(57)【要約】  本発明は、ビチューメン組成物およびその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、制御可能な温度依存性界面レオロジーを示す、供用性等級のビチューメンを含有する溶媒非含有ビチューメンエマルジョンを配合したビチューメン組成物の製造に関する。舗装用途に使用すると、これらのビチューメン組成物は、従来のホットミックス舗装用組成物と同等の速度、および従来のコールドミックス舗装用組成物よりも速い速度で、接着強度および耐荷重強度特性を発現する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビチューメンエマルジョンと骨材とを含むビチューメン組成物の製造方法であって、
ステップ（Ａ）として
（１）前記ビチューメンエマルジョンの全重量の約５０．０％〜約７５．０％の量のビチューメンと、
（２）前記ビチューメンエマルジョンの全重量の約０．０５％〜約２．０％の活性の量の乳化剤と、
（３）前記ビチューメンエマルジョンを完成するための量の水と、
を含む、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンを調製するステップと、
ステップ（Ｂ）として
（１）約２５℃〜約９５℃の温度を有する、前記ビチューメン組成物の全重量の約２．０％〜約１０．０％の量のステップ（Ａ）の前記ビチューメンエマルジョンと、
（２）約６０℃〜約１４０℃の温度を有する、前記ビチューメン組成物の全重量の約９０．０％〜約９９．０％の量の骨材と、
を混合して、約５０℃〜約１４０℃の温度を有する前記ビチューメン組成物を製造するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記ビチューメンエマルジョンが、未改質ビチューメン、改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類のビチューメンを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約６０．０％〜約７０．０％の、ビチューメン、改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類のビチューメンを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記改質ビチューメンが、天然ゴム、合成ゴム、プラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記改質ビチューメンが、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソプレン、ポリブチレン、ブタジエン−スチレンゴム、ビニルポリマー、エチレン酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル誘導体、硫黄改質ビチューメン、酸改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約０．０８％〜約０．７５％の少なくとも１種類のイオン性乳化剤を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約０．１％〜約０．５％の活性の少なくとも１種類のイオン性乳化剤を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記乳化剤が、両性乳化剤、陽イオン性乳化剤、非イオン性乳化剤、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記陽イオン性乳化剤が、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸から誘導される脂肪族イミダゾリン、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族イミドアミン；アクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族アミドアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質された飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４第４級アミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミンＮ−オキシド；タンニンのアミン誘導体、フェノール樹脂のアミン誘導体；リグニンのアミン誘導体、アミン改質ポリアクリレート；ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項８に記載の方法。
前記陽イオン性乳化剤は、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されることが好ましい。
【請求項１０】
前記両性乳化剤が、アクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリエチレンポリアミンと反応させたＣ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせ、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、カリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、カリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタイン、ならびにカリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタインからなる群より選択される請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
約５５℃〜約１２０℃の範囲の温度を有する前記ビチューメン組成物が製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する前記ビチューメン組成物が製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（Ｂ）（１）の前記ビチューメンエマルジョンが、約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（Ｂ）（２）の前記骨材が、約６０℃〜約１２０℃の範囲の温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記骨材が、密粒度骨材、不連続粒度骨材、開粒度骨材、再生アスファルト舗装材料、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の方法によって製造されたビチューメン組成物の舗装用途における使用。
【請求項１７】
前記ビチューメン組成物が、約５０℃〜約１２０℃の範囲の温度で舗装面に適用される、請求項１６に記載の使用。
【請求項１８】
前記ビチューメン組成物が、約５５℃〜約１００℃の範囲の温度で舗装面に適用される、請求項１６に記載の使用。
【請求項１９】
前記ビチューメン組成物が、約６０℃〜約８０℃の範囲の温度で舗装面に適用される、請求項１６に記載の使用。
【請求項２０】
同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し１４０℃を超える温度で製造されたホットミックス舗装組成物と同等の気泡含有率まで、前記適用されたビチューメン組成物が締固められる、請求項１６〜１９のいずれかに記載の使用。
【請求項２１】
同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し周囲温度で製造された同等のコールドミックス舗装組成物よりも低い気泡含有率を有するように、前記適用されたビチューメン組成物が締固められる、請求項１６〜１９のいずれかに記載の使用。
【請求項２２】
前記適用されたビチューメン組成物が締固められると、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し１４０℃を超える温度で製造されるホットミックス舗装組成物と同等の速度で耐荷重強度を発現する、請求項１６〜１９のいずれかに記載の使用。
【請求項２３】
前記適用されたビチューメン組成物が締固められると、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し周囲温度で製造される同等のコールドミックス舗装組成物よりも速い速度で耐荷重強度を発現する、請求項１６〜１９のいずれかに記載の使用。
【請求項２４】
前記適用されたビチューメン組成物が締固められると、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し周囲温度で製造される同等のコールドミックス舗装組成物よりも速い速度で接着発現を示す、請求項１６〜１９のいずれかに記載の使用。
【請求項２５】
請求項１〜１５のいずれかに記載の方法によって製造されたビチューメン組成物の舗装ブロックの製造における使用。
【請求項２６】
ビチューメン組成物の少なくとも１層を含む舗装道路であって、
前記ビチューメン組成物が、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンを含み、
該溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが、
該ビチューメン性エマルジョンの全重量の約５０．０％〜約７５．０％の量のビチューメンと、
前記ビチューメンエマルジョンの全重量の約０．０５％〜約２．０％の量の乳化剤と、
前記ビチューメンエマルジョンを完成させる量の水とを含み、
前記ビチューメン組成物が、
前記組成物の調製中に約２５℃〜約９５℃の温度まで加熱されている、前記ビチューメン組成物の全重量の約１．０％〜約１０．０％の量の、前記ビチューメンエマルジョンと、
前記ビチューメン組成物の全重量の約９０．０％〜約９８．０％の量の、約６０℃〜約１４０℃の温度を有する骨材とを含み、
前記ビチューメン組成物が、約５０℃〜約１４０℃の温度で舗装面に適用された、舗装道路。
【請求項２７】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約６０．０％〜約７０．０％の、ビチューメン、改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類のビチューメンを含有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記改質ビチューメンが、天然ゴム、合成ゴム、プラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有する請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記改質ビチューメンが、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソプレン、ポリブチレン、ブタジエン−スチレンゴム、ビニルポリマー、エチレン酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル誘導体、硫黄改質ビチューメンの、酸改質ビチューメンのおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有する請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約０．０８％〜約０．５％の少なくとも１種類のイオン性乳化剤を含有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約０．１％〜約０．７５％の少なくとも１種類のイオン性乳化剤を含有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記乳化剤が、両性乳化剤、陽イオン性乳化剤、非イオン性乳化剤、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記陽イオン性乳化剤が、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸から誘導される脂肪族イミダゾリン、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４（好ましくはＣ−１６〜Ｃ−１８）脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族イミドアミン；アクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４（好ましくはＣ−１６〜Ｃ−１８）脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族アミドアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４第４級アミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミンＮ−オキシド；タンニンのアミン誘導体、フェノール樹脂のアミン誘導体；リグニンのアミン誘導体、アミン改質ポリアクリレート；ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビチューメン組成物、その製造方法、および上記ビチューメン組成物から製造された舗装材料に関する。より詳細には、本発明は、制御可能な温度依存性界面レオロジーを示す溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが配合されたビチューメン組成物の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲温度（すなわち約４０℃未満の温度）でビチューメンエマルジョンを骨材と混合することによってコールドミックス舗装用組成物が製造される。しかし、溶媒が存在しない場合、このような組成物の使用に関して従来ある問題が発生していた。例えば、耐荷重性舗装の建造において遅硬化性ビチューメンエマルジョンを使用する場合、その舗装は硬化が遅く、重い走行車両を支持し、湿気による損傷に対して抵抗するのに適した充分充分な強度が発現するのが遅い。しかし、速硬化性ビチューメンエマルジョンを使用すると、多くの場合、取り扱いおよび締固めの間にエマルジョンの早期破壊が生じる（その結果、多量の気泡が形成される）。
