(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己燃焼性を有する高分子系合成樹脂材料を燃焼させて熱分解することで得られたパラフィン系炭化水素を主成分とする改質剤を２％〜８％添加してアスファルト及び骨材を混合するアスファルト混合物の製造方法において、改質剤を含むアスファルトの配合割合Ａp（重量％）を以下に示す式により算出された値に設定して混合することを特徴とするアスファルト混合物の製造方法。
Ａp＝Ａs・（Ｖp／Ｖs）1/3・（γp／γs）
但し、
Ａs；ストレートアスファルト及び骨材を混合したアスファルト混合物について実施したマーシャル安定度試験に基づく試験結果により設定されるアスファルトの配合割合（重量％）
Ｖs；ストレートアスファルト及び骨材を混合したアスファルト混合物についてマーシャル安定度試験を実施する際に作成される供試体の骨材間隙率（％）
γs；ストレートアスファルトの比重
Ｖp；改質剤を含むアスファルト及び骨材を混合したアスファルト混合物についてマーシャル安定度試験を実施する際に作成される供試体の骨材間隙率（％）
γp；改質剤を含むアスファルトの比重
【請求項２】
前記改質剤を液状又は粒径が３ｍｍ以下の粒状で添加してアスファルト及び骨材とともに混合することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法により製造されたアスファルト混合物を施工する施工方法において、二次転圧温度１００℃〜１２０℃で転圧回数を６回行うことを特徴とするアスファルト混合物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、舗装道路に用いられるアスファルト混合物の製造方法及び施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アスファルト混合物を用いた舗装は、適当な粒度分布を有する砕石、砂等の骨材に、バインダとして、例えば、ストレートアスファルトを加熱状態で混練してアスファルト混合物を製造し、製造されたアスファルト混合物を舗装面上に敷き均してローラーで転圧することで施工される。
【０００３】
近年、交通量の増加及びトラック等の大型車両の増加により、アスファルト舗装道路では敷設したアスファルト混合物が車両の通行により徐々に流動してわだちが生じる現象が多発している。道路面状に凹凸状のわだちが生じると、車の乗り心地が悪くなるだけでなくハンドル操作に影響を与えるようになり、降雨時の滞水がスリップの原因となって交通安全上大きな問題となる。
【０００４】
こうした凹凸状のわだちが生じる原因であるアスファルト混合物の流動を防止するために、ストレートアスファルトにゴムや熱可塑性エラストマー等の改質材を添加した改質アスファルトを用いることが提案されている。また、特許文献１では、ポリエチレン樹脂等の合成樹脂を熱分解反応により得られたワックス状物質をアスファルト用改質材としてアスファルトに添加し、アスファルト混合物を製造する点が記載されている。また、特許文献２では、骨材とアスファルトを主とする混合物に、融点が５０〜９０℃の石油系又は合成系ワックスからなる特殊添加剤をアスファルト量に対する内割重質量％で１〜７％添加し、アスファルト混合物を製造する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３１１２９９号公報
【特許文献２】特許第３６２８２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１及び２では、ワックス状物質をアスファルトに添加することで、アスファルトの耐久性を向上させるとともに、施工時のアスファルトの加熱温度を低下させることができ、作業効率を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、ワックス状物質をアスファルトに添加すると、ストレートアスファルトとは異なる特性を備えた改質アスファルトとなるため、ストレートアスファルトを用いたアスファルト混合物の場合のアスファルト量とは異なる量に設定する必要がある。
