JPH07268221A - 舗装用アスファルト−エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 道路舗装の耐流動性および骨材把握性能を高
めるために、アスファルトにエポキシ樹脂および硬化剤
を配合するに際して、硬化剤に起因するコスト、性状、
毒性に関する問題点を解決する。 【構成】 （Ａ）針入度２０〜１２０である石油アスフ
ァルト１００重量部、（Ｂ）常温で液状のエポキシ樹脂
５〜４５重量部、（Ｃ）前記エポキシ樹脂に対して、重
量で０．７〜２倍量の炭素数１０〜２１の分岐オレフィ
ンの無水マレイン酸付加物もしくは炭素数１４〜２０の
直鎖オレフィンの無水マレイン酸付加物もしくはこれら
の混合物からなる舗装用アスファルト−エポキシ樹脂組
成物をバインダーとして用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐久性および骨材の把握
力に優れた舗装用アスファルト−エポキシ樹脂組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】アスファルト舗装は、適当な粒度分布を
有する砕石、砂等の混合物に、バインダーとして、一般
的には針入度４０〜１２０のストレートアスファルトを
加熱状態で混合して製造した、いわゆるアスファルト混
合物をローラーで転圧して施工されている。

【０００３】しかるに、近年交通量の増加特に重車両の
交通量の増加により、アスファルト舗装道路にとっては
過酷な使用状況となっている。このため、夏期において
アスファルト舗装道路面にアスファルト混合物の流動に
よるわだち掘れが発生する現象が頻発している。アスフ
ァルト舗装のわだち掘れは、車の乗り心地を悪くするだ
けでなく、ハンドルの操作性を低下させ、またわだち掘
れ部分における降雨時の滞水がスリップの原因となり、
交通安全上大きな問題となっている。わだち掘れの対策
として、アスファルト舗装の耐流動性を高めるために、
アスファルトにゴムや熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エ
ラストマーなどの改質材を添加したいわゆる改質アスフ
ァルトを使用するケースが増加している。改質材の中で
も、熱可塑性エラストマーに属するスチレン−ブタジエ
ン−スチレンのブロックコポリマー（ＳＢＳ）は、アス
ファルトとの混合が容易で加熱安定性も比較的高いた
め、改質材として特に多く用いられている。

【０００４】一方、降雨時の滞水防止と交通騒音の削減
を目的とした開粒度アスファルト混合物による排水性舗
装も社会的要請として実施されるようになってきた。排
水性舗装とは、舗装表層の空隙率を２０％前後（一般の
密粒度アスファルト混合物では３〜６％）に高め透水性
を持たせもので、これに使用されるバインダーには従来
のアスファルトに比較して格段に強い骨材把握力が要求
されるため、前述の改質アスファルトの中で特に改質材
の添加量を高めたバインダーが用いられることが普通で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】耐流動性舗装あるいは
排水性舗装におけるバインダーとしては、アスファルト
に改質材を混合した改質アスファルトの使用が一般的に
なりつつあるが、以下に述べるような問題点がある。

【０００６】改質アスファルトは、その使用方法からプ
レミックスタイプとプラントミックスタイプに大別され
る。プレミックスタイプは、その名の通り、アスファル
ト合材プラントにおいて骨材とバインダー（改質アスフ
ァルト）を混合する以前に、ストレートアスファルトと
改質材を予め混合して改質アスファルトを製造しておく
ものであり、通常加熱状態で貯蔵・使用される。このタ
イプでは、ストレートアスファルトと改質材を均一に混
合することが難しく、また貯蔵中にアスファルトと改質
材の分離が起こりやすく、所期の性能を発揮し難いこ
と、および貯蔵中に改質材の変質（熱劣化）が起こりや
すいことなどが欠点である。

