JPH0912896A

JPH0912896A - アスファルト乳剤用骨材

Info

Publication number: JPH0912896A
Application number: JP16536995A
Authority: JP
Inventors: Shingo Tanaka; 新吾田中; Ryoichi Tamaoki; 良市玉置; Tatsuya Mizunuma; 達也水沼
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【構成】重合により樹脂化可能な特定の水溶性プレポ
リマーと骨材とからなるアスファルト乳剤用骨材。【効果】アスファルトと骨材との付着性が著しく改善
され、耐水性、耐久性に優れたアスファルト硬化体が得
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、道路舗装用等の各種用
途に常温で用いられるアスファルト乳剤に添加される骨
材に関し、より詳しくは、アスファルトとの付着性が著
しく改善されたアスファルト乳剤用骨材に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】石油か
ら得られるアスファルトのような瀝青質は、古くから舗
装材料、防水・接着材料及び鉄道軌道等に広く使用され
ているが、非常に粘着性の高い物質でありそのままでは
作業性が極めて悪い。そこで、所望の作業を行なう際に
アスファルトを加熱（加熱溶融方式）する方法、適当な
乳化剤と水を添加してエマルション化する方法、適当な
溶剤に溶解させる方法等の方法によりアスファルトの流
動性を向上させることが行なわれている。

【０００３】これらの方法のうち、乳化剤を用いて調製
されたアスファルトの水性エマルションは、一般に「ア
スファルト乳剤」と呼ばれており、このアスファルト乳
剤に適宜、骨材、フィラー、その他の成分を添加してア
スファルト組成物を形成し、これを例えば舗装体の形成
等に用いる。その際、アスファルトは骨材間のバインダ
ーとして作用するので、骨材との付着機能や骨材との剥
離防止が極めて重要である。

【０００４】ところが、アスファルト乳剤を使用した工
法では、骨材が水に濡れた状態で使用されるため、加熱
混合方式に比べアスファルトと骨材との付着性が弱い事
が指摘されている。この理由は、一般に骨材の表面は親
水性であり、水に濡れ易い性質を持つが、石油蒸留残査
分であるアスファルトは疎水性であるため、アスファル
ト乳剤が分解合一したアスファルトが骨材を覆う場合に
於いても、骨材表面の水は系外にでる事ができず、アス
ファルト被膜と骨材の界面に残存し、これがアスファル
トと骨材との付着性を低下させるものと考えられる。

【０００５】アスファルトと骨材との付着性が悪いとい
う事は、ひいては舗装体等の耐久性低下の原因となり、
より効果的なアスファルトと骨材との付着性改善方法が
期待されている。

【０００６】そこで、アスファルトと骨材との付着性を
向上させる為に従来諸々の方法が提案されている。例え
ば、特公昭５６−４５８８号公報には、飽和高級脂肪酸
をアスファルト乳剤に添加し、付着性を改善する方法が
提案されているが、近年の道路用アスファルトや骨材の
品質低下が懸念される現在では、効果的な付着性改善と
なっていない。更に、特開昭６３ー１７９６０号公報に
は、タンニン酸もしくはタンニン化合物による付着性の
改善方法が提案されている。確かにタンニン酸による付
着性改善には、ある程度の効果が認められるものの、タ
ンニン化合物は天然物であり、品種による性能格差があ
り、又、入手コストが高くなり、ひいては、アスファル
ト乳剤のコストが高くなり好ましくない。

【０００７】更に、アスファルト乳剤は使用する乳化剤
（界面活性剤の一種）の種類や使用する骨材の材質等に
より、付着する速さが変化するなどの問題点も指摘され
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の如き
技術の現状に鑑みて研究を重ねた結果、ある特定の水溶
性プレポリマーを骨材と混合し、骨材表面を処理する事
により、アスファルト乳剤の骨材への付着性改善に効果
がある事を見いだし、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち本発明は、重合により樹脂化可能
な水溶性プレポリマーと骨材とからなるアスファルト乳
剤用骨材を提供するものである。ここで、水溶性プレポ
リマーの樹脂化とは、重合により硬化が認められ、非可
逆的に非水溶性の三次元網目構造の樹脂となることをい
う。本発明に用いられる水溶性プレポリマーとはかかる
機能を有する水溶性オリゴマーであって、比較的分子量
が小さいものをいう。