【０００３】
ビチューメンエマルジョンを使用して製造されるアスファルトコールドミックスの強度発現を加速するために、種々の方法が使用されている。これらの方法の多くは主として、エマルジョンの破壊および凝集を開始させる、または加速させるために、エマルジョンまたは系全体のｐＨを移動させることに依拠している。Ｋｎａｐｐに付与された米国特許第４，００８，０９６号明細書（これは参照して本明細書に組み入れられる）はこの方法の代表例であり、エマルジョンの凝集を開始させるためにｐＨ移動剤の投入を教示している。
【０００４】
しかし、これらの方法は、ｐＨ移動化学反応のタイミングの制御不足の問題がある。ビチューメンエマルジョンを必要とするあらゆる施工方法において、ビチューメンエマルジョンの早期の破壊または凝集は、製造、取り扱い、輸送、およびその他の最終用途の作業における供用性に悪影響を及ぼす。早期に破壊したエマルジョンは、骨材を充分に被覆できない場合が多く、一般に高粘度のビチューメン−骨材混合物が得られ、そのためトラックからの排出が困難となることがあり、舗装機械に多量に固着する場合があり、そのため必要な舗装密度まで締固めることが困難となり得る。したがって、ｐＨ移動化学反応のタイミングを効果的に制御できないと、一般に、ビチューメンエマルジョンの早期破壊が起こり、混合加工および舗装用途における望ましくない影響が次々に発生する。
【０００５】
ビチューメンエマルジョンのｐＨ移動化学反応の開始を制御しようとする試みが行なわれている。例えば、Ｒｅｄｅｌｉｕｓに付与された米国特許第５，２５６，１９５号明細書（これは参照して本明細書に組み入れられる）は、油中水型エマルジョンの水相中に破壊剤を含有する陰イオン性逆エマルジョンを、主混合およびコーティングエマルジョンとしての遅硬化性陽イオン性エマルジョンと併用することを教示している。締固めの機械的作用によって、逆エマルジョンが破壊されて、そのアルカリ性水相が陽イオン性混合用エマルジョンに露出し、それによって系のｐＨが移動し、エマルジョンの破壊が開始される。鉱油および他の溶媒（すなわち、いわゆる「カッターストック」）を使用すると、締固め性が改善され得ることが当業者に認識されている。しかし、カッターストックの使用によって、締固めされた舗装の初期圧縮強度が低下することもある。エマルジョンの０．１重量％までの少量のカッターストックを使用しても、カッターストックが大気中に蒸発するまでは、締固めされた舗装の圧縮強度が低下することが多い。
【０００６】
迅速硬化性（スプレーグレード）または速硬化性の乳化剤を使用することによる速破壊性ビチューメン性エマルジョンの配合および製造が一般に知られている（例えば、Ｇｏｕｌｌｅｔらに付与された米国特許第４，３３８，１３６号明細書、これは参照して本明細書に組み入れられる）。しかし、この種の方法は、完全な骨材コーティングを示し、現場で所望の密度まで締固めされ、迅速に強度発現する耐荷重性アスファルト舗装の施工には適さない２つの欠点を有する。第１に、迅速硬化性エマルジョンは無機骨材表面と接触するとすぐに破壊される傾向にあるため、周囲温度において、このような迅速硬化性エマルジョンは、密粒度耐荷重性舗装の施工に一般に使用される密粒度グレード骨材を充分に被覆しない。用語「迅速硬化性」は、このようなエマルジョンの性質（すなわち、無機骨材と接触すると直ちに破壊され水を遊離する）を明確にしている。第２に、周囲温度において迅速硬化性エマルジョンが直ちに破壊されるために、高粘度の混合物が得られる。充分な締固めが行われないために、低密度の舗装が形成され、変形、崩壊、および／または、ポットホール形成（水が低密度層を通過して路盤まで入り込み、それにより支持されている舗装層が劣化する）のために車両走行下には不適当となる。
【０００７】
同様の理由で、速硬化性エマルジョンは、周囲温度における耐荷重性アスファルト舗装組成物の製造に適していない。速硬化性エマルジョンによる骨材の被覆を促進するためにエマルジョン中に存在するよりも多くの体積の水を使用することは、耐荷重性舗装の製造において実現可能な方法ではない。第１に、耐荷重性舗装、スラリーシールコーティングおよびマイクロサーフェーシングによって作製される非耐荷重性面よりもはるかに厚い。このより厚い耐荷重性舗装は、混合物を緻密化するために締固めする必要があり、密度が不充分であると、変形、崩壊、および、ポットホール形成のために耐荷重性舗装が急速に破壊されることがある。水は非圧縮性であるために、大量の水によって、必要な密度まで厚い耐荷重性舗装を締固めることが困難になる。さらに、締固めなどの高剪断速度による応力が加わると、速硬化性エマルジョンは高粘度になる。米国特許第４，４６２，８４０号明細書および第５，０８５，７０４号明細書（これらは参照して本明細書に組み入れられる）に開示されるように、速硬化性エマルジョン系の破壊を遅らすために遅延剤が一般に必要となり、それによって、流動せず広がることができなくなるほど凝集強度が強くなる前に意図する施工面の上で材料を扱い舗設することが可能となる。
【０００８】
耐荷重性舗装のためのエマルジョン系道路舗装用組成物を周囲温度で製造するために、遅硬化性乳化剤が一般に使用される。遅硬化性乳化剤を使用すると、骨材表面を完全に被覆するためにほとんどまたはまったく水を必要としないビチューメン性エマルジョンが得られる。さらに、このエマルジョンは遅硬化性であるため、凝集速度が制御された道路舗装用組成物が得られ、そのため道路舗装用混合物は、取り扱い、運搬、または締固めに望ましくないほど粘度が増加することがない。非常に緻密で非常に微細な骨材グレードを使用すると、遅硬化性エマルジョンは、締固め前でも締固め中でも破壊されず、そのためその混合物は周囲温度における締固めが容易となる。しかし、遅硬化性ビチューメン性エマルジョンを使用して室温で作製した舗装組成物は、重い走行車両の応力に耐えるのに充分な強度になるまでの接着力の発現および硬化が非常に遅い。
【０００９】
コールドミックス舗装用組成物とは対照的に、ホットミックス舗装用組成物はビチューメンエマルジョンを含有せず、その代わりに非乳化ビチューメンを骨材と高温（通常１４０℃を超える）で混合することによって製造される。最も一般的な２つのホットミックス設備であるドラム混合プラントおよびバッチプラントでは、骨材の表面細孔に吸収された水および骨材に吸着された全ての水を除去するために非常に高温まで回転釜中で骨材を加熱する。（１）骨材を完全に被覆し、（２）輸送され、舗設され、締固めされた後で、骨材およびビチューメンの最終加熱混合物が、完成舗装層において感湿性を示さなくなるようにするために、水の定量的な除去が必要となる。
【００１０】
従来のホットミックス作業において製造される高温で乾燥した骨材は、ビチューメン（融点をはるかに超える温度まで加熱することであらかじめ液化される）と混合されて、当産業において「ホットミックスアスファルト」として知られるものが製造される。ホットミックスアスファルトの締固め性は温度に依存するので、一般にホットミックスアスファルトは、約１６０℃を超える温度で製造し、舗設し、締固める必要がある。この混合物は冷却されると、アスファルトの粘度が増加し、その混合物は設計密度（％気泡として知られる）まで締固めることができなくなる。加熱アスファルト−骨材混合物を約８５℃未満の温度まで冷却すると、その混合物の取り扱い、舗設、および締固めが非常に困難となり、設計密度（気泡）が実現できなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の一目的は、ビチューメン組成物の製造方法を開示することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、舗装用途に好適なビチューメン組成物を開示し、および、舗装道路を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、ホットミックスアスファルト組成物の温度よりも実質的に低い温度でビチューメン組成物を製造することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、迅速硬化性および／または速硬化性の乳化剤を使用したビチューメン組成物であって、骨材を実質的に完全に被覆し、現場で所望の密度まで締固めされ、耐荷重強度が迅速に発現されるビチューメン組成物の製造に関する。
【００１５】
本発明のその他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の目的は、多種多様の溶媒非含有で高残留物のビチューメン含有ビチューメンエマルジョンにおいて温度依存性界面レオロジーを制御することによって製造される、舗装用途における使用に好適なビチューメン組成物の製造方法によって達成される。これらの舗装用組成物中の溶媒非含有ビチューメンエマルジョンを製造するために、高温において低界面粘度、低マランゴニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）効果、および、高い界面ビチューメン溶解性を付与する構造特性を有する乳化剤が使用される。乳化剤の溶解度パラメータと同程度の溶解度パラメータを有するこれらのエマルジョン中にビチューメンを使用することが好ましい。周囲温度のコールドミックス技術よりも高く、ホットミックス技術よりも低い温度で、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンにおける界面安定性およびレオロジーの制御の改善に寄与する構造特性を有する乳化剤の改善された組み合わせによって、緻密化が改善され、締固められた状態での強度発現が加速された耐荷重性道路舗装用組成物が得られる。
【００１７】
本発明は、ビチューメンを主成分とし、制御可能な温度依存性界面レオロジーを示す溶媒非含有ビチューメンエマルジョンの配合物を教示し、さらに、骨材を完全に被覆し、それによって、ホットミックスアスファルト組成物において実現される密度以上の密度での改善された締固めを示す、耐荷重性舗装の施工に特に好適なビチューメン組成物を製造するためのこれらのエマルジョンの使用、ならびに、交通可能となる強度までの硬化速度が、締固めされた従来の低温エマルジョン系舗装用組成物を使用した場合に実現されるよりもはるかに速く、締固めされたホットミックス舗装用組成物と同等以上となる、耐荷重性舗装の施工に特に好適なビチューメン組成物を製造するためのこれらのエマルジョンの使用を教示する。
【００１８】
舗装用途に使用される場合、これらのビチューメン組成物は、従来のホットミックス舗装用組成物に匹敵する速度、および従来のコールドミックス舗装用組成物よりも速い速度で接着強度および耐荷重強度特性を発現する。
【００１９】
本発明をより充分に理解するために、添付の図面を参照することができるが、図１、２、および３は、増加する剪断応力をビチューメンエマルジョンに作用させることによる影響を示しており、これによって、本発明のビチューメンエマルジョンにより示される高温（例えば６０℃〜８０℃）における高剪断安定性が例証されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
これより、本発明の一部の実施形態を示すが全ての実施形態を示すものではない添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。実際、これらの発明は多くの異なる形態で具体化されることができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈すべきではなく、この開示が、適用される法的必要条件を満たすようにこれらの実施形態は提供されている。
【００２１】
ビチューメンエマルジョンと骨材とを含む本発明のビチューメン組成物を製造する方法を提供する。このビチューメンエマルジョンは溶媒を含有せず、ビチューメンエマルジョンを完成するための量でビチューメンと、乳化剤と、水とを含有する。本発明のビチューメン組成物は、
１）ビチューメン組成物の全重量の約２．０％〜約１０．０％の量の約２５℃〜約９５℃の温度のビチューメンエマルジョンと、
２）ビチューメン組成物の全重量の約９０．０％〜約９９．０％の量の約６０℃〜約１４０℃の温度の骨材と
を混合することによって約５０℃〜約１４０℃の温度において製造される。
【００２２】
本発明において、ビチューメン組成物の全重量の約５０％〜約７５％（好ましくは約６０％〜約７０％）が、少なくとも１種類のビチューメンで構成される。本発明において使用すると好適なビチューメン以外に、本発明は、改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせを含む。本明細書において使用される場合、「ビチューメン」および「改質ビチューメン」は、特定の気候条件下、例えば、新道路研究計画（Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ  Ｈｉｇｈｗａｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐｒｏｇｒａｍ）（ＳＨＲＰ）の舗装バインダー規格に適合する条件下での舗装用途に適切なレオロジー特性を示すものである。ビチューメン成分は、天然ビチューメン（トリニダット・レーク（Ｔｒｉｎｉｄａｄ  Ｌａｋｅ）アスファルトなど）であってもよいし、原油から誘導されてもよい。クラッキングによって得られた石油ピッチ（アスファルトなど）およびコールタールもビチューメン材料のブレンドと同様に使用することができる。
【００２３】
特性規格および供用性基準（ＳＨＲＰなど）に適合する改質ビチューメンを製造するためにビチューメンに従来加えられているあらゆる添加剤が好適となる。このような添加剤としては、限定するものではないが、天然ゴム、合成ゴム、プラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせが挙げられる。これらの添加剤の例としては、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレン、ポリブチレン、ブタジエン−スチレンゴム、ビニルポリマー、エチレン酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル誘導体、ネオプレンなどが挙げられる。改質ビチューメンは、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−ブタジエンゴム、硫黄改質ビチューメン、酸改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有することが好ましい。上記添加剤を含有する改質ビチューメンの製造は当業者の能力の充分範囲内にある。
