JP4952082B2

JP4952082B2 - 凍結抑制舗装材

Info

Publication number: JP4952082B2
Application number: JP2006169680A
Authority: JP
Inventors: 弘光高橋
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-06-20
Also published as: JP2008002066A

Description

本発明は、凍結抑制舗装材に関し、さらに詳しくは、長期間にわたり優れた凍結抑制効果を得られるようにした凍結抑制舗装材に関するものである。

従来から、アイスバーンやミラーバーン等の凍結路面を防止する凍結抑制舗装材が知られている（例えば、特許文献１参照）。これらの凍結抑制舗装材は、一般に砂等の硬質骨材およびゴムチップ等の弾性骨材と、樹脂バインダとを混合した混合材により構成されている。このように構成することで、弾性骨材が走行車両の荷重によって凍結抑制舗装材に局部的な弾性変形を引き起こし、この弾性変形により表面の氷を破砕して凍結を抑制するようにしている。

ところが、凍結抑制舗装材が走行車両による荷重を繰り返し受けることにより経時的に硬質骨材や弾性骨材に粒取れが発生し、また、可撓性の不足によりひび割れが生じるという問題があった。そのため、当初の凍結抑制効果を長期間持続させることが困難であり、効果を長期間維持することができる凍結抑制舗装材が求められていた。
特開平９−１６５２４８号公報

本発明の目的は、長期間にわたり優れた凍結抑制効果を発揮することができる凍結抑制舗装材を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の凍結抑制舗装材は、硬質骨材と弾性骨材と樹脂バインダとを含む混合材により構成される凍結抑制舗装材において、前記硬質骨材の粒径が０．４ｍｍ以上２．４ｍｍ以下であり、前記弾性骨材が粒径０．５ｍｍ以下の粉状ゴムおよび粒径２．８ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の粒状ゴムの少なくとも２種類からなり、前記粉状ゴムの平均粒径が０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であり、前記粒状ゴムの平均粒径が、４．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であり、前記硬質骨材および弾性骨材の合計体積に対する弾性骨材の体積割合を１８％以上５０％以下、かつ前記弾性骨材の体積に対する粉状ゴムの体積割合を４．２％以上７５％以下にして、前記混合材の空隙率が２０％以上３０％以下であることを特徴とするものである。

本発明の凍結抑制舗装材によれば、構成要素となる硬質骨材および弾性骨材の粒径を適正な範囲に規定するとともに、弾性骨材を粒径０．５ｍｍ以下の粉状ゴムおよび粒径２．８ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の粒状ゴムの２種類を含むようにして、硬質骨材および弾性骨材の合計体積に対する弾性骨材の体積割合を１８％以上５０％以下、かつ弾性骨材の体積に対する粉状ゴムの体積割合を４．２％以上７５％以下に規定することにより、樹脂バインダが骨材どうしをむら無く固結させて硬質骨材および弾性骨材の粒取れを抑制し、適度な可撓性と舗装表面の氷を割るための十分な弾性変形を確保するとともに、一定水準の湿潤時のすべり防止効果を得ることができる。これより、長期間にわたり優れた凍結抑制効果を維持することが可能になる。

以下、本発明の凍結抑制舗装材を図に示した実施形態に基づいて説明する。
図１に例示するように本発明の凍結抑制舗装材１は、硬質骨材２と弾性骨材３と樹脂バインダ４とを含む混合材により構成され、適度な空隙５を有している。また、凍結抑制舗装材１を着色することを主目的として、樹脂バインダ４には図示しないカーボンブラックが混入されている。

樹脂バインダ４としては、湿気硬化１液型ポリウレタン樹脂、２液型ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等を例示することができる。樹脂バインダ４は、硬質骨材２および弾性骨材３の表面を一定の膜厚で覆うことができるように配合割合が決定され、カーボンブラックは樹脂バインダ４の配合量に対して一定割合で配合される。

この樹脂バインダ４が、硬質骨材２および弾性骨材３の表面を略均一な膜厚で覆い、これら硬質骨材２および弾性骨材３を互いに固結させている。尚、カーボンブラックは必要なければ省略することができる。

硬質骨材２は、凍結抑制舗装材１において湿潤時のすべり防止効果に大きく影響するものであり、珪砂、自然石、人工石、樹脂系チップ等を例示できる。その粒径は粒取れを生じにくくするために２．４ｍｍ以下になっている。粒径の下限値は一般的に使用する硬質骨材２の下限値であり、一定水準の排水性を確保するために０．４ｍｍである。