【０００８】
ストレートアスファルトを用いる場合には、マーシャル安定度試験に基づいてアスファルト及び骨材の配合割合を決定することが行われているが、上述した改質アスファルトを用いる場合には決定された配合割合をそのまま適用しても施工した際に十分な耐久性を備えたものが得られない。
【０００９】
特に、パラフィンを改質剤としてアスファルトに添加する場合、パラフィンは凝固する際の収縮率が大きいため骨材の間隙を小さくする傾向がある。そのため、マーシャル安定度試験に基づいた試験結果により設計アスファルト量（アスファルトの配合割合）を設定する場合、骨材間隙率の減少によって設計アスファルト量がストレートアスファルトの場合に比べて小さく設定されてアスファルト量が不足する傾向になり、製造されたアスファルト混合物の施工した場合の耐久性が不十分なものとなりやすい。
【００１０】
そこで、本発明は、パラフィン系炭化水素を改質剤として添加するアスファルト混合物を施工した際に十分な耐久性を有するようにアスファルトの配合割合を設定して製造する製造方法及びそのアスファルト混合物の施工方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るアスファルト混合物の製造方法は、自己燃焼性を有する高分子系合成樹脂材料を燃焼させて熱分解することで得られたパラフィン系炭化水素を主成分とする改質剤を２％〜８％添加してアスファルト及び骨材を混合するアスファルト混合物の製造方法において、改質剤を含むアスファルトの配合割合Ａp（重量％）を以下に示す式により算出された値に設定して混合することを特徴とする。
Ａp＝Ａs・（Ｖp／Ｖs）1/3・（γp／γs）
但し、
Ａs；ストレートアスファルト及び骨材を混合したアスファルト混合物について実施したマーシャル安定度試験に基づく試験結果により設定されるアスファルトの配合割合（重量％）
Ｖs；ストレートアスファルト及び骨材を混合したアスファルト混合物についてマーシャル安定度試験を実施する際に作成される供試体の骨材間隙率（％）
γs；ストレートアスファルトの比重
Ｖp；改質剤を含むアスファルト及び骨材を混合したアスファルト混合物についてマーシャル安定度試験を実施する際に作成される供試体の骨材間隙率（％）
γp；改質剤を含むアスファルトの比重
【００１２】
さらに、前記改質剤を液状又は粒径が３ｍｍ以下の粒状で添加してアスファルト及び骨材とともに混合することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るアスファルト混合物の施工方法は、上記の製造方法により製造されたアスファルト混合物を施工する施工方法において、二次転圧温度１００℃〜１２０℃で転圧回数を６回行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記の構成を備えることで、パラフィン系炭化水素を改質剤として添加するアスファルト混合物を施工した際に十分な耐久性を有するようにアスファルトの配合割合を設定して製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１６】
本発明に係る製造方法は、パラフィン系炭化水素を主成分とする改質剤（以下「パラフィン系改質剤」と略称する）を添加してアスファルト及び骨材を混合してアスファルト混合物を製造する。パラフィン系炭化水素は、融点が低く、アスファルト及び骨材を混合する温度（１５０℃程度）では低粘度になるため、従来のアスファルト混合物の製造工程でも混合が可能となる。
【００１７】
パラフィン系炭化水素は、上述した特許文献１に記載されているように、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂やポリスチレン樹脂といった自己燃焼性を有する高分子系合成樹脂材料を燃焼させて熱分解することで生成することができる。こうした高分子系合成樹脂材料はケーブルの被覆材料として広く利用されていることから、ケーブルの廃棄物利用によりパラフィン系炭化水素を低コストで製造することができる。こうして製造されたものをパラフィン系改質剤として用いればよい。