【００２４】
希望するなら、最終混合物の特性を調整するために、ビチューメンエマルジョンの製造に従来使用されているさらに別の添加剤を、ビチューメンエマルジョンの水相に混入することができる。好適な添加剤としては、スチレン−ブタジエンゴムラテックス、ポリイソプレンラテックス、ネオプレン、会合性増粘剤、スターチ、塩などが挙げられる。
【００２５】
本発明のビチューメンエマルジョンの全重量の約０．０５％〜約２．０％（好ましくは約０．１％〜約０．７５％、より好ましくは約０．０８％〜約０．５％）が少なくとも１種類の乳化剤で構成される。好適な乳化剤としては、両性乳化剤、陽イオン性乳化剤、非イオン性乳化剤、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００２６】
ビチューメンエマルジョンは水中油型であり、これらは水相中に分散したビチューメン粒子の懸濁液からなる。これらの粒子は、陽イオン性エマルジョンの場合には、正電荷を有する。陽イオン性エマルジョンのｐＨはｐＨ７．０未満である。用語が示すように、両性乳化剤は、７．０を超える場合および７．０を下回る場合の両方のｐＨ値において、異なる材料（例えば、ビチューメンおよび水）の間の界面張力を低下させる能力を特徴とする。両性エマルジョン中の分散層の油滴の電荷は、正の場合もあるし負の場合もある。本明細書において教示されるビチューメンと乳化剤とを組み合わせて本発明の溶媒非含有ビチューメンエマルジョンを調製することは当業者の能力の充分範囲内にある。
【００２７】
本発明における使用に好適なイオン性乳化剤としては、両性乳化剤、陽イオン性乳化剤、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００２８】
本明細書において使用される場合、用語「両性乳化剤」は、モノ両性乳化剤およびポリ両性乳化剤の両方を含む。本発明において使用すると好適な両性乳化剤としては、限定するものではないが、以下のものが挙げられる。アクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリエチレンポリアミンと反応させたＣ−１２〜Ｃ−２４（好ましくはＣ−１６〜Ｃ−１８）脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせ、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、カリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、カリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタイン、カリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタイン。
【００２９】
本発明において使用すると好適な陽イオン性乳化剤としては、限定するものではないが、以下のものが挙げられる。無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸から誘導される脂肪族イミダゾリン、Ｃ−１２〜Ｃ−２４（好ましくはＣ−１６〜Ｃ−１８）脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族イミドアミン；アクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４（好ましくはＣ−１６〜Ｃ−１８）脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族アミドアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４第４級アミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミンＮ−オキシド；タンニンのアミン誘導体、フェノール樹脂のアミン誘導体；リグニンのアミン誘導体、アミン改質ポリアクリレート；ならびにそれらの組み合わせ。
陽イオン性乳化剤が、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されることが好ましい。
陽イオン性乳化剤が、飽和および不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミンからなる群より選択される少なくとも１種類と、飽和および不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミンからなる群より選択される少なくとも１種類とのブレンドであることがさらに好ましい。
本明細書において使用される場合、用語「陽イオン性乳化剤」は上記化合物およびそれらの誘導体を含んでいる。
【００３０】
本発明の乳化剤は、ビチューメン組成物の混合（およびその後の締固め）に必要な高温剪断安定性を付与するだけでなく、ビチューメンエマルジョンの粘度を増加させ（そのため、エマルジョン安定性、または骨材上に被覆される被膜の増加のために増粘剤を必要としない）、それによって骨材表面でのビチューメンのぬれを促進し、ビチューメン被膜と骨材との間の界面張力を低下させる（そのため、強く接着接合が維持され、舗装の水による損傷が防止される）。
【００３１】
乳化剤配合物は、経済的な量の乳化剤を使用した所与のエマルジョンが、無機骨材と接触することで破壊される速度に依存して、迅速硬化性（すなわち、スプレーグレード）、速硬化性、および、遅硬化性にさらに分類することができる。速硬化性、迅速硬化性、および遅硬化性の乳化剤が本発明における使用で好適であるが、迅速硬化性または速硬化性の乳化剤を使用することが好ましい。迅速硬化性乳化剤を密粒度骨材とともに使用することがさらに好ましい。これが好ましいのは、本発明の高温（すなわち、約５０℃〜約１２０℃）および同時に少ない乳化剤使用量おける界面粘度、マランゴニ効果、および界面のビチューメン溶解性などのエマルジョンの性質を制御するための必要性に起因する。速硬化性および遅硬化性の乳化剤は、より多い使用量が必要であり、最終エマルジョンにおいて目標とする界面特性が得られない。さらに、多い乳化剤使用量は費用がかさみ、圧縮強度発現速度が遅くなり、完成した舗装において感湿性が大きくなる。
【００３２】
本発明のビチューメンエマルジョンは、溶媒を含有しないことが好ましい。環境への懸念から、ビチューメンエマルジョンからの有機溶媒の減量から排除までが進められている。しかし、本発明で可能となる前には、技術的理由から、全ての舗装用とにおいて完全な除去は行えなかった。したがって、ある程度区別するために、用語「溶媒非含有」は、有機溶媒を少量含むこととして定義される。例えば、「溶媒非含有」は、最大４％の有機溶媒を含むと、ペンシルバニア（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）州において以前定義されている。したがって本発明の目的においては、希望するなら、１）骨材を完全に被覆するための周囲温度におけるビチューメン組成物の混合、または２）周囲温度におけるビチューメン組成物の締固めのいずれかを促進するために必要な量未満の量で、ビチューメンエマルジョンは少なくとも１種類の溶媒（ナフサ、ケロシン、ディーゼル油、フラックスなど）を含有することができる。添加される場合、溶媒量が、ビチューメンエマルジョンの全重量の約１．０％未満となることが本発明において好ましい。本明細書において使用される場合、用語「周囲温度」は約４０℃未満の環境温度を意味する。
【００３３】
希望するなら、本発明のビチューメンエマルジョンは、エマルジョンの粒度分布に悪影響を与えることなく長期間、約６０℃〜約８０℃の範囲の温度で保管することができる。
【００３４】
本発明のビチューメン組成物は、
約２５℃〜約９５℃の範囲（好ましくは約６０℃〜約８０℃の範囲）の温度の、ビチューメン組成物の全重量の約２．０％〜約１０％のビチューメンエマルジョンと、
約６０℃〜約１４０℃の範囲（好ましくは約６０℃〜約１２０℃の範囲）の温度の、ビチューメン組成物の全重量の約９０％〜約９８％の骨材とを約５０℃〜約１４０℃の範囲（好ましくは約５５℃〜約１２０℃の範囲、より好ましくは約６０℃〜約８０℃の範囲）の温度で混合することによって製造される。当業者であれば理解できるように、ビチューメンエマルジョンは低温（例えば周囲温度）で混合した後加熱することができる。
【００３５】
舗装材料、ならびに道路建設、道路復旧、道路修復、および道路維持管理に使用される骨材は、天然および合成の原料に由来する。あらゆる施工方法で見られるように、物理的性質、その施工方法で使用されるビチューメンとの適合性、入手しやすさ、およびその計画の設計寿命にわたって予想される交通量に対して舗装層の供用性仕様に適合する完成舗装を形成する能力などの多数の基準に基づいて、アスファルト舗装用途のために骨材が選択される。道路建設を成功するために特に重量な骨材の性質は、所与の大きさの骨材粒子のパーセントを意味する粒度である。大部分の耐荷重性アスファルト舗装の場合、密粒度、不連続粒度、および開粒度の３つの粒度が一般的である。密粒度骨材は、最大の無機物表面積を示す（単位骨材当たり）。開粒度骨材は、主として、１種類の大型（例えば、約０．３７５〜１．０インチ（０．９５３ｃｍ〜２．５４ｃｍ））の石と、非常に少量の（典型的には全骨材の約２％未満）の微粉（０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）未満の材料）またはフィラー（０．０７５ｍｍ未満の無機材料）とからなる。不連続粒度骨材は、密粒度の分類と開粒度の分類との間である。再生アスファルト舗装（ＲＡＰ）材料は一般に、再生材料を得た舗装材料の粒度を反映している。元の舗装材料が密粒度混合物である場合、フィラー含有率は一般に元の骨材の規格の設計限度よりも低くなるが、ＲＡＰも密粒度となる。
【００３６】
ビチューメン舗装用組成物の製造に従来使用されているあらゆる骨材が本発明における使用に好適であり、例えば密粒度骨材、不連続粒度骨材、開粒度骨材、再生アスファルト舗装材料、およびそれらの混合物が挙げられる。充分に乾燥していない骨材を本発明に使用することができる。
【００３７】
舗装用途に使用する場合、本発明のビチューメン組成物は、約５０℃〜約１２０℃の範囲（好ましくは約５５℃〜約１００℃の範囲、より好ましくは約６０℃〜約８０℃の範囲）の温度で舗装面に適用することが好ましい。
【００３８】
舗装面に適用した後、本発明のビチューメン組成物は、舗装用途に従来使用されてきたあらゆる締固め方法を使用して希望通りに締固めることができる。適用したビチューメン組成物は、実質的に同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し１４０℃を超える温度で製造されるホットミックス舗装組成物と同等の気泡含有率まで締固めることが好ましい。
【００３９】
同様に、適用したビチューメン組成物は、実質的に同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し周囲温度（すなわち約４０℃未満の温度）で作製した同等のコールドミックス舗装組成物よりも低い気泡含有率まで締固めることがさらに好ましい。
【００４０】
適用したビチューメン組成物を締固めると、実質的に同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し１４０℃を超える温度で製造されるホットミックス舗装組成物と同等の速度で耐荷重強度を発現することもさらに好ましい。
【００４１】
同様に、適用したビチューメン組成物を締固めると、実質的に同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し周囲温度で作製した同等のコールドミックス舗装組成物による発現よりも速い速度で耐荷重強度を発現することもさらに好ましい。
【００４２】
コールドミックス舗装組成物の強度発現は、ビチューメンと骨材との間の接着の発現の関数となる。したがって、適用したビチューメン組成物を締固めると、実質的に同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有し周囲温度で作製した同等のコールドミックス舗装組成物による発現よりも速い速度でビチューメンと骨材との間で接着を発現することが好ましい。
【００４３】
本発明の方法は、シンリフトオーバーレイ（ｔｈｉｎ  ｌｉｆｔ  ｏｖｅｒｌａｙ）舗装用途に使用すると好適である。シンリフトオーバーレイは、従来、通常１６５℃を超える温度における標準ホットミックス手順により製造されたビチューメン組成物のシンリフトを舗設し、既存の破損または損傷した舗装面に現場で対応する温度で適用することを伴う舗装維持技術である。ホットミックスビチューメン組成物を使用する現行のシンリフト技術は、一般に２つの大きな欠陥がある。高温のビチューメン組成物はすぐに冷却されやすく、維持または修復が必要な（周囲温度の）既存の舗装面上に広げる（すなわち塗り広げる）ことが困難となる。高温ビチューメン材料のシンリフトのこの急速な冷却なため、締固めが困難となる場合がある。急速な冷却のため、施工（例えば、伸長、塗布、および締固め）において生じる問題は、ポリマー改質ビチューメンの使用によってさらに悪化し得る。ポリマー改質ビチューメンは、所与の温度において未改質ビチューメンよりも高粘度である。したがって、ポリマー改質ビチューメンを使用して製造したホットミックスビチューメン組成物（骨材を有する混合物）は、所与の施工温度において未改質ビチューメンを使用して製造した同等のビチューメン組成物よりも粘度が高い。このように粘度が増加し流動抵抗が増加することによって、ポリマー改質ビチューメンを使用して製造したシンリフトビチューメン組成物は、材料が急速に冷却されることにより、取り扱いおよび施工における問題がさらに大きくなる場合がある。
【００４４】
希望するなら、本発明の方法およびビチューメン組成物をビチューメン舗装用ブロックの製造に使用することができる。この方法では、ビチューメンエマルジョンおよび骨材を混合してビチューメン組成物を形成し、これを型に入れて、締固めて硬化させる。硬化したブロック（または煉瓦）は舗装の施工に使用される。
【００４５】
ビチューメン舗装用ブロックの製造に使用される場合、本発明のビチューメン組成物を型に入れ、約５０℃〜約１２０℃の範囲（好ましくは約５５℃〜約１００℃の範囲、より好ましくは約６０℃〜約８０℃の範囲）の温度で締固めすることが好ましい。
