JP5965066B2

JP5965066B2 - 再生加熱アスファルト混合物の製造方法

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Publication number: JP5965066B2
Application number: JP2015521428A
Authority: JP
Inventors: 弘周守安; 健太郎越; 俊文江向
Original assignee: Maeda Road Construction Co Ltd
Current assignee: Maeda Road Construction Co Ltd
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: US9809709B2; US20160130442A1; AU2014275948A2; AU2014275948B2; EP3006509A1; WO2014196470A1; EP3006509A4; CA2914206C; JPWO2014196470A1; AU2014275948A1; CA2914206A1; EP3006509B1

Description

本発明は、再生加熱アスファルト混合物の製造方法に関する。

車道や歩道、駐車場などの舗装には、施工が簡単なアスファルト舗装が用いられることが多く、車道に至っては約９５％がアスファルト舗装によるものである。また、最近のアスファルト舗装工事は、新設工事よりも、維持・修繕工事の割合が多くなり、維持・修繕工事時に発生するアスファルト掘削材やアスファルト切削材の量が多くなってきている。それに伴い、アスファルト掘削材や切削材を受け入れている再生骨材製造所で製造されるアスファルト再生骨材の量も増えてきている。

この大量に発生するアスファルト再生骨材のリサイクルを促進させるために、近年、アスファルト再生骨材を使用した再生加熱アスファルト混合物の割合は、全加熱アスファルト混合物製造量の約７５％にも達し、さらには再生加熱アスファルト混合物の骨材に占めるアスファルト再生骨材の使用割合（再生率）も高くなってきている。

このような再生加熱アスファルト混合物の製造においては、舗装再生便覧（(社)日本道路協会発行、２０１０年１１月）に示されているように、アスファルト再生骨材には供用により劣化し硬くなったアスファルト（旧アスファルト）が含まれているため、旧アスファルトの性状を回復させるために、通常、再生用添加剤を加えることが行われている。このような再生用添加剤を添加する際においては、得られる再生アスファルトが設計針入度になるように、その配合量を調整する方法、あるいは、再生加熱アスファルト混合物の圧裂係数が目標値（設計圧裂係数）となるように、その配合量を調整する方法が採用されている。

また、実際のアスファルト混合所において、再生加熱アスファルト混合物の製造時に、再生用添加剤を添加する方法としては、アスファルト混合所便覧（（社）日本道路協会発行、１９９６年１０月）に示されるように、通常、アスファルト再生骨材、新規骨材、および、新アスアスファルトをミキサで混合するタイミングに添加されることとなる。しかしながら、昨今のリサイクル促進の時流からアスファルト再生骨材の使用比率（再生率）が５０％を超える再生加熱アスファルト混合物の製造が増加し、これにより再生用添加剤の添加量も増やす必要があり、そして、その結果として、再生用添加剤の混合・分散を十分得るには従来よりも混合時間を長くする必要があることから、再生率を高めると時間当たりの製造能力が低下してしまうという傾向にある。あるいは、再生用添加剤の添加量を増やした場合でも、製造能力を確保するために、再生用添加剤の混合時間を長くする方法を選択しないと、得られる混合物の性状のバラツキが大きくなり、施工時の作業性および締固め性が低下してしまうという問題が発生してしまうこととなる。

舗装再生便覧（(社)日本道路協会発行、２０１０年１１月）アスファルト混合所便覧（（社）日本道路協会発行、１９９６年１０月）

このような状況において、高再生率の再生加熱アスファルト混合物（アスファルト再生骨材の比率が比較的高い再生加熱アスファルト混合物）を製造する際において、再生用添加剤の添加量を増やした場合でも、製造時の混合効率、ならびに施工時の作業性および締固め性を低下させないようにするには、たとえば、再生用添加剤の混合性を向上させることが考えられる。

