JP6830832B2 - アスファルト組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、アスファルト組成物に関する発明であり、具体的には、アスファルトと骨材との混合性、締固め性および水分抵抗性が向上したアスファルト組成物に関する発明である。特に、作業性（ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ）および剥離抵抗性（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の向上のための加熱アスファルト、中温化アスファルト、または廃アスコンのリサイクル舗装などに使用可能なアスファルト組成物に関する。
アスファルト混合物（Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ）は、通常、アスコンと称し、アスファルトミキシングプラント（Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｉｎｇ Ｐｌａｎｔ）にアスファルト（ａｓｐｈａｌｔ）、骨材（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）、充填材（ｆｉｌｌｅｒ）などを投入した後、かかる材料を１６０〜１８０℃の高温で加熱して混合する過程を経て製造した後、道路に舗設して締固めた後、常温に冷却した状態で、日光、雨水などの様々な環境に露出した状態で数年間長時間使用する過程を経ることになる。
したがって、高温加熱のために多量のエネルギーを要するだけでなく、アスファルト混合物の製造および施工中にも二酸化炭素、硫酸化物、窒素酸化物などの有害なガスが排出されて、環境汚染およびアスファルト舗装を施工する作業者の健康にも問題を引き起こす。また、道路舗装の際に１６０〜１８０℃の高温で生産されたアスファルト混合物を常温に冷却するために多くの時間がかかるため、それだけ交通機関を開放する時間が遅延される問題とともに、作業者が安全事故の危険に晒されるという問題がある。また、高温でアスファルトを生産するに伴い酸化および老化の進行が比較的速くて早期の舗装ひび割れの原因となり、舗装寿命が短縮される問題がある。
かかる問題を解決するために、従来、加熱アスファルト混合物（Ｈｏｔ‐Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ；ＨＭＡ）に比べて２０〜４０℃も低い温度でアスファルト混合物を混合および締固める中温化アスファルト混合物（Ｗａｒｍ‐Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ；ＷＭＡ）に関する研究が活発に行われており、より改善した性能を有する中温化アスファルト混合物用中温化添加剤の開発が求められている。
最近開発された中温化アスファルトコンクリートを検討すると、まず、日本で開発された化学発泡剤を用いた中温化舗装技術が挙げられるが、この技術は、アスファルト内に微細気泡、一種の空気連行剤（ＡＥ剤）を発生、分散させて、アスファルト混合物の舗設が完了するまでアスファルト混合物内に微細気泡を保持することによりその微細気泡によって柔軟性を良好にする技術である。この技術によれば、アスファルトの発泡による微細気泡によって骨材とアスファルトとの混合性が向上し、舗設および締固めの過程で締固め性が良好になるとのことである。
しかし、この技術は、施工完了後にも微細気泡がアスファルトから離脱することなく、アスファルトコンクリート内に存在することになり、舗装の耐久性が劣るため品質保証が困難であり、アスファルトコンクリートの生産から施工までその管理が複雑で実用性が劣る問題がある。
また、サソビットワックス（Ｓａｓｏｂｉｔ Ｗａｘ）も中温化アスファルト添加剤として知られている。Ｓａｓｏｂｉｔ ＷａｘはＦｉｓｃｈｅｒ‐Ｔｒｏｐｓｃｈ過程を経て石炭ガスから生成される炭化水素鎖の混合材を使用した添加剤で、ＦＴ ｐａｒａｆｆｉｎ Ｗａｘとも称するが、研究の結果、Ｓａｓｏｂｉｔ Ｗａｘの役割は、アスファルトコンクリートの製造過程中にアスファルトの粘度を下げて中温でも作業性および施工性を向上させる効果を有すると知られている。
しかし、かかるＳａｓｏｂｉｔ Ｗａｘは、一種のワックス系の物質であり、流動性を良好にして中温化アスファルトコンクリートを生産することはできるが、骨材とアスファルトとの接着力を弱化し、施工されたアスファルトの水分抵抗性が低くて、冬のように凍結および解氷が繰り返される場合、アスファルトが骨材から剥げる剥離現象が急激に進行して舗装の破損を引き起こす問題がある。
その他、ＰＥ Ｗａｘなども低分子ＰＥとしてＳａｓｏｂｉｔ Ｗａｘのような中温化アスファルトコンクリートを生産することができるが、同様に、品質の向上には役に立っていない。
ワックス（Ｗａｘ）系タイプの中温化アスファルト添加剤のかかる欠点を補うために、近年、Ｗａｘ系タイプの添加剤にアミン系タイプの剥離防止剤（Ａｎｔｉ‐ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ Ａｇｅｎｔ）を混合して使用するか、アミン系タイプの中温化アスファルト添加剤を開発することが増加しているが、かかる場合、コストが過剰に高くなるか動的安定性が低下する問題がある。
したがって、アスファルト混合物の混合性および締固め性能を確保し、且つ水分抵抗性および動的安定性に優れた物質の開発が求められてきた。
