JPS61502197A - 舗装材料中でマイクロ波の集中加熱を行なう舗装方法および舗装構造 - Google Patents

舗装材料中でマイクロ波の集中加熱を行なう舗装方法および舗装構造

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JPS61502197A JP60502215A JP50221585A JPS61502197A JP S61502197 A JPS61502197 A JP S61502197A JP 60502215 A JP60502215 A JP 60502215A JP 50221585 A JP50221585 A JP 50221585A JP S61502197 A JPS61502197 A JP S61502197A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 舗装材料中でマイクロ波の集中加熱を行なう築麦立互 本発明は舗装技44jに関し、特に、舗装および舗装補修作業に際してマイクロ 波加熱をより有効に活用しろる舗装方法、舗装加熱方法および舗装構造に係るも のである。
背景技術 アスファルトコンクリート等よりなる道路その他の舗装路は、ある期間の使用後 に表面再生を含む補修を必要とする。かかる舗装路を新たなアスファルトコンク リートで被覆するのは不経済である。石油系アスファルト自体が高価であり、し かも新たな舗装資材を遠隔のホットミックスブラントから運搬することにより経 費がかさむからである。
経済性は、元の舗装資材の現場でのリサイクルによって実現することができる。
道路等の表面は、劣化した舗装路または少なくともその上部を加熱してアスファ ルトバインダーを軟化させ、次いで加熱された材料を再混合、再圧密することに よって再生することができる。き裂や穴などを含む小領域もほぼ同様の技術で補 修することができる。
このような表面再生および補修作業に際してはマイクロ波加熱を利用するのが特 に有利である。マイクロ波のエネルギは殆どの舗装材料中に瞬間的に約20■の 深さまで貫入し、作業工程の間に貫入材料中で熱を発生させる。舗装路は、外部 で発生させた熱を舗装面に加える従来技術と対比してより深く、短時間で、そし て均一に加熱される。マイクロ波を用いて現場で舗装路を加熱する方法および装 置は、本発明者の先の発明に係る米国特許第4319856号、第417588 5号、第4252459号および第4252487号に記載されている。
ある種の舗装、表面再生または補修作業においては、マイクロ波エネルギがアス ファルト舗装路内に貫入する最深部まで舗装路の加熱および再混合を行なうこと は不要である。頂部の数センチメートルについてのみ、より経済的に加工するだ けで十分な場合がある。かかる状況下で舗装路および//または下側の材料を必 要以上に深くマイクロ波加熱するのは、高価なエネルギの無駄な消費につながる 。
舗装および舗装補修に際しての加熱深度を制御するための既知の技術は、マイク ロ波加熱の場合には有効ではない。
従来の加熱技術は、外部で発生されて舗装面に加えられる熱の下側への熱伝導に 依存している。加熱深度は、その熱を舗装面に加える速度の調整または熱を加え る時間の長さの変更によって変化させる。これら手法のいずれも、マイクロ波エ ネルギによって舗装材料を直接加熱する深さを制御するのに効果的ではない。
マイクロ波エネルギは、それ自体が熱ではなく、誘電性材料中に瞬間的に貫入し て材料の貫入領域中で熱に変換される電磁エネルギの一形態である。この変換の 効率は、特定の周波数のマイクロ波エネルギについては、貫入材料の分子構造に 依存しており、他の因子の影響をあまり受けない。したがってマイクロ波エネル ギの貫入深度は、熱を加える速度または時間に拘わらずほぼ同一である。マイク ロ波のエネルギ強度の変更、またはマイクロ波を作用させる時間の変更は、加熱 の程度を変化させるものではあるが、マイクロ波エネルギの貫入深度の有意な変 化を生じさせるものではない。
上述した種の舗装作業は、マイクロ波加熱を所定の領域に集中化または局所化さ せて舗装路またはその下側材料の不必要な深度加熱を回避することができれば一 層効果的かつ経済的なものとなる。
本発明は、上述の問題点を解決しようとするものである。
金回の開示 本発明の一実施態様による舗装方法においては、マイクロ波吸収性を有する熱可 塑性舗装材料の上側層を、同様にマイクロ波エネルギを貫入させうる材料の下側 層上に敷設し、その上側層の厚さはマイクロ波エネルギを貫入させうる熱可塑性 舗装材料の最大厚さより小とする。この舗装方法は、マイクロ波エネルギの反射 ゾーンを上側層と下側層との間に形成する工程を含み、この反射ゾーンは、下向 きに伝播するマイクロ波エネルギの少なくとも一部を反射して上側層内に戻すも のである。
本発明の他の実施態様による舗装補修方法は、舗装路の少なくとも上側部分がマ イクロ波吸収性を有する熱可塑性コンクリートよりなり、上側層の下方に位置す る材料もマ・イクロ波エネルギを貫入させうる構成の舗装路を対象とするもので あり、舗装路内にマイクロ波エネルギを下向きに照射して舗装路内で熱を発生さ せ、加熱を舗装路の上側層内に集中させるべくマイクロ波エネルギの少なくとも 一部を舗装表面から所定の深度において上向きに反射させ、その反射深度をマイ クロ波エネルギが熱可塑性コンクリ・−ト内に貫入しうる最大距離以下とし、さ らに、舗装路の上側層の加熱された材料を再圧密する工程を含むものである。
本発明の更に他の実施態様による舗装路は、舗装路の少なくとも上側層がマイク ロ波吸収性を有する熱可塑性舗装材料よりなり、上側層の下方に位置する材料も マイクロ波エネルギを貫入させうるちのであり、上側層の厚さが、舗装材料中に マイクロ波エネルギが貫入しうる最大距離より小とされている構成を有するもの である。この舗装路は、上側層と下側材料との間に配置されたマイクロ波エネル ギの反射ゾーンを更に含み、その反射ゾーンは上側層と下側材料との間に展開配 置した導電性材料の比較的薄い層により限定されるものであって、下向きに伝播 するマイクロ波エネルギの少なくとも一部を上側層内に戻されるように反射する 形態を有している。