【０００７】プラントミックスタイプは、アスファルト
合材プラントにおいて骨材とストレートアスファルトと
を混合するときに、改質材も同時に混合するものであ
る。この場合も、改質材の均一な混合が難しく改質アス
ファルトとしての性能が発揮され難い。また仮に、改質
材の性能を十分引き出したとしてもわが国における大都
市周辺の超重交通に対しては、現在の改質アスファルト
は耐久性において十分満足できるものではない。特に、
強い骨材把握力を必要とする排水性舗装用バインダーの
場合は、性能的に満足できるものではない。

【０００８】一方、接着力および機械的強度が十分大き
い樹脂としてエポキシ樹脂がある。エポキシ樹脂は一般
にオキシラン環を有する樹脂状化合物を言う。これはそ
のままで実用に供されることはほとんど無く、別途に硬
化剤と混合してエポキシ樹脂と硬化剤との反応生成物と
して利用される。なおエポキシ樹脂といった場合、厳密
には硬化剤を含有していないものを指すはずであるが、
硬化剤の混合されたもの（硬化の程度に関係なく）も含
む事が多い。本明細書において、エポキシ樹脂と言った
場合は硬化剤と混合していないエポキシ樹脂そのものを
言い、エポキシ樹脂と硬化剤を混合した硬化物に対して
は、硬化途中のものを含めてエポキシ樹脂硬化物と言う
事とする。

【０００９】エポキシ樹脂および硬化剤には多くの種類
があるが、一般的にいって、エポキシ樹脂硬化物を舗装
用バインダーとして用いれば、舗装の機械的特性は格段
に強くなり、耐流動性や骨材の把握力は大幅に改善され
る。しかし、特殊用途以外には、エポキシ樹脂を一般の
舗装用バインダーに使用することは現実的でない。その
理由として、以下のようなことが考えられる。 エポキシ樹脂および硬化剤はアスファルトに比べて、
価格が格段に高くコスト的に舗装材料としては使い切れ
ない。 エポキシ樹脂硬化物をバインダーとする舗装は、撓み
性が小さく、気温の変化による熱的膨脹収縮に追随不可
能となり、クラックの発生する可能性が高い。 エポキシ樹脂と硬化剤の化学反応速度が温度により非
常に異なるため、骨材とバインダーとの混合時および舗
装時の温度管理が難しい。

【００１０】高コストと撓み性の欠如という舗装材料と
してのエポキシ樹脂硬化物の問題点を克服するために、
アスファルトにエポキシ樹脂または硬化剤を混合するこ
とが考えられている。この場合、エポキシ樹脂について
は液状エポキシ樹脂であれば使用上の制約は少ないが、
硬化剤についてはコスト的に安価である事の他にも性状
面で制約が多い。

【００１１】すなわち、使用に際してプレミックスタイ
プの改質アスファルトのように、アスファルト、エポキ
シ樹脂、硬化剤の三者をあらかじめ混合しておくこと
は、保存中に硬化反応が進行するためにできない。ま
た、使用直前に三者を混合する事も考えられるが、一般
的には使用性を考慮してアスファルトと硬化剤をプレミ
ックスしておいて使用直前にエポキシ樹脂と混合する、
いわゆる二液タイプで使用される。（アスファルトとエ
ポキシ樹脂は相溶性がないため、プレミックスできな
い）。したがって、硬化剤としてはアスファルトと相溶
性を有するものが好ましい。

【００１２】また、舗装用バインダーとしてのアスファ
ルトの大きな特長は、加熱により粘性が低下し、骨材と
の混合が可能になり、アスファルト混合物を道路へ敷設
後は温度の低下によって全体が硬化し、短時間に交通解
放が可能になると言う点にある。アスファルト−エポキ
シ樹脂組成物を舗装用バインダーとして使用する場合
も、このアスファルトの特長を生かす必要がある。すな
わち、ローラーで転圧後に必要なアスファルト混合物の
急激な流動性の低下を、エポキシ樹脂の硬化によって達
成する事は、温度低下にしたがってエポキシ樹脂の硬速
度が低下することから不可能で、やはりアスファルトが
温度低下により急激に固くなる性質に主として依存せざ
るを得ない。したがって、バインダーと骨材の混合は加
熱状態で行うこととなり、硬化剤の硬化温度はアスファ
ルトが低粘度化する温度付近である必要がある。それは
一般的に１００〜１６０℃程度である。これより低温で
実質的に硬化反応が起こる硬化剤は、アスファルトが低
粘度化する温度まで加熱すると、硬化速度が速すぎて使
用不可能である。