前記問題点を解決するために、本発明は、アスファルトと骨材との混合性に優れ、アスファルト混合物の締固め性および水分抵抗性を向上させ、マーシャル安定度および動的安定性などの機械的な物性に優れたアスファルトを提供することができる高機能性（ｍｕｌｔｉ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）アスファルト添加剤およびこれを用いたアスファルト組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、既存のアスファルト施工温度に比べ２０〜５０℃も低い温度で施工を可能にするアスファルト添加剤およびこれを用いたアスファルト組成物を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の一様態は、下記化学式１で表される繰り返し単位を含み、末端基のうち少なくとも一つが下記化学式２で表される添加剤と、アスファルトと、を含むアスファルト組成物である。
Figure 0006830832
Figure 0006830832
前記化学式１中、Ａは水素または前記化学式２で表される官能基から選択され、
前記化学式２中、Ｒ１はＣ１‐Ｃ３０のアルキルである。
本発明の一様態において、前記添加剤は、総アミン含有量が１００〜１５００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、２５℃で測定された粘度が１５００〜１５０００ｃＳｔであり、窒素／酸素のモル比が０．５〜４であることができる。
本発明の一様態において、前記添加剤は、下記化学式３で表される化合物から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であることができる。
Figure 0006830832
前記化学式３中、ｎは０〜１０から選択される整数であり、
前記Ｒ１はＣ１‐Ｃ３０のアルキルであり、
前記Ａ、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素または
Figure 0006830832
 から選択され、
前記Ａ、Ｒ２およびＲ３のいずれか一つまたは二つ以上は必ず
Figure 0006830832
 であり、
前記Ｒ４はＣ１‐Ｃ３０のアルキルである。
本発明の一様態において、前記化学式３で表される化合物は、重量平均分子量が５００〜１５００ｇ／ｍｏｌであることができる。
本発明の一様態において、前記添加剤は、アスファルト１００重量部に対して０．０５〜５重量部含まれることができる。
本発明のさらに他の様態は、前記アスファルト組成物と、骨材と、を含むアスファルト混合物である。
本発明のアスファルト組成物は、骨材とアスファルトとの混合性、アスファルト混合物の締固め性、水分抵抗性、塑性変形抵抗性、疲労亀裂抵抗性などを向上させることにより、アスファルト混合物の生産性、作業性および性能を改善することができる。
また、本発明のアスファルト添加剤を含みアスファルト組成物を提供する場合、浸水または凍結融解後の引張強度が高くて水分抵抗性が高く、動的安定度が高くて塑性変形抵抗性に優れたアスファルトを施工することができる。
以下、具体例を参照して、本発明に係るアスファルト組成物について詳細に説明する。ただし、下記の具体例または実施例は、本発明を詳細に説明するための一つの参照であって、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な形態に具現され得る。
また、他に定義されない限り、すべての技術的用語および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者の一人により一般的に理解される意味と同じ意味を有する。本願において説明に使用される用語は、単に特定の具体例を効果的に記述するためのものであって、本発明を制限することを意図しない。
本発明において、「アスファルト組成物」は、アスファルトと本発明の添加剤とを混合した混合物を意味する。
本発明において、「アスファルト混合物」は、アスファルトと本発明の添加剤および骨材などを混合した混合物を意味する。
本発明のアスファルト組成物は、前記アスファルト混合物の製造の際にアスファルトと添加剤をそれぞれ投入し混合してもよく、アスファルト混合物の製造前にアスファルトと添加剤を予め混合して投入してもよい。
以下、本発明の一様態について具体的に説明する。
本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、アスファルトと骨材との混合性、アスファルト混合物の締固め性、水分抵抗性などを向上させることにより、アスファルト混合物の生産性、作業性および性能を改善するために添加剤を使用し、添加剤に含まれる総アミン含有量および窒素と酸素のモル比を特定の割合で調節することにより、前記効果をさらに向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、本発明の一様態は、下記化学式１で表される繰り返し単位を含み、末端基のうち少なくとも一つが下記化学式２で表される添加剤と、アスファルトと、を含むアスファルト組成物である。
Figure 0006830832
Figure 0006830832
前記化学式１中、Ａは水素または前記化学式２で表される官能基から選択され、
前記化学式２中、Ｒ１はＣ１‐Ｃ３０のアルキルである。
以下、本発明において他に定義されない限り、前記「アルキル」は、直鎖または分岐鎖の両方を含む。
本発明の一様態において、前記化学式１は、ポリアミンから誘導された単位であり、前記化学式２は、アルキルグリシジルエーテルから誘導された単位であり、前記アルキルグリシジルエーテルは、アルキルがＣ１‐Ｃ３０から選択され、互いに異なるアルキルを有する化合物が２種以上混合した混合物であり得る。
前記ポリアミンは、下記化学式４で表される化合物群から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物を意味し、これに制限されるものではない。
Figure 0006830832