弾性骨材３は、粒径が０．５ｍｍ以下の粉状ゴム３ａと粒径が２．８ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下のいわゆるゴムチップといわれる粒状ゴム３ｂとの２種類の弾性骨材３が用いられている。硬質骨材２および弾性骨材３の全体積に対して弾性骨材３の粒度分布を模式的に示すと図２のように、粉状ゴム３ａと粒状ゴム３ｂに相当する２つの粒径領域にピークを有する分布となる。

本発明では、このように粒度分布が２つのピークを有するように、粉状ゴム３ａと粒状ゴム３ｂとの２種類の弾性骨材３を混合することにより、硬質骨材２および弾性骨材３が互いに樹脂バインダ４を介して空隙５を設けつつ、一様に接着して強固に固結できるようにしている。そのため、長期間にわたり硬質骨材２および弾性骨材３の粒取れが生じにくくなっている。

弾性骨材３は、凍結抑制舗装材１において可撓性に大きく影響する。そこで、この可撓性を十分に発揮させるために、本発明では硬質骨材２および弾性骨材３の合計体積に対する弾性骨材３の体積割合を１８％以上５０％以下にしている。この弾性骨材３の体積割合が１８％未満であると十分な可撓性を得ることができず、５０％超であると走行車両による繰り返しの荷重によって凍結抑制舗装材１に大きなへたりや轍が生じて十分な耐久性を得ることができない。

弾性骨材３の中でも粉状ゴム３ａは、凍結抑制舗装材１のひび割れ防止に大きく寄与し、粒状ゴム３ｂは、凍結抑制舗装材１の走行車両の荷重による局部的な弾性変形の発現に大きく寄与する。そこで本発明では、さらに弾性骨材３の全体積に対する粉状ゴム３ａの体積割合を４．２％以上７５％以下に規定して、凍結抑制舗装材１のひび割れ防止と凍結抑制効果とを適切に両立するようにしている。

粉状ゴム３ａのこの体積割合を４．２％以上にしているのは、十分なひび割れ防止効果を得るためであり、この体積割合を７５％以下にしているのは、凍結抑制舗装材１のへたりを防止して耐久性を低下させないためである。この粉状ゴム３ａの体積割合に伴って、粒状ゴム３ｂの体積割合も適切なものとなり、粒状ゴム３ｂが走行車両の荷重によって局部的な弾性変形を引き起こし、凍結抑制舗装材１に氷結した氷を破壊する。

この際に粉状ゴム３ａによる弾性変形も生じるため、粒状ゴム３ｂと粉状ゴム３ａの協動により優れた凍結抑制効果を発揮する。また、上述したように硬質骨材２および弾性骨材３が一様に強固に固結されて粒取れが抑制されるので、この優れた凍結抑制効果を長期間にわたり維持することができる。

粉状ゴム３ａ、粒状ゴム３ｂの平均粒径は、いわゆるメジアン径でそれぞれ０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下、４．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であり、特に粉状ゴム３ａは０．３ｍｍ程度、粒状ゴム３ｂは５．０ｍｍ程度にすることで、より均一で安定した効果を得ることができる。

弾性骨材３は、この粉状ゴム３ａおよび粒状ゴム３ｂの２種類でよいが、これら粉状ゴム３ａ、粒状ゴム３ｂのそれぞれの体積割合を超えない少量の他の粒径のゴム材が存在してもよい。これら粉状ゴム３ａ、粒状ゴム３ｂは例えば、使用済みのタイヤを原料として製造することができる。

また、凍結抑制舗装材１を構成する混合材の空隙率は、２０％以上３０％以下にすることで優れた排水性とともに優れた耐久性を得ることができるので好ましい。空隙率が２０％未満であると排水性が低下して、湿潤時のすべり防止効果が低減する。一方、空隙率が３０％超であると走行車両による繰り返しの荷重により、大きなへたりや轍が生じ易くなり耐久性を低下させる一因となる。

この凍結抑制舗装材１は、上記した混合材を工場等で型枠に入れて四角形等の所定形状のパネル体に成形し、そのパネル体を施工現場に敷設してもよく、施工現場で混合作業を行って上記した混合材を製造し、この混合材を基盤となる路面に直接敷設することもできる。

凍結抑制舗装材１は、上記の実施形態に示した構成に限定されず、必要に応じてその他の材料を混合することもできる。例えば、弾性骨材３の中に予め可塑剤を配合して、低温時の更なる柔軟性を確保することもできる。また、硬質骨材２をシランカップリング剤を含む溶剤を用いて表面処理をして、硬質骨材２の接着強度を増大させて粒取れを一層生じにくくすることもできる。弾性骨材３についても溶剤、ハロゲン化合物含有溶液、有機酸、無機酸等を用いて接着強度を増す表面処理を施して、粒取れを更に防止することができる。