本発明は、より経済的に表面再生その他の補修を行なうことのできる舗装路を提 案するものでもあり、その補修に際してはマイクロ波加熱に引続いて多くの場合 には加熱された材料のかき交ぜ若しくは再混合、又はその他の再加工を行ない、 その後に舗装路の再圧密を行なうことのできる技術を採用する。金属等の材料よ りなるマイクロ波反射ゾーンが熱可塑性舗装路の表面下方における所定の深度に 配置されているため、加熱を反射ゾーンの上方における材料中に集中させ、又は 局所化することができ、不必要な深度加熱およびこれに起因するJネルギの浪費 を回避することが可能である。本発明の実施に際しては、下向きに貫入するマイ クロ波エネルギの限られた部分が透過するように反射ゾーンを形成して、直下の 材料を加熱する。二とにより再加工された上側層と良好に結合させ又は他の目的 に供しうる構成とすることができる。また、マイクロ波加熱に応じて舗装路の1 側層内に異なる温度分布をもたせるべく、舗装表面の下方における反射ゾーンの 深度を適宜に選択することもできる。本発明は新たな舗装路の設置に適用して将 来の補修を必要な時点で容易に実施可能とするものであり、また、本発明によれ ば同様の目的で既存の舗装路を再構築することもできる。
層面の簡華奏見貝 第1図は、本発明の一実施例による舗装路を構築するための舗装方法の連続工程 を示す線図である。
第2図は、本発明の他の実施例による既存の舗装路の再構築方法の連続工程を示 す線図である。
第3図は11本発明の他の実施例による舗装路の表面再生方法の連続工程を示す 線図である。
第4図は、マイクロ波エネルギを集中させることのできる舗装路の一部を破断し た斜視図であり、舗装路内におけるマイクロ波エネルギ反射ゾーンの形態のいく つかの好適例を示すものである。
第5A図は、本発明を実施してマイクロ波反射ゾーンを舗装面の下方の第1の深 度に配置しまた舗装1洛を対象としてマイクロ波加熱したときの深さ方向におけ る温度分布を示すグラフである。
第5B図は、本発明を実施してマイクロ波反射ゾーンを舗装面の下方の異なる深 度に配置した舗装路を対象としてマイクロ波加熱したときの深さ方向における温 度分布を示すグラフである。
第6図は、第5B図の加熱パターンを用いて補修作業の間に内部シーラントを液 化可能としたマイクロ波エネルギを集中させることのできる舗装路の別の実施例 を一部破断して示す斜視図である。
第7図は、アスファルトコンクリートで舗装した道路の一部の断面図であり、本 発明を隣接レーン間の弱い又は劣化した結合部の補修に適用した実施例を示すも のである。
第8図は、アスファルトまたはポルトランドセメントコンクリートにより形成す ることのできる道路の一部の断面図であり、集中マイクロ波加熱による将来の補 修を可能とするための、隣接レーン間における既存の結合部の再構築方法を示す ものである。
第9図は、ポルトランドセメントコンクリート製の道路と、隣接するアスファル トコンクリート製の路肩との間の接合部の断面図であり、集中マイクロ波加熱に よる接合部の将来の補修を可能とする再構築方法を示すものである。
第10図は、エマルジョン系の又はコールドミックスよりなる舗装路の集中マイ クロ波エネルギによる養生促進方法の連続工程を示す線図である。
発明の実施するための最良の形態 先ず図面の第1図を参照すると、本発明を実施した代表的な舗装路11は、マイ クロ波エネルギ反射ゾーン12を下側舗装または舗装下側層13と、上側舗装ま たは舗装上側層14との間に配置したものである。マイクロ波反射ゾーン12は 導電性を有する材料、例えばアルミニウムその他の導電性金属の比較的薄い層に よって限定するものであり、以下に詳述するごとく多くの異なる形状に形成する ことができる。
上側N14は熱可塑性およびマイクロ波吸収性を有する舗装材料、例えばアスフ ァルトコンクリート等により形成し、本明細書において「熱可塑性」とは、加熱 によって軟化または半液体状態に分解することができ、引続いて再加工および再 圧密を行なうことのできる舗装材料の属性を意味するものとする。
下側層13もマイクロ波吸収性材料により形成するが、必ずしも熱可塑性を有す る必要はない。したがって下側1m14は各種材料、すなわち例えばアスファル トコンクリート、ポルトランドセメントコンクリート、ブロック若しくは石によ り、又は薄い軽荷重用の舗装路にあっては砂利、砂若しくは圧密した土等の基礎 材料によって形成することができる。純粋な石英等の若干の例外を除けば、岩石 又は砕石を含む舗装材料はマイクロ波エネルギの強度の吸収性を有しており、か かる手段によって効果的に加熱することができる。
マイクロ波エネルギは、上述した種類の吸収性舗装材料中でほぼ完全に吸収され る前に、特定の材料の固有の組成によって若干の変動はあるが、約20C(7, 5in)の深さまで貫入する。舗装路11のマイクロ波反射ゾーン12を舗装路 の上面17の下方で上記の最大貫入深度より小さな所定の深度に配置して、舗装 のマイクロ波照射に際して下向きに伝播するエネルギを以下に詳述するごとく反 射ゾーンによって反射して上側層14内に戻せる構成とする。
マイクロ波エネルギを集中させることのできる舗装路11を形成するための舗装 方法の初期工程は、下側層13の形成を含むものである。これは、路床18その 他の施工地盤が初めは未舗装であるか又は既存の舗装構造をマイクロ波を集中化 させる舗装路11に再生すべきものであるか否かによって異なる作業を必要とす るものである。完全に新たな舗装路11の場合には、下側層13を既知の舗装技 術によって所定位置に設置し、この下側層は前述したごとくアスファルトコンク リ・−ト、ポルトランドセメントコンクリートまたは舗装作業に用いられるマイ クロ波吸収性材料等の各種材料によって形成することができる。下側層の上面1 9を舗装路】】の所望の最終頂面17の下方に位置させ、引続いて上側層14を 敷設可能とする。
既存の舗装路を用いて下側N13を形成すべき場合には、下側層の形成工程は古 い舗装路の状態、ならびに所要の荷重支持能力および耐摩耗性を実現するのに必 要とされる舗装路の最終厚さによって異なることがある。既存の舗装路が良好な 状態にあり、より高い位置に厚さのより大きな最終舗装路11を形成するのが望 ましい場合には、古い舗装路から堆積したくず片等を除去し、引続いて以下に説 明する作業を行なう。−姫に古い舗装面は、き裂、わだぢ及び穴などを有してお り、これらは補填し又は熱可塑性コンクリートよりなる舗装路にあっては古い舗 装路の少なくとも上部について加熱、再混合および再圧密を行なう必要がある。