前記化学式４中、ｍ＝１〜１０である。
より具体的には、前記ポリアミンの例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサエチレンヘプタミン、ヘプタエチレンオクタミン、オクタエチレンノナアミン、ノナエチレンデカミンおよびデカエチレンウンデカミンから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であってもよい。また、必要に応じて、アミノエチルピペラジンなどの芳香族化合物をさらに含んでもよい。
より好ましくは、前記ポリアミンは、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサエチレンヘプタミンおよびポリエチレンポリアミンを含む混合物であってもよく、数平均分子量が２５０〜３００ｇ／ｍｏｌであり、アミン含有量が１１００〜１３００ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよく、これに制限されない。
前記ポリエチレンポリアミンは、前記化学式４中、ｍが７〜１０から選択される整数またはこれらの混合物を意味してもよく、これに制限されるものではない。
前記アルキルグリシジルエーテルは、下記化学式５で表される化合物群から選択されるいずれか一つまたは互いに異なるアルキルを有する化合物が２種以上混合された混合物を意味し、これに制限されるものではない。
Figure 0006830832
前記化学式５中、Ｒ１１はＣ１‐Ｃ３０のアルキルである。
より好ましくは、Ｃ８‐Ｃ１８のアルキルを有する化合物が混合した混合物であってもよい。
本発明の一様態において、前記添加剤は、下記化学式３で表される化合物から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であることができる。
Figure 0006830832
前記化学式３中、ｎは０〜１０から選択される整数であり、
前記Ｒ１はＣ１‐Ｃ３０のアルキルであり、
前記Ａ、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素または
Figure 0006830832
 から選択され、
前記Ａ、Ｒ２およびＲ３のいずれか一つまたは二つ以上は必ず
Figure 0006830832
 であり、
前記Ｒ４はＣ１‐Ｃ３０のアルキルである。
本発明の一様態において、前記化学式３中、ｎは０〜１０から選択される整数であり、より好ましくは３〜１０から選択されるものであってもよい。
また、前記ｎが２以上である場合、前記Ａは同一または異なっていてもよく、それぞれ水素または
Figure 0006830832
 から選択されてもよい。
本発明の一様態において、前記化学式３で表される化合物は、重量平均分子量が５００〜１５００ｇ／ｍｏｌの範囲で剥離防止機能、混合性および締固め性に優れ、これに制限されるものではない。
本発明の一様態において、前記添加剤は、総アミン含有量が１００〜１５００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、２５℃で測定された粘度が１５００〜１５０００ｃＳｔであり、窒素／酸素のモル比が０．５〜４であってもよい。より具体的には、総アミン含有量が２００〜８００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、２５℃で測定された粘度が２０００〜１３０００ｃＳｔであり、窒素／酸素のモル比が０．７〜３．５であってもよい。前記範囲でアスファルトと骨材との混合性、アスファルト混合物の締固め性、水分抵抗性などを向上させることができる。前記範囲は、ポリアミンとアルキルグリシジルエーテルの種類および含有量に応じて調節可能である。
前記添加剤の物性のうち総アミン含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２８９６に準じて測定されてもよく、アスファルトの剥離防止機能を向上させることに影響を及ぼすものであり、総アミン含有量が１００〜１５００ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは２００〜８００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲で前記効果を奏することができる。
前記粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準じて測定されてもよい。前記粘度は、アスファルト混合物の製造の際、混合温度で前記アスファルト混合物が好適な流動性を有し、且つ混合性を向上することができる範囲内であることが好ましい。具体的には、２５℃で測定された粘度が１５００〜１５０００ｃＳｔ、４０℃で測定された粘度が１０００〜５０００ｃＳｔ、６０℃で測定された粘度が３００〜８００ｃＳｔの範囲で目的とする効果を奏することができる。
前記窒素／酸素のモル比は元素分析（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ）により測定されてもよく、添加剤のうちポリアミンとアルキルグリシジルエーテルの分子中の分布比率を確認するためのものであり、酸素の含有量が増加するほど混合性および締固め性が向上し、モル比が０．５〜４、より具体的には、０．７〜３．５の範囲で分子内の親水性と疎水性を同時に有することから、アスファルトとの混合性に優れるだけでなく、貯蔵安定性も増加することができる。
本発明の一様態において、前記アスファルト添加剤は、アスファルト１００重量部に対して、０．０５〜５重量部、好ましくは０．１〜３重量部、より好ましくは０．１〜１重量部、さらに好ましくは０．２５〜０．８重量部使用してもよく、前記範囲で混合性、締固め性および水分抵抗性が向上する効果の達成に十分な含有量であり、経済面において適切である。しかしこれに制限されるものではない。
