特開 2024-108003 アスファルト混合物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108003

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】アスファルト混合物

(51)【国際特許分類】

   E01C 7/30 20060101AFI20240802BHJP

【ＦＩ】

E01C7/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012236

(22)【出願日】2023-01-30

(71)【出願人】

【識別番号】000000077

【氏名又は名称】アキレス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】須藤 進

【テーマコード（参考）】

2D051

【Ｆターム（参考）】

2D051AA01

2D051AA05

2D051AD07

2D051AE05

2D051AF01

2D051AG01

2D051AG11

2D051AG13

(57)【要約】

【課題】本発明は、容易に保水性能を維持できるアスファルト混合物を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、鉱物質骨材２、保水材３及びアスファルト４を含むアスファルト混合物１であって、当該保水材３は、合成樹脂発泡体の粉砕物であることを特徴とする。また、当該合成樹脂発泡体は、樹脂骨格に極性基を備えたものであることが好ましく、特に面材付きの硬質ポリウレタンフォームが好適である。本発明は、アスファルト舗装材料として使用できる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉱物質骨材、アスファルト及び保水材を含むアスファルト混合物であって、
前記保水材は、合成樹脂発泡体の粉砕物であることを特徴とするアスファルト混合物。

【請求項2】

前記合成樹脂発泡体が、樹脂骨格に極性基を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のアスファルト混合物。

【請求項3】

前記合成樹脂発泡体が、面材付きの硬質ポリウレタンフォームであることを特徴とする請求項２に記載のアスファルト混合物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アスファルト混合物に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化による影響から、道路のアスファルト舗装やコンクリートを用いた高層ビルなどから放出された熱が大気中に蓄熱され、一帯が高温になるヒートアイランド現象が緑地の少ない都市部で大きな問題になっている。ヒートアイランド現象を抑制する手段として、舗装材料に保水性を備えた保水材を用いる方法が知られている。降雨などで当該舗装材料に保水された水が、高温時に蒸散することで地面表面の温度を低下させるといった効果を発揮する。このような保水材としては、例えば、従来の舗装材料に、表面に吸水ポリマーが被覆された粒子などを混合したものが知られている（特許文献１）。

【0003】

しかしながら、アスファルト舗装道路において、１年間の摩耗量は平均で３．４ｍｍ、最大値の平均でも６．０ｍｍと言われており、自動車や歩行者の往来の激しい舗装面では摩耗により徐々に表面が削られてしまう。そのため、表面に吸水ポリマーが被覆された粒子では、当該吸水ポリマーも削られてしまい、短期間で保水性能を発揮できなくなってしまう欠点があった。しかも、アスファルト舗装道路は、施工から１０年程度で補修されるが、当該保水材ではそのような長期間、同程度の保水性能を維持できるものではなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－１６７６６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで、本発明は、容易に保水性能を維持できるアスファルト混合物を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、鉱物質骨材、アスファルト及び保水材を含むアスファルト混合物であって、当該保水材は、合成樹脂発泡体の粉砕物であることを特徴とする。

【0007】

また、当該合成樹脂発泡体は、樹脂骨格に極性基を備えたものであることが好ましく、特に面材付きの硬質ポリウレタンフォームが好適である。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、合成樹脂発泡体の粉砕物である保水材を混合しただけで、容易に保水性能を維持できるアスファルト混合物を提供することができる。また、本発明のアスファルト混合物を舗装材料として用いた場合には、降雨などで当該舗装材料に保水された水が、高温時に蒸散することで地面表面の温度を低下させるといった効果を持続できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のアスファルト混合物１を固めたときの断面状態を説明する図である。

【図2】アスファルト舗装１０の構造を説明する図である。

【図3】本発明の試験体２０を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明について図面を参照しながら説明する。図１は本発明のアスファルト混合物１を固めたときの断面状態、図２はアスファルト舗装１０の構造、図３は本発明の試験体２０を説明する図である。

【0011】

本発明のアスファルト混合物１は、鉱物質骨材２、保水材３及びアスファルト４を含み、アスファルト舗装材料として使用できる。本発明のアスファルト混合物１が固まった状態では、図１に示すように、鉱物質骨材２である粗骨材２ａの噛み合わせの間隙に保水材３、アスファルト４、細骨材２ｂ、フィラー（図示省略）が充填され、さらにこの充填部にはアスファルト混合時に発生する粗骨材２ａ噛み合わせ間の空隙部５が生成される。
すなわち、本発明は、当該保水材３と当該空隙部５に雨水が保水され、その水が高温時に蒸散することで地面表面の温度を低下させるといった効果を発揮する。

