JP7372875B2 - アスファルト混合物の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、骨材、フィラー（石粉など）及びアスファルトを混合したアスファルト混合物を製造する方法、並びにこれを製造する装置に関する。

施工性などを改善したアスファルトとして、加熱アスファルトに水を添加することによって発泡させたフォームドアスファルトが知られている。フォームドアスファルトを製造する方法として、特開２０１９－４４３６７号公報（特許文献１）に記載されるように、アスファルト計量槽からミキサーに加熱アスファルトを搬送する配管に水を添加する、いわゆる配管方式が実用化されている。

特開２０１９－４４３６７号公報

ところで、配管方式でフォームドアスファルトを製造する場合、配管内の加熱アスファルトを外部から確認できないため、アスファルト計量槽からミキサーへと加熱アスファルトの搬送を開始してから所定時間経過後に水を添加し始める時間方式が採用されていた。この場合、外気温などに応じて加熱アスファルトの粘度が変化し、配管内を流れる加熱アスファルトの搬送速度が変化すると、必ずしも適切なタイミングで水を添加することができなくなってしまう。適切なタイミングで水を添加することができなくなると、例えば、フォームドアスファルトの発泡度合いにむらが生じ、フォームドアスファルトの品質を確保することが困難になってしまう。

そこで、本発明は、フォームドアスファルトの品質を確保することができる、アスファルト混合物の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、アスファルト混合物の製造方法は、アスファルトタンクからアスファルト計量槽に加熱アスファルトを投入する工程と、アスファルト計量槽に投入された加熱アスファルトに水を添加してフォームドアスファルトにする工程と、骨材貯蔵ビンから骨材計量槽に骨材を投入する工程と、フィラー貯蔵ビンからフィラー計量槽にフィラーを投入する工程と、を備えている。また、アスファルト混合物の製造方法は、上記の工程に加えて、アスファルト計量槽のフォームドアスファルト、骨材計量槽の骨材、及びフィラー計量槽のフィラーをミキサーに供給して混合させる工程を更に備えている。

本発明の他の態様によれば、アスファルト混合物の製造装置は、アスファルトタンクと、アスファルト計量槽と、水添加装置と、骨材貯蔵ビンと、骨材計量槽と、フィラー貯蔵ビンと、フィラー計量槽と、ミキサーと、を備えている。アスファルトタンクは、加熱アスファルトを貯蔵する。アスファルト計量槽は、アスファルトタンクから供給された加熱アスファルトを計量する。水添加装置は、アスファルト計量槽に供給された加熱アスファルトに水を添加してフォームドアスファルトにする。骨材貯蔵ビンは、骨材を貯蔵する。骨材計量槽は、骨材貯蔵ビンから供給された骨材を計量する。フィラー貯蔵ビンは、フィラーを貯蔵する。フィラー計量槽は、フィラー貯蔵ビンから供給されたフィラーを計量する。ミキサーは、アスファルト計量槽により計量されたフォームドアスファルト、骨材計量槽により計量された骨材、及びフィラー計量槽により計量されたフィラーを混合する。

本発明によれば、アスファルト混合物の製造方法及び製造装置において、フォームドアスファルトの品質を確保することができる。

アスファルト混合物の製造装置の一例を示す概要図である。 アスファルト計量槽に加熱アスファルト及び水を供給する機構の一例を示す概要図である。 加熱アスファルトに対する水の添加方法の一例を示す説明図である。 水に添加剤を添加する第１の方法の一例を示す説明図である。 水に添加剤を添加する第２の方法の一例を示す説明図である。 アスファルト混合物を製造する工程の一例を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、アスファルト混合物の製造装置（以下「アスファルト製造装置」と略記する）１００の一例を示している。

アスファルト製造装置１００は、例えば、アスファルト製造工場（アスファルト混合所）に設置されている。アスファルト製造装置１００は、コールドホッパ１２０と、ドライヤ１４０と、バグフィルタ１６０と、排風機１８０と、煙突２００と、ホットエレベータ２２０と、スクリーン２４０と、ホットビン２６０と、骨材計量槽２８０と、アスファルトタンク３００と、アスファルト計量槽３２０と、フィラー貯蔵ビン３４０と、フィラー計量槽３６０と、ミキサー３８０と、水タンク４００と、を備えている。ここで、ホットビン２６０が、骨材貯蔵ビンの一例として挙げられる。