劣化した熱可塑性コンクリートをマイクロ波加熱によって表面再生するのに適し た技術は、本発明者の先の発明に係る米国特許第4319856号に記載されて いる。
既存の舗装路の厚さがマイクロ波を集中させることのできる舗装路11の所望の 最終厚さに近く又はこれを超える場合には、下側N13の形成に際しては古い舗 装路の上側部分21を第2図に示すごとくコールドミルその他の公知技術によっ て除去すべき場合がある。古い舗装路の上側部分の除去によって舗装路の当初の 表面レベルを所要に応じて維持することが可能となる。上側部分21の除去は、 当初の表面レベルを維持する必要のない場合においても多くの利点をもたらすも のである。例えば、古い舗装路の上側部分21は多くの場合に最も劣化した部分 である。古い舗装路が熱可塑性のものである場合には、劣化した上側部分21を 除去し、除去した材料について加熱、再混合および再圧密を行なって好適には舗 装作業の間に又はこれと相前後して上側層14を形成することにより、舗装方法 の経済性を大幅に向上することができる。
再び第1図を参照すると、■側層13の形成作業は加熱された液状アスファルト 等のバインダーおよびシーラントの粘着層を下側層の頂面に塗布する工程を含む ものであっても良い。
上述の作業に引続いて、下側IJ13の表面に導電性材料16を展開配置してマ イクロ波反射ゾーン12を形成する。この導電性材料は、例えばアルミニウム、 鋼その他の導電性金属とすることができ、下側Ji13と上側層14との間に導 電性の層を形成すべく配置するものである。
マイクロ波反射ゾーン12は、上記のごとき導電性材料16の連続層によって形 成することができ、また、相互に離間した開口部を形成し、その開口部の寸法を 引続く補修作業に際して舗装路の加熱に用いられるマイクロ波の波長より小さく 設定したものであっても良い。寸法が波長よりも小さな開口部はマイクロ波エネ ルギを透過しない。波長に近似した寸法の開口部は限られた量のマイクロ波エネ ルギを透過する場合があり、これは以下に詳述する特定の場合に有利なことがあ る。
所望の電気的特性に関するかぎり、反射ゾーン12は上側IJ14または下側層 13に対して極めて薄いものであっても良い。マイクロ波エネルギを反射するた めに、反射ゾーン12は導電性材料16の電気的表皮深度よりも厚いものとする 必要はない。その表皮深度は、多くの導電性金属においては1璽1よりかなり小 さい。実際問題としては、導電性材料16の厚さを若干大きめに設定して構造的 一体性を確保するのが一般的には望ましく、以下に詳述するごとく非常に薄い金 属層を非導電性裏打ち材料、例えば可撓性プラスチックシー1・に接着したもの を用いることができる。
導電性材料16のより厚い層は、その材料によってマイクロ波エネルギを反射す ると共に補強構造を形成するのが望ましい場合に使用することができる。これと 関連して〜ポルトランドセメントコンクリートよりなるハイウェイ等において通 常使用される補強調筋は、少なくとも本発明の目的を達成しうる程度にマイクロ 波エネルギを反射するものではない。一般に、かかる補強調筋の間の開口部は前 述の寸法範囲を超えるのが1!であり、補強調筋の交差点間では導電性が殆ど又 は全く存在しないことが多い。試験結果によれば、補強調筋の一般的な格子構造 として開口寸法が約10.2C11(4in) 〜45.8C11(18in) までのものは、915M)lzのマイクロ波エネルギに対してほぼ完全な透過性 を有していることが確認された。
導電性材料が可撓性を有するに足る十分な薄さのシート又はメツシュからなる場 合には、作業が路床18等に沿い矢23の方向に進行するに伴なって材料をスプ ールまたはドラム22から繰出すのが有利である。スプール22は手動で作動さ せても、また舗装車両上に支持して動力駆動する構成としても良い。
上述の工程に引続いて、上側層14を反射ゾーン12上に敷設してから厚さを調 整し、かつ圧密して最終的な舗装路11を形成する。液状アスファルト等の別の 粘着層を上側層14の敷設に先立って反射ゾーン12の表面上に塗布して結合を 促進させても良い。上側層14は公知技術により既知の機材を用いヱ敷設するこ とができる。本発明者の先の発明に係る米国特許第4252459号にはマイク ロ波加熱を利用して上側層14を有利に形成することのできる省エネルギ形式の 舗装方法および装置が記載されているが、別の舗装方法および装置を使用しても 良いことは勿論である。
上側層14は新たな舗装材料によって形成しうるちのであるが、経費を節減する ためには古い熱可塑性舗装材料の加熱および再混合を行ない、そのリサイクル資 材を全面的に又は部分的に利用して上側層を形成することができる。例えば、下 側層13の表面部分21を第2図に関連して説明したごとく除去し、かつ下側層 が熱可塑性を存するものである場合には、除去した材料を全面的に又は部分的に 利用して上側層14を効果的に形成することができる。
再び第1図を参照すると、上側層14は一般的には垂直方向の厚さが約5〜13 em(2〜5]n)となるように形成するが、特定の舗装材料、並びに舗装路が 供される用途いかんによって上記範囲について若子の変更を加えるのが適当であ る場合がある。いずれにせよ、上側層14の厚さは上側層材料中へのマイクロ波 エネルギの最大貫入深度以下であ、って、しかもマイクロ波反射ヅーン12の破 損を伴なうことなく上側層について、劣化した時点において加熱、再混合および 再圧密が行なえる値に設定するものである。上側層14の厚さの設定にあたって は、以下に詳述するごとく反射ゾーン12を上記範囲内で異なる深さに配置する ことによってマイクロ波加熱による温度の分布パターンを変化させうろことにつ いても考慮すべきである。
上述した舗装方法および舗装路11の利点は、舗装路の表面再生その他の補修を 、必要性が生じた時点で、マイクロ波加熱により舗装路の上側部分を再加熱する 方法によって経済的に行なえることである。