【００１３】さらに、当然の事ではあるが、硬化剤とし
て必要な性質は使用時に毒性や不快臭のないことであ
る。現在エポキシ樹脂用硬化剤としては、アミン系のも
の、フェノール系のもの、あるいは酸無水物などがあ
る。しかしこれらはいずれも、アスファルトと相溶性が
ない、硬化温度が適当でない、使用時に悪臭が強い、毒
性があるなどの点で問題があり、上述の条件をすべて満
足するものはほとんどなく、特殊な硬化剤で当該条件に
適うのもがあったとしてもコスト的に高価で汎用に耐え
るものとはなり得ない。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のエ
ポキシ樹脂を舗装材料として使用する場合の問題点を解
決するために鋭意研究を重ねた結果、アスファルト、エ
ポキシ樹脂、および硬化剤の混合組成物を舗装用バイン
ダーとして使用するに際して、硬化剤として炭素数１０
〜２１の分岐オレフィンの無水マレイン酸付加物もしく
は炭素数１４〜２０の直鎖オレフィンの無水マレイン酸
付加物を用いることにより、前述の問題点を克服できる
ことを見出だし本発明に至った。

【００１５】すなわち本発明は、（Ａ）針入度２０〜１
２０である石油アスファルト１００重量部、（Ｂ）常温
で液状のエポキシ樹脂約５〜４５重量部、（Ｃ）前記エ
ポキシ樹脂に対して、重量で約０．７〜２倍量の炭素数
１０〜２１の分岐オレフィンの無水マレイン酸付加物、
もしくは炭素数１４〜２０の直鎖オレフィンの無水マレ
イン酸付加物、もしくは炭素数１０〜２１の分岐オレフ
ィンの無水マレイン酸付加物と炭素数１４〜２０の直鎖
オレフィンの無水マレイン酸付加物の混合物、からなる
舗装用アスファルト−エポキシ樹脂組成物に関する。

【００１６】本発明で用いる石油アスファルトは、ＪＩ
Ｓ Ｋ２２Ｏ７で規定する針入度２０から１２０のスト
レートアスファルトが好ましいが、より軟質のアスファ
ルトに空気吹き込み処理を施したブローンアスファルト
であっても針入度がこの範囲にあるものであれば良い。
針入度が２０未満のアスファルトは、粘度が高いために
骨材との混合温度をより高くする必要があり、エポキシ
樹脂と硬化剤の反応速度が大きくなるため好ましくな
い。また、針入度が１２０を越えるアスファルトを用い
た場合は舗装直後の舗装体の耐流動性が不足する。

【００１７】エポキシ樹脂としては、常温で液状のもの
であれば特に制限なく使用することができる。組成物に
おけるエポキシ樹脂の割合は、石油アスファルト１００
重量部に対して、約５〜４５重量部が好ましい。約５重
量部未満では、エポキシ樹脂の割合が小さすぎて、本発
明の効果が十分発現しない。また、約４５重量部を越え
る場合は、加熱時のバインダーとしての粘度が低くなり
過ぎるため、温度低下により固くなるというアスファル
トの特長を生かせない、またエポキシ樹脂の割合がこの
値を越えると、舗装の機械的強度は大きくなるが撓み性
に欠けクラックが発生しやすくなる。

【００１８】硬化剤としては、炭素数１０〜２１の分岐
オレフィンの無水マレイン酸付加物もしくは炭素数１４
〜２０の直鎖オレフィンの無水マレイン酸付加物もしく
はこれらの混合物を用いる。これらは、製紙用サイズ剤
の原料として大量に生産されており、価格的にも一般の
エポキシ樹脂用硬化剤に比較して安価である。さらにこ
れらは、毒性がほとんど無く加熱時の臭気の発生も非常
に少ない。また、アスファルトと相溶性があり、アスフ
ァルトと混合が容易で、混合物を長期に保存しておいて
も相分離や変質することがない。