【００１８】
道路等の舗装材料としてアスファルト混合物を用いて施工する場合には、施工されたアスファルト混合物が長期間にわたって十分な耐久性を備える必要があり、そうした耐久性をチェックするためにアスファルト混合物に対してマーシャル安定度試験方法が実施される。
【００１９】
マーシャル安定度試験方法の詳細については、社団法人日本道路協会編「舗装調査・試験法便覧」（項目Ｂ００１）に記載されているように具体的な実施方法が決められている。まず、所定の骨材及びアスファルトを準備し、アスファルトの動粘度が所定の値になる温度を混合温度及び締固め温度に設定して、骨材及びアスファルトを混合して締固めを行って供試体を作成する。作成された供試体について、「アスファルト混合物の密度試験方法」（舗装調査・試験法便覧；項目Ｂ００８）に従って密度を測定する。
【００２０】
次に、作成された供試体に所定の変位速さで荷重を加え、加えた加重が減少に転じる際の荷重を最大荷重として測定し、荷重の印加開始時から最大荷重までの変形量を測定する。そして、測定された最大荷重から安定度（単位；ｋＮ）を算出する。また、荷重の印加開始時の変形量及び最大荷重の印加時の変形量の平均値からフロー値（単位；１／１００ｃｍ）を算出する。
【００２１】
アスファルト混合物の設計アスファルト量（アスファルトの配合割合；重量％）を設定する場合には、社団法人日本道路協会編「舗装施工便覧」（項目６−３−３；設計アスファルト量の設定、１００頁〜１０４頁）に記載されているように、マーシャル安定度試験で得られた供試体の密度、安定度及びフロー値の外に空隙率（％）、飽和度（％）及び骨材間隙率（％）を以下の式により算出する。
空隙率（％）；Ｖv＝（１−Ｄm／Ｄt）×１００
飽和度（％）；Ｖfa＝Ｖa／（Ｖa＋Ｖv）×１００
骨材間隙率（％）；Ｖma＝Ｖv＋Ｗa・Ｄm／Ｄa
ここで、Ｄmは供試体の密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｄaはアスファルトの密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｄtは理論最大密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｖaはアスファルトの容積百分率（％）、Ｗaはアスファルトの配合率（％）であり、Ｄt及びＶaは所定の算出式より求めることができる。
【００２２】
こうして算出された空隙率及び飽和度並びにマーシャル安定度試験法により得られた安定度及びフロー値に関して予め基準値が設定されており、これらの基準値をすべて満たすアスファルトの配合割合の共通範囲が設計アスファルト量として設定される。
【００２３】
以上説明した設計アスファルト量の設定方法は、ストレートアスファルトを骨材と混合したアスファルト混合物を前提としたものである。そのため、上述したパラフィン系炭化水素を改質剤として添加したアスファルト混合物の場合には、ストレートアスファルトのみを使用した場合と特性が異なるため、設定されたアスファルトの配合割合をそのまま使用することができない。
【００２４】
パラフィン系炭化水素を添加したアスファルト混合物の場合には、パラフィン系炭化水素が凝固する際の収縮率が大きいため、骨材の間隙が小さくなる傾向がある。そのため、上述した基準値を満たす設計アスファルト量が低く設定されるようになり、設定された設計アスファルト量をそのまま使用すると、混合するアスファルト量が少なくなって耐久性が不十分なものとなる。
【００２５】
したがって、パラフィン系炭化水素を添加した場合には、混合するアスファルト量を増加して耐久性を向上させる必要があるが、アスファルト量が多くなりすぎると施工した際にアスファルトが表面に浮き出てアスファルト混合物が不均一になり、かえって耐久性が低下することになる。
【００２６】
以上の点を踏まえて、パラフィン系炭化水素を添加したアスファルト混合物については、従来の設計アスファルト量とは別に適切な設計アスファルト量を設定しなければならない。上述したように、ストレートアスファルトのみ混合した場合に比べて骨材の間隙が収縮することから、適切な設計アスファルト量を設定する際に骨材間隙率の減少を考慮する必要がある。
