JPH08311349A - 道路舗装用アスファルトバインダー組成物およびこれを利用した排水性道路舗装材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来のアスファルト系バインダー組成物に比
べ、施工性が良く、排水性機能が良好で、耐久性の改善
された道路舗装用アスファルトバインダー組成物および
これを利用した排水性道路舗装材を提供する。 【構成】オレフィン系ポリオールにイソシアネート化合
物を反応させて得られる末端イソシアネート基型ポリウ
レタンプレポリマーとシランカップリング剤およびアス
ファルトとを必須成分として含有するアスファルトバイ
ンダー組成物にして、前記末端イソシアネート基型ポリ
ウレタンプレポリマーに対する前記シランカップリング
剤の比率が１〜８重量％の範囲にあり、かつ、該末端イ
ソシアネート基型ポリウレタンプレポリマーと該シラン
カップリング剤の合計量がアスファルトバインダー組成
物全量当たり３〜１０重量％の範囲にあるアスファルト
バインダー組成物であり、これに骨材を適量配合すると
排水性道路に好適な舗装材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路舗装に用いるアス
ファルトバインダー組成物並びにこれと骨材を混合して
なる排水性道路舗装材に関する。

【０００２】

【従来の技術】排水性道路舗装とは、道路の不透水性下
地の上に設けられ空隙率の高い透水性表層を通じて路面
に溜った雨水を路肩へ誘導排水するような道路舗装のこ
とで、車両による水ハネや高速走行時に生起し易いハイ
ドロプレーニング現象、或いは水たまりに映る対向車の
ライトの反射等の防止による雨天時の安全性の向上、更
には走行時に発生する騒音の減衰やスリップの防止等多
くの利点を有するため、近年大いに注目を集め期待され
るところとなり、かかる排水性舗装を採用する道路が急
速に増加する機運にある。

【０００３】従来、排水性道路舗装用に開発され、実用
化されてきたアスファルト系バインダーとしては、改質
剤としてスチレン・ブタジエンランダムコポリマー、天
然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレ
ンゴム等のゴム類を混合するもの（特開昭６１−９５１
０１、特開昭６３−２０５３６０、特開平３−７４４６
４）、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・イソプレン・スチレンブロックコポリ
マー等の熱可塑性エラストマーを混合するもの（特開昭
５９−１５６７）、ポリブタジエン系オリゴマー、熱硬
化性ポリウレタンプレポリマー、ポリオキシアルキレン
ポリオールとポリブタジエンポリオールを併用したポリ
ウレタンプレポリマー等のウレタン系樹脂を混合するも
の（特開昭５７−３８８５３、特開昭５９−１９６３６
５）、ゴム／ウレタン系樹脂あるいはゴム／熱可塑性樹
脂などを組合せて混合するもの（特開平３−１３６０
３、特開平５−２５３９６）などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】排水性道路舗装の我が
国における実用化は始まったばかりで、未だ十分解明さ
れていない点もあるが、従来技術に共通する主な問題点
として以下のようなことが指摘されている。即ち、排水
性舗装では空隙率が一般舗装より大きいため、水がアス
ファルトと骨材の間に浸入・吸着し易く骨材が剥がれや
すいこと、また、目つぶれ・目詰まりによって施工後早
期に排水機能が無くなることである。

【０００５】そこで、従来のアスファルト改質剤を増量
することにより上記の問題点を改善しようとすれば、バ
インダー組成物の粘度が増加し、その対策として高温で
混合・締固めを行わなければならなくなったり、作業可
能時間が短くなったり、アスファルトバインダーが脆く
なったりする。このような従来技術の欠陥は、高い温度
条件や負荷荷重に対する変形抵抗性、耐水性、或いは骨
材を把握する力などアスファルトバインダーに必要な性
質が著しく不足していることに起因している。しかし
て、この発明の目的は、従来のアスファルト系バインダ
ーが有する上記のごとき欠点が無く、施工性、耐久性に
優れた道路舗装用アスファルトバインダー組成物を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため鋭意研究開発を重ねた結果、アスファルト
との相溶性がよく、しかもアスファルトと骨材の両者を
化学的に結合させることのできる特定な反応性改質剤を
使用した場合に、耐流動性、変形抵抗性、耐水性、骨材
把握力に優れたアスファルトバインダー組成物が得られ
ることを見出し本発明を完成するにいたった。