これに対し、本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、再生骨材と、新規骨材と、アスファルトと、再生用添加剤とを混合して再生加熱アスファルト混合物を得る際に、再生用添加剤を加熱し、加熱した再生用添加剤に水分を添加混合することで、再生用添加剤を発泡させ、再生用添加剤を微細泡に発泡させた状態で用いることにより、再生用添加剤の混合性を向上させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明によれば、再生骨材と、新規骨材と、アスファルトと、再生用添加剤とを混合してなる再生加熱アスファルト混合物の製造方法であって、前記再生用添加剤を加熱し、加熱した前記再生用添加剤に水分を添加混合することで、前記再生用添加剤を発泡させ、前記再生用添加剤を発泡させた状態で、前記再生骨材、前記新規骨材および前記アスファルトに添加して、混合する工程を備え、前記再生骨材１００重量部に対する、前記再生用添加剤の配合量を０．０２〜１．６重量部とする再生加熱アスファルト混合物の製造方法が提供される。

本発明において、前記再生用添加剤を発泡させる際における、前記再生用添加剤の加熱温度Ｔ（単位は、℃）と、加熱した前記再生用添加剤に添加する水分の添加量Ｗ（再生用添加剤１００重量％に対する添加量、単位は、重量％）とが、下記式（１）〜（３）を満足することが好ましい。
１０５≦Ｔ≦２４０（１）
０．５≦Ｗ≦１０（２）
Ｗ＜０．０６×Ｔ−２．４（３）

なお、本発明の製造方法に係る再生加熱アスファルト混合物には、アスファルト舗装の表層・基層に用いられる混合物の他、路盤材用途に用いられる、再生加熱アスファルト安定処理路盤材料をも含むものである。

本発明によれば、再生用添加剤を加熱し、加熱した再生用添加剤に水分を添加混合することで、再生用添加剤を発泡させ、再生用添加剤を発泡させた状態で用いることにより、再生用添加剤の混合性を向上させることができ、これにより、再生用添加剤の添加量を増やした場合でも、製造時の混合効率、ならびに施工時の作業性および締固め性を良好なものとすることができる。

図１（Ａ）は、鉱物油系再生添加剤の加熱温度１５０℃、水分添加量を３．０重量％とした試料の光学顕微鏡写真、図１（Ｂ）は、該試料の発泡倍率の時間変化を表すグラフである。図２は、本実施例で用いた作業性評価試験機を示す図である。図３は、実施例２および比較例１における、作業性の評価結果を示すグラフである。図４は、実施例２および比較例１における、圧裂試験の評価結果を示すグラフである。図５は、実施例３および比較例２における、圧裂試験の評価結果を示すグラフである。

本発明の再生加熱アスファルト混合物の製造方法は、再生骨材と、新規骨材と、アスファルトと、再生用添加剤とを混合してなる再生加熱アスファルト混合物の製造方法であって、前記再生用添加剤を加熱し、加熱した前記再生用添加剤に水分を添加混合することで、前記再生用添加剤を発泡させ、前記再生用添加剤を発泡させた状態で、前記再生骨材、前記新規骨材および前記アスファルトに添加して、混合することを特徴とする。

本発明で用いる再生用添加剤としては、軟化作用、具体的には、再生骨材に付着している劣化アスファルトを軟化する作用のある化合物であればよく、特に限定されないが、再生骨材の性状（たとえば、再生骨材に付着している劣化アスファルトの針入度等）を回復させるために一般的に用いられる再生添加剤などが挙げられる。再生添加剤は、たとえば、動粘度（６０℃）が８０〜１０００ｍｍ^２／ｓ、好ましくは８０〜３００ｍｍ^２／ｓ、引火点が２５０℃以上、好ましくは２６０℃以上、薄膜加熱後の粘度比（６０℃）が２以下、好ましくは１．５以下、薄膜加熱質量変化率が±３％以内、好ましくは±１．５％以内であるものを用いることができる（平成２２年版、舗装再生便覧（（社）日本道路協会発行））。