【００２７】
まず、骨材表面に形成されるアスファルトの膜厚μ（１０-3ｍｍ）は、以下の式で算出される。
μ＝Ａ／（Ｓ・γ）
ここで、Ａは設計アスファルト量（重量％）、Ｓは全骨材の単位重量当りの表面積（ｍ2／ｋｇ）、γはアスファルトの比重である。
【００２８】
ストレートアスファルトのみ混合した場合のアスファルト混合物については、膜厚μs、骨材間隙率Ｖsは以下の式により算出される。
μs＝Ａs／（Ｓ・γs）
Ｖs＝Ｖvs＋Ｗas・Ｄms／Ｄas
ここで、Ａsはストレートアスファルトのみ混合した場合の設計アスファルト量、γsはストレートアスファルトの比重、Ｄmsはストレートアスファルトのみ混合したアスファルト混合物の供試体の密度、Ｄasはストレートアスファルトの密度、Ｖvsはストレートアスファルトのみ混合したアスファルト混合物の供試体の空隙率、Ｗasはストレートアスファルトの配合率である。骨材間隙率Ｖsについては、上述した骨材間隙率Ｖmaと同様に算出する。
【００２９】
また、パラフィン系改質剤を添加した場合のアスファルト混合物については、膜厚μp、骨材間隙率Ｖpは以下の式により算出される。なお、全骨材の単位重量当りの表面積Ｓは、ストレートアスファルトのみ混合した場合と同一とし、設計アスファルト量については、パラフィン系改質剤及びストレートアスファルトの合計量に関する配合割合を示すものとする。
μp＝Ａp／（Ｓ・γp）
Ｖp＝Ｖvp＋Ｗap・Ｄmp／Ｄap
ここで、Ａpはパラフィン系改質剤を添加した場合の設計アスファルト量、γpはストレートアスファルトにパラフィン系改質剤を添加したアスファルトの比重、Ｄmpはパラフィン系改質剤を添加したアスファルト混合物の供試体の密度、Ｄapはストレートアスファルトにパラフィン系改質剤を添加したアスファルトの密度、Ｖvpはパラフィン系改質剤を添加したアスファルト混合物の供試体の空隙率、Ｗasはストレートアスファルトにパラフィン系改質剤を添加したアスファルトの配合率である。骨材間隙率Ｖpについては、上述した骨材間隙率Ｖmaと同様に算出する。
【００３０】
骨材間隙率は、骨材の間の容積（体積）に関するパラメータであり、アスファルトの膜厚は骨材の間の間隔（長さ）に関するパラメータである。したがって、長さ及び体積の関係により、膜厚の比は、骨材間隙率の比の３乗根と等しくなるものと仮定することができる。すなわち、以下の関係式を導くことができる。
μp／μs＝（Ｖp／Ｖs）1/3
この関係式に基づいて以下のとおり設計アスファルト量の関係式を導くことができる。
μp＝μs・（Ｖp／Ｖs）1/3
Ａp／（Ｓ・γp）＝Ａs／（Ｓ・γs）・（Ｖp／Ｖs）1/3
Ａp＝Ａs・（Ｖp／Ｖs）1/3・（γp／γs）・・・（式１）
【００３１】
したがって、パラフィン系改質剤を添加した場合の適切な設計アスファルト量Ａpは、（式１）に基づいてマーシャル安定度試験方法等によるストレートアスファルトの設計アスファルト量Ａsに骨材間隙率の比の３乗根及び比重の比を掛けることで求めることができる。
【００３２】
（式１）により設定された設計アスファルト量に基づいてアスファルト混合物を製造し、施工した場合の耐久性について実験を行った。アスファルト混合物は、最大粒径２０ｍｍの骨材を用いて密粒度アスファルト混合物を製造した。アスファルトは、ストレートアスファルトの量を１００％として、パラフィン系改質剤の添加率を０％、２％、４％、６％、８％に設定して添加した５種類のものを用いた。なお、パラフィン系改質剤は、ケーブルの廃棄物を利用して公知の製造装置により製造された再生パラフィンを用いた。
【００３３】
５種類のアスファルトを用いてマーシャル安定度試験を行い、設計アスファルト量Ａ（重量％）、骨材間隙率Ｖ（％）を求めた。また、パラフィン系改質剤の添加率が０％の場合がストレートアスファルトのみ混合した場合に該当することから、添加率０％場合の設定アスファルト量及び骨材間隙率を用いて添加率２％〜８％の場合の設計アスファルト量Ａpを（式１）により算出した。なお、比重については、パラフィン系改質剤を添加した場合に、添加しない場合とほとんど変わらないものとして比重の比は１とした。算出結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