本発明の一様態において、前記アスファルトは、通常使用されるアスファルトであれば制限なく使用可能である。具体的には、天然および石油から出るアスファルトをいずれも含むことができる。例えば、天然アスファルト、石油系アスファルト、石油系ピッチ、酸化アスファルト、再生アスファルトなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物を使用してもよく、これに制限されるものではない。前記再生アスファルト（Ｒｅｃｌａｉｍｅｄ Ａｓｐｈａｌｔ）は、廃アスコン（Ｒｅｃｌａｉｍｅｄ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ）から抽出されるか、廃アスコン内に残留するアスファルトを意味する。
また、前記アスファルトは、高分子改質剤を含む改質アスファルトであってもよい。前記高分子改質剤は、天然ゴム、スチレン‐ブタジエンゴム共重合体、スチレン‐ブタジエン‐スチレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ビニルクロライド、エチレンメタクリレート、エチレンプロピレンゴム、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブチルゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴムおよび廃タイヤ―再生ゴムなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であってもよく、これに制限されるものではない。前記高分子改質剤は、制限されるものではないが、重量平均分子量が５０，０００〜６００，０００ｇ／ｍｏｌのものであってもよい。その含有量は、改質アスファルト含有量のうち０．５〜１５重量％、より好ましくは２〜１２重量％含まれてもよく、これに制限されるものではない。
本発明の一様態において、前記アスファルト組成物は、加熱アスファルト混合物、中温化アスファルト混合物、廃アスコンを用いた再生アスファルト混合物、フォーミングアスファルト混合物などから選択されるアスファルト混合物に使用されてもよく、これに制限されるものではない。
本発明の他の様態は、前記アスファルト組成物と、骨材と、を含むアスファルト混合物である。前記骨材としては、天然骨材、再生骨材およびこれらの混合骨材を使用してもよい。前記再生骨材は、例えば、建設廃棄物および鉄鋼スラグなどの産業廃棄物および廃アスコン（Ｒｅｃｌａｉｍｅｄ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ）から得られた骨材からなる群から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であってもよい。前記天然骨材と再生骨材との混合骨材は、天然骨材３０〜９９．９重量％および再生骨材０．１〜７０重量％を含んでもよく、これに制限されるものではない。前記骨材の含有量およびサイズは、施工しようとする舗装の種類と空隙率、施工しようとする路面の地盤条件、気象条件、交通量および車線の数などに応じて決定されるため、制限されない。具体的に一例を挙げると、骨材の含有量は、全体アスファルト混合物の重量のうち８０〜９９重量％を含んでもよく、これに制限されるものではない。前記骨材は、施工しようとする舗装の種類に応じて粗骨材、細骨材などを混合して使用してもよい。
本発明のアスファルト組成物は、上述の高機能性添加剤を含むことにより、骨材との混合性を向上させることができる。また、天然骨材だけでなく、廃アスコン骨材などの再生骨材を使用する場合にも混合性、締固め性および水分抵抗性が非常に向上する効果がある。本発明の一様態において、前記アスファルト混合物は、前記アスファルト組成物を１〜２０重量％を含んでもよく、これに制限されるものではない。
前記アスファルト混合物は、アスファルトと前記添加剤と、骨材と、を含み、必要に応じて、当該分野において通常使用する添加剤であれば制限なく使用可能である。アスファルト混合物に使用される添加剤の例としては、充填材（ｆｉｌｌｅｒ）、ワックス系タイプの中温化アスファルト（ＷＭＡ）添加剤、アミン系タイプの中温化アスファルト（ＷＭＡ）添加剤、剥離防止剤および再生添加剤（Ｒｅｊｕｖｅｎａｔｏｒ）などから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であってもよく、これに制限されず、施工しようとする舗装の対象に応じて様々な添加剤をさらに含んでもよい。
前記充填材は、石灰石粉末、消石灰、ポルトランドセメント、集塵ダスト、電気炉製鋼ダスト、鋳物ダスト、フライアッシュ、カーボンブラック、硫黄、リグニン、セルロース繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維および天然繊維などから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であってもよく、これに制限されるものではない。前記充填材の含有量は、施工しようとする舗装の種類に応じて変更されてもよく、制限されない。具体的には、例えば、充填材の含有量は、全体アスファルト混合物の重量のうち１〜１０重量％を含んでもよく、これに制限されるものではない。
本発明の一様態において、前記アスファルト混合物は、密粒度アスファルトコンクリート舗装、粗粒度アスファルトコンクリート舗装、開粒度アスファルトコンクリート舗装、排水性アスファルトコンクリート舗装、砕石マスチックアスファルトコンクリート舗装などから選択されるアスファルトコンクリート舗装に使用されてもよく、これに制限されるものではない。
