JP6046408B2 - 振動軽減舗装 - Google Patents

Description

本発明は、高たわみ性、振動減衰性、ひび割れ抵抗性、及び塑性変形抵抗性を有する振動軽減舗装用アスファルト混合物を基層に用いた振動軽減舗装に関するものである。

アスファルト舗装に用いる高たわみ性を付与した材料としては、次のようなものが提案されている。

特許文献１にはゴムチップとアスファルトモルタルとを混合した舗装体が示されている。

特許文献２にはアスファルトと、熱可塑性エラストマーと、石粉と、骨材とを混合した弾性舗装用合材が示されている。

特許文献３にはアスファルトと、熱可塑性エラストマーと、プロセスオイルと、延性材料とを含むアスファルト組成物と骨材とを混合したアスファルト混合物体が示されている。

特許文献４と５にはアスファルトと、ゴム及び／又は熱可塑性エラストマーと、鉱油と、低分子量ポリエチレン又は特定の置換基を有するフェニルエーテル系化合物とを含むアスファルト組成物が示されている。

特開２００６−１８３２７１号公報 特開２０００−２０４２６２号公報 特開２００５−２００６４５号公報 特開２００３−３０７０号公報 特開２００３−１９２９０１号公報

特許文献１については、単粒度のゴムチップをアスファルトモルタルで結合した空隙の多い舗装体であることから、ゴムチップの飛散等、耐久性に劣るという問題点があった。

特許文献２については、８０〜１２０℃で溶融するスチレン系熱可塑性エラストマーが多量に配合されていることから、アスファルト混合物の粘性が高くなり、施工性が悪いという問題点があった。

特許文献３については、アスファルトと熱可塑性エラストマーとプロセスオイルと延性材料とを混合した特別なアスファルト組成物を使用するため、アスファルト混合物を製造する際に、アスファルト組成物を加熱貯蔵するための専用のアスファルトタンク、またはアスファルト組成物を加熱しアスファルト合材工場のアスファルト配管へ移送する専用のアスファルトローリ車が必要になるという問題点があった。

特許文献４と５はいずれも混合性と保存性の向上を目的としたものであって低分子量ポリエチレンや特定の置換基を有するフェニルエーテル系化合物を必須要件としており、また鉱油の含有量が少ないため、これをバインダとして使用してアスファルト混合物を製造しても、高たわみ性、振動減衰性、ひび割れ抵抗性、及び塑性変形抵抗性をバランスよく発揮できるものとはならない。

すなわち、高たわみ性アスファルト混合物であっても通常のアスファルト合材工場で容易に製造することができ、通常の施工機械で良好な施工性が得られ、しかも、施工後は、長期の供用に耐えられることが望ましい。

さらに、振動軽減舗装の基層として用いる高たわみ性アスファルト混合物の基本的な性状としては、高たわみ性、振動減衰性、ひび割れ抵抗性、及び塑性変形抵抗性をバランスよく発揮できるものであることが望ましい。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは高たわみ性、振動減衰性、及びひび割れ抵抗性と共に、これらに相反する性質である塑性変形抵抗性を有し、且つ、通常のアスファルト合材工場において製造できるとともに通常の施工機械で良好な施工性が得られる振動軽減舗装を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る振動軽減舗装は、アスファルト舗装の基層が、骨材と、ポリマーの中にアスファルトが分散しポリマー連続相が形成されているポリマー改質アスファルトと、前記ポリマー改質アスファルトに対して２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％含まれていて、流動点が−１０℃以下の鉱物油からなる振動軽減舗装用高たわみ性アスファルト混合物で構成されていることを特徴としている。

本発明で用いる高たわみ性アスファルト混合物はポリマー改質アスファルトを原材料として使用しているので、通常のアスファルト合材工場で容易に製造することができ、また通常の施工機械で良好な施工性が得られる。

そして、この高たわみ性アスファルト混合物を基層に使用すれば、この高たわみ性アスファルト混合物は振動減衰性を有しているので、通行車両によって表層で発生した振動を基層で減衰し、沿道へ伝播する振動を低減する効果がある。また、この高たわみ性アスファルト混合物は、ひび割れ抵抗性が高いので、基層より下側の層にひび割れが発生していても、基層、及び表層にひび割れが発生するのを抑制できる効果がある。

損失係数の測定結果を示すグラフである。 鉱物油の添加量とＨＩＣの関係を示すグラフである。 鉱物油の添加量と動的安定度の関係を示すグラフである。 鉱物油の流動点とＨＩＣの関係を示すグラフである。 鉱物油の流動点と破断ひずみの関係を示すグラフである。

以下、本発明で用いる高たわみ性アスファルト混合物で使用するポリマー改質アスファルト、鉱物油及び骨材について説明し、次にこの高たわみ性アスファルト混合物の製造方法について説明する。