また、本発明においては、再生用添加剤を用いる際には、再生用添加剤を加熱し、加熱した状態の再生用添加剤に水分を添加混合することで発泡させ、微細発泡を生じさせるものであるが、再生用添加剤としては、この際の微細発泡（発泡により生じた微細泡）のＦＩ値が、１００以上となるものが好ましく、１２５以上となるものがより好ましく、１５０以上となるものがさらに好ましく、２００以上となるものが特に好ましい。ＦＩ値は、再生用添加剤を１５０℃に加熱し、再生用添加剤１００重量％に対し、常温（２５℃）の水２重量％を用いて、発泡させ、所定の容器内に噴射した際における、最大体積となった時点における発泡倍率：ＥＲ_ｍ、発泡の半減期：τ_１／２、膨張率補正係数：ｃ、噴射時間：ｔ_ｓを測定し、下記式（Ａ）に表されるＫＪＪｅｎｋｉｎｓの式を使用して算出することができる（CHARACTERISATION OF FOAMED BITUMEN :7TH CONFERENCE ON ASPHALT PAVEMENTS FOR SOUTHERN AFRICA:1999年）。ＦＩ値が大きいほど、微細泡であると判断できるため、好ましい。なお、発泡倍率ＥＲ_ｍは、発泡前の再生用添加剤および水の体積の合計に対する、最大体積となった時点における発泡体の体積の比率であり、発泡の半減期τ_１／２は、発泡時から、発泡体の体積が半分になるまでの時間である。また、膨張率補正係数ｃは、（ERｍ／ERa）に従って求められる係数である。（ERｍ：測定される最大発泡倍率、ERa：実際の最大発泡倍率）

たとえば、発泡倍率ＥＲ_ｍが高くても、得られた微細泡のライフタイム（半減期τ_１／２）が短いと、製造時の混合効率等の向上効果が十分に得られない場合が多いため、再生用添加剤としては、発泡倍率ＥＲ_ｍに加えて、発泡の半減期τ_１／２を加味して求められるＦＩ値が上記範囲にあるものを用いることが好ましい。

このような再生用添加剤としては、たとえば、アスファルト系再生添加剤、石油潤滑油系再生添加剤、鉱物系再生添加剤、動・植物油系再生添加剤、アスファルト乳剤系再生添加剤などが挙げられる。このような再生用添加剤としては、たとえば、日新化成社製「ＮＲＣ−１２０」、東亜道路工業社製「Ｂカット」、「Ｂエマルジョン」、ニチレキ社製「リファインＰ」、「リファインＥ」、三共油化工業社製「ＳＮＨ５４０」、ＪＸ日鉱日石エネルギー社製「ＮＴ９００」、谷口石油精製社製「Ｔ−リバイブ」、富士興産社製「フジタック＃２００」、シンレキ工業社製「ＳＲラックス」などの市販品を用いることもできる。再生用添加剤はそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。

再生用添加剤の配合割合は、特に限定されないが、使用する再生用添加剤の種類や、再生骨材の配合量に応じて決定すればよいが、後述するように、本発明においては、再生用添加剤を微細泡に発泡させた状態で添加するため、再生用添加剤の配合量を比較的少なくした場合でも分散（混合）性が高く、再生骨材に付着している劣化アスファルトを軟化する作用が高いため、圧裂係数を低下させることができることから、従来よりも少ない配合量とすることができる。なお、再生用添加剤の配合量は、通常、再生骨材１００重量部に対して、好ましくは０．０２〜１．６重量部である。

再生骨材としては、舗装体を解体した際に発生する、劣化アスファルトが付着した骨材を分級したものなどを用いることができる。また、新規骨材としては、砕石、砂、石粉など、通常の舗装用アスファルトに用いられるものを適宜用いることができる。再生骨材と新規骨材との配合割合は、特に限定されず、用いる骨材の種類に応じて適宜決定すればよい。

本発明に用いるアスファルトとしては、ストレートアスファルト４０〜６０、６０〜８０、８０〜１００、１００〜１２０、１２０〜１５０、１５０〜２００、２００〜３００等を挙げることができる。これらはそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。アスファルトの配合量は、特に限定されないが、用いる新規骨材の種類および配合量に応じて決定すればよい。