【００１０】本発明の水溶性プレポリマーは、下記一般
式（１）〜（８）で表されるモノマー群（Ａ）から選ば
れる１種または２種以上のモノマーとアルデヒド化合物
との縮合物もしくはその塩である。

【００１１】

【化２】

【００１２】（式中、R¹, R³〜R⁸；H 又は炭素数１〜９
のアルキル基 R² ；H 又は水酸基 AO¹〜AO⁴；炭素数２〜３のオキシアルキレン基 n¹〜n⁴ ；０〜100 の正数 Z¹，Z² ；H 又はSO₃X¹ X¹，X² ；H 、１価もしくは２価金属、アンモニウ
ム、アルキルアンモニウム又は置換アルキルアンモニウ
ム Y¹〜Y⁷ ；H 、CH₂OH 又は CH₂SO₃Z³(Z³はアルカリ金
属) を示す。）更に、上記（１）〜（８）のモノマーと共重合可能なモ
ノマーを用いることができ、例えば、アミノ基を有する
化合物、ケトン類、オキシ安息香酸、アルキルベンゼ
ン、フラン系化合物等が単独で又は混合して使用され
る。アミノ基を有する化合物としては、尿素、メラミ
ン、グアナミン、アニリン、スルホンアミド等が使用さ
れる。ケトン類としては、シクロヘキサノンやメチルエ
チルケトン等が使用される。オキシ安息香酸としては、
サリチル酸、メタオキシ安息香酸、パラオキシ安息香酸
等が使用される。フラン系化合物としては、フルフリル
アルコール等が使用される。

【００１３】また、前記したモノマー（１）〜（８）と
縮合させるアルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒ
ド、パラホルムアルデヒド、フルフラール、グリオキザ
ール等が挙げられ、それらが単独で又は混合して使用さ
れる。

【００１４】前記モノマー（１）〜（８）（共重合可能
なモノマーも含む）と、アルデヒド化合物のモノマー比
は〔モノマー（１）〜（８）＋これらと共重合可能なモ
ノマー〕／アルデヒド化合物＝６０／４０〜２５／７５
が好ましく、より好ましくは５０／５０〜３３／６７で
ある。

【００１５】また、本発明のプレポリマーとなるアルデ
ヒド縮合物は、水溶性が保持される物であれば限定され
るものではないが、好ましくは、水溶性を有するアルカ
リ金属塩、アルカリ土類金属塩、およびアミン塩などが
挙げられる。

【００１６】一般的に、アスファルト乳剤を使用した工
法では、骨材が水に濡れた状態で使用されるため、この
骨材と混合して使用されるプレポリマーは水溶性である
ことが必須条件である。

【００１７】また、前記モノマーとアルデヒド化合物と
の縮合には通常アルカリ触媒が用いられる。アルカリ触
媒としては、通常ＫＯＨを用いるが、所定量のＫＯＨの
全量を反応触媒として用いても良いし、また触媒として
必要最小限の量以外は反応後場合によっては、ＮａＯ
Ｈ、Ｃａ(ＯＨ)₂と一緒に添加することも可能である。
更に前記モノマーとアルデヒド化合物との縮合反応には
酸触媒を用いることも可能であるが、その場合所定の反
応を終了した後、アルカリを所定量添加することが必要
である。

【００１８】但し、水溶液中の全アルカリと全モノマー
とのモル比は、アルカリ／モノマー＝０．３：１〜１．
２：１が好ましい。より好ましくは、０．５：１〜１．
２：１が、更に好ましくは、０．７：１〜１．２：１が
よい。アルカリ濃度が低いと、プレポリマーの保存時に
おいて意図しない重合が起こり、プレポリマーと骨材の
混合に障害となり好ましくない。

