JPH09221703A - 特に舗装の基礎層に使用されるビチューメン被覆体の製造に非常に硬質のビチューメン結合剤を使用する方法 - Google Patents
特に舗装の基礎層に使用されるビチューメン被覆体の製造に非常に硬質のビチューメン結合剤を使用する方法Info
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Abstract
被覆体の製造に非常に硬質のビチューメン結合剤を使用
する方法 【構成】 本発明は特に舗装の建設または補強に使用さ
れるビチューメン被覆体の製造において、25℃におけ
る0乃至20の針入度を有するビチューメンを使用する
方法に関するものである。本発明によれば、前記被覆体
のビチューメン含有量は6重量%部以上である。
Description
するためのビチューメン被覆体の製造における硬質ビチ
ューメン結合剤の用途に関するものである。
油からその蒸留によって、また/あるいは蒸留から得ら
れた重質留分の脱アスファルト処理によって得られる。
ビチューメンは原油の起源によって、種々の割合の飽和
したパラフィン系またはナフテン系または芳香族系の
油、レジンおよびアスファルテンから成る(この問題の
さらに詳細については出願人の特許EP 246,95
6を参照)。
無機粒材とから成り、ビチューメンが材料を凝集する結
合剤の役割を果たす組成物である事も公知である。暑い
気象条件において特にゆっくりした重量物の輸送交通に
よって発生される流れ現象に対する抵抗特性をその材料
のラッティング抵抗乃至わだち(ornierage)抵抗と呼
ぶ。平均的または寒冷気象条件において交通によって発
生される引張応力に耐える特性をその材料の機械的疲労
耐性と呼ぶ。
なわち25℃における針入度が10乃至25の範囲内に
あり、測定法の故に「ボール/リング」温度と呼ばれる
60℃以上の軟化温度を有するビチューメンは特に原油
から直接蒸留および/または脱アスファルト処理によっ
て得られる。硬質ビチューメンが舗装のビチューメン被
覆体の製造に使用される場合、ラッティング抵抗および
疲労抵抗などの所望特性を被覆体に与えるが、このビチ
ューメンが硬質であるほど、機械的および/または熱的
原因の亀裂を生じ、これらの亀裂が被覆体中に拡大する
傾向を示すリスクがある。従ってビチューメンの使用は
道路建設専門家の意識している公知の種々の問題を生
じ、またこれらの問題点の解決法の発見がこれらの専門
家の関心事を成している。
ravaux Produits Routiers がその特許FR第2,48
3,938号に記載のように、道路建設用ビチューメン
被覆体の製造における硬質ビチューメンの使用法を開示
している。実際にこの特許においては、5乃至20の範
囲内の25℃針入度と、175℃の被覆体温度と、16
・103乃至24・103MPaの範囲内の剛性係数とを
有するビチューメンを使用する道路建設用ビチューメン
混合物が記載されている。しかし、25℃針入度が10
以下で、被覆体の剛性係数が24・103MPa以上で
あれば、そのビチューメンは硬質すぎて使用不能である
とみなされる事は周知である。従ってこの型のビチュー
メンは現在まで実際に使用されていない。
の結果、先行技術の教示と反対に、驚くべき事に先行技
術の推奨含有量よりも高い含有量のビチューメンを使用
する条件で非常に硬質のビチューメンを道路建設用ビチ
ューメン被覆体の製造に使用できる事を発見した。また
出願人は非常に硬質のビチューメンのこのような高含有
量を用いる事により、ビチューメン被覆体の従来よりも
薄い厚さを使用できる事を確認した。従って本発明の主
旨は、特に舗装基礎用のビチューメン被覆体の製造に際
して非常に硬質のビチューメンを使用しその利用上の問
題点を解決してこの種のビチューメンの利用価値を高め
るにある。
の建設と補強のための24・103MPa以上の剛性係
数を有するビチューメン被覆体の製造において0乃至2
0の範囲内の25℃針入度を有する非常に硬質のビチュ
ーメンを使用する方法において、被覆体のビチューメン
含有量を6重量%部以上とする方法を提供するにある。
また本発明の他の目的は、特に道路の建設および補強に
使用されるビチューメン被覆体において、0乃至20の
範囲内の25℃針入度を有するビチューメンを6重量%
部以上含有するビチューメン被覆体にある。本発明のこ
れらの目的および下記の説明において、針入度は規格 A
FNOR NFT 66-004 によって測定され、また剛性係数は T
OTAL 762-94 法によって測定される。
役割を果たすビチューメンは「天然」ビチューメンと