［ポリマー改質アスファルト］
本発明で用いる高たわみ性アスファルト混合物で使用されるポリマー改質アスファルトは、ストレートアスファルトに改質材として熱可塑性エラストマーなどのポリマーを加えたものである。そして本発明においては、特にポリマーの中にアスファルトが分散しポリマー連続相が形成されているものが含まれているものを使用する。ポリマー連続相が形成されているとは、ポリマー添加量が多くてポリマーリッチフェーズ（ポリマーが主成分）の中にアスファルテンリッチフェーズ（アスファルトが主成分）が存在し、ポリマーが連続相の形となっているものである。

ポリマー連続相が形成されているポリマー改質アスファルトの例としては、社団法人日本道路協会より発刊された舗装設計施工指針（平成十八年版）記載の、一般的に大型車交通量が著しく多い箇所に適用するアスファルト混合物に使用されるポリマー改質アスファルトIII型、一般的にポーラスアスファルト混合物に使用されるポリマー改質アスファルトＨ型が好適に使用可能である。さらに詳しくは、Ｈ型，Ｈ型−Ｆ，III型，III型−Ｗ
，III型−ＷＦが使用できる。

［鉱物油］
本発明で用いる高たわみ性アスファルト混合物で使用される鉱物油は、ポリマー改質アスファルトのポリマー連続相を破壊しないで、常温、及び低温時におけるポリマー改質アスファルトの軟らかさを向上させると共に、高たわみ性アスファルト混合物の施工性を良好にするために添加されるものである。鉱物油の例としては、石油系炭化水素を主成分とする工業用潤滑油のうち流動点が−１０℃以下のものが好適に使用可能である。鉱物油の流動点が−１０℃よりも高くなると、後述するように衝撃吸収性とたわみ性が低下する。

また、鉱物油は、石油系炭化水素の単一物でも添加剤が添加されているものでもどちらでもよい。また、鉱物油は前記流動点を満たせば、工業用潤滑油に限定されるものではない。

鉱物油の含有量は、好ましくは、ポリマー改質アスファルトに対して１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％である。後述するように、１０ｗｔ％未満では、ポリマー改質アスファルトの軟らかさを向上させることができず、高たわみ性アスファルト混合物のたわみ性、振動減衰性、ひび割れ抵抗性、及び施工性が低下する。また３０ｗｔ％を超えると、ポリマー改質アスファルトのポリマー連続相が破壊されると共に、軟化点が低くなり、高たわみ性アスファルト混合物の塑性変形抵抗性が低下して耐流動性が確保できない。

［骨材］
本発明で用いる高たわみ性アスファルト混合物で使用される骨材は、砕石、砂、石粉など、従来から一般的にアスファルト混合物に用いられる骨材であり、特定のものに限定されない。

［高たわみ性アスファルト混合物の製造］
本発明で用いる高たわみ性アスファルト混合物を製造する場合は、１５０〜２２０℃に加熱した骨材と１５０〜２００℃に加熱したポリマーの中にアスファルトが分散しポリマー連続相が形成されているポリマー改質アスファルトとを所定の割合で混合し、それに流動点が−１０℃以下の鉱物油を所定量添加して混合する。又は予め１５０〜２００℃に加熱したポリマーの中にアスファルトが分散しポリマー連続相が形成されているポリマー改質アスファルトと流動点が−１０℃以下の鉱物油とを所定の割合で混合し、それと１５０〜２２０℃に加熱した骨材とを所定の割合で混合してもよい。これらの混合手順は作業環境により任意に選択可能であり、混合時の温度を上記の範囲で行えばどちらの順番で行ってもよい。

ポリマー改質アスファルトには大別してポリマー連続相が形成されているものと、アスファルト連続相が形成されているものの二種類がある。そのうち、本発明で用いる高たわみ性アスファルト混合物のポリマー改質アスファルトはポリマー連続相が形成されているものを用いることに特徴がある。
そこで、ポリマー連続相が形成されているポリマー改質アスファルトの例としてポリマー改質アスファルトＨ型を使用したものを実施例１とし、ポリマー連続相が形成されずアスファルト連続相が形成されているポリマー改質アスファルトの例としてポリマー改質アスファルトII型を使用したものを比較例１とし、通常のアスファルト舗装に用いられるストレートアスファルト６０〜８０を使用したものを比較例２として行ったバインダの物理試験と、これらのバインダを使用したアスファルト混合物についての各種試験結果について以下説明する。

［実施例１］
［バインダの物理性状］
ポリマー改質アスファルトＨ型と、流動点が−３０℃の鉱物油をポリマー改質アスファルトＨ型に対して１５ｗｔ％混合したバインダを実施例１として、バインダの物理試験を行った。また、以下に示す比較例１と比較例２についてもバインダの物理試験を行った。試験結果を表１に示す。