【００４６】
本発明のビチューメン組成物によって示される締固めの向上（これによって、より高い密度およびより高い強度が得られる）および硬化速度の増加（これによって、生産速度が増加し、製造の経済性が改善される）のため、本発明の方法およびビチューメン組成物を使用することによって、従来のコールドミックス舗装用組成物を使用するこれらのブロックの施工に対する改善が実現される。
【００４７】
本発明のビチューメン組成物は、ビチューメン組成物の製造とそれらの舗装用途における使用との間の時間、約５０℃〜約１２０℃の範囲（好ましくは約５５℃〜約１００℃の範囲、より好ましくは約６０℃〜約８０℃の範囲）の温度に維持すべきである。本発明のビチューメン組成物は、水分の蒸発を防止するため、閉鎖系（比較的大型の貯蔵庫、貯蔵サイロ、覆いのある輸送車など）の中でこれらの温度で維持されることが好ましい。
【００４８】
アスファルトエマルジョン混合物の製造に従来使用されている設備としては、バッチ式または連続式のいずれかのパグミルが挙げられる。パグミルは、粗骨材、微粉、およびフィラーとともに粉砕される間にエマルジョンに高剪断を与える。ホットミックスアスファルト組成物は、典型的には連続操作またはバッチ操作で製造される。連続式プラントは、典型的には並流または向流のいずれかのドラム混合を使用する。これらのミキサーは、骨材（ドラムまたはバッチミキサー中で特定の工程温度まで加熱される）が傾斜したドラムを落下し、ビチューメンエマルジョンが温められた骨材上にスプレーされる高剪断ミキサーである。このようにエマルジョンで処理された骨材はドラムミキサーを通って下方に移動する。大部分のドラムミキサーの内壁には、羽根が取り付けられており、この羽根は、繰り返し混合物をとらえ、ドラム回転時に持ち上げ、ドラム底部に戻す。ドラムおよびバッチプラントは、１時間当たり数百トンの舗装材料を処理することができる。本発明のビチューメン組成物の製造においてドラムミキサーまたはバッチミキサーを使用することが好ましいが、舗装用組成物の製造に従来使用されているあらゆるビチューメンエマルジョンおよび骨材の混合方法を使用することができる。
【００４９】
混合の高剪断時に関連する共通の問題は、エマルジョンの粗大化である。本明細書に記載の乳化剤配合物は、高温レオロジー特性を溶媒非含有エマルジョンに付与し、これによって、高温における骨材との混合の機械的作用によってエマルジョンに加わる機械的応力に対してエマルジョンが安定化する。これらの機械的応力および剪断応力は、一般に、大部分の従来の乳化剤配合物を有するエマルジョンの粗大化を引き起こし、このため、骨材の被覆の割合が低下し、混合物の粘度が増加し、後者は、締固め中の舗装用組成物の緻密化が不充分となる原因となる。締固め中の緻密化が不充分であると、多数の舗装の損傷問題（溝、ポットホールの形成、および破壊など）が生じ得る。多量の乳化剤を使用すると、この粗大化を軽減することができるが、このような使用量では、圧縮強度の発現が遅れるという望ましくない結果が生じることもある。
【００５０】
本発明のビチューメンエマルジョン中の分散相液滴のレオロジーは、加熱した骨材と高温で混合する場合に、エマルジョンの挙動に直接影響を与える。そして油−水界面におけるレオロジーは、乳化剤の構造および化学的性質によって制御される。乳化剤の構造および化学的性質は、界面において乳化剤を分散させるのに必要なエネルギーに影響する。乳化剤の構造および化学的性質によって、周囲温度を超える温度におけるエマルジョンと骨材との混合中に生じるような高温剪断条件下での凝集に対する油−水滴の剪断安定性が決定される。乳化剤の構造および充填は、界面の流動性または粘度に影響を与える。さらに、乳化剤の構造を適切に選択することによって、界面粘度に対する影響の大きさが決定される。
【００５１】
ある種の化合物では、迅速な初期強度発現に対して所望の効果が得られ、他のものでは効果が得られないという結果は、配合物の化学的性質も影響を与える要因であることを示している。所望の挙動を示すビチューメンエマルジョンが、この挙動を示さないものよりも剪断安定性が高いというさらなる結果は、この化学的寄与が乳化剤によるものであることを示している。本発明のビチューメン組成物における強度発現が、従来のコールドミックスよりも高い圧縮性と関連しているという結果は、特定の物理化学的影響が、エマルジョン中のビチューメン液滴のレオロジーの変化であることを強く示している。コールドミックスよりもホットミックスの特性を有する本発明のビチューメン組成物によって示される初期強度発現も、ビチューメン液滴のレオロジー的応答が、全体の応答ではなく界面の応答であることを示している。
【００５２】
本発明の現在利用可能なデータおよび観察と矛盾しない上記機構の一変形は、イオン性乳化剤の界面溶解性の熱依存性活性化からなる。本発明の状況における界面溶解性は、界面における乳化剤の局在化として定義することができる。現時点では、表面吸着（乳化剤は、ビチューメンエマルジョンの水相内部には存在しないが、界面において特定の官能基がビチューメン内部に貫入している）、乳化剤による界面への貫入（ビチューメン液滴表面内にあり、官能基は水の方向に向かい、他の部分はビチューメンエマルジョンのビチューメン相の内部に向かう）、またはビチューメンエマルジョンのビチューメン相内に完全に存在するが界面に存在する（表面吸着の鏡像）の間で区別すべきではない。
【００５３】
分散したビチューメン液滴の界面領域との乳化剤の相互作用は、２つの方法でビチューメンの界面レオロジーに影響を与え得る。乳化剤は、液滴間に潤滑層または滑り面を提供したり、界面およびその内部のビチューメンのアスファルテン留分の構造を乱したりすることができる。ビチューメンの硬度および流動抵抗は、個々のビチューメン中のアスファルテン成分の役割が大きいことに留意する必要がある。重油処理分野の当業者に支持されているビチューメンのモデルは、ビチューメンのマルテン相内に溶解したものおよびコロイドとして存在する種々の分子量のアスファルテンからなる。分子または分子の一部によるビチューメン内への関連するアスファルテンの貫入は、ビチューメンの表面構造を破壊する傾向にある。これに付随して、液滴の表面領域の流動抵抗性が低下する。定義によると、流動抵抗性は粘度と呼ばれる。アスファルテンによって形成される構造に貫入するためには、異なる分子、またはその分子の一部が、アスファルテンとほぼ同じ凝集エネルギー密度を有する必要がある。熱力学的観点からは、これは、２種類の異なる物質の分子が同様の凝集密度を有し、互いに接近して配置され、同じ条件（温度、ｐＨ、イオン強度など）におかれた場合、それら２種類の分子は、個別の分子のレベルで混ざり合うことを意味する。これは定義によると溶媒和または溶解である。慣例により、より高濃度で存在する物質を溶媒と呼び、他方を溶質と呼ぶ。
【００５４】
凝集エネルギー密度を定量的に記述する最も広く許容されている手段の１つが、溶解度パラメータと呼ばれるパラメータの使用によるものである。この数は実際には凝集エネルギー密度の平方根となる。種々の溶解度パラメータのモデルが提案されている。最も広く言及されているモデルはヒルデブランド（Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄ）およびハンセン（Ｈａｎｓｅｎ）のモデルである。溶解性の種類として、アスファルテンの溶解度パラメータ（δ）は１９〜２４（ＭＰａ）1/2である。したがって、この範囲内またはわずかに大きな溶解度パラメータを有する物質は、原理上は溶解して、アスファルトのアスファルテンの内部構造を破壊させることになる。この理由は、ロンドン（Ｌｏｎｄｏｎ）分散力が所与のアスファルト中のアスファルテン構造の強度および複雑さの大きな誘因となっているということとある程度関連がある。ヒルデブランドではなくより複雑なハンセンの溶解度パラメータを使用する場合に、これを考慮する必要がある。さらに、ペンタンまたはヘプタンのいずれかを加えて、アスファルテンのサンプルからアスファルテンを沈殿させることによって、ビチューメンのアスファルテン分率を定量することが一般に行われている。これらの２種類の炭化水素は、ヒルデブランド溶解度パラメータがそれぞれ１４．３および１５．１（ＭＰａ）1/2である。したがって、１９〜２５（ＭＰａ）1/2の範囲内、またはそれより高い溶解度パラメータであれば、アスファルテン構造を破壊することによってそのビチューメンを流動化させることができる分子または分子の一部であると同定され、一方、Ｃ５〜Ｃ７炭化水素と同様の溶解度パラメータを有する分子または分子の一部は、すでに分散しているアスファルテンを再凝集または凝固させる能力を有する。
【００５５】
分子の観点からは、分子の凝集エネルギー密度または溶解度パラメータは、その化学組成または構成によって決定される。したがって、その材料の製造に使用される原材料および製造プロセス、より簡潔にはその特定の材料の性質の関数となる。乳化剤の場合、溶解度パラメータは、表現：
【数１】
2007523280.tif 000002
による親水親油バランス（ＨＬＢ）と関連づけることもできる。
【００５６】
本発明の研究において、圧縮性および初期強度発現が本発明の方法の利点であることを実証するために、一連の乳化剤を示した。これらの乳化剤は２４〜２５（ＭＰａ）1/2の溶解度パラメータを有する官能基を有し、８〜１６（ＭＰａ）1/2の範囲の疎水性物質を有することが分かった。必要な官能性が少なく溶解度パラメータが低い乳化剤系において、最も劇的な不具合が観察された。全体の乳化剤系の溶解度パラメータは、充分に３０台後半から４０台前半までとなった。さらに、存在する利用可能な官能性は、ビチューメン／水界面の界面領域への貫入を立体的に妨害するモデルの研究によって示された。したがって、制御された温度依存性界面レオロジーのために必要な溶解特性（前述）を付与する官能基および構造を含む乳化剤を有するビチューメンエマルジョンを配合することが本発明の好ましい実施形態となる。
【００５７】
以下の実施例は、本発明をさらに説明するために提供しているものであり、いかなる方法においても本発明を限定するものとして構成されているものではない。
【００５８】
以下の実施例において、ビチューメンエマルジョンと骨材とのビチューメン組成物は、自動バケットミキサー（実施例１）を使用して混合するか、手で混合するか（実施例２〜１４）のいずれかであった。ビチューメンエマルジョンと骨材との混合物は、製造直後に締固め、この間混合物は製造温度にあった。新道路研究計画（Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ  Ｈｉｇｈｗａｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐｒｏｇｒａｍ）（ＳＨＲＰ）ジャイレトリーコンパクター（パイン・インストルメンツ（Ｐｉｎｅ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）より市販される）を使用して、ジャイレトリー角１．２５°およびラム圧６００ｋＰａにおいて３０回転を使用してビチューメン組成物をピルに締固めた。締固めの直後に、ビチューメン組成物のピルを２５℃のオーブンに入れて硬化させた。硬化後、ピルの圧縮強度（すなわち、マーシャル（Ｍａｒｓｈａｌｌ）安定性）を評価した。周囲温度（２５℃）で４時間硬化させた後に得られた圧縮強度値を本明細書では「初期強度」と呼ぶ。スタビロメーター（パイン・インストルメンツより市販される）を使用して、締固めた試験体の圧縮強度を測定した。以下の実施例で使用した各ビチューメンエマルジョンの平均粒度は１０μｍ未満であった。
【００５９】
以下の実施例で使用した骨材は、舗装摩耗層の製造に一般に使用される、密粒度で公称１／２インチ（１．２７ｃｍ）の舗装用混合物に対する粒度および特性規格に適合する粉砕花崗岩であった。全ての骨材サンプルは、使用前に水分を除去するためにオーブン乾燥（１１０℃）した。比較例のコールドミックスでは、骨材は、室温まで冷却してから、ビチューメン性エマルジョンと混合した。比較例のホットミックスでは、骨材を約１４０℃〜１６０℃の範囲の温度に加熱してから、同じ温度に加熱したビチューメンと混合した。全ての粒度調整骨材サンプルは１，０００ｇであった。
【００６０】
一般的に既知のＤｅｎｅｕｖｉｌｌｅｒｓらの機器ルミネセンス法を改良したものを使用して被覆を測定した。以下の実施例の被覆値は％の単位で表され、ビチューメンで被覆された骨材表面の測定％値を示している。
【実施例１】
【００６１】
本発明のビチューメン組成物を以下の手順で調製した。アルキルポリアミンを主成分とする３つの異なる乳化剤（Ａ、Ｂ、およびＣ）の中の１つを、それぞれのビチューメンエマルジョンの全重量の０．３％〜０．５％の量で使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。乳化剤Ａは、ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．４％の飽和および不飽和Ｃ１６〜Ｃ１８タロートリプロピレンテトラミンと、０．１％ｂｗｅの飽和および不飽和Ｃ１６〜Ｃ１８タローモノアミンとのブレンドであった。乳化剤Ｂは、０．３％ｂｗｅの飽和および不飽和Ｃ１６〜Ｃ１８タローポリプロピレンポリアミンブレンドであった。乳化剤Ｃは、０．４５％ｂｗｅのアルキルポリプロピレンテトラミンと、０．０１％〜０．０５％ｂｗｅの飽和および不飽和Ｃ１６〜Ｃ１８アルキルモノアミン、−ジアミン、および−トリアミンの混合物とのブレンドであった。それぞれの乳化剤を温水に溶解させ、塩酸溶液で処理してｐＨを２．０まで低下させた。この乳化剤水溶液（「セッケン溶液」と呼ぶ）を５５℃まで加熱し、アトミックス（Ａｔｏｍｉｘ）コロイドミルに投入した。
【００６２】
この実施例で使用したビチューメンはベネズエラのものであり、および供用性等級がＰＧ６４−２２であった。このビチューメンを１３０℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入して、これによりセッケン溶液およびビチューメン混合物を処理してビチューメンエマルジョンを得た。このようにして完成したビチューメンエマルジョンのビチューメン含有率は約６０〜６３％ｂｗｅであった。続いてこのビチューメンエマルジョンを水で５３．３％のビチューメン含有率まで希釈してから、骨材と混合した。
【００６３】