し、または「合成」ビチューメンとする事ができる。特
に天然ビチューメンは原油、歴青頁岩、重質油、歴青砂
から抽出する事ができる。この天然ビチューメンは例え
ば下記とする事ができる。 a)原油の大気圧または減圧において直接蒸留によって
得られた最重質留分、 b)前記(a)による重質留分の溶媒による脱アスファ
ルト処理によって得られた重質相、 c)(a)による重質留分または(b)による重質相
の、触媒の存在または不存在における酸化生成物、 d)(a)による重質留分または(b)による重質相
と、 −留出物、または −潤滑剤の脱芳香族処理において得られた芳香族抽出
物、または −脱アスファルト処理残留物との 混合物の、触媒の存在または不存在における酸化生成
物、
酸化生成物または硬質相と、 −留出物、または −潤滑剤の脱芳香族処理において得られた芳香族抽出
物、または −脱アスファルト処理残留物または、 −(a)による重質留分または(b)による重質相との
混合物、 f)ビスコブレーキングされたベース単独、または前記
生成物のいずれか1つまたは複数との混合物、 g)(a)および(f)において得られた生成物の1つ
と、 −留出物、または −潤滑剤の脱芳香族処理において得られた芳香族抽出
物、または −脱アスファルト処理残留物、または −触媒クラッキング法から生じた芳香族重質留分(「触
媒スラリ」) との混合物。
ビチューメンに近い特性を有する合成ビチューメンと
し、また例えば透明の、顔料添加によって着色可能の合
成結合剤とする事ができる。また合成ビチューメンは石
油レジンまたはインデン−クマロンレジンと芳香族およ
び/またはパラフィン系炭化水素との混合物から成る事
ができる。このような石油レジンは、例えば熱クラッキ
ングまたは水蒸気クラッキングによって得られた留分ま
たは熱分解によって得られた留分などの不飽和石油留分
中に存在する不飽和炭化水素の重合によって製造する事
ができる。他方、インデン−クマロンレジンは一般に石
油ピッチから得られる。
んであれ、このビチューメンは0乃至10の範囲内の針
入度を有し従って24・103以上の剛性係数を有する
被覆体を生じる非常に硬質のビチューメンとする。本発
明によって使用されるビチューメンは、種々の成分の単
なる混合または混合物のピッチングによって製造され
る。すなわち、出願人は、15乃至25の範囲内の針入
度を有する硬質の直接蒸留ベースと、原油または触媒ク
ラッキングあるいは熱クラッキングなどの処理によって
得られた生成物の大気圧蒸留または減圧蒸留に際して得
られる重質留分とから得られたビチューメンをテストし
て良い結果を得た。この重質留分は、好ましくは蒸留に
際して、350℃、好ましくは400℃あるいはこれ以
上の温度で少なくとも5%の蒸留物を得るような留分で
ある。
1160によって実施される。本発明の被覆体の製造に
使用される無機粒材は例えば0/14または0/20の
粒度組成を有し、砂利、砂および充填材の混合物を含む
事ができる。この粒材の特性は規格P18−101に対
応する。すなわち、出願人は、0/14の粒度を有する
下記の配合の「メルレー材料(materiaux Meillerai
e)」を使用して良い結果を得た。 −42%の砂.......0/2 −10%の砂利......2/4 −10%の砂利......4/6 −13%の砂利......6/10 −23%の砂利.....10/14 −2%の充填材
機粒材とを180℃乃至200℃の範囲内の温度で、3
0乃至500t/hの範囲内の流量で、特別の材料を必
要としない被覆体条件で混合する事によって製造され
る。次に被覆体の突固め操作を、ビチューメンが無機粒
材の間に正確に導入され機械的挙動が最適となるように
実施する。本発明を実施するために使用されるビチュー
メンは被覆体中の6乃至8重量部のビチューメン含有量
を有する。これは先行技術の推奨する最小限6重量部の
値より明かに大である。実際に出願人は、舗装中のビチ
ューメン含有量を増大できる事を確認した。これは機械
的および熱的効率の点から有利である。
係式
のビチューメン含有量、Kは富化係数、Σは粒材の条件
的比表面積、またαは下記である。 この場合、富化係数Kは3.8と4.5との間に含まれ
る。被覆体の密度(被覆体中の粒材含有量)は95%以
上であって、最適の機械的挙動を得る事ができる。
は舗装のすべてのレベルでの亀裂の問題を生じ、またビ
チューメン量の過剰は舗装上のラッティングの問題を生
じる。これに対して本発明によるビチューメン量は自動
的修復作用を容易にする。舗装の基礎層を成すビチュー