【００１９】炭素数１０未満の分岐オレフィンの無水マ
レイン酸付加物あるいは炭素数１４未満の直鎖オレフィ
ンの無水マレイン酸付加物の場合、粘度が低過ぎて本発
明には適さない。また、炭素数２１を越える分岐オレフ
ィンの無水マレイン酸付加物あるいは炭素数２０を越え
る直鎖オレフィンの無水マレイン酸付加物の場合、エポ
キシ樹脂硬化物の骨材把握力や強度が不足するため本発
明の効果を十分発揮し難い傾向にある。

【００２０】当該組成物における硬化剤の割合は、エポ
キシ樹脂に対して重量で約０．７〜２倍量が好ましい。
この範囲を外れると、エポキシ樹脂硬化物のバインダー
の把握力等に及ぼす優れた効果が十分発揮されない。使
用に際してはアスファルトと硬化剤をプレミックスして
おき使用時にエポキシ樹脂と混合する、いわゆる二液タ
イプで使用することが使用の容易さから好ましい。しか
し、アスファルト合材製造時にプラントにおいて、骨
材、アスファルト、硬化剤、エポキシ樹脂を混合するプ
ラントミックス方式で使用しても良い。

【００２１】

【実施例】

［実施例１］ （Ａ）針入度６８（単位：1/10mm、測定方法はＪＩＳ
Ｋ２２０７による。以下同じ。）のストレートアスファ
ルト１００重量部、（Ｂ）ビスフェノールＡ系エポキシ
樹脂（２５℃の粘度２．３Ｐａ・ｓ、エポキシ当量１８
９）７重量部、および（Ｃ）炭素数１０〜１４（平均炭
素数１２）の分岐オレフィンの無水マレイン酸付加物
（２５℃の粘度１．３Ｐａ・ｓ）（硬化剤Ａと称する）
１０重量部を、十分混合し、直ちに１４０℃空気浴中で
１、２、４時間加熱したとき、および加熱後、室温（ほ
ぼ２０〜２５℃）に１ケ月間放置したときの針入度の変
化を調べた。その結果を表１に示す。

【００２２】なお、本実施例を行うに当たり、前もって
アスファルトとこれらの硬化剤の混合性試験を行った。
すなわち加熱溶融したアスファルトに本実施例の配合割
合の硬化剤を混合し、ガラス板上に薄く延ばし透過光で
顕微鏡観察したがいずれのケースでも分離はまったく認
められなかった。

【００２３】表１の結果によると本発明のアスファルト
組成物は、１４０℃で硬化が進行していく事が針入度の
低下からわかる。一般にストレートアスファルトの耐流
動性と針入度値の間には良い相関があり、針入度が小さ
いほど対流動性が大きいと考えらるので、本発明のアス
ファルト組成物を使用するときは、対流動性の大きい舗
装が得られるものと期待される。また、１４０℃で４時
間硬化したものを室温に１月置くと更に硬化が進んでい
ることがわかる。したがって、本発明のアスファルト組
成物を用いた舗装は舗設後も硬化が進行し耐流動性が向
上するものと考えられる。

【００２４】［実施例２］硬化剤として炭素数１６〜１
８の直鎖状α−オレフィンの無水マレイン酸付加物（２
５℃の粘度０．１２Ｐａ・ｓ）（硬化剤Ｂと称する）を
用いた以外は実施例１と同じ配合割合でアスファルト組
成物を調製し、これについて実施例１と同様にして針入
度の変化を調べた。その結果を同じく表１に示す。この
結果についても実施例１と同様のことが言える。

