JPH05117657A - 結合剤組成物、その製造方法およびこれを含有する道路表面材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少くとも１種の炭化水素系結合剤の水性乳濁
液および少くとも１種の水硬性結合剤を含有する結合剤
組成物およびその製造方法を提供する。 【構成】 前記結合剤組成物に、さらに、前記水硬性結
合剤の硬化速度を制御して１Ｐａｓ未満の粘度を有する
液体生成物を生成するための少くとも１種の補助剤を含
有させる。前記結合剤組成物には、さらに、少くとも１
種の充填剤、例えば無機充填剤、有機充填剤または金属
充填剤を含有させることができる。前記炭化水素系結合
剤の例としては、純ビチューメン、再生ビチューメン、
パラフィン系、ナフテン系または芳香族系の石油系溶
媒、スチームクラッキング留出物から生成する石油系化
合物、純タール、石炭液化油、重油、軟質ピッチおよび
特殊ピッチがあり；前記水硬性結合剤の例としては、セ
メントおよび石灰含有スラグセメントがあり、前記補助
剤の例としては、硬化遅延剤、硬化促進剤、シンナー、
可塑剤、抑制剤、チキソトロープ剤または有機重合体が
ある。 【効果】 貯蔵し、後で使用することのできる均一な液
体結合剤組成物が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結合剤組成物、その製
造方法およびこれを含有する道路表面材に関するもので
ある。本発明において結合剤組成物とは、少くとも１種
の特定の補助剤の存在下における水和反応の結果として
硬化する少くとも１種の無機物質と、少くとも１種の炭
化水素物質とからなる均一な生成物を意味するものとす
る。いくつかの用途では本発明の結合剤組成物に無機金
属充填剤または有機充填剤を充填する。

【０００２】

【従来の技術】水硬化性結合剤であるセメントおよび混
合石灰を天然材料の土壌と組み合わせて使用すると、土
壌の浮力を改善し、盛り土（fill）の強度を増大させる
ことができることは、極めて長い期間にわたって知られ
ている。数十年間にわたって、このような水硬性結合剤
の性質に関する系統的な研究が行われ、その結果近代的
な道路構造物を作る際にこのような結合剤の使用を可能
にするのに必要な条件を特定することができるようにな
った。

【０００３】このようにして結合させた層（course）は
温度とは無関係に高剛性を有し、良好な荷重分布を保証
する物質を形成し、その捩り剛性率（rigidity modulu
s)は15,000ＭＰａ以上である。他方、この物質は認める
ことのできるいくつかの欠点を有する。この物質は高剛
性のために脆く、その結果例えば土壌が僅か移動する間
に亀裂を生じ、２０〜６０×１０^-6の小さい相対的変形
が観察される。この層の上側部分は強度が低く、この結
果交通が平均的であるかあるいは激しい場合には厚い表
面材層が必要になる。このような層には、硬化または熱
による収縮亀裂が常に観察される。最後に、このような
物質を使用した構造物は強度を次第に発現させること(p
rogressive development) が不可能であり、この結果後
で上述の層を交通量に適応させることができない。

【０００４】水硬性砂−じゃりミックスと同時に、ビチ
ューメン乳濁液に基く技術が数十年にわたって開発さ
れ、この乳濁液の最も高度に開発された形態のものは
「乳濁液−砂−じゃりミックス」と呼ばれている。炭化
水素系結合剤で処理された材料はいくつかの項目におい
て利点を有する。この材料は緩やかな応力の下に変形可
能であり、相対的変形は１０℃において９０〜１５０×
１０^-6である。さらに、この材料は良好な表面強度を有
し、このため表面層を薄くすることができる。最後に、
この材料はこれを含有する構造物の強度を次第に発現さ
せることができる。他方、この材料は低剛性であるとい
う欠点があり、１５℃における捩り剛性率は１０００〜
５０００ＭＰａ、特に２０００〜３５００ＭＰａである
のが普通である。