メン被覆体の厚さは本発明によれば、5乃至30cmの
範囲内に含まれる。これは下記の実施例に示すように4
0乃至50cmのオーダの先行技術のビチューメン被覆
体の厚さに対して大きな利点を成す。すなわち、道路建
設には被覆体の量の減少が必要であり、施工費用の明か
な節減が生じる。
性結合剤、特に砂利土セメントまたは砂利土スラグによ
って処理された材料、あるいは砂利土ビチューメン型の
ビチューメン被覆体から成る。例えば砂、砂利または充
填材などの粒材とセメントとの混合物を含む材料を「砂
利土セメント」と呼ぶ。例えば砂、砂利または充填材な
どの粒材とスラグとの混合物を含む材料を「砂利土スラ
グ」と呼ぶ。例えば砂、砂利または充填材などの粒材と
ビチューメンとの混合物を含む材料を「砂利土ビチュー
メン」と呼ぶ。TOTAL 762-94法によるテストに際して1
06荷重を加え後に試料片の破断の生じる歪を「σ6」と
呼ぶ。TOTAL 762-94法によるテストに際して106荷重
を加え後に試料片の破断の生じる変形を「ε6」と呼
ぶ。
造効果を示す。この種の材料はセメントまたはスラグの
存在の故に15・103乃至35・103MPaのオーダ
の高い剛性係数を生じるからである。疲労抵抗は、0.
85MPaのオーダのσ6値を生じる。しかしこのよう
な効果は数週間のオーダの比較的長い凝結時間後にのみ
達成され、また熱起源の亀裂も見られる。規格NFP
98ー138による砂利土−ビチューメン型のビチュー
メン被覆体は、ビチューメンの存在によるその粘弾性の
故に、0.8・10-4の疲労抵抗によって示されるよう
な変形能力を与えるが、その剛性係数は15℃と10H
zにおいて11・103MPaをほとんど超えない。剛
性係数は規格NFP98ー260 2によって測定され
る。
質のビチューメンの本発明による利用は被覆体に対し
て、水硬性結合剤で処理された材料の剛性特性と、ビチ
ューメン被覆体の粘弾性とを同時に与える。実際に本発
明の被覆体は、15℃と10Hzにおいて24・103
MPa以上の剛性係数と、15℃と10Hzにおいて1
MPa乃至2.5MPaの範囲内のσ6値を生じる応力
に対する疲労耐性と、0.8・10-4以上のε6値を生
じる変形に対する疲労耐性とを示す。このような特性
は、道路面上の交通によって生じる歪と変形の良好な分
布を舗装全体の中に保証しなければならない基礎層にと
って不可欠である。
配置された非処理砂利土と、自動車に直接に接触する表
面層との間に配置される。舗装基礎層のビチューメン被
覆体の製造のために非常に硬質のビチューメンを利用す
る本発明の方法は新規道路の建設についても、現存の舗
装の補強についても有効である。いずれにせよ道路建設
に際して、被覆体は基礎層としてしか役立たない。被覆
体は十分な接地性を示さず、また閉じた滑らかな、穴も
凹凸もない外観を呈するからである。従ってこの基礎層
を転動層によって覆う必要がある。この転動層は従来の
被覆体、例えばコンクリート/ビチューメン層とする事
ができる。この転動層の役割は、良好な熱防護を成し、
またその凹凸面によって自動車の良好な接地性を保証す
るにある。また本発明の被覆体は、重量荷重を支持する
工業用土壌およびアンカーとして使用する事もできる。
以下、本発明を実施例について詳細に説明するが本発明
はこれに限定されない。
て、特に新規舗装の建設に際して非常に硬質のビチュー
メンを使用する本発明の方法を示すにある。下記の材料
を使用して従来型の舗装を建設する。すなわち、土壌の
上に配置された2層の砂利土/セメント層(水硬性結合
剤で処理された材料層)上に配置されたコンクリートビ
チューメン転動層。この基準舗装の構造は新規舗装の建
設に関する Catalogue des Structures LCPC - SETRA
の中に下記のように記載されている。 −厚さ14cmのコンクリートビチューメン層、 −それぞれ厚さ25cmと20cmの2層の砂利土セメ
ント層。 本発明によれば、基礎層として役立つ被覆体(E1)を
製造するために非常に硬質のビチューメンを使用してこ
れと機械的に同等の舗装を建設しようとするものであ
る。
る。 1)下記の特性を有する結合剤としてのビチューメン。 −AFNOR 66004による25℃における針入
度:7/10mm、 −AFNOR NFT 66−008による軟化温度:
90.5℃、 2)規格P 18101による粒度0/14を有し、下
記配合のメルレー材料型無機材料、 −42%の砂.......0/2 −10%の砂利......2/4 −10%の砂利......4/6 −13%の砂利......6/10 −23%の砂利.....10/14 −2%の充填材 このようにして製造された被覆体E1は下記特性を有す