本発明の一様態において、前記アスファルト混合物は、上述の高機能性添加剤を含むことで、既存のアスファルト施工温度に比べて２０〜５０℃も低い温度で施工が可能となり、具体的には、１００〜１３０℃で中温施工が可能な中温化アスファルト混合物を提供することができる。また、ポートホール低減用アスファルトおよび廃アスコンをリサイクルするアスファルトにも適用可能である。
以下、より具体的に説明するために、実施例および比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
以下において、物性は、下記の測定方法で測定した。
１）アスファルトと骨材との混合性
ＡＡＳＨＴＯ Ｔ１９５‐１１ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｃｏａｔｉｎｇ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅｓ実験方法を基準とした。具体的には、アスファルト混合物の重量が約２．５ｋｇになるようにアスファルトと骨材を秤量して１２５℃で２分間混合した後、９．５ｍｍの篩で篩い分けし、篩に残った粗骨材の総量を基準としてコーティングされた骨材の割合を測定した。
２）アスファルト混合物の締固め性
ＮＣＨＲＰ Ｒｅｐｏｒｔ ６９１ Ｍｉｘ Ｄｅｓｉｇｎ Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｗａｒｍ ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔで言及された旋回締固め装置（ＳＧＣ）を活用した締固め性（Ｃｏｍｐａｃｔａｂｉｌｉｔｙ）試験方法を基準とした。具体的には、アスファルト組成物と骨材を１２５℃で２分間混合した後、直径１０１．６ｍｍのモールドに入れ、１１５℃で旋回締固め装置を使用して空隙率が７％になるまでの締固め回数を測定した。
３）水分抵抗性（動的浸水後の骨材被覆率、％）
ＥＮ‐１２６９７‐１１ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｆｆｉｎｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ａｎｄ ｂｉｔｕｍｅｎ実験方法を基準とした。具体的には、１１．２〜８ｍｍの骨材５１０ｇとアスファルト組成物１６ｇを実施例または比較例で提示した混合温度で３分間混合して常温で冷却した後、このうち１５０ｇの試料を採取し、水で満たされた試験用ガラス瓶に入れ、１分当たり６０回の速度で２４時間回転させた後、アスファルトが骨材で被覆された量を目視で評価した。
４）水分抵抗性（浸水後の引張強度比、％）
ＡＡＳＨＴＯ Ｔ２８３ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＯＦ ＣＯＭＰＡＣＴＥＤ ＡＳＰＨＡＬＴ ＭＩＸＴＵＲＥＳ ＴＯ ＭＯＩＳＴＵＲＥ‐ＩＮＤＵＣＥＤ ＤＡＭＡＧＥ試験方法を基準とした。具体的には、アスファルト組成物と骨材を１６０℃で２分間混合した後、直径１０１．６ｍｍのモールドに入れ、１４０℃で空隙率７±１％になるように旋回締固めを行い試験片を製造した後、浸水前後の引張強度を測定し、比較した。
５）塑性変形抵抗性（動的安定度、回／ｍｍ）
ＫＳ Ｆ ２３７４アスファルト混合物のホイールトラッキング試験方法を基準とした。具体的には、アスファルト組成物と骨材を１２５℃で２分間混合した後、横×縦×高さが３００×３００×５０ｍｍであるモールドに入れ、１１５℃で空隙率４±１％になるように締固めを行い、試験片を製造した後、６０℃の温度で４５分後に１ｍｍ変形されるために必要となるホイールの通過回数を評価した。
６）疲労亀裂抵抗性
ＮＣＨＲＰ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｎｏ．ＮＣＨＲＰ ９‐４４Ａ Ｖａｌｉｄａｔｉｎｇ ａｎ Ｅｎｄｕｒａｎｃｅ Ｌｉｍｉｔ ｆｏｒ ＨＭＡ Ｐａｖｅｍｅｎｔｓで言及されたＰｒｏｐｏｓｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｕｎｉａｘｉａｌ Ｒｅｐｅａｔｅｄ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ Ｈｏｔ‐Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ方法を基準とした。具体的には、アスファルト組成物と骨材を１６０℃で２分間混合した後１４０℃の温度で直径１００ｍｍ×高さ１５０ｍｍの試験片を製造した後、１９℃の温度で１０Ｈｚの条件で繰り返し荷重を加え、試験片が破断されるまでの繰り返し荷重回数を測定した。
７）総アミン含有量（ｍｇＫＯＨ／ｇ）
ＡＳＴＭ Ｄ２８９６に準じて測定した。
８）粘度
ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準じて測定した。
９）Ｎ／Ｏモル比
ポリアミンの窒素含有量およびアルキルグリシジルエーテルの酸素含有量から、窒素／酸素のモル比を計算した。
１０）重量平均分子量（ｇ／ｍｏｌ）
ＡＳＴＭ Ｄ５２９６に準じて測定した。
［製造例］
１）添加剤１〜３の製造
添加剤１〜３は、ポリアミンとアルキルグリシジルエーテルを反応させて製造した。
ポリアミンは、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサエチレンヘプタミンおよび下記化学式６のポリエチレンポリアミンを含む混合物として、数平均分子量が２５０〜３００ｇ／ｍｏｌであり、アミン含有量が１２５７ｍｇＫＯＨ／ｇである混合物を使用した。
Figure 0006830832
