JP4535564B2 - 舗装施工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨材と樹脂バインダーを有し硬化速度の促進された舗装材およびその舗装材を用いる舗装施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、珪砂、ゴムチップ、砕石、玉砂利あるいはセラミック粒などを骨材とし、これをエポキシ樹脂やウレタン樹脂などの樹脂バインダーの硬化性を利用して硬化結合する舗装材、床材が汎用されている。例えば、一液硬化型ウレタン樹脂を使用した舗装材は、その硬化機構が水分との反応によるために、硬化材との比率を気にしながら配合するような煩雑な過程、調合を必要とせずとも、安定な舗装性能を発揮でき、製造現場や工事現場等において広く用いられている。
【０００３】
この硬化機構は、樹脂バインダーを含む舗装材を所望の配合にしたのち、主に空気中の湿気あるいは強制的に添加される水分との反応により硬化することを特徴とする。水分の供給は、樹脂バインダーと骨材との混合物はその間に、ある程度の空隙を有していることから、この空隙を通して行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の機構による硬化は化学反応であるために、低温時においては常温以上の高温時に比較して、反応速度が小さくなること、空気中の水分が少ないこと（すなわち湿度が低い）などにより硬化反応に時間を要することが多い。特に、空気中の湿気による自然雰囲気からの水分供給で硬化する、現場塗布施工型の材料では、低温時の硬化遅延が顕著になる。現場塗布施工方法による場合、空気中からの水分供給を補うために、所望の形状が崩れない程度までに初期硬化が進んだ時点を見計らって、強制的に水を供給することもある。このような水の供給は、反応成分の供給量を多くするが、熱エネルギーそのものは供給されないことから、硬化反応を促進する効果は十分ではない。
【０００５】
冬場においては、硬化反応の遅れは数日に及ぶことも多く、作業性が悪くなり、とりわけ次工程を伴う工事工程、製造工程にあっては待機時間がながく非効率的でありコスト的にも不利である。
そこで、本発明の目的は、骨材をバインダー樹脂によって硬化結合する舗装材において、その硬化速度が促進された舗装材および舗装施工方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明者らは、上記課題を解決するために、硬化速度を促進する有効な物質の探索を中心に種々検討を重ねた結果、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は、硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂を用いて結合硬化させる舗装方法において、骨材と前記エポキシ樹脂のいずれかまたは両方に水和熱発性物質を配合し、その配合物を展圧してなる舗装面に強制散水し、水分の存在下で硬化一体化させることを特徴とする舗装施工方法、である。
【０００７】
本発明によると、硬化性樹脂バインダーを利用する舗装材に水和熱発生物質が添加されていることから、この水和熱発生物質と水との反応または水和により発生する熱エネルギーによって前記樹脂バインダーの硬化速度が促進される。このために、硬化性樹脂バインダーが空気中の水分と反応してある程度の強度が発現（例えば、歩行可能な強度となる）するまでの養生期間が、従来の舗装材に比べて、著しく短縮できる。従来、養生期間が長いことから作業性が悪く舗装施工には長時間を要し、とりわけ冬場のように気温の低い時期における作業性向上が懸案となっていたが、本発明により舗装施工のための時間が大幅に短縮される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明における骨材は、従来の舗装材用のものであればよく、その種類および形状等において特に限定されない。例えば、珪砂、ゴムチップ、砕石、玉砂利、セラミック粒砂、カルサインドボーキサイト、エメリー、ニッケルスラグ、ガラス系骨材などの１種、または２種以上を混合して用いる。前記ゴムチップとしては、例えば５ｍｍφ程度以下の粒状ゴムやヒジキ状ゴムなどが挙げられる。
【０００９】
次に、硬化性樹脂バインダーは、熱によって硬化が促進される樹脂であればよく、従来の舗装材料用樹脂、なかでも一液湿気硬化型ウレタン樹脂またはエポキシ樹脂が主たる対象である。
前記一液湿気硬化型ウレタン樹脂は、末端イソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーであって、ポリイソシアネート化合物とポリオール類との反応生成物である。一液湿気硬化型ウレタン樹脂は、水の存在によりイソシアネート基部分がウレタン結合を形成しながら硬化、高分子化する性質を有し、本樹脂を用いた舗装材は、水分の供給を要する硬化系であり、この水分と水和熱発生物質との反応または水和によって発生する熱エネルギーをよく利用しやすい舗装材である。