次に第3図を参照すると、と述のごとき表面再生は、多くの場合には約13cm  (5in)を超えない深さまでの舗装路1】の劣化した上側部分21′のみの 加熱および再混合を一般に必要とする。かかる状況下において反射ゾーン12は 、マイクロ波による基礎材料の不必要な深度加熱が回避されるため、かなりのエ ネルギおよびコスト節減を可能とするものである。
表面再生は、例えば前述した本発明者の先の発明に係る米国特許、特に米国特許 第4319856号に記載されている方法および装置によって行なうことができ る。すなわち、マイクロ波照射装置24を劣化した舗装路11上に載置してマイ クロ波エネルギ26を舗装路内に下向きに照射する。そのエネルギ26は上側J i14を初めに下向きに通過する間に一部が吸収されて熱に変換される。エネル ギ26の残部は吸収されずにL側層14を貫通し、全部または大部分が反射ゾー ン】2の導電性材料16により以下に詳述するごとく当該材料の形態に応じて上 向きに反射される。
反射ゾーン12が舗装材料中におけるマイクロ波エネルギの最大貴人深度の17 2の位置またはその下方に配置されているとすれば、反射した又は戻されたエネ ルギは舗装路11の表面に到達する前に上側層14内で完全に吸収される。反射 ゾーン12が前記位置より上方にあれば、戻されたエネルギ26は舗装路IJの 表面から放出されて照射装置24に戻される。照射装置24は導電性材料27よ りなるものであるため、戻されたエネルギは再び反射され、上側層14に貫入す る。
反射ゾーン12と照射装置24との間の反射は、エネルギ26が上側層内でほぼ 完全に吸収されるまで継続する。いずれの場合にも、反射ゾーン12の効果はマ イクロ波加熱を下側層13と対比して上側N14内に集中させ又は局所化するこ とにある。
本発明者の先の発明に係る前記米国特許において記載されているとおり、マイク ロ波加熱のみによっては舗装路11の表面直下領域で相対的な加熱不足を生じる 。これは、低温外気との接触、またはマイクロ波加熱によって舗装路11の表面 まで押出された水分の蒸発に伴なう冷却作用によるものと考えられる。この相対 的加熱不足に対処するため、舗装路11の表面に熱ガスを供給して舗装路表面に おけるマイクロ波加熱を補助することができる。表面再生方法の実施に際して使 用される機材が燃料燃焼機関を含む場合には、かかる機関の高温排ガスを用いて 補助加熱を行なうことにより経済性を高めることができる。
アスファルトその他のバインダーが液状または半液状となる温度まで上側[14 を加熱した後、これに引続いて上側層の材料について再混合、厚さ調整等の必要 な再加工を行なうことができる。例えば再混合は、ロータリーチラー28等によ り現場で行なうことができ、また舗装路11から材料を一時的に持上げてドラム ミキサ等において再混合することもできる。この再混合の間には材料を高温ガス その他の手段によって更に加熱するのが一般には有利である。次に材料は、厚さ 調整装置29などの適宜の装置により形状を整定し、さらにローラ31その他の 圧密装置によって再圧密を行なう。
上述した表面再生工程は、特定の場所において連続的に実施することができ、ま た各作業を劣化した舗装路の長手方向に沿って連続的に実施しても良い6.:の 方法の実施に使用する機材、例えばマイクロ波照射装置24、ロータリーチラー 28、厚さ調整装置29およびローラ31等、またはこれらの代替手段は既知の 形式のものであっても良く、更に別体ユニットとして構成しても、本発明者の先 の発明に係る米国特許第4319856号に記載されているごとく1台の車両上 に一体的に設置する構成としても良い。
第3図の方法を劣化した舗装路11の完全な表面再生に関連して説明したが、同 様の作業工程を舗装路の比較的僅かな領域について実施して局所的な穴およびき 裂等を補修しうろことは勿論である。さらに、特定の舗装路11について前記作 業を再劣化が生じる毎に定期的に、一般には数年に1回の割合で、表面再生また は補修を行なえるものであることも言うまでもない。
既に指摘したように、反射ゾーン12は導電性材料よりなる連続シートによって 限定することができ、このシートは厚いものである必要はなく、所望ならば金属 フォイルをもって構成することができる。金属は一般に高価であり、エネルギを 集中させるべき舗装路11の面積が大きな場合には特に高額となるので、単位面 積当りの使用金属量を少なくすることが望ましい。この目的のため並びに敷設を 容易にするため、第4図に示すごとく、反射ゾーン12を形成する導電性材料1 6aを、例えばポリエチレンプラスチックのような可撓性の裏打ち材料のシート 32に支持された、金属の非常に薄いコーティング層又はメッキ層とすることが できる。非常に薄い金属層を可撓性の裏打ちソートに接着させる技術は、当業者 にとって既知であり、例えば壁の保護層ならびに食品または贈答品の包装用紙な どの製品を型造する場合に使用されている。金属粒子を裏打ち材料に一体Cコ。
接着する非導電性バインダー材料を使用する特殊な被覆方法は、少なくともある 場合には充分な導電性を示さないので、かかる特殊方法で形成された層16aは その導電性を試験する必要があり、さもなげれば補強材料トに金属被覆を形成す るために別の方法を用いなければならない。
反射ゾーン12は、導電性材料]、6aよりなる連続した又は中断されていない 層を含む必要がない。互いに離間させて密接に配置された開口部33の配列は、 反射ゾーン12の平面内における開口部の最大寸法が舗装路11の加熱に用いら れるマイクロ波エネルギの波長と対比して小さい場合には、導電性材料16′a を貫通させて形成することもできる。全マイクロ波スペクトルは、約75釧から 約081■までの波長に対応する約400MILzから約300000 MHz までの周波数を含んでいる。実際問題として、殆どの国Gごおいて現行の法規に よって工業的なマイクロ波機器に対応する特定の周波数が規定されている。現時 点で米国内において規定されている周波数は、915MHzおよび2450MH zであり、対応する波長はそれぞれ約33co+および12■である。