前述したように、使用した骨材は、舗装摩耗層の公称１／２インチ（１．２７ｃｍ）の骨材の粒度および特性規格に適合する粉砕花崗岩であった。採石場から入手した状態のままの骨材をオーブン乾燥して水分を除去した。乾燥した骨材を、１２．５ｍｍのふるいを通過する粒子から、０．０７５μｍのふるいを通過する粒子までの粒度分画に分離した。表面および摩耗層の舗装用の公称１／２インチ（１．２７ｃｍ）の密粒度骨材の規格に適合する骨材粒度を与える量で、これらの分画を組み合わせた。１／２公称粒度規格に適合するこの水を含有しない骨材分画の組み合わせを、粒度調整骨材と呼ぶ。
【００６４】
本発明の方法によりこの実施例で作製したビチューメン組成物では、粒度調整骨材をオーブン中で約８０℃まで加熱し、一方ビチューメンエマルジョンは約６０℃まで加熱した。約１，０００ｇの加熱した粒度調整骨材を１ガロンのステンレス鋼バケット中に入れ、このバケットを自動バケットミキサー内に配置した。８０℃の骨材１，０００ｇに、撹拌しながら６０℃のビチューメンエマルジョン９０ｇを加えた。さらに６０秒間混合を続けて、粒度調整骨材の全重量の約４．８％のビチューメンを含有するビチューメン組成物を得た。
【００６５】
このようにして得たビチューメン組成物（約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する）を、あらかじめ６０℃〜８０℃に加熱しておいた直径１００ｍｍの回転締固めモールドに直ちに加えた。次に、３０回転のＳＨＲＰパイン（ＳＨＲＰ  Ｐｉｎｅ）ジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、このビチューメン組成物を締固めた。
【００６６】
この締固めたビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れて、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【００６７】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有する一連のコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケットミキサー中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【００６８】
周囲温度において得られたコールドミックスビチューメン組成物を、これも周囲温度の直径１００ｍｍの回転締固めモールドに直ちに加えた。次に、３０回転のＳＨＲＰパインジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、この周囲温度のビチューメン組成物を締固めた。
【００６９】
締固めたビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れ、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたコールドミックスビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【００７０】
被覆、緻密化、および強度発現の３つの重要な物理的性質および供用性特性について、それぞれのビチューメン組成物を比較した。周囲温度でエマルジョンおよび骨材を混合し締固めて作製した（すなわち従来のコールドミックス方法による）締固め試験体は、本発明の方法によって作製したビチューメン組成物によって示される物理的性質および供用性特性とは実質的に異なった。これらの結果を以下の表Ｉに示す。
【００７１】
【表１】
2007523280.tif 000003
【００７２】
表１に示されるように、本発明のビチューメン組成物の骨材被覆量は９４％〜９９％であった。これらの混合物からは、締固め後に６２．２〜６２．７ｍｍの範囲の高さを有する締固めビチューメン組成物（ピル）が得られ、コールドミックスピルよりも実質的に緻密であった。本発明の方法により作製した同じ締固めビチューメン組成物は、２５℃で４時間保管後の圧縮強度（重量ポンド）値が３，０００〜３，２３５重量ポンド(１３３５０Ｎ〜１４３９６Ｎ)となり、コールドミックス例によって示された値よりも実質的に強かった。前述したように、周囲温度で４時間のみ硬化させた後に得られるこの圧縮強度値を、本明細書では「初期強度」と呼ぶ。
【００７３】
図１に示す評価に使用した実施例１のエマルジョンは、ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．５％の乳化剤（タローポリアルキレンポリアミン）を６０％残留物のＰＧ６４−２２ビチューメンにおいて含有した。本発明のビチューメンエマルジョンは、本発明の高温（すなわち、約５０℃〜約１２０℃）において高剪断安定性を示す。図１は、ＴＡレオメーター（ＴＡ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ）を種々の温度で使用してビチューメンエマルジョン（本発明の教示により配合し作製した）に増加する剪断速度を作用させた影響を示している。これらの実験において、剪断速度を、１２０秒間に０から１，０００／秒まで増加させた。高剪断によって、２５℃においてエマルジョンの凝集が誘導されるので、この装置はトルクの過負荷が生じた。レオメータのローターを持ち上げると、黒色の凝集したビチューメンが観察され、大きく凝集した液滴の粒子元の液体エマルジョンの残りに見ることができた。８０℃においては、剪断速度を増加させると、エマルジョンは粘度のなめらかな減少を示す。
【実施例２】
【００７４】
本発明の方法を使用した作製したビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を、従来のホットミックスアスファルト法により作製したビチューメンおよび骨材の混合物の性質とも比較した。この実施例における全てのビチューメン組成物は、市販の供用性等級ＰＧ７０−２２のビチューメンを含有し、粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で調製した。
【００７５】
本発明のビチューメン組成物を以下の手順で調製した。タローポリアルキレンポリアミン乳化剤をビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の１．０％で使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この乳化剤を温水に溶解させ、塩酸溶液で処理してｐＨを２．０まで低下させた。この乳化剤水溶液（「セッケン溶液」と呼ぶ）を５５℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入した。
【００７６】
この実施例で使用したビチューメンは市販の供用性等級ＰＧ７０−２２であった。このビチューメンを１３０℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入して、ここでセッケン溶液およびビチューメン混合物を処理してビチューメンエマルジョンを得た。このようにして完成したビチューメンエマルジョンのビチューメン含有率は約６０〜６３％ｂｗｅであった。続いてこのビチューメンエマルジョンを水で５３．３％のビチューメン含有率まで希釈してから、骨材と混合した。
【００７７】
本発明の方法によりこの実施例で作製したビチューメン組成物では、実施例１の粒度調整骨材をオーブン中で約８０℃まで加熱し、一方ビチューメンエマルジョンは約６０℃まで加熱した。約１，０００ｇの加熱した粒度調整骨材を１ガロンのステンレス鋼製バケットに入れた。８０℃の骨材１，０００ｇに、６０℃のビチューメンエマルジョン９０ｇを加えた。この混合物を約６０秒間手で撹拌して、粒度調整骨材の全重量の約４．８％のビチューメンを含有するビチューメン組成物を得た。
【００７８】
このようにして得たビチューメン組成物（約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する）を、あらかじめ６０℃〜８０℃に加熱しておいた直径１００ｍｍの回転締固めモールドに直ちに加えた。次に、３０回転のＳＨＲＰパイン・ジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、このビチューメン組成物を締固めた。
【００７９】
この締固めたビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れて、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【００８０】
比較の目的で、ホットミックスビチューメン組成物を調製するための標準的実験室手順に従って、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するホットミックス試験体を作製した。実施例１に記載されるように粒度調整骨材が調製された。１４０℃に加熱した約１，０００ｇの粒度調整骨材を１ガロンのステンレス鋼製バケットに入れた。１，０００ｇの加熱した骨材に、あらかじめ１４０℃に加熱しておいた４８ｇのＰＧ７０−２２ビチューメンを加えた。この混合物を約３０秒間手で撹拌して、加熱骨材の表面上にビチューメンを分散させた。被覆された骨材をオーブンに戻し、温度が１４０℃に達するまで加熱した。得られたホットミックスビチューメン組成物を取り出し、再び３０秒間手で撹拌し、続いて、あらかじめ１４０℃に加熱しておいた１００ｍｍの回転締固めモールドに移した。この回転締固めモールドおよびビチューメン組成物を１４０℃のオーブンに２０分間入れた。次に、３０回転のＳＨＲＰパイン・ジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、ホットミックスビチューメン組成物を締固めた。
【００８１】
この締固めたホットミックスビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れて、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたホットミックスビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【００８２】
混合、加熱、および締固めのステップの全てで使用した温度が１４０℃ではなく１６０℃であったことを除けば、上記ホットミックス手順に従って、第２の締固めホットミックスビチューメン組成物が調製された。
【００８３】
さらなる比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【００８４】
周囲温度において得られたコールドミックスビチューメン組成物を、これも周囲温度の直径１００ｍｍの回転締固めモールドに直ちに加えた。次に、３０回転のＳＨＲＰパイン・ジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、周囲温度のビチューメン組成物を締固めた。
【００８５】
締固めたビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れ、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたコールドミックスビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【００８６】
標準的な容量測定手順を全ての混合物（本発明の方法により作製した混合物、ならびにホットミックスおよびコールドミックス）に対して使用して、気泡（Ｐａ）を測定した。表ＩＩは、本発明の方法によって作製された混合物が、ホットミックスおよびコールドミックスのいずれよりも効率的に締固められたことを示している。さらに表ＩＩは、本発明の方法により作製したビチューメン性エマルジョンが、ホットミックス試験体と同等の気泡（Ｐａ）を有し、コールドミックス試験体よりも実質的に改善されていることを示している。全ての試験体は完全に被覆されていた（すなわち、％被覆が９９％を超えた）。
【００８７】
【表２】
2007523280.tif 000004
【実施例３】
【００８８】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．５％でタローポリアルキレンポリアミン乳化剤を使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例で使用したビチューメンは、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）ポリマーで改質された市販の供用性等級ＰＧ６４−２２ビチューメンであった。この実施例の全てのビチューメン組成物が、この改質ＰＧ６４−２２ビチューメンを含有し、それぞれを粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で調製された。
【００８９】
比較の目的で、上記ビチューメン組成物と同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するホットミックスビチューメン組成物を、実施例２の手順を使用して作製し締固めた。
【００９０】
さらなる比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物も作製した。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【００９１】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、結果を以下の表ＩＩＩに示す。
【００９２】
【表３】
2007523280.tif 000005
【実施例４】
【００９３】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の１．０％〜０．５％の範囲の量でアルキルアルキレンポリアミン乳化剤を使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例で使用したビチューメンは、市販の未改質の供用性等級ＰＧ６４−２２であった。この実施例の全てのビチューメン組成物が、このＰＧ６４−２２ビチューメンを含有し、それぞれを粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で調製された。
【００９４】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【００９５】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、それらの結果を以下の表ＩＶに示す。
【００９６】
【表４】
2007523280.tif 000006
【００９７】
