JPWO2007023833A1 - 舗装用材料とそれを用いる舗装体の構築方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明で用いる舗装用バインダ乳剤とは、アスファルト等の瀝青系バインダや石油樹脂系バインダなどの舗装用バインダを乳化して得られるアスファルト乳剤や石油樹脂系バインダ乳剤などの舗装用バインダ乳剤である。
このうち、まずアスファルト乳剤について説明すると、アスファルト乳剤に用いることができる瀝青系バインダ材としては、ストレートアスファルト、ブローンアスファルト、セミブローンアスファルト、プロパン脱瀝アスファルト等の石油アスファルト、レーキアスファルト等の天然アスファルトなどを挙げることができる。これらの瀝青系バインダ材はその1種類だけを使用しても良いし、2種類以上を適宜組み合わせて使用しても良い。
次に、本発明において乳化して石油樹脂系バインダ乳剤とされる石油樹脂系バインダとは、熱可塑性樹脂及びゴム、粘着付与剤、可塑剤を配合してなるものであり、必要に応じて、さらに、剥離防止剤及び/又は粘着抑制剤を配合してなるものである。
本発明で使用する、アスファルト乳剤(改質アスファルト乳剤を含む)及び石油樹脂系バインダ乳剤などの舗装用バインダ乳剤は、上記のような瀝青材、又はこれを上記のような改質剤で改質したもの、或いは上記のような石油樹脂系バインダを、乳化剤を用いて乳化することにより得ることができる。乳化に用いることができる乳化剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤のいずれを使用しても良く、これら界面活性剤のいずれか1種を使用しても、いずれか2種以上を組み合わせて用いても良い。
本発明で使用する非水溶性のエポキシ樹脂としては、非水溶性であって、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、若しくは、同じく非水溶性であって、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と、分子内に2個未満のエポキシ基を有するエポキシ樹脂との混合物を用いることができる。これらのエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型等のグリシジルエーテル;ダイマー酸型、三級カルボン酸型のグリシジルエステル;又は、芳香族アミン型、アミノフェノール型のグリシジルアミンなどが挙げられ、これらの非水溶性のエポキシ樹脂は、いずれか1種を単独で使用しても良いし、いずれか2種以上を併用しても良い。中でも、ビスフェノールA型のジグリシジルエーテル、ビスフェノールF型のジグリシジルエーテル、又はこれらの混合物を用いるのが好ましい。
本発明で非水溶性のエポキシ樹脂の硬化剤として使用するアミン系化合物としては、使用する非水溶性のエポキシ樹脂と反応してエポキシ樹脂を硬化させることができる限り、基本的にはどのようなアミン系化合物を使用しても良いけれども、好ましくは、ポリアミノアミド;若しくはポリアミノアミドとポリアミンの混合物;若しくはポリアミノアミドと、ポリアミノアミド以外の変性ポリアミンの混合物;若しくはポリアミノアミドと、ポリアミンと、ポリアミノアミド以外の変性ポリアミンの混合物を用いるのが良く、より好ましくは、ポリアミノアミド、若しくはポリアミノアミドと変性脂肪族ポリアミンとの混合物を用いるのが良い。
本発明の舗装用材料は、上記の成分以外にも、例えば、セメント、顔料、遮熱顔料、中空粒子などを成分とすることができる。
上記のような本発明の舗装用材料を用いる舗装体の構築方法を、例えば排水性舗装の表面硬化層を構築する場合を例に説明すれば、以下のとおりである。