本発明の製造方法においては、上述した再生骨材、新規骨材およびアスファルトの混合物に、再生用添加剤を微細泡に発泡させた状態にて添加し、これらを混合することにより再生加熱アスファルト混合物を製造する。本発明の製造方法によれば、再生用添加剤を発泡させた状態にて添加することで分散（混合）性を高め、再生骨材に付着している劣化アスファルトを軟化する作用が高くなることから、圧裂係数を低下させることができるため、再生用添加剤の添加量を低減することも可能となる。さらには、再生用添加剤の混合性を向上させることができことにより、再生加熱アスファルト混合物を製造する際における混合時間の短縮が可能になり、製造時の混合効率を向上させることが可能となる。また、再生用添加剤に含有される微細泡によりベアリング効果が発現し、これにより、得られる再生加熱アスファルト混合物を高い流動性を備えるものとすることができるものである。そのため施工時の作業性および締固め性の向上が可能となる。

本発明において、再生用添加剤を発泡させる方法としては、再生用添加剤を加熱し、加熱した再生用添加剤に水分を添加混合し、水の気化膨張を利用して、再生用添加剤中に微細発泡を生じさせる方法を採用する。なお、本発明において、再生用添加剤を発泡させる際における、再生用添加剤の加熱温度Ｔ（単位は、℃）と、加熱した再生用添加剤に添加する水分の添加量Ｗ（再生用添加剤１００重量％に対する添加量、単位は、重量％）とは、下記式（１）〜（３）の関係を満足するものとすることが好ましい。下記式（１）〜（３）の関係を満足するものとすることにより、再生用添加剤をより適切に発泡させることが可能となる。
１０５≦Ｔ≦２４０（１）
０．５≦Ｗ≦１０（２）
Ｗ＜０．０６×Ｔ−２．４（３）

なお、再生用添加剤を発泡させる際における、再生用添加剤の加熱温度Ｔ（単位は、℃）は、１０５≦Ｔ≦２４０の範囲であることが好ましいが、再生用添加剤の発泡倍率をより高め、これにより、再生用添加剤の混合性をより高めることができるという点より、加熱温度Ｔは、１１０≦Ｔ≦２００の範囲であることがより好ましい。同様に、再生用添加剤を発泡させる際における、加熱した再生用添加剤に添加する水分の添加量Ｗ（再生用添加剤１００重量％に対する添加量、単位は、重量％）は、０．５≦Ｗ≦１０の範囲であることが好ましいが、再生用添加剤の発泡倍率をより高め、これにより、再生用添加剤の混合性をより高めることができるという点より、水分の添加量Ｗは、１．０≦Ｗ≦３．０の範囲であることがより好ましい。

また、再生用添加剤を発泡させる際における、再生用添加剤中に生じさせる微細発泡の気泡径としては、特に限定されないが、マイクロオーダーのサイズとすることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以下であり、さらに好ましくは５μｍ以下である。気泡のサイズが大きすぎると、ベアリング効果が発現せず、流動性付与効果が得られなくなる場合がある。また、再生用添加剤の発泡倍率（微細発泡させる前の体積に対する、再生用添加剤の体積増加割合）は、好ましくは５〜５０倍、より好ましくは１０〜３０倍である。

そして、以上のようにして、加熱した状態にて、水分を添加混合することで、発泡させた再生用添加剤を、再生骨材、新規骨材およびアスファルトの混合物に添加し、これを混合することにより、再生加熱アスファルト混合物を得ることができる。