る。 −15℃および10Hzにおける剛性係数:24・10
3MPa、 −NFT 98−140による実際比重:2.61g/
cm3 −NFP 98−140による被覆体中のビチューメン
含有量6.5重量%部に対応する選択富化係数:4.0
4。
ューメン層、その層の上に配置された被覆体E1層、そ
の被覆体E1層上に配置されたコンクリートビチューメ
ン転動層とを含む。この舗装の建設に必要な被覆体E1
の厚さの最適化は土木中央研究所(Laboratoire Centra
le des Ponts et Chaussees )(略称L.C.P.C)
のモデル化タイプALIZE IIIによって実施され
る。この舗装のサイズの得られた値は下記である。 −厚さ14cmのコンクリートビチューメン層、 −それぞれ厚さ10cmと12cmの2層から成る被覆
体E1層、 −厚さ2cmの砂ビチューメン層。
es LCPC - SETRAの中に提案された従来構造と同等の舗
装を建設するためには、本発明によれば基礎層としての
被覆体E1の製造のためにビチューメンB1を使用できる
事を示している。従ってこの本発明による被覆体は従来
の水硬性結合剤処理された材料の代わりに使用する事が
でき、しかもこの被覆体ははるかに少量使用される利点
を示す。従って、本発明の被覆体の使用は舗装の全体厚
さをはるかに低減させる事ができる。
て、また特に現存舗装の補強に際して非常に硬質のビチ
ューメンを使用する本発明の方法を示すにある。下記の
材料を使用して現存舗装の基礎の補強を実施する。すな
わち、土壌の上に配置された在来の舗装の上に、砂利土
/セメント層(水硬性結合剤で処理された材料層)を配
置し、その上にコンクリートビチューメン転動層を配置
する。
する Catalogue des Structures LCPC - SETRA の中に
下記のように記載されている。 −厚さ8cmのコンクリートビチューメン層、 −厚さ25cmの砂利土セメント層、 −その下方の厚さ25cmの古い舗装。 本発明によれば、前記の砂利土セメント層に代わる被覆
体E1の製造のために、実施例1に記載の非常に硬質の
ビチューメンB1を使用してこの舗装を補強しようとす
るものである。被覆体E1は実施例1と同様に製造され
る。舗装の補強は下記のように実施される。土壌上に配
置された古い舗装の上に被覆体E1層を配置し、その上
にコンクリートビチューメン転動層を配置する。
の最適化はL.C.P.Cのモデル化タイプALIZE
IIIによって実施される。この舗装のサイズの得ら
れた値は下記である。 −厚さ8cmのコンクリートビチューメン層、 −厚さ13cm被覆体層E1、 −その下方の厚さ25cmの古い舗装。
es LCPC - SETRAの中に提案された舗装と同様に舗装を
補強するために、本発明によれば基礎層としての被覆体
E1の製造のためにビチューメンB1を使用できる事を
示している。従ってこの本発明による被覆体は従来の水
硬性結合剤で処理された材料の代わりに使用する事がで
き、しかもこの被覆体ははるかに少量使用される利点を
示す。従って、本発明の被覆体の使用は舗装の全体厚さ
をはるかに低減させる事ができる。
ラッティング抵抗と水による被覆体劣化に対する耐性
が、舗装基礎層としての先行技術のビチューメン被覆体
と同等である事を示す。被覆体E1を実施例1と同様に
して製造する。被覆体E1と比較できるように選定され
た先行技術の砂利土−ビチューメン型のビチューメン材
料は、規格NFT 98−138に記載の特性を有し下
記成分を含む砂利土−ビチューメン型被覆体(GB)で
ある。
チューメン(B’)。 −AFNOR 66−004による25℃における針入
度:40/10mm、 −AFNOR NFT 66−008による軟化温度:
54℃、 2)規格P 18101による粒度0/14を有する下
記配合のメルレー材料型無機材料、 −42%の砂.......0/2 −10%の砂利......2/4 −10%の砂利......4/6 −13%の砂利......6/10 −23%の砂利.....10/14 −2%の充填材 このようにして製造された被覆体GBは下記特性を有す
る。 −NFT 98−138による実際比重:2.62g/
cm3 −被覆体中の結合剤含有量4.25重量%部に対応する
富化係数:2.8。
覆体GBとについて下記テストを実施した。 a)規格NFT98−253−1により、30,000サイク