使用される金属のコストは、前述の開口部33を形成することによって大幅に低 減され、同時にその開口部は他の理由でも望ましいものである。例えば、導電性 材料の連続シー ト16aは下側層13および上側層14内に存在するコンクリ ート間の直接的な接合を阻止する。裏打ち材料32を貫通する開口部33が設け られている場合には、かかる接合を生じさせて完全に一体化された単一の舗装路 11の構造を実現することが可能となる。
反射ゾーン12は、将来における補修作業の間マイクロ波が舗装路11内に貫入 するのを制限し、上側層14内に加熱を集中させるべく意図されたものであるが 、下側層13の隣接部分Qこついての若干限定された加熱は、ある補修作業にと っては好都合な場合がある。下側IW13への熱伝導による上側層14の冷却が 抑制され、前述したごとき接合が促進される。限定された下側層13の加熱は、 開口部33の寸法等をマイクロ波エネルギの一部のみを透過しうるように設定し て実現することができる。
導電性材料の薄いシー目6bを貫通する開口部33は、開口部の最大寸法がマイ クロ波の波長に比べて小さい場合には、そのエネルギの大部分を透過させない。
例えば、寸法が3.1.8cm (1,25in)の開口部33は915門Hz のマイクロ波エネルギの大部分を透過させない。寸法が10.16 cm(4i n)の開口部は、そのようなエネルギの約30%を透過させる。寸法が12.7 0 am (S in)の開口を互いに離間させて密接に配置した導電性材料よ りなる薄い層16aは、本発明の目的に対しマイクロ波エネルギをほとんど反射 しない。それゆえに下側IJ1.3の限定的な加熱を行なうためには、希望する 加熱の程度にもよるが、915MHzのマイクロ波エネルギの場合には最大寸法 が波長の約10〜30%の範囲内に収まるように開口部33を適合させればよい 。なお、導電性材料16aの厚さ自体を増大させる場合には、上限および下限は それぞれある範囲内で増大する。
も良く、例えば上述した寸法上の基準に合致する開口部33cを存する金属製の メ・7シ二またはスクリーン16cを用いることができる。このようなメノシニ 又はスクリーン16cは、交点37で互いに交差する金属製要素34.36間に おける良好な導電性により特徴づけられる型式のものでなければならない。更に 他の実施例として、反射ゾーン12を、金属製テープのス1〜リップ16dを下 側[13の表面に設けて上述した寸法上および電気的な基準に合致するパターン を有する格子として形成しても良い。
既に指摘し7たように、マイクロ波の照射に対応して上側N14に生起される温 度分布は、反射ゾーン12を異なった深度に配置することにより、換言すれば本 発明の目的に対応して上側層の厚さを適宜に選択することによって変化させるこ とができる。多くの場合には、加熱が上側JilA内で均一に行なわれることが 望ましい。第5A図を参照すると、915MHzのマイクロ波エネルギを使用す る場合には、殆どの舗装材料に対して反射ゾーン12を舗装表面から約6.4  cTn (2,5in)の深度に位置させることにより、上側層14を極めて均 一に加熱することができる。第5八図の曲線38は、反射ゾーンX2が設けられ ておらず、高温ガス等による補助的な表面加熱も行なわれない時の舗装材料に生 起される典型的な加熱パターンを温度および深度の関数として示すものである。
この加熱パターンでは、深度約7.6 cm (3in)まで温度がほぼ一様で ある。さらに、この深度から約19.1cm (7,5in)の深度までは温度 が急激な割合で低下し7、それより下方の領域においては有意な加熱は生じない 。
深度約6.41J(2,5in)又はその近傍に反射ゾーン12を配設すること により、曲線39に示すよ・)な加熱パターン39が生起され、その場合には、 上側層材料における異なる部位の間での最大の温度変動は約12%である。反射 ゾーン12を舗装路表面に一層接近するように偏移させることによって」:側層 の厚さを減少させると、温度分布自体はより均一になるが、場合によっては所望 の深度に対する舗装路の再加工が行なえなくなることがある。
第5A図における曲線38の点×。とX、との間の部分は、マイクロ波エネルギ が上側層材料に最初に貫入した時にマイクロ波エネルギにより生起される加熱パ ターンを示している。
曲線41は、反射ゾーン12からの反射に起因する加熱の付加的な寄与分を示し 、その方向が逆である点を除いては点X。
とX2との間の基本的な加熱曲線38の部分に対応し、この曲線により表わされ る加熱は舗装路の深度部分よりはむしろ上側層で生ずるものである。マイクロ波 エネルギの未吸収部分は、一時的には上側層材料から離脱するが、前述したよう にマイクロ波照射装置によって再反射され、第5A図に曲線42で示すごとく上 側層の加熱に対して改めて寄与する。
舗装路の深部部分よりはむしろ上側層で加熱が行なわれることを除けば、曲線4 2は、基本的な曲線38の最終部分X、−X。
に一致する。最終的な加熱パターン39は、曲線41,42 、ならびに点X。
およびx1間の曲線38の総和である。
基本的な加熱曲線38の特性を同様に変化させることによリ、反射ヅーン12が 舗装路表面下方の他の深度に配置されており、しかもある状況下であまり均一で ない加熱パターンが好ましい場合の最終的な加熱パターンを決定することができ る。例えば、第5B図は、一般的な舗装材料においてマイクロ波エネルギの最大 貫入深度の約172である約9.5cm(3,75in)の深度に反射ゾーン1 2を配置したときの最終的な加熱パターンを示すものである。
第5B図における基本的な加熱曲線38の部分Xo−Xaは、マイクロ波エネル ギが上側層に貫入する際のマイクロ波エネルギによる上側層の加熱寄与分を表わ している。曲線43は、反射ゾーン12より反射されたエネルギによる加熱の付 加的な寄与分を示し、基本的な加熱曲線38の残余部分X4−X3に対応する。
最終的なマイクロ波エネルギの加熱パターン39aは、曲線部分X。X4 と曲 線43との総和であり、所望の不均一な温度−し昇を生ずるものである。温度は 深度とともに著しく増大し、反射ゾーン12の近傍で最大となる。