【００１９】本発明に使用される樹脂化可能な水溶性プ
レポリマーの分子量は特に限定しないが、Ｂ型粘度計
（３０ｒｐｍ，２５℃）で測定した粘度が、２０〜１０
０００ｃｐｓであるのが好ましく、より好ましくは５０
〜５０００ｃｐｓである。２０ｃｐｓ未満或いは１００
００ｃｐｓを超える粘度では骨材との混合性が低下して
好ましくない。尚、粘度は水溶性のプレポリマーの固形
分量を、６０重量％に調整して測定した値である。固形
分量は、１０５℃、３時間乾燥後の残存重量％より求め
たものである。

【００２０】本発明において、水溶性プレポリマーは、
骨材１００重量部に対して０．１〜７５．０重量部、好
ましくは、０．５〜５０．０重量部、より好ましくは
１．０〜２５．０重量部添加される。水溶性プレポリマ
ーの添加量が骨材１００重量部に対して０．１重量部よ
り少ない場合は、アスファルトの骨材への付着機能が不
足する。水溶性プレポリマーの添加量が骨材１００重量
部に対して７５．０重量部よりも多い場合は、樹脂成分
が多くなり、アスファルトバインダーとしての撓み性が
不足する。

【００２１】本発明の骨材となる原料骨材は特に限定さ
れるものではないが、一般に使用されている、砕石、ク
ラッシャーラン、スクリーニングス、砕石ダスト、高炉
スラグ、砂等が例示される。また、ルクソバイト、人工
焼成骨材、アルミ粉、陶磁器粒、着色骨材等の明色骨材
並びにアスファルト被覆砕石、廃棄アスファルト舗装か
らの再生骨材等も使用可能であり、その材質、粒度等の
点で、通常のアスファルト舗装組成物で使用されるもの
と変わるところはない。また、更に必要ならばフィラー
を骨材と併用して、前記水溶性プレポリマーと混合する
こともできる。フィラーとしては、スクリーニングスの
フィラー分、石粉、焼却炉灰、クレー、タルク、膨脹
材、フライアッシュ、各種セメント（超早強セメント、
早強セメント、普通セメント、混合セメントなど）等が
例示される。

【００２２】本発明のアスファルト乳剤用骨材は、通常
以下の工程により調製され、骨材が所定量の水溶性プレ
ポリマーで被覆されていることがより好ましい。（Ｉ）まず、骨材と水溶性プレポリマーとをパグミルミ
キサーなどのミキサーで混合する。混合時間は通常１０
〜１２０秒程度撹拌混合で、骨材表面に水溶性プレポリ
マーを付着させることができるが、水溶性プレポリマー
の粘度、固形分量により均一混合性が異なるので、混合
時間を調節して均一に骨材表面に水溶性プレポリマーを
付着する必要がある。

【００２３】骨材と水溶性プレポリマーとの混合性を容
易にする目的で、少量の水を添加してもよい。添加量
は、骨材に対して１０重量％以下であり、より好ましく
は５重量％である。水の添加量が多いと水溶性プレポリ
マー被膜が弱くなり好ましくない。

【００２４】水溶性プレポリマーと骨材の混合時には、
骨材の温度を０〜１００℃、より好ましくは０〜７０℃
とする。１００℃を超えると引き続き添加混合するアス
ファルト乳剤分解（エマルジョン破壊）が促進され、可
使時間の設定が困難となる。０℃未満では、引き続き添
加混合するアスファルト乳剤の分解（エマルジョン破
壊）が遅くなり好ましくない。