【００２５】［実施例３］ （Ａ）実施例１のストレートアスファルト１００重量
部、（Ｂ）同エポキシ樹脂１５重量部、および（Ｃ）硬
化剤Ａ２０重量部、の配合割合でアスファルト組成物を
調製し、これについて実施例１と同様にして針入度の変
化を調べた。その結果を同じく表１に示すが、実施例１
と同様のことが言える。

【００２６】また、上記配合のアスファルト組成物を用
いてアスファルト合材を製造し、マーシャル安定度およ
びホイールトラッキング試験の動的安定度を測定した。
その結果を表２に示す。本合材試験の骨材配合は社団法
人日本道路協会編集のアスファルト舗装要綱記載の密粒
度アスファルト混合物（１３mmトップ）に相当する。ま
た、マーシャル安定度試験、ホイールトラッキング試験
は同協会編集の舗装試験法便覧記載の方法によって行っ
た。ただし、実際の舗装に当たってはアスファルトはプ
ラントで加熱混合されてから現場へ運搬され舗設される
間、短い場合でも１〜２時間程度は加熱状態に保持され
ているので、この条件に合わせるために骨材と当該バイ
ンダーを混合後、混合物を１４０℃で２時間加熱した
後、成型し、成形用型枠にセットした状態で１００℃で
１時間養生後、室温に１２時間放置し、試験温度にして
試験した。

【００２７】マーシャル安定度の値については、アスフ
ァルト舗装要綱によれば密粒度アスファルト混合物の場
合、基準値として４．９０ｋＮ以上と定められている。
しかし、もっとも多く行われている６０〜８０ストレー
トアスファルトを使用した時でもこの基準値よりかなり
高い場合が多く、１０ｋＮ前後となることもある。ま
た、動的安定度については、同要綱によれば重交通道路
の場合、目標動的安定度として、交通条件、気象条件お
よび経済性等を考慮して１，５００回／mm以上で設定す
るが、大型車交通量が著しく多い箇所では３，０００回
／mm以上で設定することも多いと述べられている。表２
に示された本発明の実施結果はマーシャル安定度、動的
安定度共にこれらの値を上回っており、本発明の効果を
証明している。

【００２８】［実施例４］硬化剤Ａの代わりに硬化剤Ｂ
を用いた以外は実施例３と同じ配合割合でアスファルト
組成物を調製し、これについて実施例１と同様にして針
入度の変化を調べた。その結果を表１に示すが、実施例
１と同様のことが言える。また、上記配合のアスファル
ト組成物を用いてアスファルト合材を製造し、これにつ
いて実施例３と同様にしてマーシャル安定度およびホイ
ールトラッキング試験の動的安定度を測定した。その結
果を表２に示すが、実施例３と同様のことが言える。

【００２９】［実施例５］ （Ａ）実施例１のストレートアスファルト１００重量
部、（Ｂ）同エポキシ樹脂２０重量部、および（Ｃ）硬
化剤Ａ３０重量部、の配合割合でアスファルト組成物を
調製し、これについて実施例１と同様にして針入度の変
化を調べた。その結果を同じく表１に示すが、実施例１
と同様のことが言える。また、上記配合のアスファルト
組成物を用いてアスファルト合材を製造し、これについ
て実施例３と同様にしてマーシャル安定度およびホイー
ルトラッキング試験の動的安定度を測定した。その結果
を表２に示すが、実施例３と同様のことが言える。

【００３０】［実施例６］硬化剤Ａの代わりに硬化剤Ｂ
を用いた以外は実施例５と同じ配合割合でアスファルト
組成物を調製し、これについて実施例１と同様にして針
入度の変化を調べた。その結果を表１に示すが、実施例
１と同様のことが言える。また、上記配合のアスファル
ト組成物を用いてアスファルト合材を製造し、これにつ
いて実施例３と同様にしてマーシャル安定度およびホイ
ールトラッキング試験の動的安定度を測定した。その結
果を表２に示すが、実施例３と同様のことが言える。