前記化学式６中、ｍ＝７〜１０である。
アルキルグリシジルエーテルは、下記の表１のような含有量で混合した混合物を使用した。
Figure 0006830832
添加剤１は、ポリアミン混合物２０重量％と前記表１のアルキルグリシジルエーテル８０重量％とを反応させて製造した。
添加剤２は、ポリアミン混合物３５重量％と前記表１のアルキルグリシジルエーテル６５重量％とを反応させて製造した。
添加剤３は、ポリアミン混合物５０重量％と前記表１のアルキルグリシジルエーテル５０重量％とを反応させて製造した。
製造された添加剤１〜３の物性を測定し、下記の表２に示した。
Figure 0006830832
［実施例１］
１）アスファルト組成物の製造
２５℃で針入度が７２ｄｍｍである石油系アスファルト１００重量部に対して、前記表２の添加剤１を０．５重量部添加して１５０℃で４００ｒｐｍの速度で５分間攪拌し、アスファルト組成物を製造した。
２）アスファルト混合物および試験片の製造
前記製造されたアスファルト組成物４．７重量％と、ＷＣ‐３粒度を満たす花崗片麻岩骨材および石灰石充填材の混合物９５．３重量％を１２５℃で混合し、アスファルト混合物を製造した。
前記花崗片麻岩骨材は、ＫＳ Ｆ２３５７による骨材規格を満たすものを使用しており、石灰石充填材は、ＫＳ Ｆ３５０１による充填材規格を満たすものを使用した。前記ＷＣ‐３粒度は、韓国国道交通部で提示した規格であり、最大の骨材サイズ（ｎｏｍｉｎａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｓｉｚｅ）が２０ｍｍである密粒度アスファルト混合物（ｄｅｎｓｅ−ｇｒａｄｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ）の粒度である。
前記アスファルト混合物を１１５℃で締固め、試験片を製造した。
その物性を測定し、下記の表３に示した。
［実施例２］
前記実施例１において、アスファルト組成物を製造する際に前記表２の添加剤２を使用した以外は、実施例１と同様に製造した。
その物性を測定し、下記の表３に示した。
［実施例３］
前記実施例１において、アスファルト組成物を製造する際に前記表２の添加剤３を使用した以外は、実施例１と同様に製造した。
その物性を測定し、下記の表３に示した。
［実施例４］
前記実施例１において、アスファルト組成物を製造する際に前記表２の添加剤２を０．２５重量部使用した以外は、実施例１と同様に製造した。
その物性を測定し、下記の表３に示した。
［実施例５］
前記実施例１において、アスファルト組成物を製造する際に前記表２の添加剤２を０．８重量部使用した以外は、実施例１と同様に製造した。
その物性を測定し、下記の表３に示した。
［比較例１］
前記実施例１において、アスファルト組成物を製造する際に添加剤を使用しなかった以外は、実施例１と同様に製造した。
すなわち、２５℃で針入度が７２ｄｍｍである石油系アスファルト４．７重量％と、ＷＣ‐３粒度を満たす花崗片麻岩骨材および石灰石充填材の混合物９５．３重量％を１２５℃で混合し、アスファルト混合物を製造した。
前記アスファルト混合物を１１５℃で締固め、試験片を製造した。
その物性を測定し、下記の表３に示した。
Figure 0006830832
前記表３に示すように、添加剤を適用した実施例１〜３のアスファルトと骨材との混合性と、アスファルト混合物の締固め性、そして水分抵抗性が、添加剤を適用していない比較例１に比べて大幅に向上することを確認した。
また、窒素／酸素（Ｎ／Ｏ）モル比が増加し、重量平均分子量が減少するほど水分抵抗性の改善効果は増加し続ける一方、アスファルトと骨材との混合性と、アスファルト混合物の締固め性は減少する傾向を示した。これらの結果から、添加剤の化学構造によって水分抵抗性と混合性、締固め性に与える影響が異なり、そのため、混合性と締固め性、水分抵抗性を同時に考慮した化学構造の設計が重要であると言える。
また、同一の添加剤を使用した実施例２と実施例４、実施例５を比較すると、添加剤の含有量が増加するにつれてアスファルトが骨材にコーティングされるコーティング率が増加することから混合性の改善効果があることを確認した。
また、添加剤の投入および含有量が増加するにつれて、同じ空隙率まで締固めるために必要となる締固め回数が減少することから締固め性の改善効果があることを確認することができ、動的浸水後の骨材被覆率が増加することから水分抵抗性の改善効果が高いことを確認した。
［実施例６］
２５℃で針入度が６８ｄｍｍである石油系アスファルト１００重量部に対して前記表２の添加剤２を０．５重量部を添加し、１５０℃で４００ｒｐｍの速度で５分間攪拌し、中温化アスファルト組成物を製造した。
前記製造されたアスファルト組成物５．２重量％と、ＷＣ‐２粒度を満たす花崗片麻岩骨材および石灰石充填材の混合物９４．８重量％を１２５℃で２分間混合した後、１１５℃で締固め、試験片を製造した。
前記花崗片麻岩骨材は、ＫＳ Ｆ２３５７による骨材規格を満たすものを使用しており、石灰石充填材は、ＫＳ Ｆ３５０１による充填材規格を満たすものを使用した。前記ＷＣ‐２粒度は、韓国国道交通部で提示した規格であり、最大の骨材サイズ（ｎｏｍｉｎａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｓｉｚｅ）が１３ｍｍである密粒度アスファルト混合物（ｄｅｎｓｅ−ｇｒａｄｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ）の粒度である。
その物性を測定し、下記の表４に示した。
［比較例２］
前記実施例６において、添加剤２の代わりにアルキルアミン系添加剤（ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ社製、Ｅｖｏｔｈｅｒｍ（商標） Ｍ１）を使用した以外は、実施例６と同様に製造した。