コールドホッパ１２０は、骨材（粗骨材、細骨材、砂など）を製造ラインに供給するために骨材を一時的に貯蔵する装置であって、例えば、上面が開口する逆円錐形や逆四角錐形を有する複数のホッパ１２２を一方向に連接して構成されている。また、コールドホッパ１２０の各ホッパ１２２の下部には、図示しない開口が形成されており、この開口を遠隔操作可能なアクチュエータで開閉するシャッターが取り付けられている。ここで、アクチュエータとしては、例えば、油圧シリンダ、エアシリンダ、電動モータ、油圧モータ、エアモータなどを利用することができる（以下同様）。従って、例えば、マイクロコンピュータを内蔵した電子制御ユニットによりアクチュエータを制御して開口を開くことで、ホッパ１２２の骨材を開口から下方に排出することができる。さらに、コールドホッパ１２０の下方には、各ホッパ１２２の開口から排出された骨材を受けて、これをドライヤ１４０に搬送するためのベルトコンベア１２４が設置されている。

ドライヤ１４０は、重油やガスなどを燃料としたバーナで骨材を加熱して乾燥させる装置であって、例えば、架台に対してアクチュエータで回転される円筒形状のケーシングを備えている。また、ドライヤ１４０には、ベルトコンベア１２４によってコールドホッパ１２０から搬送された骨材を受けて、骨材投入口から内部空間へと骨材を投入するベルトコンベア１４２が併設されている。そして、ドライヤ１４０で乾燥された骨材は、骨材排出口からホットエレベータ２２０へと供給される。

バグフィルタ１６０は、ドライヤ１４０から排出された排気を受けて、排気中に含まれる微細な粉塵、煤塵などのダストを捕集して除去する装置であって、例えば、その内部にガラス繊維を筒状に形成したフィルタが内蔵されている。バグフィルタ１６０によってダストが除去された排気は、排風機１８０によって煙突２００へと送られ、その上端開口から大気中に放出される。

ホットエレベータ２２０は、ドライヤ１４０によって乾燥された骨材を受けてスクリーン２４０に搬送する装置であって、例えば、ドライヤ１４０によって高温になった骨材を搬送可能な部材から構成されている。ホットエレベータ２２０によって搬送された高温の骨材は、上部に設置されたシュート２２２を滑り落ち、その先端部からスクリーン２４０へと投入される。

スクリーン２４０は、ホットエレベータ２２０から投入された骨材を所定の粒度区分に分級する装置であって、例えば、粒度区分に応じた開口を有するふるい（篩）が斜めになった状態で内蔵されている。スクリーン２４０に投入された骨材は、ふるいの上面を転がって、所定の粒度区分に応じた開口によって分級される。そして、スクリーン２４０によって所定の粒度区分に分級された骨材は、その下方に配置されたホットビン２６０に供給される。

ホットビン２６０は、スクリーン２４０で分級された骨材を粒度別に保温しつつ一時的に貯蔵する装置であって、例えば、下部が逆円錐形に形成された容器から構成されている。また、ホットビン２６０の下部には、粒度別に貯蔵された骨材を個別に排出する開口が形成されており、各開口を遠隔操作可能なアクチュエータで開閉するシャッターが取り付けられている。従って、ホットビン２６０の各開口を開閉するアクチュエータを個別に制御することで、粒度別の骨材を所定の割合で混合しつつ、その下方に配置された骨材計量槽２８０に投入することができる。

骨材計量槽２８０は、ホットビン２６０から投入された骨材を計量する装置であって、例えば、重量を計量するロードセルを介して、架台に対して上下方向に移動可能に取り付けられた計量槽を含んで構成されている。また、骨材計量槽２８０の下部には、骨材を排出する開口が形成されており、この開口を遠隔操作可能なアクチュエータで開閉するシャッターが取り付けられている。従って、骨材計量槽２８０の開口を開けることで、その下方に配置されたミキサー３８０に骨材を投入することができる。

アスファルトタンク３００は、液体状の加熱アスファルトを一時的に貯蔵する装置であって、例えば、加熱アスファルトの温度を一定に保つヒータなどの保温機能が備えられている。また、アスファルトタンク３００は、図示の例では３つ設置されているが、その設置個数は、加熱アスファルトの使用量などを考慮して少なくとも１つ設置されていればよい。そして、アスファルトタンク３００に貯蔵された加熱アスファルトは、図２に示すように、アスファルトタンク３００とアスファルト計量槽３２０とを接続する第１のアスファルト配管Ｌ１に配設された第１のポンプＰ１を作動させることで、アスファルト計量槽３２０に投入される。ここで、第１のポンプＰ１としては、例えば、遠隔操作可能な電動ポンプ、油圧ポンプ、エアポンプなどとすることができる（以下同様）。