表ＩＶに示されるように、本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値は、周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも８６％〜１６３％強かった。さらに、本発明のビチューメン組成物は、コールドミックス組成物と比較すると実質的に改善された緻密化を示した。同様に、本発明のビチューメン組成物は、計算気泡（Ｐａ）が、比較例のコールドミックス試験体のＰａ値よりも２．７６〜３．７２％低かった（ピル高さ１ｍｍ当たり、試験体中に１．２％の空気量に対応する）。
【実施例５】
【００９８】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の１．０％〜０．５％の量でタローポリアルキレンポリアミン乳化剤を使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例で使用したビチューメンは市販の供用性等級ＰＧ７０−２２であった。この実施例の全てのビチューメン組成物が、このＰＧ７０−２２ビチューメンを含有し、それぞれを粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で調製された。
【００９９】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【０１００】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、結果を以下の表Ｖに示す。
【０１０１】
【表５】
2007523280.tif 000007
【０１０２】
表Ｖに示されるように、本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値は、周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも５２％〜１４２％強かった。さらに、ピル試験体の高さで測定されるように、本発明のビチューメン組成物は、類似のコールドミックス組成物と比較して実質的に改善された締固めを示した。
【実施例６】
【０１０３】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の１．０％〜０．５％の量でタローポリアルキレンポリアミン乳化剤を使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例で使用したビチューメンは、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーで改質された市販の供用性等級ＰＧ６４−２２ビチューメンであった。この実施例の全てのビチューメン組成物が、この改質ＰＧ６４−２２ビチューメンを含有し、それぞれを粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で調製された。
【０１０４】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【０１０５】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、結果を以下の表ＶＩに示す。
【０１０６】
【表６】
2007523280.tif 000008
【０１０７】
表ＶＩに示されるように、本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値は、周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも強かった。さらに、ピル試験体の高さで測定されるように、本発明のビチューメン組成物は、類似のコールドミックス組成物と比較して実質的に改善された締固めを示した。
【実施例７】
【０１０８】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．５％でタローポリアルキレンポリアミン乳化剤を使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例で使用したビチューメンは、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）の添加によって改質された市販の供用性等級ＰＧ６４−２２ビチューメンであった。１％ＳＢＲ  ｂｗｅおよび３％ＳＢＲ  ｂｗｅの２つのビチューメン改質量で試験した。この実施例の全てのビチューメン組成物が、改質ＰＧ６４−２２ビチューメンを含有し、それぞれを粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で調製された。
【０１０９】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【０１１０】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、結果を以下の表ＶＩＩに示す。
【０１１１】
【表７】
2007523280.tif 000009
【０１１２】
表ＶＩＩに示されるように、１％ＳＢＲ  ｂｗｅで作製した本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値は周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも２２０％高く、３％ＳＢＲ  ｂｗｅで作製したピルは、対応するコールドミックスピルに対して圧縮強度が２１０％の増加を示した。さらに、ピル試験体の高さで測定されるように、本発明のビチューメン組成物は、類似のコールドミックス組成物と比較して実質的に改善された締固めを示した。
【実施例８】
【０１１３】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の１．０％〜１．５％の範囲の量でポリエチレンポリアミンの改質トール油縮合物を使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例では、ＰＧ６４−２２、ＰＧ７８−２８、およびスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）改質ＰＧ６４−２２の３種類の市販の供用性等級ビチューメンが使用された。粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で各ビチューメン組成物が調製された。
【０１１４】
後述の実施例７の手順で作製され図２に示す評価に使用したビチューメンエマルジョンは、１．０％ｂｗｅの乳化剤（ポリエチレンポリアミンの改質トール油脂肪酸縮合物）を含有する。
【０１１５】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【０１１６】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、結果を以下の表ＶＩＩＩに示す。
【０１１７】
【表８】
2007523280.tif 000010
【０１１８】
表ＶＩＩＩに示されるように、本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値は、周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも強かった。さらに、ピル試験体の高さで測定されるように、本発明のビチューメン組成物は、類似のコールドミックス組成物と比較して改善された締固めを示した。
【０１１９】
図２は、異なるエマルジョンが使用された比較の結果を示している。図２に示す評価に使用したビチューメンエマルジョンは、１．０％ｂｗｅの乳化剤（ポリエチレンポリアミンの改質トール油脂肪酸縮合物）を６０％残留物のＰＧ６４−２２ビチューメン（スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーで改質された供用性等級ビチューメン）において含有した。この場合も、２５℃においては、分析から、剪断速度が０〜１，０００／秒まで増加すると不規則な粘度増加を示した。６０℃においては、剪断速度（および剪断応力）が増加すると、粘度が徐々に低下した。
【実施例９】
【０１２０】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。乳化剤として、ポリエチレンポリアミンの改質および未改質Ｃ１６〜Ｃ１８脂肪酸縮合物を、ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の１．０％〜１．５％の範囲の量で使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例では、ＰＧ６４−２２、ＰＧ７０−２２、およびスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）改質ＰＧ６４−２２の３種類の市販の供用性等級ビチューメンが使用された。粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で各ビチューメン組成物が調製された。
【０１２１】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【０１２２】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的特性および供用性特性を測定し、結果を以下の表ＩＸに示す。
【０１２３】
【表９】
2007523280.tif 000011
【０１２４】
表ＩＸに示されるように、本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値は、周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも強かった。さらに、ピル試験体の高さで測定されるように、本発明のビチューメン組成物は、類似のコールドミックス組成物と比較して実質的に改善された締固めを示した。
【０１２５】
図３も、さらに別の処方のビチューメンエマルジョンの比較結果を示している。図３に示す評価に使用したビチューメンエマルジョンは、０．７５％ｂｗｅの乳化剤（ポリエチレンポリアミンの改質および未改質のＣ１６〜Ｃ１８脂肪酸縮合物）を６０％残留物のＰＧ７０−２２ビチューメンにおいて含有した。
【実施例１０】
【０１２６】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。アルキル第４級アミン乳化剤をビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．７５％で使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例では、ＰＧ６４−２２、ＰＧ７０−２２、およびスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）改質ＰＧ６４−２２の３種類の市販の供用性等級ビチューメンが使用された。粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で各ビチューメン組成物が調製された。
【０１２７】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【０１２８】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、結果を以下の表Ｘに示す。
【０１２９】
【表１０】
2007523280.tif 000012
【０１３０】
表Ｘに示されるように、本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値は、周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも強かった。さらに、ピル試験体の高さで測定されるように、本発明のビチューメン組成物は、類似のコールドミックス組成物と比較して改善された締固めを示した。
【実施例１１】
【０１３１】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を製造し、締固めた。乳化剤として、タローポリアルキレンポリアミンと一般にケブラチョ樹脂として知られる種類のアミノ化天然樹脂とのブレンドを、ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の１．５％で使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例では、ＰＧ６４−２２およびスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）改質ＰＧ６４−２２の２種類の市販の供用性等級ビチューメンが使用された。粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で各ビチューメン組成物が調製された。
【０１３２】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【０１３３】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、結果を以下の表ＸＩに示す。
【０１３４】
【表１１】
2007523280.tif 000013
【０１３５】
表ＸＩに示されるように、本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値は、周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも強かった。さらに、ピル試験体の高さで測定されるように、本発明のビチューメン組成物は、類似のコールドミックス組成物と比較して改善された締固めを示した。
【実施例１２】
【０１３６】
実施例２の手順を使用して、本発明のビチューメン組成物を作製し、締固めた。乳化剤として、ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．２％のタローポリアルキレンポリアミンと、０．８％ｂｗｅの改質および未改質脂肪酸のポリエチレンポリアミン縮合物とのブレンドを使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この実施例で使用したビチューメンは、市販の供用性等級ＰＧ６４−２２ビチューメンであった。この実施例の各ビチューメン組成物はＰＧ６４−２２ビチューメンを含有し、粒度調整骨材の全重量の４．８％のビチューメン含有率で調製した。