その物性を測定し、下記の表４に示した。
［比較例３］
前記実施例６において、添加剤２の代わりにワックス系タイプの添加剤（ＳＡＳＯＬ、Ｓａｓｏｂｉｔ）を使用し、ワックス系タイプの添加剤の含有量を１．５重量部にした以外は、実施例６と同様に製造した。
その物性を測定し、下記の表４に示した。
［比較例４］
前記実施例６において、添加剤２の代わりにワックス系タイプの添加剤とアミン系タイプの添加剤が混合された形態の添加剤（ＡｋｚｏＮｏｂｅｌ、Ｒｅｄｉｓｅｔ ＷＭＸ８０１７）を使用し、添加剤の含有量を１．５重量部にした以外は、実施例６と同様に製造した。
その物性を測定し、下記の表４に示した。
Figure 0006830832
前記表４に示すように、アスファルト混合物の混合性および締固め性においては比較例と実施例との間にそれほど差を示さなかったが、アスファルト混合物の道路性能の主要要求項目である水分抵抗性と塑性変形抵抗性において、本発明の添加剤を適用した実施例６は、全般的に良好な結果を示すことが分かった。
特に、ワックス系添加剤を使用した比較例３と、ワックス系タイプの添加剤とアミン系タイプの添加剤を混合した形態の添加剤を使用した比較例４の場合、水分抵抗性が規格に満たしていないことを確認しており、アルキルアミン系添加剤を使用した比較例２の場合、塑性変形抵抗性が規格を満たしていないことを確認した。
［実施例７］
２５℃で針入度が７３ｄｍｍである石油系アスファルト１００重量部に対して前記表２の添加剤２を０．５重量部を添加し、１５０℃で４００ｒｐｍの速度で５分間攪拌し、ポートホール低減用アスファルト組成物を製造した。
前記製造されたアスファルト組成物４．４重量％と、ＷＣ‐５粒度を満たす花崗片麻岩骨材および石灰石充填材の混合物９５．６重量％を１６０℃で２分間混合した後、１４０℃で締固め、試験片を製造した。
前記花崗片麻岩骨材は、ＫＳ Ｆ２３５７による骨材規格を満たすものを使用しており、石灰石充填材は、ＫＳ Ｆ３５０１による充填材規格を満たすものを使用した。前記ＷＣ‐５粒度は、韓国国道交通部で提示した規格であり、最大の骨材サイズ（ｎｏｍｉｎａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｓｉｚｅ）が２０ｍｍである耐流動アスファルト混合物（Ｒｕｔ‐ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ）の粒度である。
その物性を測定し、下記の表５に示した。
［比較例５］
前記実施例７において、添加剤を適用しなかった以外は、実施例７と同様に製造した。
すなわち、２５℃で針入度が７３ｄｍｍである石油系アスファルト４．４重量％と、ＷＣ‐５粒度を満たす花崗片麻岩骨材および石灰石充填材の混合物９５．６重量％を１６０℃で２分間混合した後、１４０℃で締固め、試験片を製造した。
その物性を測定し、下記の表５に示した。
Figure 0006830832
前記表５に示すように、アスファルト混合物の水分抵抗性を示す動的浸水後の骨材被覆率と浸水後の引張強度比において、本発明の添加剤を適用した実施例７が非常に優れた結果を示すことが分かった。これは、本発明の添加剤を適用する場合、アスファルト混合物の生産および締固めの際の温度低減のために使用する以外にも、道路上で生じるポートホールを低減するためにも活用可能であることを意味すると言える。
［実施例８］
２５℃で針入度が７３ｄｍｍである石油系アスファルト１００重量部に対して前記表１の添加剤２を０．５重量部添加し、１５０℃で４００ｒｐｍの速度で５分間攪拌し、アスファルト組成物を製造した。
前記製造されたアスファルト組成物３．５重量％と、廃アスコン３０重量％、１‐２０粒度を満たす花崗片麻岩骨材および石灰石充填材の混合物６６．５重量％を１６０℃で２分間混合した後、１４０℃で締固め、試験片を製造した。
前記廃アスコンは、国道交通部で定めた「アスファルトコンクリート用再生骨材の品質基準」を満たすものとして、廃アスコン内に残留するアスファルトの含有量が４重量％であり、該残留アスファルトの２５℃での針入度が２８ｄｍｍであるものを使用した。
前記花崗片麻岩骨材は、ＫＳ Ｆ２３５７による骨材規格を満たすものを使用しており、石灰石充填材は、ＫＳ Ｆ３５０１による充填材規格を満たすものを使用した。
前記１‐２０粒度は、韓国技術標準院で提示した規格であり、最大の骨材サイズ（ｎｏｍｉｎａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｓｉｚｅ）が２０ｍｍである粗粒度アスファルト混合物（Ｃｏａｒｓｅ‐ｇｒａｄｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ）の粒度である。
その物性を測定し、下記の表６に示した。
［比較例６］
前記実施例８において、添加剤を適用しなかった以外は、実施例８と同様に製造した。
すなわち、２５℃で針入度が７３ｄｍｍである石油系アスファルト３．５重量％と、廃アスコン３０重量％、１‐２０粒度を満たす花崗片麻岩骨材および石灰石充填材の混合物６６．５重量％を１６０℃で２分間混合した後、１４０℃で締固め、試験片を製造した。
その物性を測定し、下記の表６に示した。
Figure 0006830832
前記表６に示すように、アスファルト混合物の疲労亀裂抵抗性を示す試験片が破壊されるまでの繰り返し荷重回数において、本発明の添加剤を適用した実施例８が、添加剤を適用していない比較例６に比べて約２．４倍以上優れる結果を示すことが分かった。これは、本発明の添加剤を廃アスコンとともに使用する場合、廃アスコンを適用した時の最大の問題となる舗装道路の早期のひび割れを抑制することで、道路の寿命を増加させることができるということを意味する。
［実施例９］〜［実施例１７］