1−1側層4,1料の比較的深部においてマイクロ波加熱の程度が増大すること ば、ある条件のFでは幾つかの理由で有用である。既に指摘したように、高温ガ ス又は他の加熱源からの補助的な熱を舗装路表面に加えても良い。このような補 助的な熱は、マイクロ波加熱に必要な一定時間内ではあまり深く貫入しないので 、これらを組み合わせた加熱の全体的な均一性は、比較的深部にマイクロ波を集 中させて加熱することにより助長されるものでる。反射ゾ・−ン12の近傍にお ける比較的高温の加熱も、第6図に示すごとき特定の実施例によりエネルギを集 中させ・うる舗装路が必要とされる場合に望ましいことがある。
第6図の舗装路11aは、例えばポルトランドセメントコンクリートよりなり、 一般的な補強筋、通常は補強調筋を有する非熱可塑性の下側層13aを具えてい る。マイクロ波反射ゾーン12aを補強筋44の最上層のすぐ上側に配置し、か つ開口部33aが貫通している形式のものとし、本例においては反射ゾーン12 aの導電性材料16eをワイヤメツシュにより構成する。マイクロ波エネルギを 集中させることのできる舗装路】laを横築するにあたり1、ポルトランドセメ ントコンクリートよりなる既存の舗装路を利用すべき場合には、古いコンクリー トの上側部分についてコールドミル作業を行なって当該部分を前述の要領で除去 することにより、補強筋44の一ヒ側層を露出させて反射ゾーン1.2aを補強 筋44のすぐ上側に設置可能とすることができる。
熱可塑性コンクリートよりなる一ヒ側層14aの敷設に先立って、熱可塑性シー ラント46の中間層を反射ゾーン12の上側に配置し、次に上側層14aの舗装 材料を前述の要領で敷設し、厚さ調整および圧密を行なう。シーラント46はア スファルト、硫黄等、熱によって溶融して近接する割れ目、き裂等に流入し、か つ硬化後にかかる開口に対する水分の侵入を阻止するシール機能を発揮する物質 で構成すること高温ガスによる加熱に引続いて厚さ調整および再圧密を前述の要 領で行なうことによって再生することができる。この表面再生の間に、マイクロ 波加熱によりシーラント46を溶融し、反射ゾーン12aの開口部を通過させて ポルトランドセメントコンクリート製の下側層13aの隣接部分におけるき裂4 7その他の開口内に流入させ、劣化の進行を阻止すると共にかかる措置を講じな い場合には上記開口内に滞留するおそれのある水分から補強筋を保護可能とする ことができる。
状況によっては、第5B図について前述した加熱パターンを用いて第6図に示す 形式の舗装路11aの表面再生を行なうのが有利である。この場合には反射ゾー ン12aの近傍にマイクロ波加熱を集中させることができるので、シーラント4 6を完全に溶融し、かつ適切に加熱することが可能となる。かかる加熱パターン によれば、さもなければ適当と考えられる温度よりも高い融点を有するシーラン ト46を実用的に使用することも可能となる。この種の加熱パターンは、反射ゾ ーン12aを第5B図について説明した深度に、換言すれば殆どの舗装材料につ いては9.5 cm(3,75in)の深さに配置することによって実現可能で ある。
以上においては劣化した舗装路の補修作業を、もっばら舗装路の完全な表面再生 を行なう実施例について説明した。
本発明はまた、舗装路の特定の部分のみについての補修を容易に実施可能とする ものでもある。例えば、第7図を参照すると、アスファルトコンクリート製の道 路52の隣接レーン49.51の間の結合部または接合部4Bは、道路の他の部 分が補修を必要とするに至る以前に劣化する場合が多い。
このような接合部4Bは、レーン49.51が通常は時間的に相前後して設置さ れるものであり、両レーンの材料の硬化条件および温度条件が相違することがあ るために、ぜい弱となりがちである。このような劣化した接合部48は、レーン 49.51が熱可塑性コンクリートよりなる上側層14bの下側にマイクロ波反 射ゾーン12bを有し、マイクロ波エネルギを集中させることのできる前述の舗 装路よりなる場合には、容易かつ経済的に補修することができる。レーン49. 51の接合部48およびその近傍部分を照射装置24aからのマイクロ波エネル ギによって加熱し、かつ、前述の要領で厚さ調整および再圧密を行なってそれ以 前よりも強力な接合部を形成することができる。
本発明の方法は、レーン49.51が当初はマイクロ波反射ゾーン12bによっ てエネルギを集中させることのできる舗装路ではない場合であっても、その劣化 した接合部の補修に応用しうるちのである。2つのレーン49.51における接 合部4Bの近傍部分をコールドミル等の適宜手段によって除去して、第8図に示 すごとく幅が少なくとも数センチメートルのスロット53を形成することができ る。そして、前述したいずれかの形式のマイクロ波反射材料16fをスロット5 3の底部に沿って設置する。次に、スロット53内に熱可塑性舗装材料54を充 填し、この材料はスロットを形成するために除去したものであっても、一部もし くは全部が新たな材料であっても良い。この舗装材料54、ならびに元のレーア 49.51の隣接部分を前述したごとくマイクロ波エネルギおよび高温ガスによ って効果的に加熱することができる。
さらに、加熱された材料の再混合、厚さ調整および再圧密を行なうことにより、 はぼ一体の舗装路としてのレーン49゜へ 51を形成する。
次に第9図を参照すると、はぼ同様の方法によってポルトランドセメントコンク リートよりなる道路56と、隣接する比較的薄いアスファルトコンクリート製の 路肩部57との間の劣化した接合部の補修を行なうことができる。特り乙路肩部 57の劣化した部分をコールドミル等により除去してポルトランドセメント、7 ンクリートよりなる道路56と平行に延在炉るスロソb 53aを形成し、その スロットの底部Gト沿ってマイクロ波反射材料16eを設置することができる。
次に、スロノ) 53a内に除去した材料54aまたは新たな熱可塑性舗装材料 を充填することができる。材料54aのマイクロ波照射装K 24 aによる加 熱、ならびに引続く再混合、厚さ調整および再圧密によって道路56と路肩部5 7との間の補修された継手を形成することができる。その後は、マイ・クロ波エ ネルギによる材料54aの再加熱、ならびに引続く再混合又はかき交ぜ、厚さの 再調整および再圧密によって補修作業を必要な時点で反覆的に実施することがで きる。
マイクロ波エネルギを補修作業に際してより効率よく使用できることに加えて、 第9図の方法は更に他の利点を有するものである。多くの熱可塑性コンクリート 舗装材料54aは、ボルトランドセ、メントコンクリートではき裂または割れを 生じる温度まで急速か゛つ強力に加熱することができる。