【0012】

本発明において、保水材３は合成樹脂発泡体の粉砕物である。ここで粉砕物とは、粉体、粒状物、またはそれらの混合物であり、略球形、略立方体、略直方体、略円筒体などの不定形の小片を使用することができる。また、本発明の保水材３は、予め任意の目の大きさのフィルターなどによって分級されたものを使用してもよい。合成樹脂発泡体を粉砕する方法は特に限定されないが、例えば、粉砕機、破砕機等を用いればよい。

【0013】

本発明の保水材３としては、粒状物であることが好ましく、その寸法は、最大長部分の平均寸法が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。当該平均寸法が０．５ｍｍ未満だと、吸水量が少なくて蒸散時の表面温度低下効果が発揮しにくくなる虞がある。当該平均寸法が５ｍｍを超えると、アスファルト混合物１の製造時にアスファルト４、鉱物質骨材２と混合し難くなり、アスファルト舗装での施工性が劣ってしまう虞がある。
当該平均寸法が１ｍｍ以上４ｍｍ以下であれば、アスファルト混合物１の製造時にアスファルト４、鉱物質骨材２と容易に混合可能であり、さらにアスファルト４が粒状物内部へ一部浸透しても水の吸収を損なうことなく保水性を十分に確保できるため好ましい。
また、当該粒状物の最大長部分の平均寸法は、無作為に選択された粒状物３０個についてそれぞれ最大長部分を実測し、実測値を算術平均することにより求めることができる。

【0014】

本発明の保水材３を構成する合成樹脂発泡体としては、保水性を備えているものであればよく、硬質ポリウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォームなどを挙げることができる。特に、硬質ポリウレタンフォーム、フェノールフォームなどの樹脂骨格に極性基を備えたもの（親水性を有するもの）が好ましい。なお、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォームなどのように樹脂骨格に極性基のない合成樹脂発泡体の場合、例えばプラズマ処理、コロナ処理を施して表面に極性基を付与し親水性に改質する方法や、吸水性樹脂や無機親水性フィラー等の添加物を含浸させるなどして保水性を高めたものを使用することができる。
また、独立気泡構造を有する発泡体がより好ましく、側面において開口する気泡からなる微小の凹部が多数存在するため、この凹部に水分を一時的に保持することができることから、保水性に優れる。

【0015】

本発明の保水材３は、その樹脂骨格の極性基に雨水の水分子が化学的に吸着されることにより、保水性を有するものとなる。化学的に吸着された水は、単なる毛細管現象による物理的な吸着よりも吸着水離脱（放出）のために更に日射エネルギーを要する。そのため、アスファルト混合時に発生する粗骨材噛み合わせ間の空隙部５に物理的に吸着された水と比べて、当該発泡体に化学的に吸着された水を放出する速度はゆっくりとなるが、その分、放出時間が長くなることで、蒸散時の表面温度低下効果を持続させることができる。

【0016】

本発明では、保水材３として、硬質ポリウレタンフォーム又は面材付きの硬質ポリウレタンフォームを粉砕したものが好ましい。当該硬質ポリウレタンフォームは、例えば建築物や家庭用・業務用の冷凍庫・冷蔵庫、浴槽、自動販売機などの各種断熱材として使用されるものであって、例えば、かさ密度が、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上０．９５ｇ／ｃｍ^３以下のものを使用していることが多いが、本発明はこれに限定されるものではない。面材付きの硬質ポリウレタンフォームとは、板状の硬質ポリウレタンフォームの片面又は両面に面材が積層された断熱ボードである。このような断熱材は、新たに製造されてもよいが、たとえば、製造時の不良品や端材、使用済みの断熱材といった産業廃棄物を用いてもよい。従来、このような断熱材は産業廃棄物として埋め立てや焼却などにより処理されていたが、本発明の保水材として用いられることによって、産業廃棄物を有効利用することができ、これによって産業廃棄物の廃棄量の低減および廃棄処理費用の削減を図ることができる。

【0017】

ここで、断熱ボードに用いられる面材としては、特に限定されるものではなく、例えば、クラフト紙、ライナー紙などの紙面材、合成樹脂フィルム、不織布、金属箔又は蒸着フィルム等を単独または複数組み合わせて積層させたものが使用できる。特に、紙面材を有することが好ましく、発泡体と紙面材の両方が吸水することによって吸水量を確保でき、蒸散時の表面温度低下効果を発揮しやすくなる。