【０００５】従って、従来、いくつかの利点があるが同
時にいくつかの特定の欠点がある２種の常温技術の間で
選択することを余儀なくされていた。過去においては、
実際に、一方は水硬性であり他方は炭化水素系である２
種の結合剤を使用することが試みられたが、これらの結
合剤はそれぞれ別個に鉱物質フレーム構造中に導入され
ていた。このような適用技術には、これらの結合剤の相
互適合性に関する限り、これらの結合剤の作用がいくつ
かの場合に乱されるという危険がないとは云えない。

【０００６】従来知られている限り、炭化水素系結合剤
の水性乳濁液と、水硬性結合剤とが完全に均一になって
いる相を有する液体結合剤組成物は知られていない。フ
ランス国特出願（ＦＲ−Ａ）第４５０７４号には直ちに
使用できる自己硬化性組成物が開示されており、この組
成物はビチューメンが水中に懸濁している乳濁液とセメ
ント流体−鉱物質油混合物とからなる。フランス国特許
出願（ＦＲ−Ａ）第１６０２３号には、分散媒である炭
化水素生成物と水中に分散させたセメントとからなる結
合剤組成物が開示されている。この生成物は十分均一で
はないので、完全には満足できるものではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、貯蔵し、後で
使用することができる均一な液体結合剤組成物が必要で
ある。本発明の第１の目的は、上述の必要を満たす結合
剤組成物を提供することにある。本発明の第２の目的
は、上述の必要を満たす結合剤組成物を製造する方法を
提供することにある。本発明の第３の目的は、上述の必
要を満たす結合剤組成物を含有する道路表面材を提供す
ることにある。

【０００８】本発明の結合剤組成物は均一に配合するこ
とができる。本発明組成物は高い均一性を有しているの
で適用が容易である。本発明組成物は液体形態であるの
で極めて容易な使用が保証される。従来よく知られてい
るように、性質（nature) の全く異なる生成物を十分に
混合することは困難である。

【０００９】本発明では、均一な結合剤組成物を製造す
ることができ、本発明の結合剤組成物で処理すると多く
の利点を有する材料が得られるので、上述の必要が満た
される。水硬性結合剤によって得られる剛性は良好な充
填剤分布を保証し、捩り剛性率は温度と共に変化する。
繰返し荷重下における変形能力は水硬性結合剤によって
処理された材料より大きい。硬化または熱による収縮に
起因する亀裂は全く生じないか、あるいは極めて少な
い。処理される材料中における結合剤の配合に関する限
り、次の２種の利点がある：第１の利点は定性的なもの
で、結合剤の水硬性部分が水性分散液の形態であるので
乾燥粉末の形態で導入される場合より前記水硬性部分の
分布が良好になることであり、第２の利点は定量的なも
ので、液体を計量する場合の方が粉末を重量によって連
続的に配合する場合より一層容易かつ信頼できることで
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明において使用する
水性乳濁液は、水硬性結合剤と適合するように適当に配
合する必要がある。特に、水硬性結合剤を凝集させては
いけないし、迅速に硬化させてもいけない。また、本発
明においては適当な界面活性剤を選択し、適当な成分比
を選定する。

【００１１】本発明の第１の目的は、少くとも１種の炭
化水素系結合剤の水性乳濁液および少くとも１種の水硬
性結合剤を含有する結合剤組成物において、前記結合剤
組成物が、さらに、前記水硬性結合剤の硬化速度を制御
して１Ｐａｓ未満の粘度を有する液体生成物を生成する
ための少くとも１種の補助剤を含有することを特徴とす
る結合剤組成物によって達成される。

【００１２】本発明の第２の目的は結合剤組成物を製造
するに当り、 ａ）少くとも１種の界面活性剤を約１０℃〜約８０℃の
温度の水中に導入し、 ｂ）少くとも１種の炭化水素系結合剤を別容器内で約１
００〜２００℃の温度に加熱し、 ｃ）前記界面活性剤と前記炭化水素系結合剤とを混合し
て水性乳濁液を生成し、 ｄ）前記水性乳濁液をホモジナイザーに導入すると共
に、このホモジナイザーに水硬性結合剤を別個に導入
し、 ｅ）任意の段階で補助剤を導入して前記水硬性結合剤の
硬化速度を制御し、 ｆ）所要に応じて、前記ホモジナイザーにおける混合の
前または後に、少くとも１種の充填剤を添加し、 ｇ）最終生成物を後で使用するために貯蔵する ことを特徴とする結合剤組成物の製造方法によって達成
される。