なお、本発明の製造方法において、再生用添加剤を発泡させる方法としては特に限定されないが、たとえば、再生用添加剤を供給するための供給配管に、再生用添加剤を加熱するための熱手段および水分を導入するための水分導入口を設けておき、供給配管中にて、再生用添加剤の加熱、および水分の添加混合を行い、供給配管中にて、再生用添加剤を発泡させる方法が挙げられる。そして、このようにして発泡させた再生用添加剤を、供給配管に設けられた複数の噴射口から、再生骨材、新規骨材およびアスファルトの混合物を含有するミキサ中に噴射し、これらを混合することにより、再生加熱アスファルト混合物を得ることができる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１（発泡倍率の評価）
再生添加剤として、鉱物油系再生添加剤（商品名「Ｔ−リバイブ」、谷口石油精製社製、動粘度（６０℃）：８２ｍｍ^２／ｓ、引火点：２６４℃、薄膜加熱後の粘度比（６０℃）：１．０５、薄膜加熱質量変化率：−０．４２％、上述した方法にしたがって求められるＦＩ値：２００以上）を、１００〜２４０℃の範囲で加熱し、加熱した鉱物油系再生添加剤１００重量％に対して、０．５〜１２重量％の水分を添加することで、鉱物油系再生添加剤を発泡させた。そして、発泡前の鉱物油系再生添加剤の体積に対する、発泡後の鉱物油系再生添加剤の最大体積の比率を算出することで、鉱物油系再生添加剤の発泡倍率を求めた。結果を表１に示す。

表１より、鉱物油系再生添加剤の温度Ｔ（単位は、℃）と、水分の添加量Ｗ（再生用添加剤１００重量％に対する添加量、単位は、重量％）とを、式（１）〜（３）を満足する範囲とすることにより、鉱物油系再生添加剤を良好に発泡させることが可能であることが確認できた。

なお、図１（Ａ）に、鉱物油系再生添加剤の加熱温度１５０℃、水分添加量を３．０重量％とした試料の光学顕微鏡写真を、図１（Ｂ）に、発泡倍率の時間変化を表すグラフを示す。図１（Ａ）より、本発明の製造方法によれば、鉱物油系再生添加剤中にマイクロオーダーサイズの微細発泡を形成できること、さらには、形成された微細発泡は、発泡持続性にも優れる（形成された微細発泡の保持時間が長い）ものであることが確認できる。

実施例２（再生加熱アスファルト混合物の製造）
アスファルト再生骨材の分級品（１３−０）：６８．８重量部、新規骨材：２８．２重量部、および新規ストレートアスファルト６０〜８０：２．７重量部を、ミキサにて混合し、骨材・アスファルト混合物を得た。

そして、再生添加剤として、鉱物油系再生添加剤（商品名「Ｔ−リバイブ」、谷口石油精製社製）：０．３重量部を１３０℃に加熱し、次いで、これに水：２．０重量部を添加することで、鉱物油系再生添加剤を発泡させた。そして、発泡させた鉱物油系再生添加剤を、上記にて調製した骨材・アスファルト混合物に、噴霧し、次いで、混合することで、再生加熱アスファルト混合物を得た。

比較例１（再生加熱アスファルト混合物の製造）
再生添加剤を微細発泡させなかった以外は、実施例１と同様にして、骨材・アスファルト混合物に噴霧し、次いで、混合することで、再生加熱アスファルト混合物を得た。

実施例２、比較例１の試験・評価
そして、実施例２、比較例１で得られた各再生加熱アスファルト混合物について、下記方法に従い、作業性および圧裂試験の各評価を行った。

〔作業性試験〕
再生加熱アスファルト混合物の作業性は、図２に示す作業性評価試験機１００を用いて、評価した。図２に示す作業性評価試験機１００は、再生加熱アスファルト混合物を載置するための円筒容器１１０、および円筒容器１１０を上下方向に移動させるための昇降ハンドル１３０を備えている。また、作業性評価試験機１００は、軸１２１に保持された回転羽１２０を有しており、駆動源１４０からの回転駆動力が、ギヤボックス１４１および軸１２１を介して回転羽１２０に伝達されることにより、回転羽１２０は、回転可能となっている。さらに、作業性評価試験機１００は、駆動源１４０の回転トルクを測定するためのデジタルトルクメータ１４２を備えており、デジタルトルクメータ１４２により測定された駆動源１４０の回転トルクは、通信線１５０を介して、データロガー１６０に送信されるようになっている。

そして、本実施例では、回転羽１２０が、円筒容器１１０内に載置された再生加熱アスファルト混合物内に完全に埋まった状態となるまで、昇降ハンドル１３０により円筒容器１１０を上側に移動させ、この状態にて、回転羽１２０を回転させるのに必要な回転トルクを測定することで、作業性の評価を行なった。なお、作業性の評価は、１００℃付近、１２０℃付近、１３０℃付近および１５０℃付近の各条件にて、行なった。回転トルクが小さいほど、小さい力で扱うことができ、そのため、作業性に優れると判断することができる。実施例２、比較例１の結果を図３に示す。