アスファルト計量槽３２０は、アスファルトタンク３００から投入された加熱アスファルトを計量する装置であって、例えば、重量を計量するロードセルを介して、架台に対して上下方向に移動可能に取り付けられた計量槽を含んで構成されている。また、アスファルト計量槽３２０の下部には、加熱アスファルトを排出する開口が形成されており、図２に示すように、アスファルト計量槽３２０とミキサー３８０とを接続する第２のアスファルト配管Ｌ２に配設された第２のポンプＰ２を作動させることで、ミキサー３８０にアスファルトが投入される。

フィラー貯蔵ビン３４０は、フィラーをフィラー計量槽３６０に送り込むためにフィラーを一時的に貯蔵する装置であって、例えば、円柱状や角柱状の容器から構成されている。また、フィラー貯蔵ビン３４０の下部には、フィラーを排出する開口が形成されており、この開口を遠隔操作可能なアクチュエータで開閉するシャッターが取り付けられている。従って、フィラー貯蔵ビン３４０の開口を開けることで、その下方に配置されたフィラー計量槽３６０にフィラーを投入することができる。

フィラー計量槽３６０は、フィラー貯蔵ビン３４０から投入されたフィラーを計量する装置であって、例えば、重量を計量するロードセルを介して、架台に対して上下方向に移動可能に取り付けられた計量槽を含んで構成されている。また、フィラー計量槽３６０の下部には、フィラーを排出する開口が形成されており、この開口を遠隔操作可能なアクチュエータで開閉するシャッターが取り付けられている。従って、フィラー計量槽３６０の開口を開けることで、その下方に配置されたミキサー３８０にフィラーを投入することができる。

ミキサー３８０は、骨材計量槽２８０から投入された骨材、アスファルト計量槽３２０から投入されたアスファルト、及びフィラー計量槽３６０から投入されたフィラーを均一に混合してアスファルト混合物にする装置であって、例えば、２軸バグミルミキサーを備えている。また、ミキサー３８０の下部には、アスファルト混合物を排出する開口が形成されており、この開口を遠隔操作可能なアクチュエータで開閉するシャッターが取り付けられている。従って、ミキサー３８０の開口を開けることで、その下方に停車しているダンプトラック５００にアスファルト混合物を積み込むことができる。

水タンク４００は、アスファルト計量槽３２０に投入された加熱アスファルトに添加する水を一時的に貯蔵する装置であって、例えば、中空円柱形状のタンクから構成されている。また、水タンク４００の下部には、水を排出する開口が形成されており、図２に示すように、水タンク４００とアスファルト計量槽３２０とを接続する水配管Ｌ３に配設された第３のポンプＰ３を作動させることで、アスファルト計量槽３２０に投入された加熱アスファルトに水を添加するように構成されている。

加熱アスファルトに水が添加されると、加熱アスファルトが発泡して体積が瞬間的に膨張してフォームドアスファルトとなる。このとき、加熱アスファルトに対する水の添加タイミングを厳密に制御しなくても、アスファルト計量槽３２０において加熱アスファルトを発泡させる時間が確保でき、フォームドアスファルトの品質を確保することができる。

アスファルト計量槽３２０で発泡したフォームドアスファルトは、第２のアスファルト配管Ｌ２に配設された第２のポンプＰ２が作動することで、ミキサー３８０に投入される。このとき、第２のポンプＰ２を適宜制御することで、アスファルト計量槽３２０からミキサー３８０に投入されるフォームドアスファルトの流量を任意に変更することができる。

加熱アスファルトに対する水の添加は、図３に示すように、第１のアスファルト配管Ｌ１の先端開口からアスファルト計量槽３２０へと投入される加熱アスファルトに向けて水を噴射して添加することが好ましい。即ち、第１のアスファルト配管Ｌ１の先端開口から投入された加熱アスファルトに水が直接当たるように、水配管Ｌ３の先端部に形成されたノズルの向きを設定することが好ましい。このようにすれば、加熱アスファルトと水とが混合した状態でアスファルト計量槽３２０に投入されるため、アスファルト計量槽３２０における加熱アスファルトの発泡を促進することができる。

加熱アスファルトに添加する水に対して、例えば、発泡剤、発泡強化剤、施工性改善剤、再生添加剤などの添加剤を予め添加するようにしてもよい。ここで、発泡剤はアスファルトの発泡を補助する薬剤、発泡強化剤はアスファルトの発泡効果を長持ちさせる薬剤、施工性改善剤はアスファルト混合物の粘性を低下させて施工性を向上させる薬剤、再生添加剤はアスファルト廃材から製造した再生骨材に付着するアスファルトの性状を回復させる薬剤である。なお、添加剤としては、発泡剤、発泡強化剤、施工性改善剤及び再生添加剤などのうち、所要の目的を考慮して選択した複数種を混合してもよい。