第9図の方法は、マイク波加熱に際しての異なる公差を潜在的に補償しうるちの である。熱可塑性材料54a内を下向きに伝播するエネルギは、反射ゾーン]、 6eによって前述の要領でその材零4中に集中させることができる。照射装Lf fi24a側からF向きに伝播してポルトランドセメントコンクリ−)・56内 に貫入するエネルギは集中化されず、より深く貫入して完全に吸収される。した がってポルトランドセメントコンクリートは隣接する熱可塑性材料54aよりも 緩かに、しかも低い強度で加熱される、−とになる。
第7図〜第9図の方法を道路に沿い又は隣接して延在する劣化した領域の補修に 関連して説明したが、道路の幅方向に延在する接合部、き裂等の劣化領域を同様 の方法で補修し・うろことは勿論である。
上述の実施例においては本発明を、上側層が冷却によって硬化および固化するホ ットミックスまたは加熱された熱可塑性材料で構成される舗装路および舗装方法 に適用している。次に第10図を参照すると、舗装路11bの上側領域内のマイ クロ波加熱は上側層14cがコールドミックス、すなわち所定時間の経過後に乳 化または重合化してコンクリートを硬化させる熱可塑性材料よりなる場合にも極 めて有利である。かかるコールドミックスは非加熱状態で敷設されるべきものと して構成されているが、その養生または硬化過程は、養生すべき材料の全体にわ たって適当な加熱を均一に行なうことにより促進することができる。そのために マイクロ波加熱を行ない、前述の実施例におけると同様にマイクロ波エネルギの 必要以上の深度までの貫入を阻止すれば相当の経費節減が可能となる。
この場合にも下側層13aを前述したいずれかの新たに敷設された材料によって 形成することができ、またエネルギを集中させることのできる舗装路の構築に古 い舗装路の材料をリサイクル使用することもできる。好適には液状アスファルト 等の粘着層を下側層13aの表面上に塗布し、次に前述したいずれかの導電性、 材料16gを下側層上の所定位置に敷設する。導電性材料16gが開口部を有し ない構成のものであれば、別の粘着層を塗布しても良い。次にコールドミックス のと側層14cを既知の舗装車両その他の適宜手段によって敷設し、多くの場合 には初期圧密を行なうのが望ましい。
次に前述の要領で舗装路内にマイクロ波エネルギを照射して上側層111Cを加 熱するが、本例では過度の加熱を行なわないのが一般に有利である。典型的な例 では上側層14cを約60”C(140°F)の温度まで加熱するが、好適な温 度はコールドミックスの組成いかんによってかなり相違するものである。
マイクロ波加熱は場合によっては上側層14cの表面に付加的な熱を作用させて 補足するものであり、これに引続いて舗装路を再び圧密し、かつ養生させる。舗 装材料の熱伝導率が低いことに起因して、上側層14cの初期の温度は養生期間 の少なくとも相当の時間にわたり低下せずに維持され、したがって養生を促進す ることができる。
舗装路11bは後にマイクロ波加熱、かき交ぜ又は再混合、および再圧密を第3 図について説明した要領で実施することによって表面再生または補修しうるちの であり、この場合にもマイクロ波反射材料16gによって不必要な深度加熱およ びマイクロ波エネルギの浪費を回避することが可能である。
本発明を特定の実施例について詳述したが、これらは例示であゲCも本発明を限 定するものではなく、本発明につい−0種々の変更を行ないうろことは勿論であ る。
温及 国際調査報告

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.マイクロ波の吸収性を有する熱可塑性舗装材料よりなる上側層を、マイクロ 波エネルギを貫入させうる材料よりなる下側層の上に敷設する工程を含み、前記 上側層の厚さを、マイクロ波エネルギが貫入しうる前記熱可塑性舗装材料の最大 厚さよりも小さく設定する舗装方法において: 前記上側層と前記下側層との間に、下向きに伝播するマイクロ波エネルギの少な くとも一部を反射して前記上側層内に戻すマイクロ波エネルギ反射ゾーンを形成 する工程を具えることを特徴とする舗装方法。
  2. 2.請求の範囲第1項の方法において、前記マイクロ波反射ゾーンを、導電性材 料を前記上側層および前記下側層の間に配置することによつて形成する工程を更 に具えることを特徴とする方法。
  3. 3.請求の範囲第2項の方法において、前記導電性材料を、下向きに伝播するマ イクロ波エネルギの第1の部分を反射して前記上側層内に戻し、かつ、そのマイ クロ波エネルギの第2の部分を前記下側層に向けて下向きに透過させるように配 置する工程を更に具えることを特徴とする方法。
  4. 4.請求の範囲第3項の方法において、前記マイクロ波反射ゾーンとして、相互 に離間した開口部を有し、これら開口部が前記マイクロ波エネルギの一部のみを 前記下側層内に透過するように寸法が設定されている反射ゾーンを形成する工程 を更に具えることを特徴とする方法。
  5. 5.請求の範囲第1項の方法において、前記上側層の厚さを、前記反射ゾーンが 前記上側層の表面の下方における所定の深度に配置されて前記マイクロ波エネル ギの照射時に前記上側層内で所定の温度分布パターンを生じさせるように選定す る工程を更に具えることを特徴とする方法。
  6. 6.請求の範囲第1項の方法において、前記マイクロ波反射ゾーンを前記上側層 の頂部から約5〜13cm下方の深度に位置決めする工程を更に具えることを特 徴とする方法。
  7. 7.請求の範囲第1項の方法であつて、前記下側層の材料が非熱可塑性コンクリ ートであるものにおいて、前記マイクロ波エネルギ反射ゾーンとして、相互に離 間し且つ最大寸法が前記マイクロ波エネルギの波長より小さな開口部を有する反 射ゾーンを形成し、この反射ゾーンの上に上側層を敷設するに先立つて該反射ゾ ーンに隣接して熱可塑性シーラントの層を形成する工程を更に具えることを特徴 とする方法。
  8. 8.請求の範囲第7項の方法において、前記上側層がマイクロ波エネルギの貫入 しうる前記最大厚さの約1/2の厚さを有し、これによりマイクロ波加熱を前記 上側層の上側領域におけるよりも前記シーラントの領域でより強力に行なわせう るように前記上側層を形成する工程を更に具えることを特徴とする方法。