【００１３】本発明の第３の目的は、前記結合剤組成物
を含有する道路表面材によって達成される。

【００１４】本発明の結合剤組成物はさらに次の特徴を
有する： −補助剤が硬化遅延剤、硬化促進剤、シンナー、可塑
剤、チキソトロープ剤および有機重合体からなる群から
選択したものであり； −補助剤がグルコン酸塩であり； −結合剤組成物が、さらに、少くとも１種の無機充填剤
を含有し； −結合剤組成物が、さらに、少くとも１種の有機充填剤
を含有し； −結合剤組成物が、さらに、少くとも１種の金属充填剤
を含有し； −無機充填剤がケイ酸質粉末、石灰石粉末、天然繊維、
人造繊維、またはこれらの任意の２種以上の混合物から
なり； −有機充填剤が植物繊維、ポリアミド、ポリ塩化ビニ
ル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンのよ
うな合成繊維またはこれらの任意の２種以上の混合物か
らなり； −金属充填剤がアルミニウム粉末、鉄粉、銅合金粉末ま
たはこれら任意の２種以上の混合物からなり； −結合剤組成物が、１００部の水硬性結合剤当り、約３
０〜３００部の炭化水素系結合剤の水性乳濁液、約0.2
〜１部の補助剤、０〜１部の無機充填剤、および０〜１
５部の金属充填剤を含有する。

【００１５】本発明方法はさらに次の特徴を有する： −補助剤を前記炭化水素系結合剤の水性乳濁液に直接添
加し： −補助剤を、前記ホモジナイザー内で前記炭化水素系結
合剤の水性乳濁液と水硬性結合剤とを混合した後に添加
し； −炭化水素系結合剤を、純ビチューメン、再生ビチュー
メン、パラフィン系、ナフテン系または芳香族系の石油
系溶媒、スチームクラッキング留出物から生成する石油
系化合物、純タール、石炭液化油、重油、軟質ピッチお
よび特殊ピッチからなる群から選定し；水硬性結合剤が
セメントまたは石灰含有スラグセメントであり、所要に
応じてこれに水を添加する。

【００１６】本発明で使用する水硬性結合剤において、
添加水：水の比はセメント１００部当り水０〜５０部の
範囲内である。所要に応じて、液体生成物を生成するの
に十分な量の水を添加するのは全く明白なことである。
炭化水素系結合剤の水性乳濁液をホモジナイザー内で得
る場合には、炭化水素系結合剤：水性相の比を３０：７
０〜７５：２５にするのが、明らかに適当である。炭化
水素系結合剤の水性相に対する比は６０：４０にするの
が普通である。

【００１７】水性乳濁液温度は５〜７０℃の範囲で変動
することができ、セメント温度は５〜５０℃の範囲で変
動することができる。明らかに、すべて使用時の天候条
件によって左右される。本発明の結合剤組成物は長時間
にわたって硬化しない。そこで、本発明組成物は貯蔵お
よび後で使用することができる。

【００１８】本発明の結合剤組成物は使用前において下
記の〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕および〔５〕に記
載する物質を混合物として含有する： 〔１〕水性乳濁液の形態の１種以上の炭化水素物質。こ
れらの炭化水素物質としては、原油の蒸留から得られた
ものおよび石炭工業から得られた誘導体から製造したも
ののいずれか一方または両方を使用することができる。

