＵ、ＰＶＣ、ＥＥＡ、ＥＶＡなどの樹脂系材料など種々の材料がある。これらの中ではゴム系材料が好ましく、特にゴム入りアスファルトを用いることがより好ましい。ゴム入りアスファルトは、通常１５％以上の高含量で合成ゴムを含有するアスファルトであり、これを加熱下にスプレー等で砕石に塗布混練する方法または粉砕したゴム入りアスファルトをミキサに投入して砕石と混連する方法により本発明で用いるのに適する被覆砕石が得られる。この工程に引き続いて、砂および／またはフィラーを混合し、さらに加熱アスファルトを混合することにより前記低弾性型排水性混合物を得る。

前記低弾性型排水性混合物層の層厚は１〜８ｃｍが好ましく、空隙率は１０〜３０％程度が好ましい。被覆砕石における弾力性材料の被覆量は、低弾性型排水性混合物層全体に対する重量比で０．５〜１０％が好ましい。

前記高弾性型排水性混合物層の層厚は１〜８ｃｍが好ましく、空隙率は１０〜３０％程度が好ましい。ゴム粒子の配合割合が１０％をこえる場合は、前記高弾性型排水性混合物を表層として用いることも可能である。この場合、必要に応じてその下層に前記低弾性型排水性混合物を舗設することもできる。

本発明の方法は、前記低弾性型排水性混合物層および前記高弾性型排水性混合物層の下層に、上層よりも高空隙率を有するアスファルト混合物層を舗設することが好ましい。特に、呼び粒径が４０〜５ｍｍの砕石と、砂および／またはフィラーと、吸音性材料と、アスファルトとからなる高空隙型粒状結合層を舗設することがより好ましい。本発明で用いる吸音性材料としては柔軟性がある多孔質材料やかさ高い材料が好ましいが、特にガラスウールがより好ましく用いられる。これらの高空隙率をもつ排水性混合物層の層厚は５〜２０ｃｍ程度が好ましい。

実施例に基づいて本発明の効果を説明する。
〔実施例１〕

本発明の方法に用いるゴム粒子の性状を確認するために、以下の試験を行った。本発明で用いるゴムを円筒形容器に入れた供試体を作成し、この供試体を乾燥炉に入れて加温した。各供試体があらかじめ設定した試験温度に到達するごとに供試体を乾燥炉から取り出し、円筒形容器内のゴム表面に金属塊を置いてゴムの沈下量を測定した。測定結果を表２および図１に示す。

試験結果より、本発明の方法で用いるゴムを加熱した場合、ゴムの温度が１２０℃になるまでは沈下量が０〜０．５ｍｍ程度とほぼ一定値を示すが、ゴムの温度が１３０℃を超えると沈下量が急激に増大することが分かる。このことより、ゴム粒子を含むアスファルト混合物の製造時に混合温度低下剤を添加しない場合は、締固め温度が１５０〜１６０℃程度となるためにいわゆるリバウンド現象が発生して、舗装体表面の平坦性が悪い状態に仕上がることが予測される。そこで、本発明の方法では、ゴム粒子を含むアスファルト混合物の製造時に混合温度低下剤を添加して該混合物の締固め温度を１２０〜１３０℃程度もしくはそれ以下に低減することにより、締固め機械から受ける締固め圧力によるゴム粒子の圧縮を抑制し、舗装体表面を平坦性よく仕上げることができる。

〔実施例２〕

本発明の方法を騒音低減性舗装体に適用した場合の効果を確認するために、以下の室内試験を行った。表３に示す配合のアスファルト混合物を用いて表４に示す舗装構造の供試体を作製し、I〜ＩＶ構造の供試体の騒音低減性能およびＢ_１層とＢ_２層の強度特性を測定した。騒音低減性能に関しては、供試体上に硬質ゴム製平板を鉛直状態で静止させた後、この平板を一定条件で供試体表面に倒し込み、このときの発生騒音の大きさを測定して分析・評価する方法を用いた。強度特性に関しては、ラベリング試験によるすり減り量と水侵ホイールトラッキング試験による剥離率を「舗装試験法便覧」（（社）日本道路協会、昭和６３年１１月発行）に記載される方法を用いて測定した。騒音低減性能の測定結果を表４に、強度特性の測定結果を表３に示す。

試験結果より、同じ舗装構造であるＩ構造とＩＩ構造の騒音値（１）を比較すると、高弾性型排水性混合物の製造時に中温化剤を用いたＩ構造の方が中温化剤を用いなかったＩＩ構造よりも１．８ｄＢ（Ａ）低い値を示した。強度特性に関しても、Ｉ構造の方がＩＩ構造よりも優れた測定結果を示した。したがって、本発明の方法を騒音低減性舗装体に適用することにより、騒音低減性能と強度特性をともに向上させることができることを確認した。
〔実施例３〕

本発明の方法を用いて製造したアスファルト混合物を表４に示す舗装構造で実路において施工し（各構造とも、幅員３．５ｍ、長さ５０ｍ）、施工から１週間後に各舗装体の騒音値（２）と平坦性を測定した。騒音低減性能はＲＡＣ車により、平坦性は３ｍプロフィルメータにより測定した。

試験結果より、同じ舗装構造であるＩ構造とＩＩ構造の騒音値（２）を比較すると、高弾性型排水性混合物の製造時に中温化剤を用いたＩ構造の方が中温化剤を用いなかったＩＩ構造よりも１．４ｄＢ（Ａ）低い値を示した。平坦性に関しても、Ｉ構造の方がＩＩ構造よりも優れた測定結果を示した。したがって、本発明の方法を騒音低減性舗装体に適用することにより、騒音低減性能と平坦性をともに向上させることができることを確認した。

本発明の方法によれば、ゴム粒子を含むアスファルト混合物の製造時に混合温度低下剤を添加することにより、該混合物の締固め温度を１２０℃〜１３０℃程度もしくはそれ以下に抑制することができる。これにより、ゴム粒子の体積膨脹に起因する舗装体のリバウンド現象を抑制して舗装体表面を平坦性よく仕上げることができる。さらに、本発明の方法を騒音低減性舗装体に適用した場合には、走行車両のタイヤと路面との接触騒音を低減する効果が得られる。

図１は、本発明で用いるゴムの温度と沈下量との関係を示すグラフである。

Claims (5)

1. 砕石と、砂および／またはフィラーと、アスファルトとを、１重量％以上のゴム粒子の存在下に加熱混合するに際し、アスファルトの混合温度低下剤を添加してアスファルト混合物を製造し、該アスファルト混合物を舗設してアスファルト混合物層（Ａ）を構築する工程と、弾力性材料を被覆した砕石と、砂および／またはフィラーと、アスファルトとを加熱混合して排水性混合物を製造し、該排水性混合物を該アスファルト混合物層（Ａ）の上に舗設して排水性混合物層（Ｂ）を構築する工程とを含むことを特徴とする騒音低減性を高めたアスファルト舗装体の施工方法。
2. 前記ゴム粒子の配合割合が、３重量％以上である請求項１に記載の方法。
3. 前記アスファルト混合物層（Ａ）が排水性混合物層である請求項１または２に記載の方法。
4. 前記アスファルト混合物層（Ａ）の下層に、同層（Ａ）よりも高空隙率を有するアスファルト混合物層（Ｃ）を舗設する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記高空隙率を有するアスファルト混合物層（Ｃ）が、呼び粒径４０〜５ｍｍの砕石と、砂および／またはフィラーと、吸音性材料と、アスファルトとからなる高空隙型粒状結合層である請求項４に記載の方法。

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