硬質骨材を２号珪砂（粒径範囲０．４３〜２．４０ｍｍ、平均粒径（メジアン径）１．５２ｍｍ）とし、弾性骨材を粉状ゴム（粒径範囲０．５ｍｍ以下、平均粒径（メジアン径）０．３２ｍｍ）および粒状ゴム（粒径範囲２．８〜１０．０ｍｍ、平均粒径（メジアン径）５．１ｍｍ）とし、これら骨材とウレタン樹脂バインダとカーボンブラックとを表１に示す体積配合で混合した混合材により試験サンプルを１５種類（実施例１〜１０、比較例１〜５）を作製した。この各試験サンプルについて以下の評価試験を行ない、その結果を表１に示す。すべての評価項目で○の判定の場合を総合評価で○とし、それ以外を×で示した。

[氷着強度]
いわゆる建研式引張り試験に準拠した試験方法であり、図３に示すように、各試験サンプル６（縦６ｃｍ、横１１ｃｍ、厚さ３ｃｍの直方体）を半たわみ舗装材７の上に固定し、引張り治具９の下面に厚さ５ｍｍの不織布８を予め接着しておき、この不織布を水に浸して試験サンプル６の上面に載置し、マイナス５℃下で４時間放置して試験サンプル６に氷着させる。その後、引張り治具９を垂直に引き上げて、不織布８が試験サンプル６から剥がれた時の荷重を測定し、この荷重を氷着強度Ｄとした。氷着強度Ｄの値が小さい程、氷が割れやすく試験サンプル６の凍結抑制効果が優れていることを示す。氷着強度Ｄが０．４ＭＰａ未満の場合を凍結抑制効果が優れているとして表１で○で示し、それ以外の場合を×で示した。

[湿潤すべり摩擦係数]
各試験サンプルの上を規定のゴム片を周回させるＡＳＴＭＥ１９１１−９８（２００２）に準拠した、いわゆるＤＦＴ（ダイナミックフリクションテスター）試験方法により、６０ｋｍ／ｈ走行時の湿潤すべり摩擦係数μを測定した。μの値が０．３３以上の場合を湿潤時のすべり防止効果が優れているとして表１で○で示し、それ以外の場合を×で示した。

[耐久性]
各試験サンプルを敷設した路面上でトラック・バス用タイヤ（トレッド幅２２５ｍｍ）を輪荷重２１００ｋｇ、走行速度１２ｋｍ／ｈの条件で半径３ｍの円周で周回させ、３０万周回走行後の試験サンプルの状態を観察した。表面割れ、骨材の粒取れ、轍の発生の状態がなく或いは軽度であり道路として十分使用可能な場合を表１で○で示し、道路としてそのまま使用することができず補修が必要である場合を×で示した。

表１の結果より、硬質骨材および弾性骨材の粒径、硬質骨材および弾性骨材の合計体積に対する弾性骨材の体積割合Ａ、弾性骨材の体積に対する粉状ゴムの体積割合Ｂを本発明で規定した範囲にすることにより、凍結抑制効果、湿潤時のすべり防止効果、耐久性のすべてが良好な水準にあることが確認できた。

本発明の凍結抑制舗装材を例示する模式図である。図１凍結抑制舗装材の弾性骨材の粒度分布を例示するグラフ図である。試験サンプルの氷着強度の測定方法を示す説明図である。

符号の説明

１凍結抑制舗装材
２硬質骨材
３弾性骨材３ａ粉状ゴム３ｂ粒状ゴム
４樹脂バインダ
５空隙
６試験サンプル
７下地（半たわみ舗装材）
８不織布
９引張り治具

Claims

硬質骨材と弾性骨材と樹脂バインダとを含む混合材により構成される凍結抑制舗装材において、前記硬質骨材の粒径が０．４ｍｍ以上２．４ｍｍ以下であり、前記弾性骨材が粒径０．５ｍｍ以下の粉状ゴムおよび粒径２．８ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の粒状ゴムの少なくとも２種類からなり、前記粉状ゴムの平均粒径が０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であり、前記粒状ゴムの平均粒径が、４．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であり、前記硬質骨材および弾性骨材の合計体積に対する弾性骨材の体積割合を１８％以上５０％以下、かつ前記弾性骨材の体積に対する粉状ゴムの体積割合を４．２％以上７５％以下にして、前記混合材の空隙率が２０％以上３０％以下である凍結抑制舗装材。
前記樹脂バインダが前記硬質骨材および弾性骨材の表面を略均一な膜厚で覆っている請求項１に記載の凍結抑制舗装材。
前記弾性骨材の中に予め可塑剤が配合され、前記硬質骨材がシランカップリング剤を含む溶剤を用いて表面処理されている請求項１または２に記載の凍結抑制舗装材。