【００３１】［実施例７］ （Ａ）実施例１のストレートアスファルト１００重量
部、（Ｂ）同エポキシ樹脂４０重量部、および（Ｃ）硬
化剤Ａ６０重量部、の配合割合でアスファルト組成物を
調製し、これについて排水性舗装用バインダーとしての
骨材把握性能を評価した。すなわち、６号砕石８８重量
％、砂７重量％、石粉５重量％の配合の骨材にバインダ
ーとして本組成物５．０重量％を加えて実施例２と同様
にマーシャル安定度試験の試験試料を製造し、温度１０
℃においてカンタブロー試験を行った（試料の空隙率２
１％）。このときの試料の重量減少率は１３％であっ
た。なおカンタブロー試験とは、ドラム形の鋼製回転容
器にマーシャル安定度試験試料を入れドラムを３００回
転させたときの試料の重量減少を測定する試験である。
一般に、低温で試験する程重量減少率は大きくなる。

【００３２】［比較例１］実施例１で用いた針入度６８
のストレートアスファルト１００重量部に改質材として
ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポ
リマー、スチレン対ブタジエン重量比３０対７０、平均
分子量２０万）５重量部を１８０℃で混合して、改質ア
スファルトを試作した。本試作品の性状は、タフネス１
７０Ｎ・ｍ、テナシティー９０Ｎ・ｍでその他の性状も
アスファルト舗装要綱記載の改質アスファルトII型の標
準的性状を満足するものであった。本試作品を実施例２
で用いた配合の骨材に対して５．５重量％配合して、マ
ーシャル安定度試験、ホイールトラッキング試験を行っ
たところ、マーシャル安定度試験１４．３ｋＮ、動的安
定度４、４００回／mmであった。本比較例から、本発明
のアスファルト組成物は、改質アスファルトII型品に比
べても舗装の強度、耐流動性に於いて優れていることが
分かる。

【００３３】［比較例２］比較例１と同様にしてＳＢＳ
のストレートアスファルトに対する配合量を８重量部に
増加して、改質アスファルトを試作した。本試作品の性
状は、タフネス３．２Ｎ・ｍ、テナシティ２．８Ｎ・
ｍ、６０℃の粘度約８万Ｐａ・ｓであった。本改質アス
ファルトを用いて、実施例３とまったく同様にして、マ
ーシャル安定度試験の試験試料を製造した（空隙率は１
９％）。また、１０℃におけるカンタブロー試験の結果
は骨材損失率２３％であった。本比較例から、本発明の
アスファルト組成物は、タフネス、テナシティの大き
い、高粘度改質アスファルトに比べても骨材の把握力に
優れている事が分かる。

【００３４】

【発明の効果】本発明のアスファルト組成物は、舗装用
バインダーとして使用したときに舗装に優れた耐流動性
を与え、また骨材の把握力に優れているため排水性舗装
用バインダーとしても優れた性能を発揮する。さらに、
本発明の組成物を構成する炭素数１０〜２１の分岐オレ
フィンの無水マレイン酸付加物あるいは炭素数１４〜２
０の直鎖オレフィンの無水マレイン酸付加物は、毒性が
ほとんどなく、加熱時の臭気の発生も少ないという他の
エポキシ樹脂硬化剤にはない特長を有するため、本発明
のアスファルト組成物は使用に際して安全性が高い。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）針入度２０〜１２０である石油ア
   スファルト１００重量部、（Ｂ）常温で液状のエポキシ
   樹脂約５〜４５重量部、（Ｃ）前記エポキシ樹脂に対し
   て、重量で約０．７〜２倍量の炭素数１０〜２１の分岐
   オレフィンの無水マレイン酸付加物、もしくは炭素数１
   ４〜２０の直鎖オレフィンの無水マレイン酸付加物、も
   しくは炭素数１０〜２１の分岐オレフィンの無水マレイ
   ン酸付加物と炭素数１４〜２０の直鎖オレフィンの無水
   マレイン酸付加物の混合物、からなる舗装用アスファル
   ト−エポキシ樹脂組成物。