【００１０】
前記ウレタンプレポリマーの原料となるイソシアネート化合物としては、例えばトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメリックＭＤＩ、液状ＭＤＩなどの変性ＭＤＩ、水素添加ＴＤＩ、水素添加ＭＤＩ、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネートなどが挙げられる。これらの中でも、とりわけＭＤＩ、ＴＤＩを好ましく用いることができる。また、これらの混合物を使用することもできる。
【００１１】
ポリウレタンプレポリマーは常法により合成されたものが用いられる。例えば、イソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基（ＮＣＯ）と、ポリオール中に含まれる水酸基（ＯＨ）との当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）がＮＣＯ／ＯＨ＝１．３〜１０となる割合で上記両者を配合し、およそ５０〜１２０℃で３〜１０時間程度、反応させることによって合成される。この反応においては、従来公知の触媒、溶剤を使用することができ、また安定剤や可塑剤などの各種添加物を公知の方法に準じて添加してもよい。
【００１２】
前記ポリオールとしては、２個以上の活性水素基を有するものであって、イソシアネート化合物と反応することにより末端イソシアネート基型ポリウレタンプレポリマーを生成するものであれば特に限定されないが、平均分子量５０〜６，０００で平均官能基数（活性水素基数）が２〜４の従来公知のものが挙げられる。たとえば、低分子量の２価または３価アルコール類、ポリエーテルポリオール類、縮合ポリエステルポリオール類、重合ポリエステルポリオール類、ポリカプトラクトンポリオール類などを使用できる。
【００１３】
とくに好適なポリオールとしては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコールなどの、低分子量の２価または３価アルコール類、
ポリ（オキシプロピレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）トリオール、ポリ（オキシプロピレン）テトラオール、ポリ（オキシプロピレン）ポリ（オキシエチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）ポリ（オキシエチレン）トリオール、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコールなどのポリアルキレンエーテルポリオール類、などが挙げられる。これらはそれぞれ単独で使用されるほか、２種以上を併用することもできる。
【００１４】
本発明においては、ＴＤＩ／ＭＤＩをポリ（オキシテトラメチレン）グリコールで変性したものがとりわけ好ましく用いられる。
上記のうちポリアルキレンエーテルポリオール類、ポリテトラメチレンエーテルグリコール類の平均分子量は、常温で低粘度の液状を呈する２００〜８０００程度、とくに３００〜６０００程度であることが好ましい。これらの分子量のものが、床などの塗装用として用いるときに作業性および物性面から有利である。
【００１５】
ポリウレタンプレポリマーにおけるイソシアネート基含有量は、通常１〜１５重量％程度であり、本発明においてはとりわけ９〜１３重量％程度のものが好適に使用される。また、ポリウレタンプレポリマーの液粘度は、２５℃において１０００〜２００００ｃｐｓであることが好ましく、粘度が１０００ｃｐｓに達しないときは、舗装作業時にポリウレタン樹脂が垂れる状態になり、また２００００ｃｐｓを越えると作業性が劣ってくる。この反応においては、従来公知の触媒、溶剤を使用することができ、また安定剤や可塑剤などの各種添加物を公知の方法に準じて添加してもよい。
【００１６】
前記エポキシ樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７２３１（１９８６）において定義されているように、「分子中にエポキシ基をもつ化合物で他の化合物を作用させることによって硬化し得るもの」、をいう。舗装用材料としては、接着特性に優れたエポキシ樹脂が用いられ、その用途としては、カラー舗装、すべり止め舗装、橋梁の鋼床版舗装等が挙げられている。
本発明における舗装用エポキシ樹脂の具体例としては、エポキシ当量１８０程度の液状タイプのエポキシ樹脂を主成分とする主剤と、メタキシリレンジアミン（ＭＸＤＡ）にエポキシ樹脂をアダクトした変性アミンを主成分とした硬化剤とを当量で配合、攪拌したものがあげられる。またエポキシ樹脂は、その硬化後の物性が、例えば２５℃付近において引張強度３０Ｍｐａ以上、破断伸び６％以下、圧縮強度５０ＭＰａ以上であるものが好ましい。
【００１７】