0005566653.tif 000002
表１の算出結果をみると、設計アスファルト量Ａよりも（式１）による設計アスファルト量Ａpの方が配合割合が大きくなっていることがわかる。
【００３５】
設計アスファルト量Ａ及び設計アスファルト量Ａpに基づいて混合したアスファルト混合物についてホイールトラッキング試験方法に従って動的安定度（回／ｍｍ）を算出した。算出結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
0005566653.tif 000003
表２の算出結果をみると、添加率が２％及び４％では、従来の設計アスファルト量Ａで設定されたアスファルト混合物の動的安定度が設計アスファルト量Ａpの場合に比べて若干上回っているが、動的安定度５０００回／ｍｍを超える流動防止の実用範囲においては、設計アスファルト量Ａpに基づいて混合したアスファルト混合物の動的安定度が設計アスファルト量Ａの場合に比べて大きく上回っており、より適切な設計アスファルト量が設定されていることがわかる。
【００３７】
以上のことから、（式１）により設計アスファルト量を設定することで、従来の設計アスファルト量の設定方法を利用しつつパラフィン系改質剤を添加した場合の適切な設計アスファルト量を正確かつ簡単に設定することが可能となった。
【００３８】
こうして設定された設計アスファルト量に基づいてアスファルト混合物を製造する場合、実際の施工現場において、パラフィン系改質剤をストレートアスファルトに均一に混合することは時間的に難しいことから、骨材が投入されたミキサーにパラフィン系改質剤をストレートアスファルトと一緒に投入して混合する製造方法が好ましい。
【００３９】
しかしながら、パラフィン系改質剤をストレートアスファルトと一緒に投入する場合短時間の間にパラフィン系改質剤がストレートアスファルトと均一に混合しなければ、均一な品質のアスファルト混合物を製造することができない。
【００４０】
短時間でパラフィン系改質剤を混合するためには、パラフィン系改質剤を予め液状化又は粒径が３ｍｍ以下に粒状化して投入することが望ましい。パラフィン系改質剤を液状化して投入する場合には、投入する所定量の固形のパラフィン系改質剤を計量した後加熱容器に投入して液状化し、液状化したパラフィン系改質剤をミキサーにストレートアスファルトとともに投入すればよい。パラフィン系改質剤を粒状化して投入する場合には、固形のパラフィン系改質剤を予め破砕装置により粉砕して篩をかけて粒径が３ｍｍ以下のパラフィン系改質剤を準備する。そして、投入する量の粒状パラフィン系改質剤を計量した後ミキサーにストレートアスファルトとともに投入すればよい。
【００４１】
粒径が３ｍｍ超のパラフィン系改質剤及び粒径が３ｍｍ以下の粒状パラフィン系改質剤並びに液状パラフィン系改質剤を添加したアスファルト混合物を製造し、施工した場合の耐久性について実験を行った。アスファルト混合物は、最大粒径２０ｍｍの骨材を用いて密粒度アスファルト混合物を製造した。アスファルトは、ストレートアスファルトの量を１００％として、パラフィン系改質剤の添加率を４％、６％、８％に設定した。なお、パラフィン系改質剤は、ケーブルの廃棄物を利用して公知の製造装置により製造された再生パラフィンを用いた。
【００４２】
まず、市販のアスファルトミキサー（出力３７ｋｗ、５５ｒｐｍ）に骨材を投入した後ストレートアスファルト及び粒状又は液状のパラフィン系改質剤を一緒に投入し、加熱温度約１７５℃で約１分間撹拌混合した。混合したアスファルト混合物についてホイールトラッキング試験方法に従って動的安定度（回／ｍｍ）を算出した。算出結果を表３に示す。
【００４３】
【表３】
0005566653.tif 000004
