JP3860839B2 - アスファルト組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
道路上に使用する準備のできたアスファルト組成物を製造するための、ビチューメンを骨材と混合する温度は、通常140〜170℃の範囲にある。しかし、いくつかの文献、例えばUS.3,832,200では、さらに高温を用いる必要があると教示する。
今日では、このようなホットビチューメンは、健康、安全および環境上、潜在的に有害であることがよく認識されているので、この技術分野では、より低温で扱うことの可能なアスファルト組成物を開発することに、多くの努力が向けられている。
これに関して、ホットビチューメンを水性乳化剤溶液と混合して得られるビチューメンエマルションの使用を見ることができる。これらのビチューメンエマルションは、通常、140℃よりももっと低い温度で骨材と混合することができ、このようして、上記した有害要素をよりうまく制御することが可能である。
しかし、ビチューメンエマルションから作られるアスファルト組成物は、エマルション破壊、圧縮および作業中に水を逃がすために、かなりの高気孔率のビチューメン/骨材混合物を必要とする。そのようなアスファルト組成物は、水および空気に対して高浸透性であるという欠点を有する。その結果、それにより、粗骨材が道路表面からきわめて容易に失われ、これを道路表面のフレッチング(fretting)という。それらは、さらに内部凝集を失わせ、それによって最終的に、道路表面の変形(すなわち、わだち掘れ)として目に見える材料の破壊および内部安定性の欠如を招くことになる。さらに、これらのアスファルト強度のみがゆっくり発達する。
DE−C−43 08 567は、まず、200dmmの針入度を有するB200小部分量を、石チップならびに必要に応じて砂および充填材と混合し、続いて65dmmの針入度を有するB65大部分量と混合することによる、ビチューメン組成物の製造に関する。この文献は、緻密グレードアスファルト組成物をどのようにして製造するかについての情報を含んでいない。意外にも、軟質結合剤よりなるビチューメン成分および骨材の混合物を、硬質結合剤よりなるビチューメン成分に比較的低温で添加することにより、フレッチングに対する良好な耐性と、そしてさらに良好なクリープ(わだち掘れ)および疲労性能を有したアスファルト組成物を製造できることを、今般見出した。
したがって、本発明は、軟質結合剤よりなるビチューメン成分と骨材との混合物に、硬質結合剤よりなるビチューメン成分を140℃未満の温度で添加することからなる、緻密グレードアスファルト組成物の製造方法に関する。該温度は、適当には100℃未満である。
本発明に従えば、乳化および非乳化の軟質結合剤ビチューメン成分を両方とも使用でき、好ましくは非乳化軟質成分を使用する。乳化軟質結合剤ビチューメン成分を使用する場合、少量の水、適当には50容量%未満、好ましくは40容量%未満の水を含有する。エマルションを使用するときには、該エマルションは、陽イオン性、陰イオン性のいずれかのエマルションでもよい。
該硬質結合剤ビチューメン成分は、粉体として混合物に添加するのが好ましい。その場合、該硬質結合剤ビチューメン成分を、50℃未満、好ましくは周囲温度で、該混合物にきわめて魅力的に添加することができる。該硬質結合剤成分をエマルション(または懸濁液)で使用する場合、該エマルション(または懸濁液)は、適当には50容量%未満、好ましくは40容量%未満の水を含有する。その際、該硬質結合剤成分を、100℃未満、好ましくは周囲温度〜80℃の範囲の温度で、該混合物に添加することができる。エマルションを使用するときには、陽イオン性、陰イオン性のいずれのエマルションでもよい。
該軟質結合剤成分は、適当には比較的低い温度、すなわち120℃未満の温度で、該骨材へ添加することができる。
該軟質結合剤成分は、適当には少なくとも70℃、好ましくは80〜115℃の範囲、より好ましくは85〜110℃の範囲で、該骨材に添加される。
本発明では、硬質結合剤成分は、200dmm未満の針入度(PEN)〔ASTM D 5により25℃にて測定〕を有する結合剤成分と定義される。該硬質結合剤成分は、適当には100dmm未満、好ましくは50dmm未満、より好ましくは10dmm未満の針入度を有し、そして100℃未満、好ましくは80℃未満の軟化点(ASTM D 36により測定)を有する。
本発明では、軟質結合剤ビチューメン成分は、少なくとも200dmmの針入度を有する。