〔圧裂試験〕
各実施例および各比較例にて得られた再生加熱アスファルト混合物を１４５℃で締固めて、これを用いて、「舗装調査・試験法便覧Ｂ００６圧裂試験」に準じて、供試体温度２０℃にて圧裂試験を行った。なお、圧裂試験においては、得られる圧裂強度が高いほど、得られる舗装体は硬くなり、一方、圧裂強度が低いほど、得られる舗装体は軟らかくなる傾向にある。再生アスファルトにおいては、再生回数が増加するほど劣化し、得られる舗装体は硬くなる傾向にあるため、このような再生回数の増加に伴う舗装体の硬度の上昇を防止するために、圧裂係数が低いほど望ましいと判断することができる。得られた結果を図４に示す。なお、本試験においては、混合時間の異なる供試体を複数作製し、各混合時間における複数の共試体の圧裂強度を求め、求めた圧裂強度の平均値、および変動係数を図４に示している。

〔評価〕
図３より、再生用添加剤を発泡させて添加した実施例２においては、発泡させなかった比較例１と比較して、再生用添加剤の添加量を同じとした場合でも、作業性が高く（トルクが低く）なり、作業性に優れるものであった。また、図４より、再生用添加剤を発泡させて添加した実施例２においては、発泡させなかった比較例１と比較して、再生用添加剤の添加量を同じとした場合でも、圧裂係数が小さく低減されたものであった。
さらには、得られる混合物の性状のバラツキ（変動係数）も小さくなっており、安定した混合物を製造可能としている。
よって、これらの結果より、本発明によれば、再生用添加剤を発泡させて添加することにより、発泡させない場合と比較して、同量の添加にて、優れた作業性（製造時の混合効率、施工時の作業性）を実現でき、さらには、優れた舗装体を与えることができるものといえる。

実施例３、比較例２
鉱物油系再生添加剤（商品名「Ｔ−リバイブ」、谷口石油精製社製）の配合量を、変化させた以外は、実施例２、比較例１と同様にして、再生加熱アスファルト混合物を得て、上記と同様にして、圧裂試験を行った。圧裂試験の結果得られた圧裂係数をグラフ化したものを図５に示す。なお、実施例３は上述した実施例２に、比較例２は上述した比較例１にそれぞれ相当する。図５より、再生用添加剤の配合量を変化させた場合でも、再生用添加剤を発泡させて添加した実施例３においては、発泡させなかった比較例２と比較して、再生用添加剤の添加量を同じとした場合における、圧裂係数が小さく低減されたものであった。

１００…作業性評価試験機
１１０…円筒容器
１２０…回転羽
１４０…駆動源
１４２…デジタルトルクメータ

Claims

再生骨材と、新規骨材と、アスファルトと、再生用添加剤とを混合してなる再生加熱アスファルト混合物の製造方法であって、
前記再生用添加剤を加熱し、加熱した前記再生用添加剤に水分を添加混合することで、前記再生用添加剤を発泡させ、前記再生用添加剤を発泡させた状態で、前記再生骨材、前記新規骨材および前記アスファルトに添加して、混合する工程を備え、
前記再生骨材１００重量部に対する、前記再生用添加剤の配合量を０．０２〜１．６重量部とする再生加熱アスファルト混合物の製造方法。
前記再生用添加剤を発泡させる際における、前記再生用添加剤の加熱温度Ｔ（単位は、℃）と、加熱した前記再生用添加剤に添加する水分の添加量Ｗ（再生用添加剤１００重量％に対する添加量、単位は、重量％）とが、下記式（１）〜（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の再生加熱アスファルト混合物の製造方法。
１０５≦Ｔ≦２４０（１）
０．５≦Ｗ≦１０（２）
Ｗ＜０．０６×Ｔ−２．４（３）