舗装用バインダ乳剤としてアスファルト乳剤を用い、以下に示す材料を表1に示す配合量(質量部)で配合し、混合ミキサを用いて混合して、No.1ないしNo.8の本発明の舗装用材料を製造し、その分解時間、引張強度、その時の伸び率、並びに、接着強度を測定した。対照として、エポキシ樹脂をエマルション化して配合した舗装用材料(No.9、No.10)、アスファルト乳剤のみを配合した舗装用材料(No.11)、メタクリレート樹脂(MMA)のみを配合した舗装用材料(No.12)を用意して、同様に試験した。なお、硬化剤としてのアミン系化合物と、主剤としての非水溶性エポキシ樹脂の配合割合は、非水溶性エポキシ樹脂のエポキシ当量と、硬化剤としてのアミン系化合物の活性水素当量とが1対1になる配合割合とした。
(1)アスファルト乳剤:
・改質アスファルト乳剤(商品名「KA−1」、ニチレキ株式会社製造)(蒸発残留分濃度65質量%)
(2)非水溶性エポキシ樹脂:
・ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル(商品名「レジコンPN−018」、ペトロケミカルス株式会社製造)(固形分100%、エポキシ当量190g/eq)
・ビスフェノールF型ジグリシジルエーテル(商品名「レジコンPN−019」、ペトロケミカルス株式会社製造)(固形分100%、エポキシ当量168g/eq)
(3)アミン系化合物
・ポリアミノアミド(商品名「レジコンPH−006」、ペトロケミカルス株式会社製造)(濃度40質量%水溶液、活性水素当量190g/eq)
・変性脂肪族ポリアミン(商品名「レジコンPH−001」、ペトロケミカルス株式会社製造)(濃度77質量%水溶液、活性水素当量190g/eq)
(4)アクリル化合物
・変性アクリレート(商品名「レジコンPN−003」、ペトロケミカルス株式会社製造)(固形分100%、エポキシ当量(換算)100g/eq)
(5)メタクリレート樹脂
・MMA(商品名「ポーラスモード樹脂」、株式会社菱晃製造)
試験方法は以下のとおりである。
(a)分解時間:
・製造した各舗装用材料を20℃で放置し、その表面を指で触っても舗装用材料が指に付かなくなった時間(分)とした。
(b)引張強度及び伸び率:
・引張強度と伸び率の測定はJIS K6251に定められている「加硫ゴムの引張試験方法」に準じて行った。すなわち、試験する各舗装用材料のそれぞれを鋼板上に厚さ約2mmとなるように塗布し、分解・硬化させた後、長さが100mm、両端の拡大部の幅が25mm、中央の狭隘部の幅が10mmのダンベル状の試験片を切り出し、−10℃又は20℃の恒温槽で4時間養生した後、試験片両端の拡大部を試験機のつかみ具で把持して、所定の一定速度で引っ張り、試験片が破断したときの荷重並びに伸びを測定した。引っ張り強度は、測定された試験片破断時の最大引っ張り荷重を試験片断面積で除して求めた。また、伸び率は、試験片破断時の最大伸びの試験片の元の長さに対する割合である。
・接着試験は、JIS K5400に規定されている付着強さの試験方法に準じて行った。すなわち、70×70×20mmの大きさの鋼板の片面に、試験する各舗装用材料のそれぞれを約3mmの厚さに塗り、その上に引っ張り用の鋼製ジグを載せ、さらにその上に質量約1kgの錘を載せて、24時間静置した。静置後、錘を取り除き、ジグの周りを40×40mmの大きさに、鋼板に達する切り傷を付け、その状態で引張試験機にセットして、鋼板に対して鉛直方向に引張荷重を加えて、最大引張荷重を測定した。引張接着強度A(MPa)は、測定された最大引張荷重T(N)から下記の計算式によって求め、各舗装用材料ごとに3回行った結果の平均値を求めた。試験温度は20℃で行った。
計算式:
A(MPa)={T(N)/16(cm2)}×104/106
以上の各試験の結果を表1に併せて示す。
舗装用バインダ乳剤として、アスファルト乳剤に代えて、石油樹脂系バインダ乳剤(商品名「CO−1」、ニチレキ株式会社製造)(蒸発残留分濃度55質量%)を用いた以外は実験1と同じ材料を用い、実験1と同様にして、各材料を表2に示す配合量(質量部)で配合し、No.13ないしNo.18の本発明の舗装用材料を製造した。製造したNo.13ないしNo.18の舗装用材料について、実験1と同様に、その分解時間、引張強度、その時の伸び率、並びに、接着強度を測定した。なお、硬化剤としてのアミン系化合物と、主剤としての非水溶性エポキシ樹脂の配合割合も実験1と同様に、非水溶性エポキシ樹脂のエポキシ当量と、硬化剤としてのアミン系化合物の活性水素当量とが1対1になる配合割合とした。結果を表2に示す。表2には、実験1におけるアスファルト乳剤のみを配合した舗装用材料(No.11)、メタクリレート樹脂(MMA)のみを配合した舗装用材料(No.12)の結果も、比較のため、併せて示した。