【００２５】冬場における作業または寒冷地での作業に
当たっては、適宜骨材を暖めて、混合する事ができる。

【００２６】また、本発明のアスファルト乳剤用骨材に
は、骨材との接着強度を向上させる目的でシランカップ
リング剤を加えても差し支えない。好ましいシランカッ
プリング剤としては、γ−アミノプロピルトリエトキシ
シランやγ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリ
エトキシシラン等が挙げられる。シランカップリング剤
の使用量は、骨材１００重量部に対して、通常０．０１
〜１０重量部程度、より好ましくは、０．１〜１．０重
量部程度である。

【００２７】かくして得られた本発明のアスファルト乳
剤用骨材は、適当な方法により調製されたアスファルト
乳剤に添加されて使用される。具体的には以下（II）の
通りである。（II）前記（Ｉ）で得られた骨材に、アスファルト乳剤
を添加し、ミキサーにより、通常１０〜１２０秒程度撹
拌混合する。この混合によりアスファルト乳剤中のアス
ファルトは均一に骨材表面に付着し、骨材表面にアスフ
ァルト被膜が形成される。このアスファルト被膜は、骨
材表面が樹脂化可能なプレポリマーにより改質されてい
るため、骨材への付着性機能が向上される。

【００２８】アスファルト乳剤は公知の方法でアスファ
ルトを乳化させて得られたものが使用され、アスファル
トとしては、石油ストレートアスファルト、セミブロー
ンアスファルト、カットバックアスファルト、天然アス
ファルト、石油タール、ピッチ、溶剤脱瀝アスファル
ト、重油等の１種又は２種以上の混合物等が挙げられ
る。更に、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合物、
クロロプレン共重合物、等の合成ゴム及びポリエチレ
ン、エチレン−酢酸ビニル共重合物等の高分子重合体、
石油樹脂、熱可塑性樹脂等を混合した改質アスファルト
も使用できる。

【００２９】また更に、本発明のアスファルト乳剤に
は、使用目的、使用方法などの実用に際して、塩化アン
モニウム、塩化カルシウム、塩化アルミニウム、塩化鉄
等の水溶性無機塩、及びポリビニルアルコール、ゼラチ
ン、ポリエチレングリコール、メチルセルロース、カチ
オン澱粉等の水溶性高分子を適宜選択し併用することが
できる。これらの水溶性無機塩、水溶性高分子の配合量
は限定されない。

【００３０】また更に、本発明では、アスファルト組成
物に可撓性を付与する目的で、アスファルト乳剤にラテ
ックスを添加してもよい。使用されるラテックスとして
は、スチレンブタジエン、イソプレン、アクリル酸エス
テル、酢酸ビニル等の各合成ラテック及び天然ゴムラテ
ックスが挙げられるが、これらに限定されるものでな
い。

【００３１】また、アスファルト乳化剤（界面活性剤）
としては、アニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、ノニ
オン性乳化剤のいずれを併用してもよく、１種又は２種
以上の多成分系であっても良い。アニオン性界面活性剤
としては、カルボン酸塩類、硫酸エステル塩類、スルホ
ン酸塩類、リン酸エステル塩類が挙げられ、これらのエ
チレンオキサイド及びプロピレンオキサイド付加物も含
まれる。カチオン性界面活性剤としては、アルキルアミ
ン塩類、アルカノールアミン類、第４級アンモニウム塩
類、アミンオキサイド系類、ポリエチレンポリアミン類
が挙げられ、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサ
イドの付加物も含まれる。ここで、四級塩でないカチオ
ン性界面活性剤の場合は、塩酸、酢酸、硝酸、スルファ
ミン酸、ジメチル硫酸等で各々の酸塩の形で使用する。
ノニオン性界面活性剤としては、高級アルコールエチレ
ンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキ
サイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価
アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、
高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸
アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキ
サイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキ
サイド付加物等のポリエチレングリコール型界面活性
剤、及びグリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリス
リトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタ
ンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価ア
ルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の
脂肪酸アミド等の多価アルコール型界面活性剤が挙げら
れる。両性界面活性剤としては、アミノ酸型及びベタイ
ン型のカルボン酸塩類、硫酸エステル塩類、スルホン酸
塩類、リン酸エステル類等が挙げられる。これらの界面
活性剤の使用量は、水とアスファルトとの合計に対して
０．０１〜１０．０重量％で、特に０．０５〜５．０重
量％が適当である。