【００１９】石油源からの炭化水素を使用する場合に
は、次の物質を使用する： −フランス国標準規格Ｔ６５−００１に特定されている
もののような純ビチューメン； −フランス国標準規格には特定されていないが、特定の
基準および用途に合致するように精油所によって製造さ
れたビチューメン；これには、例えば、プロパンを使用
して脱アスファルト処理して得た基油を溶媒抽出した留
分と混合して軟質化することにより得たいくつかの種類
のいわゆる「再生」ビチューメンが該当する。このよう
な混合物の主要な特徴はアスファルト含有量が小さく、
芳香族化合物含有量が大きいことである； −パラフィン系、ナフテン系または芳香族系の石油系溶
媒； −スチームクラッキング留出物、天然ガスから回収した
凝縮液を蒸留する蒸留搭の底、または他の石油化学処理
プロセスから得られた石油系化合物。

【００２０】石炭源からの炭化水素の場合には、次の物
質を使用することができる； −フランス国標準規格Ｔ６５−０２１に特定されている
タールのような純タール； −一次蒸留油と特定の特性を有する留分に相当するフラ
クションとの混合物から生成する石炭液化油；「クレオ
ソート」と呼ばれる重質油はこの生成物の系列に含める
ことができる； −純タールと石炭可塑化油（coal plasticizing oil ）
とを混合することにより得られる特定の軟質ピッチ；

【００２１】〔２〕１種以上の水硬性結合剤。このよう
な結合剤としてはフランス国標準規格ＮＦ Ｐ１５−３
０１によって規定されているセメントのようなセメン
ト、および／または他の水硬性結合剤、例えば石灰を含
有するスラグメント（フランス国標準規格ＮＦ Ｐ１５
−３０６）および天然セメント（フランス国標準規格Ｎ
ＦＰ１５−３０８）がある；

【００２２】〔３〕特定の特性または性質に寄与させる
ための１種以上の補助剤。炭化水素物質を変性するのが
望ましい場合には有機重合体を使用することができ、こ
の有機重合体は、基剤である炭化水素物質を乳化させる
前にそのなかに導入するか、あるいは基剤である炭化水
素の乳濁液の水性相に導入するか、あるいは出来上った
乳濁液中に導入し、しかる後に炭化水素乳濁液を水硬性
結合剤と混合する。水硬性部分の働きを変えるのが望ま
しい場合には、硬化遅延剤、硬化促進剤、シンナー、可
塑剤、抑制剤および他の類似の物質を使用する。本発明
の結合剤組成物の特性を変えるのが望ましい場合には、
組み合わせた成分のレオロジー特性に影響を与えるため
の少くとも１種の物質を使用する。例えば、この特定例
ではチキソトロープ剤を使用する。

【００２３】〔４〕無機充填剤（ケイ酸質粉末および／
または石灰粉末、ロック繊維のような天然繊維、または
ガラス繊維のような人造繊維）、または植物繊維に属す
る有機繊維、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステ
ル、ポリエチレンまたはポリプロピレンのような合成繊
維など。

【００２４】〔５〕金属充填剤、その例はアルミニウム
粉末、鉄粉または銅合金粉末などである。本発明の結合
剤組成物において、炭化水素系結合剤乳濁液は親油性／
親水性型の直接乳濁液（direct emulsion)、または場合
によっては親水性／親油性／親水性型のマルチ乳濁液で
ある。また、マイクロ乳濁液を使用することもできる。
水相中に分散している炭化水素物質に必要な安定性を与
えるために使用する界面活性剤の性質によって、界面活
性剤としては陰イオン界面活性剤または陽イオン界面活
性剤を使用することができる。しかし、界面活性剤の選
択は上述の２種類のみに限定されず、実際に両性または
非イオンの界面活性剤を使用することもできる。使用で
きる多数の界面活性物質のうち、例として、陽イオン界
面活性剤の場合には第四アンモニウム塩を、両性界面活
性剤の場合には動物源または植物源の蛋白質のカリウム
塩を、最後に非イオン界面活性剤の場合にはポリエトキ
シル化アルキルフェノールを挙げることができる。上述
の種々の物質は例として挙げたものであって、これらの
物質に限定されるものではない。