【０００７】すなわち、本発明は、オレフィン系ポリオ
ールにイソシアネート化合物を反応させて得られる末端
イソシアネート基型ポリウレタンプレポリマーとシラン
カップリング剤およびアスファルトとを必須成分として
含有するアスファルトバインダー組成物にして、前記末
端イソシアネート基型ポリウレタンプレポリマーに対す
る前記シランカップリング剤の比率が１〜８重量％の範
囲にあり、かつ、該末端イソシアネート基型ポリウレタ
ンプレポリマーと該シランカップリング剤の合計量がア
スファルトバインダー組成物全量当たり３〜１０重量％
の範囲にあることを特徴とする道路舗装用アスファルト
バインダー組成物をその要旨とするものである。

【０００８】本発明において使用されるアスファルトは
一般に道路舗装用として用いられるアスファルトであ
り、例えばストレートアスファルトの各種針入度グレー
ド品、セミブローンアスファルト、ブローンアスファル
ト、溶剤脱歴アスファルト、天然アスファルト、或いは
これらの混合物などが挙げられる。この中で最も好まし
いものは、ストレートアスファルトであって２５℃針入
度が４０〜１００のグレードのものである。

【０００９】本発明に用いられる末端イソシアネート基
型ポリウレタンプレポリマーは、オレフィン系ポリオー
ルの水酸基１当量に対しイソシアネート化合物のイソシ
アネート基を１当量以上反応させて得られるポリウレタ
ンプレポリマーであるが、この反応で残された未反応イ
ソシアネートも該ポリウレタンプレポリマーと共に使用
可能である。

【００１０】オレフィン系ポリオールとしては、例えば
ポリブタジエン系、イソプレン系、ひまし油系、油脂の
多価アルコール付加物系等のポリオールが挙げられる
が、好ましいのはポリブタジエン系である。

【００１１】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（ＨＭＤ
Ｉ）、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
アネート等を例示することができるが、特に好適なもの
はポリメリックＭＤＩである。

【００１２】本発明に用いられるシランカップリング剤
としては、上記のポリウレタンプレポリマーやアスファ
ルト、或いは骨材が有する官能基と反応して、これらを
互いに結び付ける機能をもつ限り特に制限はなくいづれ
も使用しうるが、特に好適なものは硫黄含有シランカッ
プリング剤とイソシアネート基含有シランカップリング
剤である。

【００１３】上記硫黄含有シランカップリング剤の具体
例としては、例えばビス（３−トリメトキシシリルプロ
ピル）テトラサルファン、ビス（３−トリエトキシシリ
ルプロピル）テトラサルファン、ビス（３−トリメトキ
シシリルプロピル）ジサルファン、ビス（３−トリエト
キシシリルプロピル）ジサルファン等があるが、好まし
いのはビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラ
サルファンである。

【００１４】また、イソシアネート基含有シランカップ
リング剤の具体例としては、例えばγ−イソシアネート
プロピルトリエトキシシラン、ジメチルシリルジイソシ
アネート、ビニルシリルトリイソシアネート、テトライ
ソシアネートシラン等が挙げられ、好ましいのはγ−イ
ソシアネートプロピルトリエトキシシランである。

【００１５】本発明のアスファルトバインダー組成物を
製造するに際し、これらのイソシアネート基含有シラン
カップリング剤は、オレフィン系ポリオールとの反応物
として用いるのが好ましく、この場合にはオレフィン系
ポリオールにイソシアネート化合物を添加する以前に、
イソシアネート基含有シランカップリング剤を添加反応
させる。

【００１６】本発明を実施するに当って特に好ましいア
スファルトバインダー組成物の態様は以下の通りであ
る。 （１）オレフィン系ポリオールにイソシアネート化合物
を反応して得られる末端イソシアネート基型ポリウレタ
ンプレポリマーと、硫黄含有シランカップリング剤また
はイソシアネート基含有シランカップリング剤を含有す
るアスファルトバインダー組成物にして、上記末端イソ
シアネート基型ポリウレタンプレポリマーに対する硫黄
含有シランカップリング剤またはイソシアネート基含有
シランカップリング剤の比率が１〜４重量％の範囲にあ
り、かつ、該末端イソシアネート基型ポリウレタンプレ
ポリマーと硫黄含有シランカップリング剤またはイソシ
アネート基含有シランカップリング剤の合計量が前記ア
スファルトバインダー組成物全量当たり５〜１０重量％
の範囲にある道路舗装用アスファルトバインダー組成
物。