比較例１は、ポリマー改質アスファルトＨ型と、流動点が−３０℃の鉱物油をポリマー改質アスファルトＨ型に対して１５ｗｔ％混合したバインダに代え、大型車交通量の多い箇所のアスファルト舗装の耐流動対策等に用いられるポリマー改質アスファルトII型を使用したものである。ポリマー改質アスファルトII型は、アスファルトに対するポリマーの添加量が少ないため、アスファルテンリッチフェーズの中にポリマーリッチフェーズが存在し、アスファルトが連続相の形となっているものである。

比較例２は、ポリマー改質アスファルトＨ型と、流動点が−３０℃の鉱物油をポリマー改質アスファルトＨ型に対して１５ｗｔ％混合したバインダに代え、通常のアスファルト舗装に用いられるストレートアスファルト６０〜８０を使用したものである。

表１から、実施例１は、針入度が比較例１や比較例２に比べてきわめて大きく、また、軟化点も比較例１や比較例２に比べて高いことが分かる。したがって、ポリマー連続相が形成されている実施例１をバインダとして使用したアスファルト混合物は、比較例１や比較例２と比べたわみ性、及びひび割れ抵抗性に優れ、流動抵抗性を有するものとなると考えられる。

［実施例２］
［高たわみ性アスファルト混合物の性状］
表１に示した実施例１、比較例１、及び比較例２の各バインダを骨材と混合して、一般にアスファルト舗装の表層に用いられる最大粒径１３ｍｍの密粒度アスファルト混合物を製造した後、これを締め固めて、供試体を作製し、各種試験を行った。なお、曲げ試験は「舗装調査・試験法便覧 Ｂ００５」に準拠して行った。

試験結果を表２に示す。最大粒径１３ｍｍの密粒度アスファルト混合物は一般に、耐水性やひびわれに対する抵抗性に優れているものである。
ここで、実施例２に係る供試体の作製において、バインダ量は、５．５％とし、骨材の配合割合は表３に示す通りであり、その骨材粒度は表４に示す通りである。

表２の曲げ試験結果から、実施例１のバインダを使用した密粒度アスファルト混合物は、破断ひずみが比較例１又は比較例２のバインダを使用した場合に比べて、約４倍大きいことから、たわみ性及びひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。

また、表２のマーシャル試験結果から、実施例１のバインダを使用した密粒度アスファルト混合物は、安定度とフロー値が通常のアスファルト舗装に用いられる比較例２を使用したものとほぼ等しいが、ホイールトラッキング試験結果から、実施例１のバインダを使用した密粒度アスファルト混合物は、塑性変形抵抗性の指標である動的安定度が大型車交通量の多い箇所のアスファルト舗装の耐流動対策に用いられる比較例１を使用した場合よりは低いものの、比較例２を使用した場合よりは高いことから、十分な塑性変形抵抗性も有していることが分かる。

［実施例３］
［高たわみ性アスファルト混合物の衝撃吸収性］
表１に示した実施例１、比較例１、及び比較例２のバインダと骨材とを混合して、一般的にアスファルト舗装の基層に用いられる最大粒径２０ｍｍの粗粒度アスファルト混合物を製造した後、これを締め固めて、供試体を作製し、舗装路面の弾力性試験（舗装調査・試験法便覧 Ｓ０２６−１）、及びＨＩＣ試験（ＡＳＴＭ Ｆ−１２９２−９９）を行い、衝撃吸収性を評価した。最大粒径２０ｍｍの粗粒度アスファルト混合物は一般に、耐流動などの性質に優れているものである。

試験結果を表５に示す。なお、ＧＢ係数は、衝撃吸収性を表しており、値が小さいほど衝撃吸収性が高く、ＳＢ係数は、反発弾性を表しており、値が小さいほど反発弾性が低い。また、Ｇmaxは、衝撃の最大減速度を表しており、ＨＩＣは、衝撃強さの尺度であり、共に値が小さいほど衝撃吸収性が高い。
ここで、実施例３に係る供試体の作製において、バインダ量は、４．９％とし、骨材の配合割合は表６に示す通りであり、その骨材粒度は表７に示す通りである。

表５から、実施例１のバインダを使用した粗粒度アスファルト混合物は、比較例１又は比較例２のバインダを使用した場合に比べて、ＧＢ係数が８〜１１％小さく、ＳＢ係数も６〜８％小さいことから、衝撃吸収性が高く、反発弾性も低いことが分かる。
また、実施例１のバインダを使用した粗粒度アスファルト混合物は、比較例１又は比較例２のバインダを使用した場合に比べて、Ｇmax、及びＨＩＣが小さいことから、衝撃吸収性が高いことが分かる。