アスファルト組成物を製造する際に、前記表２の添加剤１を０．０５〜５重量部に変化して使用した以外は、実施例１と同様に製造し、その物性を測定し、下記の表７に示した。
Figure 0006830832
前記表７に示すように、本発明の添加剤の含有量が増加するにつれてアスファルトと骨材との混合性が増加することが分かり、アスファルト混合物の締固め性は減少することが分かった。また、水分抵抗性が増加し、塑性変形抵抗性は徐々に増加してからまた減少することが分かった。
実施例９および１０において、添加剤が少量の含有量で使用されることによって品質規格を満たすことはできないが、添加剤を使用していない比較例１と対比すると、物性が非常に向上することが分かった。

Claims (14)

  1. 下記化学式１で表される繰り返し単位を含み、末端基のうち少なくとも一つが下記化学式２で表される添加剤と、アスファルトと、を含む、アスファルト組成物。
    Figure 0006830832
    Figure 0006830832
     前記化学式１中、Ａは水素または前記化学式２で表される官能基から選択され、
    前記化学式２中、Ｒ１はＣ１‐Ｃ３０のアルキルである。
  2. 前記添加剤は、総アミン含有量が１００〜１５００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、２５℃で測定された粘度が１５００〜１５０００ｃＳｔであり、窒素／酸素のモル比が０．５〜４である、請求項１に記載のアスファルト組成物。
  3. 前記添加剤は、下記化学式３で表される化合物から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物である、請求項１に記載のアスファルト組成物。
    Figure 0006830832
     前記化学式３中、ｎは０〜１０から選択される整数であり、
    前記Ｒ１はＣ１‐Ｃ３０のアルキルであり、
    前記Ａ、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素または
    Figure 0006830832
     から選択され、
    前記Ａ、Ｒ２およびＲ３のいずれか一つまたは二つ以上は必ず
    Figure 0006830832
     であり、
    前記Ｒ４はＣ１‐Ｃ３０のアルキルである。
  4. 前記化学式３で表される化合物は、重量平均分子量が５００〜１５００ｇ／ｍｏｌである、請求項３に記載のアスファルト組成物。
  5. 前記添加剤は、アスファルト１００重量部に対して０．０５〜５重量部含まれる、請求項１に記載のアスファルト組成物。
  6. 前記アスファルトは、天然アスファルト、石油系アスファルト、石油系ピッチ、酸化アスファルト、再生アスファルトから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物である、請求項１に記載のアスファルト組成物。
  7. 前記アスファルトは、高分子改質剤をさらに含む改質アスファルトである、請求項６に記載のアスファルト組成物。
  8. 前記高分子改質剤は、天然ゴム、スチレン‐ブタジエンゴム共重合体、スチレン‐ブタジエン‐スチレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ビニルクロライド、エチレンメタクリレート、エチレンプロピレンゴム、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブチルゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴムおよび廃タイヤ再生ゴムから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物である、請求項７に記載のアスファルト組成物。
  9. 加熱アスファルト混合物、中温化アスファルト混合物、廃アスコンを用いた再生アスファルト混合物、およびフォーミングアスファルト混合物から選択されるアスファルト混合物に使用される、請求項１から８のいずれか１項に記載のアスファルト組成物。
  10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のアスファルト組成物と、骨材と、を含む、アスファルト混合物。
  11. 充填材をさらに含み、
    前記充填材は、石灰石粉末、消石灰、ポルトランドセメント、集塵ダスト、電気炉製鋼ダスト、鋳物ダスト、フライアッシュ、カーボンブラック、硫黄、リグニン、セルロース繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維および天然繊維から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物である、請求項１０に記載のアスファルト混合物。
  12. 前記骨材は、天然骨材、廃アスコン（ｒｅｃｌａｉｍｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ）およびこれらの混合骨材から選択される、請求項１０に記載のアスファルト混合物。
  13. 前記混合骨材は、廃アスコンを０．１〜７０重量％含む、請求項１２に記載のアスファルト混合物。
  14. 密粒度アスファルトコンクリート舗装、粗粒度アスファルトコンクリート舗装、開粒度アスファルトコンクリート舗装、排水性アスファルトコンクリート舗装、および砕石マスチックアスファルトコンクリート舗装から選択されるアスファルトコンクリート舗装に使用される、請求項１０に記載のアスファルト混合物。
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