【0018】

合成樹脂フィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、その他として、無機物を混合した合成紙などが挙げられる。そして、芯材との接着性を向上させるために、例えばコロナ処理等を行ってもよい。
不織布としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、ポリオレフィン繊維などの合成繊維、綿、麻、絹、羊毛などの天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などの無機繊維から１種、又は２種以上を交絡させたものが使用できる。
金属箔又は蒸着フィルムとして用いる金属には、アルミ、銅、鉄、鉛等が挙げられ、軽量であるアルミ箔が好ましく使用出来る。

【0019】

本発明において、保水材３の添加量は、アスファルト４の添加量１００質量％に対して０．１質量％以上５質量％以下である。添加量が０．１質量％未満の場合、吸水量が確保できず蒸散時の表面温度低下効果が発揮し難くなり、５質量％を超える場合、混合物の粘性が高くなり鉱物質骨材２との噛み合わせとアスファルト４による鉱物質骨材２のコーティングを阻害してしまう。

【0020】

本発明の鉱物質骨材２としては、粒径の異なる粗骨材２ａ、細骨材２ｂ、フィラーの混合物であって、舗装材料として一般的に使用されるものであればよい。例えば、砕石、玉砂利、砂、石粉などが挙げられ、粗骨材２ａとは粒径が２．５ｍｍ以上１３ｍｍ以下、細骨材２ｂとは粒径が０．８５ｍｍ～２ｍｍ、フィラーとは粒径が０．０７５ｍｍ以下にふるい分けされたものである。
また、粗骨材２ａ、細骨材２ｂ及びフィラーの混合比は、本発明の舗装用アスファルト混合物１を地面に敷き詰めた際に、空隙部５を形成しやすいように調整すればよい。空隙部５を調整したものとして、例えばポーラスアスファルト混合物が知られている。
当該空隙部５は保水されやすく、本発明の保水材３と相まって十分な蒸散時の表面温度低下効果が得られる。

【0021】

本発明のアスファルト混合物１としては、その他にも、人工骨材、珪藻土や発泡ガラスなどの無機多孔質体、再生骨材、再生アスファルト、ゴムチップなどの廃材を粉砕したものなどを混合してもよい。

【0022】

本発明において、アスファルト４としては、特に制限はなく、例えば、ストレートアスファルトおよび熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等の高分子材料で改質した改質アスファルトなどを用いることができる。

【0023】

本発明のアスファルト混合物１は、アスファルト舗装材料に使用できる。
図２に一般的なアスファルト舗装１０の構造を示す。道路表面から、表層６ａ、基層６ｂ、路盤７（上層７ａ、下層７ｂ）、路床８（構築路床８ａ、原路盤８ｂ）、路体９で構成されている。本発明のアスファルト混合物１は、アスファルト舗装１０の内、日射を直接受ける最上部の表層６ａに使用するのが最適である。表層６ａの厚さは道路や駐車場の用途によって異なるが一般的に４０ｍｍ～５０ｍｍである。

【0024】

本発明をアスファルト舗装材料に用いた場合の効果について説明する。
図１にアスファルト混合物１を固めたときの断面状態を示すが、粗骨材２ａの噛み合わせの間隙に保水材３、アスファルト４、細骨材２ｂである粒径の小さい粗砂、フィラーである石粉（図示省略）が充填されている状態を示している。さらにこの充填部にはアスファルト混合時に発生する粗骨材２ａ噛み合わせ間の空隙部５が生成され、当該空隙部５の空隙率は通常、４～２０％と言われている。当該空隙部５には、毛細管現象により雨水などが吸水・蓄積されるため、日中の日射によってその水が蒸散することで、アスファルト舗装表面の温度を下げる働きをする。その一方で、毛細管現象で吸水・蓄積された雨水は吸収も速いが日射蒸散による放出も速いために短時間で蒸散時の表面温度低下効果が消失してしまう。

【0025】

そこで、本発明のアスファルト混合物１を図２のアスファルト舗装５０における表層６ａの舗装材料に使用した場合、粗骨材２ａ噛み合わせ間の空隙に当該空隙部５と雨水を吸水できる保水材が充填されること、特にその樹脂骨格に極性基を有し、雨水の水分子が化学的に吸着可能な合成樹脂発泡体を使用することで、当該空隙部５だけの場合よりも、保水された雨水の蒸散速度を抑えることにより、蒸散時の表面温度低下効果が持続できる。
しかも、表層６ａが、本発明の保水材３を混合したアスファルト混合物１が４０～５０ｍｍの厚さで設けられているため、本発明は自動車や歩行者の激しい往来による摩耗によって表面が削れたとしても、常に保水材が存在することで容易に保水性能を維持することができる。