ル後に60℃で測定されたラッティングテスト、 b)規格NFT98−251−1により、DURIEZ 法に
よって水中浸漬と圧縮後に18℃で圧潰抵抗を測定する
事によって実施された水による被覆体劣化耐性テスト。
これらの2つの被覆体について得られた結果を表Iに示
す。
被覆体GBと同程度に高いラッティング抵抗および水に
よる被覆体劣化耐性を有する事を示す。
層として使用される先行技術の材料の性能と比較して、
特に砂利土−スラグ型または砂利土−セメント型水硬性
材料の剛性特性に関して少なくとも同等である事を示す
ためのものである。本発明による被覆体E1を実施例1
と同様にして製造する。本発明の被覆体E1と比較する
ための先行技術の砂利土−スラグ型または砂利土−セメ
ント型水硬性材料は砂利土−セメント(GC)である。
いて下記テストを実施した。 a)前記のTOTAL法により15℃および1mm/分
の速度で実施された直接引張抵抗テスト。加えられた応
力疲労抵抗テストから得られたσ6に基づいて非常に高
い係数を有する被覆体基礎層の厚さを特定する
(「σ6」は前述のように、15℃および25Hzにお
いて106荷重サイクルを加えた後に被覆体の破断を生
じる被覆体に対する引張圧縮応力に対応する)。 b)15℃および25Hzにおいて106荷重サイクル
を加えられた応力に対する疲労抵抗。NFP98−26
1−1により、106サイクルの引張圧縮荷重を加えた
後の被覆体の破断応力σ6を測定する。 c)15℃および25Hzにおける剛性係数の測定。
の表IIに示す。
抗は、被覆体GCが360日後にその最適値に達した場
合の引張抵抗値よりはるかに高い事を示す。さらに被覆
体E1の高性能は、数カ月の凝固期間を必要とする被覆
体GCと相違して即刻使用可能である。また他方、本発
明の被覆体E1は被覆体GCと相違し、高い疲労抵抗を
有すると共に材料GCと同程度の剛性を有する事を示
す。
Claims (13)
- 【請求項1】特に舗装の建設又は補強に使用される24
・103MPa以上の剛性係数を有するビチューメン被
覆体の製造に際して25℃において0乃至20の範囲内
の針入度を有する非常に硬質のビチューメンを使用する
方法において、前記被覆体のビチューメン含有量が6重
量%部以上である事を特徴とする方法。 - 【請求項2】被覆体のビチューメン含有量が6乃至8重
量%部の範囲内に含まれる事を特徴とする請求項1に記
載のビチューメンの使用法。 - 【請求項3】舗装の製造のために30cm以下の厚さを
有するビチューメン被覆体を製造する事を特徴とする請
求項1または2のいずれかに記載のビチューメンの使用
法。 - 【請求項4】5乃至20cmの範囲内の厚さを有するビ
チューメン被覆体を製造する事を特徴とする請求項3に
記載のビチューメンの使用法。 - 【請求項5】前記ビチューメンが0乃至10の針入度を
有する事を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
のビチューメン使用法。 - 【請求項6】前記ビチューメンが天然ビチューメンであ
る事を特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のビ
チューメン使用法。 - 【請求項7】前記ビチューメンが合成ビチューメンであ
る事を特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のビ
チューメン使用法。 - 【請求項8】0乃至20の25℃における針入度を有す
る6重量%部以上のビチューメンを含有する事を特徴と
する特に舗装の建設または補強用のビチューメン被覆
体。 - 【請求項9】15℃および25Hzにおいて1MPa乃
至2.5MPaの範囲内のσ6値を生じる応力に対する
疲労耐性を有する事を特徴とする請求項8に記載のビチ
ューメン被覆体。 - 【請求項10】15℃および10Hzにおいて24・1
03MPa以上の剛性係数を有する事を特徴とする請求
項8または9のいずれかに記載のビチューメン被覆体。 - 【請求項11】3.8乃至4.5の範囲内の富化係数を
有する事を特徴とする請求項8乃至10のいずれかに記
載のビチューメン被覆体。 - 【請求項12】95%以上の密度を有する事を特徴とす
る請求項8乃至11のいずれかに記載のビチューメン被
覆体。 - 【請求項13】180乃至200℃の範囲内の温度でビ
チューメンと無機材料とを混合する事によって製造され
る事を特徴とする請求項8乃至12のいずれかに記載の
ビチューメン被覆体。
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