実験1で用いたのと同じ材料を用い、表1のNo.1〜No.6の舗装用材料に示す配合で、アスファルト乳剤と硬化剤だけを混合して、No.1A〜No.6Aの6種類の硬化剤入りのアスファルト乳剤を製造し、20℃で放置して、その分解までの時間を調べた。また、実験1で用いたのと同じアスファルト乳剤に、硬化剤として、以下に示す6種類のアミン系化合物を混合して、No.19A〜No.24Aの6種類の硬化剤入りのアスファルト乳剤を製造し、上記と同様に、分解するまでの時間を調べた。分解したかどうかの判定は、混合物中に塊が発生した時点をもって分解と判定した。結果を表3に示す。
・エポキシ変性脂環族ポリアミン(商品名「レジコンPH−009」、ペトロケミカルス株式会社製造)(濃度73質量%水溶液、活性水素当量190g/eq)
・マンニッヒ変性脂肪族ポリアミン(商品名「レジコンPH−036」、ペトロケミカルス株式会社製造)(濃度42質量%水溶液、活性水素当量190g/eq)
・脂肪族ポリアミン(ジエチレントリアミン)(商品名「レジコンPH−037」、ペトロケミカルス株式会社製造)(濃度11質量%水溶液、活性水素当量190g/eq)
・芳香族ポリアミン(ジアミノジフェニールメタン)(商品名「レジコンPH−038」、ペトロケミカルス株式会社製造)(濃度60質量%水溶液、活性水素当量190g/eq)
・脂環族ポリアミン(イソフォロンジアミン)(商品名「レジコンPH−039」、ペトロケミカルス株式会社製造)(濃度21質量%水溶液、活性水素当量190g/eq)
・ポリオキシプロピレンジアミン(商品名「レジコンPH−040」、ペトロケミカルス株式会社製造)(濃度60質量%水溶液、活性水素当量190g/eq)
実験2で用いたのと同じ材料を用い、表2のNo.13〜No.18の舗装用材料に示す配合で、石油樹脂系バインダ乳剤と硬化剤だけを混合して、No.13A〜No.18Aの6種類の硬化剤入りの石油樹脂系バインダ乳剤を製造した。製造した6種類の硬化剤入りの石油樹脂系バインダ乳剤No.13A〜No.18Aについて、実験3と同様にして、20℃で放置し、その分解までの時間を調べた。結果を表4に示す。
実験1におけるNo.1〜No.8のアスファルト乳剤を使用した本発明の舗装用材料、及び、No.9〜No.12の対照用の舗装用材料のそれぞれを用い、試験用の厚さ5cmの排水性アスファルト混合物上に、試験する各舗装用材料を散布(散布量:0.5kg/m2)し、次いで、細骨材(粒径0.5〜0.15mm)を散布(散布量:0.25kg/m2)する作業を2回繰り返し、表面に細骨材の層を2層に形成した試験用の舗装体、No.1T〜No.12Tをそれぞれ製造した。製造した各試験用の舗装体を十分に養生した後、以下に示す回転ホイールトラッキング試験、実車据え切り試験、すべり抵抗性試験の各試験に供した。結果を表5に示す。
60℃の恒温室内で、各試験用の舗装体の表面に規定荷重を負荷したソリッドタイヤ(直径200mm×幅50mm、接地圧:628kPa、ゴム硬度:JIS硬度78(60℃))を円を描くように走行させ、ソリッドタイヤの沈下量を測定し、沈下量が10mmに達したときの時間(分)を求めた。
恒温室内で60℃に養生した各試験用の舗装体の上に実車のタイヤを載せ、右に90度、左に180度、右に90度の回転を与えるようにタイヤを据え切りし、そのときに剥離する骨材の質量(g)を求めた。
すべり抵抗性の試験は、ダイナミック・フリクション・テスター(DFテスター)を用いて行った。すなわち、各試験用の舗装体の表面に散水しながらDFテスターを用いて動摩擦係数(μ)を測定した。DFテスターの円盤におけるタイヤゴムピースの線速度は40km/hとした。