【実施例0026】

本発明について、実施例に基づき説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されるものではない。

【0027】

〔実施例１〕
表１に示す配合量（ｇ）に基づき、各種材料を加熱しながら混合してアスファルト混合物を作製した。その際、加熱温度は１６５～１７０℃程度とし、ストレートアスファルトを溶融した後、鉱物質骨材、保水材の順に添加し混合した。保水材の添加量は、アスファルトの添加量１００質量％に対して４質量％とした。得られたアスファルト混合物を、縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ４０ｍｍの型に充填して固めて試験片を作製した。

【0028】

〔比較例１〕
保水材を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様にして試験片を作製した。

【0029】

〔比較例２〕
保水材を添加せずに、ＳＢＳ樹脂を添加して改質アスファルトとしたこと以外は、実施例１と同様にして試験片を作製した。

【0030】

実施例１、比較例１、２で作製した各試験片について、蒸散時の表面温度低下効果（ヒートアイランド現象を抑制する効果）を確認するため、表面温度測定を行った。結果は表１に示す。

【0031】

〔使用材料〕
アスファルト：ストレートアスファルト（伊藤忠エネクス社製、商品名「ストレートア スファルト６０－８０」）
粗骨材Ａ：砕石６号（粒径５～１３ｍｍ、ジョイフル本田社製）
粗骨材Ｂ：砕石７号（粒径２．５～５ｍｍ、ジョイフル本田社製）
細骨材：粗砂（粒径０．８５～２ｍｍ、ジョイフル本田社製、商品名「鬼怒川産川砂中 目」）
フィラー：石粉（粒径０．０７５ｍｍ未満、旭鉱末社製、商品名「アサヒフィールドラ イン」）
保水材：断熱ボード（アキレス社製、商品名「アキレスボード」）の粉砕物、寸法３ｍ ｍ程度にふるい分けしたもの
改質剤：ＳＢＳ樹脂（ジョイフル本田社製、商品名「ＳＢＳゴムシート」）

【0032】

〔表面温度測定〕
実施例１、比較例１、２によって得られた試験片を用いて、図３に示す試験体をそれぞれ作製した。
まず、４５ｍｍの厚さの断熱ボード１２（アキレス社製、商品名「アキレスボード」）で四周側面１２ａと底面１２ｂを形成した、縦２９０、横２９０ｍｍ、高さ２０５ｍｍの箱状の容器１１（縦２００ｍｍ、横２００ｍｍの試験片が充填可能なサイズ）を作製した。当該容器１１の底面１２ｂには、余剰の雨水を排水するための排水穴１３（１．５ｍｍφ）を複数設けた。当該容器１１は雨水を排水しやすいように木製のゲタ１４の上に設置した。
次いで、当該容器１１内に、高さが１２０ｍｍになるよう５号砕石（粒径１３～２０ｍｍ、ジョイフル本田社製）を充填して路盤１５を形成し、その上からアスファルト混合物である各試験片１６を充填して、試験体２０を作製した。その際、試験片表面１６に温度測定用のＴ型熱電対１７を設置した。
試験体２０は、屋外の日射が当たる場所に設置し、最高気温が４１℃の猛暑日であって、前日に雨が降った日の２４時から翌日の２４時の温度測定を実施した。そのときの測定した最高温度を表１に示す。

【0033】

【表1】

【0034】

表１より、外気最高温度４１℃に対して実施例１のアスファルト表面温度最高温度は６５℃であった。それに対して比較例１と比較例２のアスファルト表面温度最高温度はそれぞれ６８℃、６９℃であり、実施例１の試験体中の保水材に前日の降雨により蓄積された雨水による蒸散によって３～４℃の表面温度低下効果が確認された。

【符号の説明】

【0035】

１ アスファルト混合物
２ 鉱物質骨材 ２ａ 粗骨材 ２ｂ 細骨材
３ 保水材 ４ アスファルト ５ 空隙部
６ アスファルト層 ６ａ表層 ６ｂ 基層 ７ 路盤 ７ａ 上層 ７ｂ 下層
８ 路床 ８ａ 構築路床 ８ｂ 原路盤 ９ 路体
１０ アスファルト舗装
１１ 容器 １２ 断熱ボード １２ａ 側面 １２ｂ 底面 １３ 排水穴
１４ ゲタ １５ 路盤 １６ 試験片 ２０ 試験体

【図1】

【図2】

【図3】