［実施例４］
［高たわみ性アスファルト混合物の振動減衰性］
表１に示した実施例１、比較例１、及び比較例２のバインダと骨材とを混合してアスファルト混合物を製造した後、これを締め固めて、２層構造の供試体を作製し、「ＪＩＳ Ｇ ０６０２ 制振鋼板の振動減衰特性試験方法」に準拠して、振動減衰性の指標である損失係数の測定を２０℃で行い、振動減衰性を評価した。損失係数測定結果を図１に示す。なお、損失係数は、値が大きいほど振動減衰性が高い。

ここで、実施例４に係る供試体の作製において、表層は比較例１のバインダを使用した密粒度アスファルト混合物とし、基層は実施例１のバインダ、比較例１のバインダ、及び比較例２のバインダをそれぞれ使用した粗粒度アスファルト混合物とした。供試体の種類は、表８に示す通りである。

図１から、基層に実施例１のバインダを使用した粗粒度アスファルト混合物を適用したＡの場合には、損失係数が基層にＢの比較例１又はＣの比較例２のバインダを使用した粗粒度アスファルト混合物を適用した場合に比べて、約４倍大きいことから、振動減衰性が高いことが分かる。

上記の実施例２〜実施例４の試験結果より、ポリマー連続相が形成されている実施例１のバインダを使用したアスファルト混合物は、比較例１や比較例２のバインダを使用したものよりも、本発明の目的である高たわみ性、振動減衰性、ひび割れ抵抗性、及び塑性変形抵抗性をバランスよく発揮できるものであることが確認された。

次に、ポリマー改質アスファルトに対する鉱物油の最適な添加量と、鉱物油の望ましい流動点を確認するために行った試験結果について、以下説明する。

［実施例５］
［鉱物油の添加量と混合物の性状］
実施例２と同様のバインダ量と骨材配合割合で、鉱物油の添加量を変化させて一般にアスファルト舗装の表層に用いられる最大粒径１３ｍｍの密粒度アスファルト混合物を製造した後、これを締め固めて、供試体を作製し、ＨＩＣ試験（ＡＳＴＭ Ｆ−１２９２−９９）とホイールトラッキング試験を行った。試験結果を図２と図３に示す。

図２から、ＨＩＣは、鉱物油の添加量が多いほど小さくなる傾向を示し、添加量が１０ｗｔ％以上において特に小さくなる傾向を示すことが分かる。ＨＩＣは、値が小さいほど衝撃吸収性が高い。特に、添加量を２０ｗｔ％以上とするとＨＩＣが６００以下となり非常に高い衝撃吸収性が得られる。

図３から、動的安定度は、鉱物油の添加量が多いほど小さくなる傾向を示すことが分かる。鉱物油の添加量が３０ｗｔ％以下であれば動的安定度が５００以上あり、表２の比較例２に示す一般的なアスファルト混合物であるストレートアスファルト６０〜８０を使用した密粒度アスファルト混合物(１３)の動的安定度よりも大きく、通常必要とされる塑性変形抵抗性を確保できる。
したがって、基層に使用する場合の鉱物油の添加量は、２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％とすることが望ましい。

［実施例６］
［鉱物油の流動点と混合物の性状］
実施例２と同様のバインダ量と骨材配合割合で、鉱物油の流動点を変化させて一般にアスファルト舗装の表層に用いられる最大粒径１３ｍｍの密粒度アスファルト混合物を製造した後、これを締め固めて、供試体を作製し、ＨＩＣ試験（ＡＳＴＭ Ｆ−１２９２−９９）と曲げ試験を行った。試験結果を図４と図５に示す。

図４から、ＨＩＣは、鉱物油の流動点が−１０℃よりも高くなると大きくなる傾向を示すことが分かる。ＨＩＣは、値が小さいほど衝撃吸収性が高いことから、鉱物油の流動点が−１０℃よりも高くなると、衝撃吸収性が低下する。

図５から、破断ひずみは、鉱物油の流動点が高いほど小さくなる傾向を示し、特に流動点が−１０℃よりも高くなると、小さくなる傾向を示すことが分かる。破断ひずみは、値が大きいほどたわみ性に優れることから、鉱物油の流動点が−１０℃よりも高くなると、たわみ性が低下する。
したがって、鉱物油の流動点は、−１０℃以下とすることが望ましい。

上記実施例５と実施例６の結果より、高たわみ性アスファルト混合物を基層に使用する場合、ポリマー改質アスファルトに添加する鉱物油の添加量は、２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％とすることが望ましく、また鉱物油の流動点は、−１０℃以下とすることが望ましいことが確認された。

Claims (1)

1. アスファルト舗装の基層が、骨材と、ポリマーの中にアスファルトが分散しポリマー連続相が形成されているポリマー改質アスファルトと、前記ポリマー改質アスファルトに対して２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％含まれていて、流動点が−１０℃以下の鉱物油からなる振動軽減舗装用高たわみ性アスファルト混合物で構成されていることを特徴とする振動軽減舗装。

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