【００３２】また更に、本発明のアスファルト乳剤に配
合可能な添加剤としては、アスファルト乳剤の分解水の
吸収剤として水硬性材料が挙げられる。具体的には、セ
メント、無水石膏、半水石膏、粉末状高炉スラグなどの
水硬性無機材料が挙げられる。水硬性無機材料の使用量
は、骨材１００重量部に対して、通常１〜２０重量部程
度、より好ましくは、３〜１８重量部程度である。ま
た、吸水性高分子等の水硬性有機材料も使用できる。水
硬性有機剤料の使用量は、骨材１００重量部に対して、
通常０．１〜２０重量部程度、より好ましくは、１〜１
８重量部程度である。

【００３３】かかるアスファルト乳剤は、前記した（I
I）のような方法で本発明の骨材と混合され、目的とす
る用途に応じた方法により施工される。アスファルトの
施工方法は、この種のアスファルト乳剤が用いられるも
のであれば限定されない。具体的な施工方法としては、
例えば、アスファルト乳剤を直接道路舗装用の型枠に流
し込む方法、ノズル、噴霧器等によりアスファルト乳剤
を霧状に散布してシーリング剤、接着剤、被覆剤等とし
て使用する方法が挙げられる。また、パグミルミキサー
等のミキサーで無機材料の石膏、セメント、砂等と混合
して道路舗装材、鉄道線路材、床材等のバインダーとし
て使用する方法が挙げられる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、アスファルトとの付着
性が著しく改善されたアスファルト乳剤用の骨材が得ら
れる。

【００３５】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００３６】合成例５０％ＫＯＨ水溶液中に、ＫＯＨと等モルのモノマーを
加え、撹拌、溶解した。この溶液を８０℃に保ちなが
ら、モノマーに対して２倍モルのホルマリン（ここでは
５０％ホルムアルデヒド水溶液）を徐々に加えた。そし
て、反応液中の溶液粘度を測定しながら所定の粘度にな
るまで８０℃で反応を続け、温度を２５℃以下に下げ反
応を止めてプレポリマーを製造した。これに際してモノ
マーとして下記各種組成比のモノマーを用い、下記に示
す各種プレポリマーＡ−１〜Ａ−６を得た。なお、プレ
ポリマーの粘度は反応時間の調整により行った。得られ
たプレポリマーは使用するまで２５℃以下で保存した。＜プレポリマーの種類＞Ａ−１；フェノールのホルマリン縮合物Ａ−２；ビスフェノールＡのホルマリン縮合物Ａ−３；メラミンのホルマリン縮合物Ａ−４；フルフリルアルコールのホルマリン縮合物Ａ−５；フェノール／スルファニル酸（９０／１０モル
比）のホルマリン縮合物Ａ−６；フェノール／尿素（５０／５０モル比）のホル
マリン縮合物。

【００３７】実施例１アスファルトは針入度８０〜１００のストレートアスフ
ァルトを使用し、オレイン酸ソーダ（アスファルト乳剤
に対して１重量％となる量を使用）を使用してアスファ
ルト分量が６０重量％であるアスファルト乳剤を調整し
た。２４時間後、自然冷却されたアスファルト乳剤を使
用して、下記に示す各種試験を行った。試験結果を表１
に示す。