【００１７】（２）オレフィン系ポリオールにイソシア
ネート化合物を反応して得られる末端イソシアネート基
型ポリウレタンプレポリマーと、硫黄含有シランカップ
リング剤及びイソシアネート基含有シランカップリング
剤を含有するアスファルトバインダー組成物にして、上
記末端イソシアネート基型ポリウレタンプレポリマーに
対し硫黄含有シランカップリング剤およびイソシアネー
ト基含有シランカップリング剤の比率がそれぞれ１〜４
重量％の範囲にあり、かつ、該末端イソシアネート基型
ポリウレタンプレポリマーと硫黄含有シランカップリン
グ剤およびイソシアネート基含有シランカップリング剤
の合計量が前記アスファルトバインダー組成物全量当た
り３〜８重量％の範囲にある道路舗装用アスファルトバ
インダー組成物である。

【００１８】末端イソシアネート基型ポリウレタンプレ
ポリマーと当該シランカップリング剤の配合比率および
配合量が、上記（１）および（２）のアスファルトバイ
ンダー組成物に示される数値未満であると、本発明によ
る改質効果が十分に得られず（表１及び表２参照）、ま
た、逆に上記の数値を越えて用いると硬化速度が速くな
り、アスファルトバインダー組成物の粘度が上昇する
（図１参照）ので、施工性（敷均し性、転圧性）が低下
し作業可能時間が短くなる。また、シランカップリング
剤を上記の比率を越えて用いても耐水性を向上する十分
な効果は得られない（表２参照）。

【００１９】この発明に用いられる骨材は、道路舗装用
骨材として一般に使用されている砕石、砂、石粉等の混
合物からなり、これら骨材成分の粒径、配合割合は施工
時の作業性、道路としての排水性、耐久性などアスファ
ルト舗装に必要な諸特性に応じて適宜選定しうる。

【００２０】また、この発明においては、上記の自然石
以外に、例えば、セラミック片、貝殻、木片、竹片、ク
ルミ殻、コルク片、プラスチック片、ゴムチップ、特に
廃タイヤからの粉末ゴム等をそれ自身骨材として、或い
は上記自然石に混合して使用することができる。

【００２１】本発明のアスファルトバインダー組成物を
用いた排水性道路舗装材を製造する方法としては特に限
定されるものではないが、一般に用いられるプレミック
ス法或いはプラントミックス法の何れによっても製造で
きる。また、その際用いるアスファルトバインダー組成
物は、上記骨材に対し、通常、３〜１５重量％の比率で
混合される。

【００２２】また、本発明の組成物には、一般に剥離防
止のために使用されている消石灰や剥離防止剤、並びに
ダレ防止のために使用されているメチルセルロース繊維
等を添加剤として配合することができる。

【００２３】また、本発明の組成物には、剥離防止及び
強度向上のためにカーボンブラックをそのまま添加した
り、カーボンブラックと硫黄含有シランカップリング剤
及び／又はオレフィン系ポリオールの混合物を添加剤と
して配合することができる。更に、施工後に水などを散
布して冷却、硬化を促進しても良い。

【００２４】

【作用】本発明に係るアスファルトバインダー組成物
は、これを構成する末端イソシアネート基型ポリウレタ
ンプレポリマーがアスファルト中の活性水素含有基、例
えば、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、フ
ェノール性ヒドロキシル基等と反応硬化すると共に、空
気中の湿気によってウレア結合を形成し、非常に強固な
物性を与える。

【００２５】硫黄含有シランカップリング剤を用いる場
合には、成分中の硫黄のため高温混合時にオレフィン系
ポリウレタンプレポリマー中の二重結合と反応して結び
つくことによって、また無機側官能基が骨材表面の水分
と反応して骨材と結びつくことによって、骨材と硫黄含
有シランカップリング剤、硫黄含有シランカップリング
剤とポリウレタンプレポリマー、及び、ポリウレタンプ
レポリマーとアスファルトの間を全て化学的結合で結び
つけ、一体化した生成物を得ることが可能なので、単に
粘着力等で圧着された従来型のアスファルト系バインダ
ー組成物に比べ著しく耐流動性や強度、耐水性が改善さ
れる。