表３の算出結果をみると、粒径３ｍｍ以下又は液状のパラフィン系改質剤を用いて製造したアスファルト混合物の動的安定度が粒径３ｍｍを超える場合に比べて大きく上回っており、耐久性を大幅に向上させたアスファルト混合物が得られることがわかる。
【００４４】
次に、パラフィン系改質剤を添加したアスファルト混合物を用いて舗装道路等に施工する場合について実験を行った。
【００４５】
まず、液状パラフィン系改質剤を添加したアスファルト混合物を製造し、製造されたアスファルト混合物を施工する場合において、転圧温度と動的安定度との関係について実験を行った。なお、本実験では、ホイールトラッキング試験方法に基づいてアスファルト混合物を施工し、予備転圧における転圧温度を１次転圧温度とし、ローラ転圧における転圧温度を２次転圧温度としている。
【００４６】
アスファルト混合物は、最大粒径２０ｍｍの骨材を用いて密粒度アスファルト混合物を製造した。アスファルトは、ストレートアスファルトの量を１００％として、液状パラフィン系改質剤の添加率を８％に設定した。なお、パラフィン系改質剤は、ケーブルの廃棄物を利用して公知の製造装置により製造された再生パラフィンを用いた。
【００４７】
市販のアスファルトミキサー（出力３７ｋｗ、５５ｒｐｍ）に骨材を投入した後ストレートアスファルト及び液状パラフィン系改質剤を一緒に投入し、加熱温度約１７５℃で約１分間撹拌混合した。混合したアスファルト混合物についてホイールトラッキング試験方法に基づいて施工した。その際、ローラ転圧の転圧回数を６回として、ローラ転圧における２次転圧温度を８０℃、１００℃、１２０℃に設定して動的安定度（回／ｍｍ）を算出した。
【００４８】
算出された動的安定度は、８０℃で５，７２７回／ｍｍ、１００℃で７，０００回／ｍｍ、１２０℃で７，０００回／ｍｍであった。したがって、２次転圧温度が１００℃以上であれば十分な動的安定度が得られることがわかる。また、１２０℃を超えるとタイヤローラにアスファルトが付着するようになるため、施工性を考慮すれば、２次転圧温度を１００℃〜１２０℃に設定すればよい。
【００４９】
次に、粒径が３ｍｍ以下の粒状パラフィン系改質剤を添加したアスファルト混合物を製造し、製造されたアスファルト混合物を施工する場合において、ローラ転圧の転圧回数をと動的安定度との関係について実験を行った。アスファルト混合物は、最大粒径２０ｍｍの骨材を用いて密粒度アスファルト混合物を製造した。アスファルトは、ストレートアスファルトの量を１００％として、液状パラフィン系改質剤の添加率を５％に設定した。なお、パラフィン系改質剤は、ケーブルの廃棄物を利用して公知の製造装置により製造された再生パラフィンを用いた。
【００５０】
市販のアスファルトミキサー（出力３７ｋｗ、５５ｒｐｍ）に骨材を投入した後ストレートアスファルト及び粒状パラフィン系改質剤を一緒に投入し、加熱温度約１７５℃で約１分間撹拌混合した。混合したアスファルト混合物について、転圧機械として１５ｔタイヤローラ及び２５ｔタイヤローラを用い、ホイールトラッキング試験方法に基づいて、ローラ転圧における２次転圧温度１１０℃で、ローラ転圧の転圧回数を３回、６回、９回に設定して動的安定度（回／ｍｍ）を算出した。
【００５１】
算出された動的安定度は、１５ｔタイヤローラの場合、３回で２，２５０回／ｍｍ、６回で２，３３３回／ｍｍ、９回で２，１００回／ｍｍであった。また、２５ｔタイヤローラの場合、３回で１，９６９回／ｍｍ、６回で３，０００回／ｍｍ、９回で２，４２３回／ｍｍであった。したがって、転圧回数が６回の場合に最も動的安定度が高くなることがわかる。
【００５２】
以上説明したように、パラフィン系改質剤を添加したアスファルト混合物を製造する場合には、（式１）に基づいて設計アスファルト量を設定することで施工した際に十分な耐久性を備えることができる。また、アスファルト混合物を製造する際には、液状又は粒径が３ｍｍ以下のパラフィン系改質剤を添加するようにすれば、施工現場において短時間でパラフィン系改質剤を均一に混合したアスファルト混合物を製造することができる。さらに、製造したアスファルト混合物を施工する場合には、転圧工程において２次転圧温度１００℃〜１２０℃で転圧回数を６回行うことで、十分な耐久性を確実に得ることができる。