  9. 9.請求の範囲第1項の方法であつて、アスフアルトコンクリートコールドミツ クスよりなる前記上側層を形成するものにおいて、マイクロ波エネルギを前記コ ールドミツクス内に下向きに照射して該コールドミツクスの養生を促進する工程 を更に具えることを特徴とする方法。
  10. 10.請求の範囲第1項の方法であつて、劣化した既存の舗装路を用いて前記下 側層を形成するものにおいて、前記劣化した既存の舗装路の上側部分を除去し、 導電性材料を前記劣化した既存の舗装路の残存部分の表面上に配置して前記マイ クロ波反射ゾーンを形成し、前記導電性材料の上に前記上側層を敷設する工程を 更に具えることを特徴とする方法。
  11. 11.請求の範囲第10項の方法であつて、前記既存の舗装路が熱可塑性コンク リートよりなるものにおいて、前記除去された上側部分の材料について加熱およ び再混合を行ない、その加熱および再混合された材料を前記上側層の敷設に際し て使用することを特徴とする方法。
  12. 12.請求の範囲第1項の方法であつて、別個に形成された既存の2つの舗装区 域の間の継手の再舗装を含むものにおいて、前記舗装区域の少なくとも一方から 材料を除去して、前記継手に沿つて延在し、かつ、マイクロ波エネルギが貫入し うる熱可塑性舗装材料の前記最大厚さより小さい深さを有するスロツトを形成し 、このスロツトの底部に導電性材料を配置して前記マイクロ波反射ゾーンを形成 し、前記スロツト内にマイクロ波吸収性を有する熱可塑性舗装材料を充填して前 記上側層を形成し、この熱可塑性舗装材料を圧密して前記継手を再生する工程を 更に具えることを特徴とする方法。
  13. 13.マイクロ波吸収性材料よりなる下側層を形成し、この下側層の表面上に導 電性金属層を、下向きに伝播するエネルギの少なくとも一部を反射して上向きに 戻す形態を持たせて配置し、 この導電性金属層の上にマイクロ波吸収性を有する熱可塑性舗装材料よりなる上 側層を、マイクロ波エネルギがその熱可塑性舗装材料中に貫入しうる最大距離よ り小さな厚さを有するように敷設し、 その熱可塑性舗装材料について形状整定および圧密を行ない、定期的に前記上側 層のマイクロ波加熱、並びにその形状整定および圧密を行なうことにより表面再 生が可能な、マイクロ波エネルギを集中させることのできる舗装路を形成する工 程を具えることを特徴とする舗装方法。
  14. 14.請求の範囲第13唄の方法において、マイクロ波エネルギを前記上側層内 に照射して該上側層を分解し、分解されだ上側層の材料について再混合を行ない 、再混合された材料について再圧密を行なつて前記舗装路の少なくとも一部を補 修する工程を更に含むことを特徴とする方法。
  15. 15.少なくとも上側部分がマイクロ波吸収性を有する熱可塑性コンクリートよ りなり、その上側層の下方に配置される材料がマイクロ波エネルギを貫入させう る材料よりなる舗装路の補修方法において、 マイクロ波エネルギを前記舗装路内に下向きに照射してその内部を加熱し、 そのマイクロ波エネルギの少なくとも一部を、マイクロ波エネルギが熱可塑性コ ンクリートを貫入しうる最大距離より小さい予定深度に相当する前記舗装路の表 面の下方の領域で反射させて上向きに戻すことによつて前記加熱を前記舗装路の 上側層内に集中させ、前記舗装路における前記上側層の加熱された材料を再圧密 する工程を具えることを特徴とする補修方法。
  16. 16.少なくとも上側層がマイクロ波吸収性を有する熱可塑性舗装材料よりなり 、その上側層の下方に配置された材料がマイクロ波エネルギを貫入させうる材料 よりなり、上側層の厚さを、マイクロ波エネルギが前記舗装材料を貫入しうる最 大距離より小さく設定した舗装路において、前記上側層と前記下方の材料との間 に配置されたマイクロ波エネルギ反射ゾーンを具え、この反射ゾーンを、前記上 側層と前記下方の材料との間の比較的薄い導電性材料よりなり、かつ、下向きに 伝播するマイクロ波エネルギの少なくとも一部を反射して前記上側層内に戻す形 態を有する層により限定してなることを特徴とする舗装路。
  17. 17.請求の範囲第16項の舗装路において、前記導電性材料の層を前記舗装路 の表面より約5〜13cm下方の深度に配置したことを特徴とする舗装路。
  18. 18.請求の範囲第16項の舗装路において、前記導電性材料の層に相互に離間 した複数の開口部を形成し、該開口部の最大寸法を、前記マイクロ波エネルギの 波長より小さく、しかも下向きに伝播する前記マイクロ波エネルギの一部のみが 前記マイクロ波反射ゾーンの下方の材料中に向けて下向きに透過するに十分な大 きさとしたことを特徴とする舗装路。
  19. 19.請求の範囲第18項の舗装路であつて、前記導電性材料の下方に配置され た材料が非熱可塑性コンクリートよりなるものにおいて、前記導電性材料に隣接 して延在する熱可塑性シーラント材料の層を更に具えることを特徴とする舗装路 。
  20. 20.請求の範囲第16項の舗装路において、前記導電性材料を、可撓性を有す る非導電性シート材料の厚い裏打ち材に接着した比較的薄い金属コーテイングに より構成したことを特徴とする舗装路。
  21. 21.請求の範囲第16項の舗装路において、前記導電性材料を金属メツシユで 構成し、そのメツシユの開口部の最大寸法をマイクロ波エネルギの波長より小さ く設定したことを特徴とする舗装路。
  22. 22.請の範囲第16項の舗装路において、前記導電性材料が金属テープの交差 ストリツプを含むことを特徴とする舗装路。
  23. 23.マイクロ波エネルギを集中させることのできる舗装路において、 マイクロ波吸収性舗装材料よりなる下側層と、この下側層の上に配置された導電 性金属よりなり、下向きに伝播するマイクロ波エネルギの少なくとも一部を反射 して上向きに戻す形態を有する層と、前記導電性金属の上に配置されたマイクロ 波吸収性を有する熱可塑性コンクリートよりなり、その熱可塑性コンクリートを マイクロ波エネルギが貫入しうる最大距離より小さい厚さを存する上側層とを具 えることを特徴とする舗装路。
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