図４は、水に添加剤を添加する第１の方法の一例を示している。
水タンク４００の近傍には、添加剤を一時的に貯蔵する添加剤タンク４２０が配設されている。添加剤タンク４２０に貯蔵された添加剤は、添加剤タンク４２０と水タンク４００とを接続する添加剤配管Ｌ４に配設された第４のポンプＰ４が作動することで、水タンク４００に添加される。水タンク４００に添加された添加剤は、水と均一に混合した状態で、水配管Ｌ３に配設された第３のポンプＰ３が作動することで、アスファルト計量槽３２０に添加される。従って、添加剤の種類に応じた効果が期待できる。

図５は、水に添加剤を添加する第２の方法の一例を示している。
アスファルト計量槽３２０の近傍には、添加剤を一時的に貯蔵する添加剤タンク４４０が配設されている。添加剤タンク４４０に貯蔵された添加剤は、添加剤タンク４４０とアスファルト計量槽３２０とを接続する添加剤配管Ｌ５に配設された第５のポンプＰ５が作動することで、アスファルト計量槽３２０に添加される。アスファルト計量槽３２０では、アスファルトタンク３００から投入された加熱アスファルト、水タンク４００から添加された水、及び添加剤タンク４４０から添加された添加剤が混合し、添加剤の種類に応じた効果が期待できる。

次に、アスファルト製造装置１００の作用について説明する。
コールドホッパ１２０に投入された骨材は、ベルトコンベア１２４及び１４２によって搬送されて、ドライヤ１４０の骨材投入口から内部空間へと投入される。ドライヤ１４０の内部空間へと投入された骨材は、バーナの火炎に晒されて加熱され、その水分が蒸発して乾燥される。ドライヤ１４０によって乾燥された骨材は、ホットエレベータ２２０によって搬送されて、スクリーン２４０へと投入される。また、ドライヤ１４０の排気は、バグフィルタ１６０によってダストが除去された後、排風機１８０によって煙突２００から大気中に放出される。スクリーン２４０に投入された骨材は、所定の粒度区分に分級されつつホットビン２６０へと供給されて一時的に保管される。そして、ホットビン２６０に一時的に保管された粒度別の骨材は、ホットビン２６０の下部のシャッターが開くことで、その下方に配置された骨材計量槽２８０に投入される。

フィラー貯蔵ビン３４０に一時的に貯蔵されたフィラーは、フィラー貯蔵ビン３４０の下部のシャッターが開くことで、その下方に配置されたフィラー計量槽３６０に投入される。また、アスファルトタンク３００に一時的に貯蔵された加熱アスファルトは、第１のアスファルト配管Ｌ１に配設された第１のポンプＰ１が作動することで、アスファルト計量槽３２０に投入される。さらに、水タンク４００に一時的に貯蔵された水は、水配管Ｌ３に配設された第３のポンプＰ３が作動することで、アスファルトタンク３００からアスファルト計量槽３２０に投入された加熱アスファルトに対して添加される。加熱アスファルトに水が添加されると、加熱アスファルトが発泡して体積が急激に膨張し、フォームドアスファルトになる。

そして、骨材計量槽２８０により計量された骨材、アスファルト計量槽３２０により計量されたフォームドアスファルト、及びフィラー計量槽３６０により計量されたフィラーがミキサー３８０に投入され、骨材、フォームドアスファルト及びフィラーが均一に混合されてアスファルト混合物が製造される。ミキサー３８０において製造されたアスファルト混合物は、ミキサー３８０の下部のシャッターが開くことで、その下方に停車しているダンプトラック５００に積み込まれて、例えば、アスファルト舗装の工事現場へと搬送される。

アスファルト計量槽３２０に投入された加熱アスファルトに対して水を添加する機構（水添加装置）は、水タンク４００、水配管Ｌ３及び第３のポンプＰ３を含んだコンパクトなものである。このため、これらをユニット化すれば、既存のアスファルト製造装置に対して水添加装置を追加することで、本実施形態に係るアスファルト製造装置を容易に実現することができる。

図６は、アスファルト混合物を製造する工程の一例を示している。
ステップ１（図６では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、第１のアスファルト配管Ｌ１に配設された第１のポンプＰ１を作動させて、アスファルトタンク３００からアスファルト計量槽３２０に加熱アスファルトを投入する。このとき、アスファルト計量槽３２０のロードセルの出力信号に応じて、第１のポンプＰ１を適宜制御することで、アスファルト計量槽３２０の所定重量の加熱アスファルトを投入することができる。