該軟質結合剤成分は、適当には少なくとも500dmm、好ましくは少なくとも700dmm、より好ましくは少なくとも800dmmの針入度(ASTM D5により25℃にて測定)を有する。しかし、当業者は、通常、そのような結合剤成分をその針入度値ではなく、その粘度(ASTM D 2171により100℃にて測定)で特徴づける。該軟質結合剤成分は、300mPa.s未満、好ましくは200mPa.s未満の粘度(ASTM D 2171により100℃にて測定)を有する。
硬質および軟質の結合剤成分は、両方ともビチューメン成分である。本発明の別の好適な態様では、該硬質結合剤ビチューメン成分は、樹脂、例えばクマロン−インデン樹脂であり、そして、該軟質結合剤ビチューメン成分は、低粘性成分(融剤)である。該樹脂は、EP−B−0330281に記載される改質樹脂のいずれでもよく、それを参照のためにここに引用する。
該結合剤成分は、適当にはさらに皮膚形成向上剤(例えばブチルジオキシトール)、非イオン性乳化剤(例えばノニルフェノールエトキシレート)または粘着向上剤(例えばアルキルアミドアミンのようなアミン)を含有し、好ましくはアルキルアミドアミンを含有する。そのような付加的化合物は、好ましくは軟質結合剤ビチューメン成分に添加され、そして全結合剤ビチューメン成分に基づいて適当には5重量%未満の量、好ましくは0.25〜1.0重量%の範囲の量で存在する。これらの付加的化合物の混合物もまた、適当に使用することができる。このようにして、フレッチングに対してさらに改良された耐性を得ることができる。
該ビチューメン成分は、天然に産するビチューメンでもよく、また鉱油から誘導されたものでもよい。また、分解プロセスにより得られる石油ピッチおよびコールタールを、ビチューメン質物質とともに使用してもよい。適当なビチューメンの例には、蒸留または”直留”ビチューメン、沈殿ビチューメン(例えばプロパンビチューメン)、ブローンビチューメン(例えば接触ブローンビチューメン)、およびこれらの混合物である。他の適当なビチューメン成分には、これらのビチューメンの一種またはそれ以上と、石油抽出物(例えば芳香族抽出物、蒸留物または残渣)のようなエキステンダー(融剤)または油との混合物が挙げられる。
該硬質および軟質結合剤成分は、適当には当該技術で教示されるどのようなポリマー改質剤を含有してもよく、例えば熱可塑性ゴムを適当には1〜10重量%の範囲で含有する。使用する硬質および軟質結合剤ビチューメン成分は、広範囲に変更でき、そしてアスファルト組成物の結合剤に所望の針入度グレードに強く依存する。該硬質結合剤成分は、例えば、全結合剤に基づいて適当には10〜90重量%の量で存在する。
本発明に従って製造されるアスファルト組成物は、特に道路用途への使用に適する。本発明に従って製造されるアスファルト組成物は、適当には基礎の粗材料または磨耗する粗材料構造への使用に適する。本発明に従って製造されるアスファルト組成物は、適当には10〜300dmm、好ましくは50〜150dmmの針入度(ASTM D 5により25℃にて測定)を有する。
該ビチューメン組成物は、ビチューメン組成物に有用であると知られている他の配合剤、例えばカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウムなどの充填材、安定剤、抗酸化剤、顔料および溶剤を含有してもよい。本発明に従って製造されるアスファルト組成物は、当該技術で教示される量の骨材を含む。
本発明では、緻密グレードアスファルト組成物は、10%以下の気孔率、好ましくは3〜10%の気孔率を有するアスファルト組成物と定義される。
適当な骨材には、緻密グレードアスファルト組成物に通常適用されるものが含まれる。
本発明を、以下の実施例を用いて説明する。
実施例1
本発明のアスファルト組成物を以下のように製造した。100℃での粘度が50mPa.s(ASTM D 2171により測定)の低粘性結合剤成分(ブライトストックフルフラール抽出油(BFE))1.04kgを、100℃、約35rpmで運転しているフレル(Hurell)ミル内の骨材41.17kgに添加した。該骨材は、7.1重量%の充填材(<63μm)、36.8重量%の砂(63μm−2mm)、15.3重量%の石(2−6mm)、20.4重量%の石(4−8mm)および20.4重量%の石(8−11mm)から成り立っていた。続いて、こうして得られた該混合物に、粉体の形をした硬質結合剤成分1.56kgを周囲温度で添加した。該硬質結合剤成分は、2dmmの針入度(ASTM D5により25℃にて測定)、および96℃の軟化点(ASTM D36により測定)を有した。該粉体は、95℃の軟化点(ASTM D 36により測定)を有するブローンプロパンビチューメンを、1mmの篩寸法を持ったクラッチ(Culatti)破壊ミル内で粉砕することによって調製した。ミルを冷却し、そして製造されたビチューメン粒子の粘着を防ぐために、該硬質ビチューメン塊に固体二酸化炭素を定期的に添加した。こうして得られた該緻密グレードアスファルト組成物を、次にスラブ圧縮機のモールドに流し込み、均一に広がったゆるい配合物を形成するよう分布させた。次いで該アスファルト組成物を、100℃の温度で圧縮した。圧縮後、得られた該アスファルトスラブを、周囲温度まで冷却し、該モールドから離した。次いで、該アスファルトスラブを切断し、および、試験片に切りだした。