次に、本発明における水和熱発生物質としては、水との反応または水和により発熱し、骨材および硬化性樹脂バインダー等の舗装材料の機能を大きく損なわない物質が選択される。水和熱発生物質を具体的に選択するときには、骨材や硬化性樹脂バインダーの種類等を考慮して決められるが、例えば硬化型ウレタン樹脂の場合は水和物が強アルカリにならない物質を選択することが好ましい。
前記水和熱発生物質としては、金属またはアルカリ土類金属の酸化物または塩化物が挙げられ、さらに好ましい具体例としては経済性も加味して酸化カルシウム（生石灰）、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムまたはシリカゲルが挙げられる。水和熱発生物質は、通常、粉末として添加するのが好ましい。
【００１８】
本発明の舗装材において、硬化性樹脂バインダーと骨材との割合は、その混合物内に水分が供給できる程度の空隙が確保されることを考慮して、一般に（硬化性樹脂バインダー）／（骨材）＝１／１（体積比）を最大値とする。この体積比が１／１を越えるときは、層内が前記樹脂で充填されてしまい空隙率が少なくなることから、水分の供給が十分に行われなくなる。一方、前記体積比の最小値としては１／１０程度であり、この体積比に達しないときは硬化性樹脂バインダーがその結合機能を果たせなくなる。実用上は、（硬化性樹脂バインダー）／（骨材）＝１／１．５〜１／８（体積比）が好ましい配合割合である。
【００１９】
水和熱発生物質の配合量は、その量が多いほど熱エネルギーの発生量も高くなる点で好ましいが、実際には使用する硬化性樹脂バインダーと骨材の種類および量関係、舗装時の温度、水分量とその供給状態などを考慮して適宜に決定する。これらのことを考慮すると、一般的には水和熱発生物資の硬化性樹脂バインダーに対する体積比率は１〜１００％程度の範囲から適宜選択すればよい。
水和熱発生物質は、骨材および硬化性樹脂バインダーを用いる舗装施工時に、舗装材全体になるべく均一に配合されていることを要する。その配合の仕方は、特に限定されるものではないが、通常、骨材または硬化性樹脂バインダーのいずれか一方、あるいは両方に予め配合しておけば、作業性よくより均一に配合できる。
【００２０】
本発明の舗装材には、上記の骨材、硬化性樹脂バインダーおよび水和熱発性物質に加えて、可塑剤、希釈剤や、充填材、着色剤、触媒、硬化促進剤、老化防止剤などの各種添加剤をそのときの舗装目的に応じて適宜、配合してもよい。
このうち可塑剤としては、たとえばフタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、リン酸トリクレジル、塩素化パラフィンなどの、従来公知の可塑剤がいずれも使用可能である。
【００２１】
希釈剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル等の一般的有機溶剤や、アルキルベンゼン、流動パラフィン、ミネラルスピリット等の高沸点溶媒など、従来公知のものを使用できる。
充填材としては、たとえば炭酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、タルク、無水石膏、炭酸マグネシウム、マイカ、亜鉛華、カオリン、ゼオライト、珪藻土などの、人工あるいは天然の種々の充填材を使用できる。
【００２２】
着色剤としては、上記充填材の一部を体質顔料として使用できるほかに、酸化クロム、酸化チタン、黄鉛、酸化鉄、ベンガラ、カーボンブラック、鉄黒、不溶性アゾ顔料、フタロシアニン系顔料などが使用される。硬化剤への混入は、ＤＯＰ、ポリプロピレングリコールまたはバインダーと同一あるいはその一部の材料によりトナー化すれば使用しやすくなる。
上記の添加剤のほかにも、消泡剤、レベリング剤、増粘剤、分散剤、色別れ防止剤、沈降防止剤あるいは安定剤などを必要に応じて添加してもよい。
【００２３】
本発明の舗装材は、塗り床、舗道または運動競技場の舗装施工用として使用される。その施工は、骨材と硬化性樹脂バインダーの配合系において水和熱発生物質と水との反応、水和によって発生する熱エネルギーを硬化性樹脂バインダーの硬化促進に利用するものである。このとき供給する水は、空気中の湿気による自然供給であってもよいが、散水や、あるいは温水、蒸気等を強制供給することにより硬化反応をより促進することができる。この強制供給は、冬場等の気温の低い状況での施工時において、硬化促進をはかる場合にとりわけ有効となり得る。
【００２４】
もっとも、硬化性バインダー樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂やＭＭＡ樹脂など、過酸化物を利用したラジカル重合タイプの樹脂を使用する場合や、その他過剰の水分により硬化が阻害される反応系樹脂バインダーの場合は、水分の強制供給を避けて自然供給による方がよい。また、気温が極端に低いときは強制供給した水分が内部で凍ることもあり舗装材物性に悪影響がでることから、このような状況下では自然供給による方がよい。
【００２５】
本発明の舗装施工にあたって、具体的な実施手順を示せば、例えば次のとおりである。