【００２６】オレフィン系ポリオールとイソシアネート
基含有シランカップリング剤の反応物を用いる場合に
は、アスファルトバインダー組成物に撥水性を付与する
と共に骨材と化学的に結合させることが可能となる。

【００２７】更に、硫黄含有シランカップリング剤を用
い、オレフィン系ポリオールとイソシアネート基含有シ
ランカップリング剤の反応物も用いる場合には、相乗効
果によりアスファルトと骨材以外の改質剤使用量を減量
することが可能となる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて具体的に本
発明を説明する。使用した材料は下記の通りである。 アスファルト：ストレートアスファルト６０−８０ オレフィン系ポリオール：末端水酸基の液状ポリブタジ
エン（水酸基価４６．６ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均分子量２
８００） イソシアネート化合物：ポリメリックＭＤＩ（ＮＣＯ％
３１．１％） 硫黄含有シランカップリング剤：ビス（３−トリエトキ
シシリルプロピル）テトラサルファン イソシアネート基含有シランカップリング剤：γ−イソ
シアネートプロピルトリエトキシシラン 骨材：６号砕石をＪＩＳ Ｚ ８８０１標準ふるいにて
０．１５ｍｍ〜２．３６ｍｍに粒度を調整したもの。

【００２９】実施例１〜６、比較例１〜４ まず、上記液状ポリブタジエンの水酸基１当量に対しイ
ソシアネート基４．５当量となるようにポリメリックＭ
ＤＩを添加・反応させて末端イソシアネート基型ポリウ
レタンプレポリマーを合成し、ついで表１に示す配合処
方でアスファルトバインダー組成物を作成した。単位は
重量部である。シランカップリング剤はポリウレタンプ
レポリマーの合成時に添加するが、特にイソシアネート
基含有シランカップリング剤を用いた実施例では、オレ
フィン系ポリオールにイソシアネート化合物を添加する
以前に、イソシアネート基含有シランカップリング剤を
添加反応させた。これらアスファルトバインダー組成物
についての特性試験結果を表１に示す。表１から、本発
明によるアスファルトバインダー組成物の物性が比較例
よりも優れているのは明らかである。

【００３０】図１は、実施例１と実施例４のアスファル
トバインダー組成物の１６０℃での粘度の時間依存性を
比較例と共に示したものである。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】実施例７〜１２、比較例５〜８ 上記と同じ調整方法に従い、表２に示す配合処方でアス
ファルトバインダー組成物を作成した。試験結果を表２
に示す。表２から、本発明によるアスファルトバインダ
ー組成物の物性が比較例よりも優れているのは明らかで
ある。