ステップ２では、水配管Ｌ３に配設された第３のポンプＰ３を作動させて、アスファルト計量槽３２０に投入された加熱アスファルトに水を添加する。加熱アスファルトに水が添加されると、加熱アスファルトが発泡して瞬間的に体積が膨張し、フォームドアスファルトになる。

ステップ３では、ホットビン２６０の下部のシャッターを開け、ホットビン２６０から骨材計量槽２８０へと骨材を投入する。このとき、アスファルト計量槽３２０のロードセルの出力信号に応じて、ホットビン２６０のシャッターを適宜制御することで、骨材計量槽２８０に所定重量の骨材を投入することができる。

ステップ４では、フィラー貯蔵ビン３４０のシャッターを開け、フィラー貯蔵ビン３４０からフィラー計量槽３６０へとフィラーを投入する。このとき、アスファルト計量槽３２０のロードセルの出力信号に応じて、フィラー貯蔵ビン３４０のシャッターを適宜制御することで、フィラー計量槽３６０に所定重量のフィラーを投入することができる。

ステップ５では、第２のアスファルト配管Ｌ２に配設された第２のポンプＰ２、骨材計量槽２８０のシャッター、及びフィラー計量槽３６０のシャッターを適宜制御することで、フォームドアスファルト、骨材及びフィラーをミキサー３８０に投入して混合する。そして、ミキサー３８０においてフォームドアスファルト、骨材及びフィラーが均一に混合することで、アスファルト混合物が製造される。

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したり、周知技術を更に組み合わせることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

その一例を挙げると、アスファルト製造装置１００は、ミキサー３８０から排出されたアスファルト混合物を搬送するトロリ、及びトロリによって搬送されたアスファルト混合物を保温及び貯蔵するホットサイロを更に備えていてもよい。

１００ アスファルト製造装置（アスファルト混合物の製造装置）
２６０ ホットビン（骨材貯蔵ビン）
２８０ 骨材計量槽
３００ アスファルトタンク
３２０ アスファルト計量槽
３４０ フィラー貯蔵ビン
３６０ フィラー計量槽
３８０ ミキサー
４００ 水タンク（水添加装置）
４２０ 添加剤タンク
４４０ 添加剤タンク
Ｌ３ 水配管（水添加装置）
Ｌ４ 添加剤配管
Ｌ５ 添加剤配管
Ｐ３ 第３のポンプ（水添加装置）
Ｐ４ 第４のポンプ
Ｐ５ 第５のポンプ

Claims (5)

1. アスファルトタンクからアスファルト計量槽に加熱アスファルトを投入する工程と、
   前記アスファルト計量槽に投入された加熱アスファルトに水を添加してフォームドアスファルトにする工程と、
   骨材貯蔵ビンから骨材計量槽に骨材を投入する工程と、
   フィラー貯蔵ビンからフィラー計量槽にフィラーを投入する工程と、
   前記アスファルト計量槽のフォームドアスファルト、前記骨材計量槽の骨材、及び前記フィラー計量槽のフィラーをミキサーに供給して混合させる工程と、
   を備えた、アスファルト混合物の製造方法。
2. 前記加熱アスファルトに水を添加する前に、当該水に添加剤を添加する工程を更に備えた、
   請求項１に記載のアスファルト混合物の製造方法。
3. 前記アスファルト計量槽に投入された加熱アスファルトに添加剤を添加する工程を更に備えた、
   請求項１に記載のアスファルト混合物の製造方法。
4. 前記アスファルト計量槽に投入された加熱アスファルトに水を添加してフォームドアスファルトにする工程は、前記アスファルトタンクから前記アスファルト計量槽に投入される加熱アスファルトに向けて水を噴射して添加する、
   請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のアスファルト混合物の製造方法。
5. 加熱アスファルトを貯蔵するアスファルトタンクと、
   前記アスファルトタンクから供給された加熱アスファルトを計量するアスファルト計量槽と、
   前記アスファルト計量槽に供給された加熱アスファルトに水を添加してフォームドアスファルトにする水添加装置と、
   骨材を貯蔵する骨材貯蔵ビンと、
   前記骨材貯蔵ビンから供給された骨材を計量する骨材計量槽と、
   フィラーを貯蔵するフィラー貯蔵ビンと、
   前記フィラー貯蔵ビンから供給されたフィラーを計量するフィラー計量槽と、
   前記アスファルト計量槽により計量されたフォームドアスファルト、前記骨材計量槽により計量された骨材、及び前記フィラー計量槽により計量されたフィラーを混合するミキサーと、
   を備えた、アスファルト混合物の製造装置。