【００２５】

【実施例】次に本発明を実施例について説明する。しか
し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。実施例において、部で表わした量は全結合剤組成物
１０００部当りの量である。実施例１ 針入深さ６０〜１００×１／１０mm（フランス国標準規
格ＮＦ Ｔ６６−００４に準拠して測定）のナフテン系
ビチューメン219.2 部を約140 ℃に加熱した。別個に、
カゼイン4.6 部と水酸化カリウム0.8 部とを４０℃に加
熱した水159.4部中で反応させて得た水溶液に、３０％
ホルムアルデヒド0.6 部を添加して界面活性剤溶液165.
4 部を得た。次いでコロイドミル型ホモジナイザー中で
上述の加熱ビチューメントを界面活性剤溶液中に分散さ
せた。５７％のビチューメンを含有する乳濁液384.6 部
を得た。この乳濁液が冷えた際に、冷水175.9 部および
セメント438.5 部を乳濁液に激しくかきまぜながら添加
した。生成した液体結合剤組成物は直ちに使用すること
ができた。

【００２６】実施例２ プロパンを使用して脱アスファルト処理して得た針入深
さ３０×１／１０mm以下の硬質基油（hard base) 135.8
部を約１８０℃に加熱し、これに５０℃における動粘度
３００〜５００mm² ／s （フランス国標準規格ＮＦ Ｔ
６０−１００に準拠して測定）の約８０℃に加熱した溶
媒抽出芳香族油を添加した。次いで、これらの２種の出
発物質を混合し、生成した均一混合物を約１３０℃に維
持した。別個に、ポリエトキシル化ノニルフェノール5.
6 部、コンクリート用可塑剤1.4部および４０℃に加熱
した水137.9 部からなる界面活性剤溶液144.9 部を製造
した。次いで、コロイドミル型ホモジナイザー内で上述
の均一混合物を界面活性剤溶液中に分散させた。６０％
の分散炭化水素相を含有する乳濁液362.3 部を得た。生
成した乳濁液を冷却し、この乳濁液に冷水202.9 部およ
びセメント434.8 部を激しくかきまぜながら添加した。
生成した液体結合剤組成物は直ちに使用することができ
た。実施例３ 針入深さ５０〜７０×１／１０mm（フランス国標準規格
ＮＦ Ｔ６６−００４に準拠して測定）のパラフィン系
ビチューメント241.3 部を約１５０℃に加熱した。別個
に、ヒドロイソプロパノール媒質（hydro - isopropano
lic medium) 中において濃度５０％の溶液としたステア
リルペンタメチルジアンモニウムクロリド9.4 部、塩化
カルシウム六水和物0.6 部、および４０℃に加熱した水
323.4 部からなる界面活性剤溶液333.4 部を製造した。
上述の水性相およびビチューメンにフランス国標準規格
ＮＦ Ｍ１５−００３に規定されている特性を有する灯
油10.1部をコロイドミルへの導入直前に添加し、次いで
コロイドミル型ホモジナイザーに通して分散させた。次
いで静的分散装置（static dispersing device) に通す
ことにより、ビチューメントと灯油との均一混合物を得
た。このようにして４３％の分散相を含有する乳濁液58
4.8 部を得た。分散相は４％の灯油を含有する希釈され
たビチューメンから構成されていた。この乳濁液を冷却
し、これにセメント415.2 部を激しくかきまぜながら添
加した。生成した液体結合剤組成物は直ちに使用するこ
とができた。