【００３４】試験法の説明 １）６０℃粘度 舗装試験法便覧に示される試験方法に準拠した。測定は
コーンプレート型粘弾性測定装置＜株式会社レオロジ製
ソリキッドメータＭＲ−３＞を用いて測定した。 ２）軟化点 舗装試験法便覧に示される軟化点試験方法（環球法、Ｊ
ＩＳ Ｋ ２２０７準拠）に準拠した。但し、試験前に
室温×１日、６０℃空気中×６日間養生後測定した。グ
リセリン浴の温度が１５０℃以上となった場合には、そ
の時点で測定を中止した。 ４）骨材把握力 １６０℃で石板（５０×５×１００ｍｍ，花崗岩）を長
手方向に５ｍｍアスファルトバインダー組成物中へ浸漬
させ、室温×１日、６０℃空気中×６日間養生後、２５
℃恒温槽中でインストロン型万能試験機にて５００ｍｍ
／ｍｉｎの引っ張り速度で石板を引き上げたときのタフ
ネスを測定し、比較例１（ストレートアスファルト６０
−８０）の値を１００として指数表示することにより評
価した。数値が大きいほど好ましい。 ５）圧縮強度 モールド（３０×３５×１５０ｍｍ）で骨材／アスファ
ルトバインダー組成物重量比＝９０／１０で作成したサ
ンプルを室温×２日養生後長手方向に、２５℃恒温槽中
でインストロン型万能試験機にて５０ｍｍ／ｍｉｎの載
荷速度で圧縮強度を測定し、比較例１の値を１００とし
て指数表示した。数値が大きいほど好ましい。 ６）残留圧縮強度 サンプル作成後室温×１日、６０℃水中×１日養生する
他は上記圧縮強度測定法に準じて残留圧縮強度を測定
し、比較例１の値を１００として指数表示した。この場
合も、数値の大きいほど好ましい。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る道路舗装用アスファルトバ
インダー組成物は下記の効果を発揮する。 １．６０℃粘度が大きく、軟化点が高く針入度が小さい
ため耐流動性に優れ、夏場の高温時に要求される目つぶ
れ抵抗性が大きい。 ２．圧縮強度が大きいため、強度に優れ、荷重による変
形抵抗性が大きい。 ３．残留圧縮強度が大きいため、雨水にさらされた場合
の耐水性に優れている。 ４．ウレタンプレポリマーのイソシアネートによる架橋
および硫黄含有シランカップリング剤の硫黄による架橋
の２つの架橋によって３次元構造化するため、充分な強
度に達するのが速いので施工後早期の目つぶれや骨材の
剥離に対する抵抗性が大きい。 ５．骨材を把握する力が大きいため、空隙を大きくする
ことができるので排水性・吸音性・耐目詰まり性に優れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る道路舗装用アスファルトバイン
ダー組成物について、その施工性（敷均し性、転圧性）
の指標となる高温粘度の時間依存性を示したグラフであ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オレフィン系ポリオールにイソシアネート
   化合物を反応させて得られる末端イソシアネート基型ポ
   リウレタンプレポリマーとシランカップリング剤および
   アスファルトとを必須成分として含有するアスファルト
   バインダー組成物にして、前記末端イソシアネート基型
   ポリウレタンプレポリマーに対する前記シランカップリ
   ング剤の比率が１〜８重量％の範囲にあり、かつ、該末
   端イソシアネート基型ポリウレタンプレポリマーと該シ
   ランカップリング剤の合計量がアスファルトバインダー
   組成物全量当たり３〜１０重量％の範囲にあることを特
   徴とする道路舗装用アスファルトバインダー組成物。
2. 【請求項２】請求項１記載の道路舗装用アスファルトバ
   インダー組成物において、シランカップリング剤が硫黄
   含有シランカップリング剤またはイソシアネート基含有
   シランカップリング剤であり、末端イソシアネート基型
   ポリウレタンプレポリマーに対する該硫黄含有シランカ
   ップリング剤または該イソシアネート基含有シランカッ
   プリング剤の比率が１〜４重量％の範囲にあり、かつ、
   末端イソシアネート基型ポリウレタンプレポリマーと該
   硫黄含有シランカップリング剤または該イソシアネート
   基含有シランカップリング剤の合計量がアスファルトバ
   インダー組成物全量当たり５〜１０重量％の範囲にある
   道路舗装用アスファルトバインダー組成物。
3. 【請求項３】請求項１記載の道路舗装用アスファルトバ
   インダー組成物において、シランカップリング剤が硫黄
   含有シランカップリング剤とイソシアネート基含有シラ
   ンカップリング剤との混合物からなり、末端イソシアネ
   ート基型ポリウレタンプレポリマーに対する硫黄含有シ
   ランカップリング剤およびイソシアネート基含有シラン
   カップリング剤の比率がそれぞれ１〜４重量％の範囲に
   あり、かつ、該末端イソシアネート基型ポリウレタンプ
   レポリマーと硫黄含有シランカップリング剤およびイソ
   シアネート基含有シランカップリング剤の合計量がアス
   ファルトバインダー組成物全量当たり３〜８重量％の範
   囲にある道路舗装用アスファルトバインダー組成物。
4. 【請求項４】イソシアネート基含有シランカップリング
   剤を予めオレフィン系ポリオールと反応させ、得られる
   反応混合物をポリオール成分として使用することによ
   り、該シランカップリング剤が末端イソシアネート基型
   ポリウレタンプレポリマーに含有された形でアスファル
   トに添加されてなる請求項２または３記載の道路舗装用
   アスファルトバインダー組成物。
5. 【請求項５】請求項１、２、３または４記載の道路舗装
   用アスファルトバインダー組成物を骨材に対し３〜１５
   重量％の比率で混合してなる排水性道路舗装材。