実施例2
0.96kgの該低粘性結合剤成分と43.96kgの骨材との混合物に、硬質結合剤成分のエマルション2.78kgを添加した以外は、実施例1に記載のと同様の方法で、本発明のアスファルト組成物を製造した。該エマルションは、ホット(180℃)硬質ビチューメン成分(減圧フラッシュ転換残渣)1.64kgに、10気圧、170℃および3000rpmで運転されたフリマ(Fryma)ミル内のウオーム(80℃)水/エマルション溶液1.14kgに添加して製造した。該水/エマルション溶液は、3.5重量%の市販の乳濁剤Borresperse、0.25重量%のグアーゴム(Guar Gum)を含有し、そしてpH12.5を有した。水酸化ナトリウム溶液で該溶液をアルカリ化した。該硬質結合剤成分は、3dmmの針入度(ASTM D 5により25℃にて測定)および90.5℃の軟化点度(ASTM D 36により測定)を有した。得られた最終ビチューメンエマルションは、pH8.6および100℃での粘度87mPa.s(ASTM D 2171により測定)を有し、そして41重量%の水を含有した。
実施例3
100℃での粘度が250mPa.s(ASTM D 2171により測定)の低粘性結合剤(Statfjordショートレシデューム)1.33kgを、13.3gのWETFIX(アルキルアミドアミン、Berol Nobelから入手)と100℃で予備ブレンドし、次いで44.22kgの骨材と混合した以外は、実施例2に記載のと同様の方法で、本発明のアスファルト組成物を製造した。続いて、該硬質ビチューメン成分のエマルション2.21kgを添加した。該エマルションは、該熱硬質ビチューメン成分1.18kgに、3000rpmで運転されたフリマミル内の該水/エマルション溶液1.03kgに添加して製造した。該水/エマルション溶液は、1.5重量%の市販の乳濁剤VinsolR、0.2重量%のグアーゴムを含有し、そしてpH12.6を有した。得られた最終ビチューメンエマルションは、pH12.4および100℃での粘度27mPa.s(ASTM D 2171により測定)を有し、そして46.7重量%の水を含有した。
評価実験
実施例1、2および3で製造した緻密グレードアスファルト組成物のクリープ、フレッチングおよび疲労性能を、それぞれ、動的クリープ試験、カルフォルニア磨耗試験および三点曲げ疲労試験で測定した。これらの試験は、当業者には公知である。クリープおよびフレッチング耐性を測るために、円筒形試験片(直径101.6mm、高さ60mm)に切断し、一方、疲労試験のために、該スラブから矩形試験片(高さ40mm、幅30mm、長さ230mm)に切りだした。該円筒形試験片のクリープ性能を40℃の動的クリープ試験で、フレッチング性能を4および40℃のカルフォルニア磨耗試験で測定した。該矩形試験片の疲労強度を、一定圧力下40Hzの荷重振動数、10℃の温度の三点曲げ試験にて測定した。アスファルト組成物の性能値を表1に示す。
これらの値から、本発明に従えば、魅力的なアスファルト組成物を都合よく低温で製造できることがわかる。
Claims (7)
- 300mPa.s未満の粘度(100℃における)を有する非乳化軟質結合剤よりなるビチューメン成分と骨材との混合物に、50dmm未満の針入度を有する硬質結合剤よりなるビチューメン成分を140℃未満の温度で添加することからなる、10%以下の気孔率を有する緻密グレードアスファルト組成物の製造方法。
- 該硬質結合剤成分を、前記混合物に100℃未満の温度で添加する、請求項1に記載の方法。
- 該硬質結合剤成分を、粉体として該混合物に添加する、請求項1または2に記載の方法。
- 該硬質結合剤成分を、前記混合物に50℃未満の温度で添加する、請求項3に記載の方法。
- 該軟質結合剤成分を、該骨材に120℃未満の温度で添加する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 該温度が、80〜115℃の範囲にある、請求項5に記載の方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法により製造されたアスファルト組成物の道路用途への使用。
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