【０１３７】
比較の目的で、同等の骨材粒度およびビチューメン含有率を有するコールドミックスビチューメン組成物が作製された。バケット中で混合するときにビチューメンエマルジョンと粒度調整骨材とがそれぞれ周囲室温（２３℃）であったことを除けば、上記の本発明のビチューメン組成物の作製手順に従ってこれらのコールドミックスビチューメン組成物が作製された。
【０１３８】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定し、結果を以下の表ＸＩＩに示す。
【０１３９】
【表１２】
2007523280.tif 000014
【０１４０】
表ＸＩＩに示されるように、本発明のビチューメン組成物を使用して作製したピルが示した２５℃で４時間硬化させた後の圧縮強度値が、周囲実験室条件で作製し締固めた同じ処方のエマルジョン系コールドミックスビチューメン組成物よりも強かった。さらに、ピル試験体の高さで測定されるように、本発明のビチューメン組成物は、類似のコールドミックス組成物と比較して改善された締固めを示した。
【実施例１３】
【０１４１】
本発明のビチューメン組成物を以下の手順で調製した。タローポリアルキレンポリアミン乳化剤を、ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．５％で使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この乳化剤を温水に溶解させ、塩酸溶液で処理してｐＨを２．０まで低下させた。この乳化剤水溶液（「セッケン溶液」と呼ぶ）を５５℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入した。
【０１４２】
この実施例で使用したビチューメンは、市販の供用性等級ＰＧ６４−２２であった。このビチューメンを１３０℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入して、ここでセッケン溶液およびビチューメン混合物を処理してビチューメンエマルジョンを得た。このようにして完成したビチューメンエマルジョンのビチューメン含有率は約６０〜６３％ｂｗｅであった。続いてこのビチューメンエマルジョンを水で５３．３％のビチューメン含有率まで希釈してから、骨材と混合した。
【０１４３】
実施例１の粒度調整骨材をオーブン中で約８０℃まで加熱し、一方ビチューメンエマルジョンは約６０℃まで加熱した。約１，０００ｇの加熱した粒度調整骨材を１ガロンのステンレス鋼製バケットに入れた。８０℃の骨材１，０００ｇに、６０℃のビチューメンエマルジョン９０ｇを加えた。この混合物を約６０秒間手で撹拌して、粒度調整骨材の全重量の約４．８％のビチューメンを含有するビチューメン組成物を得た。
【０１４４】
このようにして得られた一方のビチューメン組成物（約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する）を、あらかじめ６０℃〜８０℃に加熱しておいた直径１００ｍｍの回転締固めモールドに直ちに加えた。次に、３０回転のＳＨＲＰパイン・ジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、このビチューメン組成物を締固めた。この締固めたビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れて、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【０１４５】
得られた他方のビチューメン組成物（約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する）を、直ちにポリエチレン袋に入れて密封し、６０℃に維持された温度を有するオーブンに入れた。３時間後、このビチューメン組成物（約６０℃の温度を有する）をオーブンから取り出し、あらかじめ６０℃に加熱しておいた直径１００ｍｍの回転締固めモールドに直ちに投入した。次に、３０回転のＳＨＲＰパイン・ジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、このビチューメン組成物を締固めた。締固めたビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れ、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【０１４６】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定すると、それらの結果から、ビチューメン組成物の被覆、締固め性、および初期強度に対して貯蔵が悪影響を及ぼさないことが分かった。これは、貯蔵によって、ビチューメン組成物の作業性が損なわれたり低下したりすることがないことを示している。
【実施例１４】
【０１４７】
本発明のビチューメン組成物を以下の手順で調製した。タローポリアルキレンポリアミン乳化剤を、ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．５％で使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この乳化剤を温水に溶解させ、塩酸溶液で処理してｐＨを２．０まで低下させた。この乳化剤水溶液（「セッケン溶液」と呼ぶ）を５５℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入した。
【０１４８】
この実施例で使用したビチューメンは、市販の供用性等級のスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）改質ＰＧ６４−２２であった。このビチューメンを１３０℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入して、ここでセッケン溶液およびビチューメン混合物を処理してビチューメンエマルジョンを得た。このようにして完成したビチューメンエマルジョンのビチューメン含有率は約６０〜６３％ｂｗｅであった。続いてこのビチューメンエマルジョンを水で５３．３％のビチューメン含有率まで希釈してから、骨材と混合した。
【０１４９】
実施例１の粒度調整骨材をオーブン中で約８０℃まで加熱し、一方ビチューメンエマルジョンは約６０℃まで加熱した。約１，０００ｇの加熱した粒度調整骨材を１ガロンのステンレス鋼製バケットに入れた。８０℃の骨材１，０００ｇに、６０℃のビチューメンエマルジョン９０ｇを加えた。この混合物を約６０秒間手で撹拌して、粒度調整骨材の全重量の約４．８％のビチューメンを含有するビチューメン組成物を得た。
【０１５０】
このようにして得られた一方のビチューメン組成物（約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する）を、あらかじめ６０℃〜８０℃に加熱しておいた直径１００ｍｍの回転締固めモールドに直ちに加えた。次に、３０回転のＳＨＲＰパイン・ジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、このビチューメン組成物を締固めた。この締固めたビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れて、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【０１５１】
得られた他方のビチューメン組成物（約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する）を、直ちにポリエチレン袋に入れて、６０℃に維持された温度を有するオーブンに入れた。２１時間後、このビチューメン組成物（約６０℃の温度を有する）をオーブンから取り出し、あらかじめ６０℃に加熱しておいた直径１００ｍｍの回転締固めモールドに直ちに投入した。次に、３０回転のＳＨＲＰパイン・ジャイレトリーコンパクターを圧力６００ｋＰａおよび回転角１．２５°において使用して、このビチューメン組成物を締固めた。締固めたビチューメン組成物を２５℃のオーブンに入れ、４時間硬化させた。４時間硬化させた後、締固めて硬化させたビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定した。
【０１５２】
締固めて硬化させたそれぞれのビチューメン組成物の物理的性質および供用性特性を測定すると、それらの結果から、ビチューメン組成物の被覆、締固め性、および初期強度に対して貯蔵が悪影響を及ぼさないことが分かった。これは、貯蔵によって、ビチューメン組成物の作業性が損なわれたり低下したりすることがないことを示している。
【実施例１５】
【０１５３】
本発明のビチューメン組成物の作製に使用すると好適な溶媒非含有ビチューメンエマルジョンを、以下の手順で調製した。タローポリアルキレンポリアミン乳化剤を、ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の１．０％で使用して、一連の溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。この乳化剤を温水に溶解させ、塩酸溶液で処理してｐＨを２．０まで低下させた。この乳化剤水溶液（「セッケン溶液」と呼ぶ）を５５℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入した。
【０１５４】
一連のビチューメンエマルジョンを作製するために、この実施例では４種類の供用性等級ビチューメンが使用された。市販のＰＧ６４−２２および市販のスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）改質ＰＧ６４−２２が使用された。また、１％ＳＢＲ  ｂｗｅまたは３％ＳＢＲ  ｂｗｅのいずれかでスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を添加することで改質したＰＧ６４−２２ビチューメンも使用した。それぞれのビチューメンを１３０℃まで加熱し、アトミックス・コロイドミルに投入し、ここでセッケン溶液およびビチューメン混合物を処理してビチューメンエマルジョンを得た。
【０１５５】
以下の表ＸＶＩ〜ＸＩＸに示されるように、得られたビチューメンエマルジョンは、長時間高温で維持しても粒度分布が実質的に変化しないことを示している。表ＸＩＩＩは、未改質ビチューメンを使用すると、開始時の平均粒径（ｍｖ）が、ＳＢＳ改質ビチューメン（表ＸＩＶ）の場合よりも小さいことを示しているが、これは、ＳＢＳ改質ビチューメンでは、平均粒度直径が比較的大きく、全体の粒度分布も大きくなる（９０番目の百分位の粒径を反映している）ためである。
【０１５６】
【表１３】
2007523280.tif 000015
【０１５７】
【表１４】
2007523280.tif 000016
【０１５８】
【表１５】
2007523280.tif 000017
【０１５９】
【表１６】
2007523280.tif 000018
【実施例１６】
【０１６０】
近年多くの新しいアスファルト舗装技術が開発されている南アフリカ共和国において実施された本格的建設計画において、並流ドラムプラントを使用した典型的な本格的稼働においても、本発明のビチューメン組成物を製造した。第１の本格的建設作業において、６０／７０のビチューメンと、改質および未改質の脂肪酸のポリアルキレンポリアミン縮合物ならびに１種類以上のタローポリアルキレンポリアミンのブレンドからなる乳化剤とを使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。改質および未改質の脂肪酸のポリアルキレンポリアミン縮合物の％値は０〜１．０％の範囲であり、タローポリアルキレンポリアミンの％値は０〜１．０％の範囲であり、どちらもエマルジョンの重量を基準としている。この乳化剤を温水に溶解させ、塩酸溶液で処理してｐＨを２．０まで低下させた。この乳化剤水溶液（「セッケン溶液」と呼ぶ）を５５℃まで加熱し、アトミックス型コロイドミルに投入した。骨材は、鉱山尾鉱を含有する公称９．５ｍｍの安山岩であった。この骨材のＰ−２００含有率は７．５％であった。エマルジョンは、５０％ビチューメン残留物となるまで希釈してから、並流ドラムプラントに投入した。骨材重量の５．４％のビチューメンを有するビチューメン組成物を得るのに充分なエマルジョンをドラムミキサー中に圧送した。ビチューメン組成物の本格生産中にドラムミキサーの集塵機からダストは放出されなかった。本発明による生産規模のビチューメン組成物のサンプルの温度は８０〜１２０℃の範囲であった。このビチューメン混合物を、従来の未加熱ホットミックスアスファルトの貯蔵サイロ中に貯蔵した。サイロで約１８時間貯蔵した後、ビチューメン組成物を標準的な１５トンのダンプトラックに移した。このトラックから、混合物を標準的なホットミックスペーバーに移して、標準的な舗設施工法により、混合物を深さ０．７５〜３インチ（１．９１〜７．６２ｃｍ）および幅８〜１２フィート（２．４４ｍ〜３．６６ｍ）に分配した。ダンプトラックの床、およびホットミックスペーバーの可動部分やスクリードにおいて、ビチューメン組成物の固着は確認されなかった。３点鋼製ホイールローラー（１３トン）をブレークダウンコンパクター（ｂｒｅａｋ−ｄｏｗｎ  ｃｏｍｐａｃｔｅｒ）として使用し、続いて空気圧ローラー（２０トン）を使用して最終的な締固めを行った。舗設、施工、および締固めのときの気象条件は、約１８℃、わずかな小雨、および風速７〜１１マイル／時であった。製造から１時間後、または砂利およびホットミックスのダンプトラックからなる毎日の大型車の交通下で１４か月使用した後で、横または縦方向の継ぎ目はかろうじて見ることができ、ほぐれ、溝、および亀裂は観察されなかった。
【実施例１７】
【０１６１】