実験2におけるNo.13〜No.18の石油樹脂系バインダを使用した本発明の舗装用材料を用い、実験5におけると同様にして、表面に細骨材の層を2層に形成した試験用の舗装体、No.13T〜No.18Tをそれぞれ製造した。製造した各試験用の舗装体を十分に養生した後、実験5におけると同様に、回転ホイールトラッキング試験、実車据え切り試験、すべり抵抗性試験の各試験に供し、さらに、以下に示す、実車据え切り試験による剥がれ個数試験に供した。また、実験5におけるNo.12Tのアクリレート樹脂を用いて構築された対照の舗装体についても、実車据え切り試験による剥がれ個数の試験を行った。結果を表6に示す。なお、表6中、No.12Tの舗装体についての回転ホイールトラッキング試験、実車据え切り試験、すべり抵抗性試験の各試験についての結果は、表5に示したものと同じものである。
恒温室内で50℃に養生した各試験用の舗装体の上に実車のタイヤを載せ、右に90度、左に180度、右に90度の回転を与えるようにタイヤを据え切りし、その後、実車のタイヤを取り除け、表面処理層が剥離して下層の排水性アスファルト混合物が見える領域の個数をカウントした。
実験2で製造したNo.16の舗装用材料と同じ配合の舗装用材料、及び、実験1で用いたNo.12と同じくメタクリレート樹脂(MMA)のみを配合した舗装用材料を用い、これらの各々に遮熱顔料(「サーモテックW用遮熱顔料」、ニチレキ株式会社販売)、及び中空粒子(「サーモテックW用中空粒子」、ニチレキ株式会社販売)を混合して、その遮熱性を試験した。遮熱性の試験は、「舗装」、Vol.40、No.3、株式会社建設図書、平成17年3月1日、17〜19頁に記載されている「遮熱性舗装室内照射試験法(暫定版)」に準じて行った。但し、試験温度は30℃で行った。
Claims (11)
- 少なくとも、舗装用バインダ乳剤と、非水溶性のエポキシ樹脂と、その硬化剤であるアミン系化合物とを成分とし、これら3種類の成分を、施工に際し施工現場で混合して製造される舗装用材料。
- 舗装用バインダ乳剤と、非水溶性のエポキシ樹脂の硬化剤であるアミン系化合物とが予め混合されており、その混合物を、施工に際し施工現場で非水溶性のエポキシ樹脂と混合して製造される請求項1記載の舗装用材料。
- アミン系化合物が、少なくともポリアミノアミドを含んでいる請求項2記載の舗装用材料。
- 舗装用バインダ乳剤が、アスファルト乳剤又は石油樹脂系バインダ乳剤である請求項1〜3のいずれかに記載の舗装用材料。
- アスファルト乳剤中の固形分100質量部に対し、非水溶性のエポキシ樹脂を10〜70質量部配合してなるか、石油樹脂系バインダ乳剤中の固形分100質量部に対し、非水溶性のエポキシ樹脂を10〜100質量部配合してなる請求項4記載の舗装用材料。
- さらに、セメント、顔料、遮熱顔料、及び/又は中空粒子を含む請求項1〜5のいずれかに記載の舗装用材料。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の舗装用材料を、施工面上に散布又は塗布する工程と、施工面上で舗装用バインダ乳剤の分解とエポキシ樹脂の硬化を進行させ、舗装用バインダと硬化したエポキシ樹脂とを含む舗装層を形成する工程とを含む、舗装用バインダと硬化したエポキシ樹脂とを含む舗装層を備えた舗装体の構築方法。
- さらに、骨材を散布する工程を含み、請求項1〜6のいずれかに記載の舗装用材料を、施工面上に散布又は塗布する工程と、骨材を散布する工程とが、いずれかを先にして、それぞれ同じか異なる回数ずつ1回以上行われる、請求項7に記載の舗装用バインダと硬化したエポキシ樹脂とを含む舗装層を備えた舗装体の構築方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の舗装用材料にさらに骨材を混合し、施工面上に敷き均す工程を含む、舗装用バインダ、硬化したエポキシ樹脂、及び骨材を含む舗装層を備えた舗装体の構築方法。
- 非水溶性エポキシ樹脂の硬化剤であるアミン系化合物を含み、そのアミン系化合物が少なくともポリアミノアミドを含んでいる舗装用バインダ乳剤。
- 舗装用バインダ乳剤が、アスファルト乳剤又は石油樹脂系バインダ乳剤である請求項10記載の舗装用材料。
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