▲１▼ 硬化性樹脂バインダーに水和熱発生物質を配合する。ここで、適当な触媒を添加してもよい。
▲２▼ 用意された骨材に▲１▼の樹脂バインダーを混合、攪拌する。ここで、骨材にポリオールなど前処理剤を樹脂バインダー添加前に加えることもある。
▲３▼ 得られた攪拌物を直ちに塗布面に敷き均一に展圧する。
【００２６】
また、舗装後に散水する場合は、上記のように展圧された舗装面が、その使用樹脂が水によって流出する恐れがない程度にまで硬化した頃を見計らって、散水する。散水の方法は、ポンプやジョウロなどを適宜使用して、霧状やシャワー状などいずれの散水でもよいが、要は樹脂バインダーが流出、変形しないようにソフトに散水する。散水量は、舗装状況によっても異なるが、例えば１平方メートルあたりに数グラム〜数１００グラムの水量が目安となり、舗装の厚みによっては１平方メートルあたり１キログラムの水量であってもよい。散水時に、樹脂バインダーが水に浸漬されるような、水の過剰状態にすることは強度等の舗装物性に影響する恐れがあり、避けることが好ましい。
【００２７】
【実施例】
以下に、比較例と共に本発明の実施例を挙げてさらに具体的に説明する。
［材 料］
・エポキシ樹脂：住友ゴム（株）製の無溶剤液状エポキシ樹脂（Ｃ/Ｈ−３１２）を用いた。
一液湿気硬化型ウレタン樹脂：住友ゴム（株）製のウレタンプレポリマーＣ−９２３Ｂを用いた。
・水和熱発生物質：生石灰（粉末）を用い、予め樹脂バインダーに配合した。
・珪砂：珪砂５号（密度ρ；約２．５）を用いた。
・豆砂利：密度ρが約２．５のものを用いた。
・ゴムチップ：ゴム材質の主成分がＥＰＤＭであり、密度ρが約１．２のものを用いた。
【００２８】
［最高発熱温度の測定］
配合材料を５００ｍL計量カップ内に３００ｍLを充填し、その内部に熱電対を差し込んで測定した。
［歩行可能な強度発現時間の測定］
基板（３０ｃｍ×３０ｃｍ）に配合材料を塗布し、金ゴテで押さえたものを被検体とし、その上に人が乗ったときに凹みなどの目立った変形を生じない状態に至るまでの時間を計測した。
【００２９】
なお、以下における強度発現時間の表示は、各試験群における比較例区の歩行可能な強度発現時間を１００とし、これに対する相対時間として各実施例区の強度発現時間を表した。
比較例１と実施例１〜２、および比較例２と実施例３
硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂を用い、表１に示す各配合組成と水分の供給条件下でエポキシ樹脂モルタルを作製した。このときの最高発熱温度および歩行可能な強度発現時間を測定し、表１に示した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１に示すように、エポキシ樹脂と珪砂の系において、生石灰を添加した実施例１は、生石灰を添加していない比較例１に比べて最高発熱温度が高くなり、その結果歩行可能な強度発現時間が短縮されている。この実施例１に比べて、実施例２では強制散水（２３℃）を行ったことによって最高発熱温度がさらに高くなり、歩行可能な強度発現時間もより短縮されている。
また、エポキシ樹脂と豆砂利の系においても、比較例２と実施例3の比較から明らかなように、生石灰を添加し強制散水することによって、歩行可能な強度発現時間は著しく短縮されている。
【００３２】
比較例３と実施例４および５、比較例４と実施例６
硬化性樹脂バインダーとして一液湿気硬化型ウレタン樹脂を、骨材としてゴムチップを用い、表２に示す各配合組成と水分の供給条件下（２３℃）でウレタン樹脂モルタルを作製した。このときの最高発熱温度および歩行可能な強度発現時間を測定し、表２に示した。
【００３３】
【表２】

【００３４】
この結果から、生石灰を添加することにより、歩行可能な時間は８０％程度までに短縮されるが（実施例４）、散水することによって飛躍的に短縮される（実施例５）。この散水効果は、比較例４と実施例５の比較からわかるように、ゴムチップ量を増やした場合であっても発揮される。
比較例５と実施例および８
硬化性樹脂バインダーとして一液湿気硬化型ウレタン樹脂を、骨材としてゴムチップを用い、表３に示す各配合組成と養生・水分の供給条件下（５℃）でウレタン樹脂モルタルを作製した。このときの最高発熱温度および歩行可能な強度発現時間を測定し、表３に示した。
【００３５】
【表３】

【００３６】
この結果から、５℃の低温下においても生石灰を添加することによって歩行可能な強度発現時間が短縮されており（実施例７）、この強度発現時間は散水することによってさらに6分の１程度までに大幅に短縮が可能となる（実施例８）。

Claims (1)

1. 硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂を用いて結合硬化させる舗装方法において、骨材と前記エポキシ樹脂のいずれかまたは両方に水和熱発性物質を配合し、その配合物を展圧してなる舗装面に強制散水し、水分の存在下で硬化一体化させることを特徴とする舗装施工方法。