【００３８】（付着性試験）アスファルト乳剤により骨
材表面に皮膜されたアスファルトの耐水性能、ひいては
剥離防止性能を評価する為に、付着性試験を行った。具
体的には、５〜１３ｍｍの乾燥骨材（材質：高槻産の硬
質砂岩）１００ｇを水中（２０℃）に１分間浸漬し、取
り出した後直ちに、表１に示す水溶性プレポリマー水溶
液（固形分量６０重量％）３ｇと３００ｍｌビーカー中
でスパーテルで２分間かき混ぜ、骨材の表面の改質を行
なった。水溶液がたれない程度に乾燥した後、上記で調
製されたアスファルト乳剤中に１分間浸漬する。その骨
材をガラス板上に並べ、これを２０℃の恒温室内で、１
週間養生を行った後、８０℃の温水に３０分間浸漬す
る。３０分後骨材の表面にアスファルト皮膜が被覆して
いる割合を肉眼で判定し、付着面積（％）として表示し
た。この付着面積率が高い程、耐水性が良好であること
を意味する。

【００３９】（強度試験）アスファルト乳剤を使用した
舗装体の耐水性能を評価する為に、「舗装試験法便覧」
（社団法人日本道路協会発行、平成５年１２月２０日
発行）記載の「水浸マーシャル安定度試験」（６０℃水
浸４８時間）を行った。マーシャル安定度試験用供試体
は、以下の方法で準備した。アスファルト組成物は、パ
グミルミキサーに、６号砕石（高槻産）、７号砕石（高
槻産）、砂（淀川産）、スクリーニングス（高槻産）及
び石粉（滋賀県産）を３５：２５：２０：１３：７の重
量比で配合した密粒配合骨材１００重量部に対して各種
プレポリマー水溶液（固形分量６０重量％）５重量部を
３０秒かけて添加し１０分後に上記で調製したアスファ
ルト乳剤を１０重量部投入し、２０秒間混合した。１０
分後に、モールドに投入し、２０℃で片面５０回の両面
つきでマーシャル安定度試験用供試体を作成し、２０℃
の恒温室内で１週間養生を行った。次式より、水浸マー
シャル安定度試験による残留安定度を算出した。

【００４０】

【数１】

【００４１】

【表１】

【００４２】表１の結果より、本発明の水溶性プレポリ
マーと骨材とを混合後、アスファルト乳剤と混合する事
により、アスファルト組成物の強度、耐水性能が向上す
る事が明かであり、アスファルトと骨材の付着性が改善
されていることがわかる。

【００４３】実施例２実施例１の強度試験の条件に準じて、アスファルト組成
物の調製およびその評価を行った。プレポリマーは実施
例１で用いたＡ−１又はＡ−２を使用し、骨材に対して
表２に示す割合で混合した。試験結果を表２に示す。

【００４４】

【表２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重合により樹脂化可能な水溶性プレポリ
マーと骨材とからなるアスファルト乳剤用骨材。
【請求項２】前記水溶性プレポリマーが、下記一般式
（１）〜（８）で表されるモノマー群（Ａ）から選ばれ
る１種または２種以上のモノマーとアルデヒド化合物と
の縮合物もしくはその塩であることを特徴とする請求項
１記載のアスファルト乳剤用骨材。【化１】（式中、R¹, R³〜R⁸；H 又は炭素数１〜９のアルキル基 R² ；H 又は水酸基 AO¹〜AO⁴；炭素数２〜３のオキシアルキレン基 n¹〜n⁴ ；０〜100 の正数 Z¹，Z² ；H 又はSO₃X¹ X¹，X² ；H 、１価もしくは２価金属、アンモニウ
ム、アルキルアンモニウム又は置換アルキルアンモニウ
ム Y¹〜Y⁷ ；H 、CH₂OH 又は CH₂SO₃Z³(Z³はアルカリ金
属) を示す。）
【請求項３】前記水溶性プレポリマーが、前記Ａ群で
示されるモノマーから選ばれる１種又は２種以上のモノ
マーと、該モノマーＡと共重合可能なモノマーとアルデ
ヒド化合物との共縮合物もしくはその塩である請求項２
記載のアスファルト乳剤用骨材。
【請求項４】骨材１００重量部に対する前記水溶性プ
レポリマーの割合が０．１〜７５．０重量部である請求
項１〜３の何れか１項記載のアスファルト乳剤用骨材。