近年多くの新しいアスファルト舗装技術が開発されている南アフリカ共和国の第２の現場プロジェクトにおいて、並流ドラムプラントの製造規模における本発明のビチューメン組成物の製造を行った。この第２の本格的建設業務において、８０／１００のビチューメンと、改質および未改質の脂肪酸のポリアルキレンポリアミン縮合物ならびに１種類以上のタローポリアルキレンポリアミンのブレンドからなる乳化剤とを使用して、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンが調製された。改質および未改質の脂肪酸のポリアルキレンポリアミン縮合物の％値は０〜０．３０％の範囲であり、タローポリアルキレンポリアミンの％値は０〜０．３０％の範囲であり、どちらもエマルジョンの重量を基準としている。この乳化剤を温水に溶解させ、塩酸溶液で処理してｐＨを２．０まで低下させた。この乳化剤水溶液（「セッケン溶液」と呼ぶ）を５５℃まで加熱し、アトミックス型コロイドミルに投入した。骨材は、公称１９ｍｍの玄武岩であった。この骨材のＰ−２００含有率は約７．０％であった。エマルジョンは６８％ビチューメン残留物で製造した。骨材重量の５．０％のビチューメンを有するビチューメン組成物を得るのに充分なエマルジョンをドラムミキサー中に圧送した。ビチューメン組成物の本格生産中にドラムミキサーの集塵機からダストは放出されなかった。本発明による生産規模のビチューメン組成物のサンプルの温度は６０〜１２０℃の範囲であった。このビチューメン混合物を、従来の未加熱ホットミックスアスファルトの貯蔵サイロ中に短期間貯蔵した後、標準的な１５トンダンプトラックに計量供給した。このトラックから、混合物を標準的なホットミックスペーバーに移して、標準的な舗設施工法により、混合物を深さ０．７５〜２インチ（１．９１ｃｍ〜５．０８ｃｍ）および幅８〜１０フィート（２．４４ｍ〜３．０５ｍ）に分配した。ダンプトラックの床、およびホットミックスペーバーの可動部分やスクリードにおいて、ビチューメン組成物の固着は確認されなかった。タンデムの鋼製ホイールローラー（１３トン）をブレークダウンコンパクターとして使用し、続いて空気圧ローラー（２０トン）を使用して最終的な締固めを行った。舗設、施工、および締固めのときの気象条件は、約１５〜２０℃であった。締固め完了から１時間未満で交通を開放した。約１８時間使用した後にコアを採取した。核密度計の密度は、平均９６．２％のＧｍｍであり、目標通りであった。
【０１６２】
以上の教示を考慮すれば、本発明の多くの修正及び変形が当業者には明らかとなるであろう。したがって、本発明の範囲は以上の説明に限定されるのではなく、添付の請求の範囲によって画定されるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】ビチューメンエマルジョンの全重量（ｂｗｅ）の０．５％の乳化剤（タローポリアルキレンポリアミン）を６０％残留物のＰＧ７０−２２ビチューメンにおいて含有する、実施例１で作製した溶媒非含有ビチューメンエマルジョンの剪断応力評価を示している。
【図２】１．０％ｂｗｅの乳化剤（ポリエチレンポリアミンの改質トール油脂肪酸縮合物）を６０％残留物のＰＧ６４−２２ビチューメンにおいて含有する、実施例８で作製したビチューメンエマルジョンの剪断応力評価を示している。
【図３】０．７５％ｂｗｅの乳化剤（ポリエチレンポリアミン改質および未改質のＣ１６〜Ｃ１８脂肪酸縮合物のブレンド）を６０％残留物のＰＧ７０−２２ビチューメンにおいて含有する、実施例９で作製したビチューメンエマルジョンの剪断応力評価を示している。
【図１】
2007523280.tif 000019
【図２】
2007523280.tif 000020
【図３】
2007523280.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月17日(2006.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビチューメンエマルジョンと骨材とを含むビチューメン組成物の製造方法であって、
（Ａ）
（１）前記ビチューメンエマルジョンの全重量の約５０．０％〜約７５．０％の量のビチューメンと、
（２）前記ビチューメンエマルジョンの全重量の約０．０５％〜約２．０％の活性の量の乳化剤と、
（３）前記ビチューメンエマルジョンを完成するための量の水と、
を含む、溶媒非含有ビチューメンエマルジョンを調製するステップと、
（Ｂ）
（１）約２５℃〜約９５℃の温度を有する、前記ビチューメン組成物の全重量の約２．０％〜約１０．０％の量のステップ（Ａ）の前記ビチューメンエマルジョンと、
（２）約６０℃〜約１４０℃の温度を有する、前記ビチューメン組成物の全重量の約９０．０％〜約９８．０％の量の骨材と、
を混合して、約５０℃〜約１４０℃の温度を有する前記ビチューメン組成物を製造するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記ビチューメンエマルジョンが、未改質ビチューメン、改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類のビチューメンを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約６０．０％〜約７０．０％の、ビチューメン、改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類のビチューメンと、前記エマルジョンの全重量の約０．０８％〜約０．７５％の少なくとも１種類のイオン性乳化剤とを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記改質ビチューメンが、天然ゴム、合成ゴム、プラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記改質ビチューメンが、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソプレン、ポリブチレン、ブタジエン−スチレンゴム、ビニルポリマー、エチレン酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル誘導体、硫黄改質ビチューメン、酸改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約０．１％〜約０．５％の活性の少なくとも１種類のイオン性乳化剤を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記乳化剤が、両性乳化剤、陽イオン性乳化剤、非イオン性乳化剤、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記陽イオン性乳化剤が、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸から誘導される脂肪族イミダゾリン、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族イミドアミン；アクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族アミドアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４第４級アミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミンＮ−オキシド；タンニンのアミン誘導体、フェノール樹脂のアミン誘導体；リグニンのアミン誘導体、アミン改質ポリアクリレート；ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項７に記載の方法。前記陽イオン性乳化剤は、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されることが好ましい。
【請求項９】
前記両性乳化剤が、アクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリエチレンポリアミンと反応させたＣ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせ、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、カリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドメチルカルボキシレートベタイン、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、カリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドホスフェートベタイン、リチウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタイン、ナトリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタイン、ならびにカリウムＣ−１２〜Ｃ−２４アルキルアミドプロピルハライドサルフェートベタインからなる群より選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
約５５℃〜約１２０℃の範囲の温度を有する前記ビチューメン組成物が製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有する前記ビチューメン組成物が製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
テップ（Ｂ）（１）の前記ビチューメンエマルジョンが、約６０℃〜約８０℃の範囲の温度を有し、ステップ（Ｂ）（２）の前記骨材が、約６０℃〜約１２０℃の範囲の温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記骨材が、密粒度骨材、不連続粒度骨材、開粒度骨材、再生アスファルト舗装材料、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
骨材とブレンドされた溶媒非含有ビチューメンエマルジョンを含む道路舗装用のビチューメン組成物であって、
前記ビチューメンエマルジョンが、前記ビチューメン組成物の全重量の約２．０％〜約１０．０％であり、前記ビチューメンエマルジョンの全重量の約５０．０％〜約７５．０％のビチューメンと、前記ビチューメンエマルジョンの全重量の約０．０５％〜約２．０％の少なくとも１種類の活性乳化剤と、
前記ビチューメンエマルジョンを完成する量の水の量とを含み、
前記骨材が、前記ビチューメン組成物の全重量の約９０．０％〜約９８．０％であり、
道路に舗装する前に、前記ビチューメン組成物が、約５０℃〜約１４０℃の温度であることを特徴とする、組成物。
【請求項１５】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約６０．０％〜約７０．０％の、ビチューメン、改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される前記少なくとも１種類のビチューメンと、全重量の約０．０８％〜約０．７５％の少なくとも１種類の活性乳化剤とを含有する、請求項１４に記載のビチューメン組成物。
【請求項１６】
前記改質ビチューメンが、天然ゴム、合成ゴム、プラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有する、請求項１５に記載のビチューメン組成物。
【請求項１７】
前記改質ビチューメンが、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソプレン、ポリブチレン、ブタジエン−スチレンゴム、ビニルポリマー、エチレン酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル誘導体、硫黄改質ビチューメン、酸改質ビチューメン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１種類を含有する、請求項１５に記載のビチューメン組成物。
【請求項１８】
前記ビチューメンエマルジョンが、前記エマルジョンの全重量の約０．１％〜約０．７５％の少なくとも１種類のイオン性乳化剤を含有する、請求項１４に記載のビチューメン組成物。
【請求項１９】
前記乳化剤が、両性乳化剤、陽イオン性乳化剤、非イオン性乳化剤、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１４に記載のビチューメン組成物。
【請求項２０】
前記陽イオン性乳化剤が、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４脂肪酸から誘導される脂肪族イミダゾリン、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４（好ましくはＣ−１６〜Ｃ−１８）脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族イミドアミン；アクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、および／または他の求エン体および求ジエン体で改質され、さらにポリアルキレンポリアミンと反応させた、Ｃ−１２〜Ｃ−２４（好ましくはＣ−１６〜Ｃ−１８）脂肪酸、ロジン酸、およびそれらの組み合わせから誘導される脂肪族アミドアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン、飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルモノアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；ポリオキシエチレン誘導体を得るためにエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドと反応させることによって改質した不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールモノアミン；飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン、不飽和Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルアリールポリプロピレンポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４第４級アミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルエーテルポリアミン；Ｃ−１２〜Ｃ−２４アルキルポリプロピレンポリアミンＮ−オキシド；タンニンのアミン誘導体、フェノール樹脂のアミン誘導体；リグニンのアミン誘導体、アミン改質ポリアクリレート；ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１９に記載のビチューメン組成物。
【国際調査報告】
2007523280.tif 000022
2007523280.tif 000023