【００２７】現在、本発明組成物に使用する最も満足で
きる補助剤は、相対密度（２５℃）1.17で中性ｐＨを有
し、シーカー社から供給され、プラスチリタード（plas
tiretard) という商品名で知られている帯黄色液体であ
る。この製品はフランス国標準規格ＮＦ Ｐ１８−３３
７およびＮＦ Ｐ１８−３３６に準拠したもので、グル
コン酸塩である。最も重要なことは、炭化水素系結晶剤
と水硬性結合剤とを混合する前に補助剤を炭化水素系結
合剤と直接混合することができ、あるいは両者を混合し
た後に補助剤を混合することができ、他方水硬性結合剤
の硬化速度を制御するための少くとも１種の補助剤を添
加して炭化水素系結合剤の乳濁液と水硬性結合剤とを混
合した後に、種々の使用可能な充填剤を導入することで
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴルテル ジヤツク フランス国 92290 シアトネイ−マラブ リイ アブニユ ロジエ サルングロ 19 レジダンス レ ドリアデ (72)発明者 ペリオン ロベール フランス国 78114 マニイ レ アメオ ー プラス デユ ８ メ 1945，11 (72)発明者 ペロノ ジエラール フランス国 78210 サン シル レコー ル リユ ビクトル ユーゴー 24

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少くとも１種の炭化水素系結合剤の水性
   乳濁液および少くとも１種の水硬性結合剤を含有する結
   合剤組成物において、 前記結合剤組成物が、さらに、前記水硬性結合剤の硬化
   速度を制御して１Ｐａｓ未満の粘度を有する液体生成物
   を生成するための少くとも１種の補助剤を含有すること
   を特徴とする結合剤組成物。
2. 【請求項２】 前記補助剤が硬化遅延剤、硬化促進剤、
   シンナー、可塑剤、抑制剤、チキソトロープ剤および有
   機重合体からなる群から選択したものであることを特徴
   とする請求項１記載の組成物。
3. 【請求項３】 前記補助剤がグルコン酸塩であることを
   特徴とする請求項１記載の組成物。
4. 【請求項４】 さらに、少くとも１種の無機充填剤を含
   有することを特徴とする請求項１記載の組成物。
5. 【請求項５】 さらに、少くとも１種の有機充填剤を含
   有することを特徴とする請求項１記載の組成物。
6. 【請求項６】 さらに、少くとも１種の金属充填剤を含
   有することを特徴とする請求項１記載の組成物。
7. 【請求項７】 前記無機充填剤がケイ酸質粉末、石灰石
   粉末、天然繊維、人造繊維、またはこれらの任意の２種
   以上の混合物からなることを特徴とする請求項４記載の
   組成物。
8. 【請求項８】 前記有機充填剤が植物繊維、ポリアミ
   ド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチレン、ポ
   リプロピレンのような合成繊維またはこれらの任意の２
   種以上の混合物からなることを特徴とする請求項５記載
   の組成物。
9. 【請求項９】 前記金属充填剤がアルミニウム粉末、鉄
   粉、銅合金粉末またはこれら任意の２種以上の混合物か
   らなることを特徴とする請求項６記載の組成物。
10. 【請求項１０】 １００部の水硬性結合剤当り、約３０
    〜３００部の炭化水素系結合剤の水性乳濁液、約0.2 〜
    １部の補助剤、０〜１部の無機充填剤、および０〜１５
    部の金属充填剤を含有することを特徴とする請求項１記
    載の組成物。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の結合剤組成物を製造す
    るに当り、 ａ）少くとも１種の界面活性剤を約１０℃〜約８０℃の
    温度の水中に導入し、 ｂ）少くとも１種の炭化水素系結合剤を別容器内で約１
    ００〜２００℃の温度に加熱し、 ｃ）前記界面活性剤と前記炭化水素系結合剤とを混合し
    て水性乳濁液を生成し、 ｄ）前記水性乳濁液をホモジナイザーに導入すると共
    に、このホモジナイザーに水硬性結合剤を別個に導入
    し、 ｅ）任意の段階で補助剤を導入して前記水硬性結合剤の
    硬化速度を制御し、 ｆ）所要に応じて、前記ホモジナイザーにおける混合の
    前または後に、少くとも１種の充填剤を添加し、 ｇ）最終生成物を後で使用するために貯蔵することを特
    徴とする結合剤組成物の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記補助剤を前記炭化水素系結合剤の
    水性乳濁液に直接添加することを特徴とする請求項１１
    記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記補助剤を、前記ホモジナイザー内
    で前記炭化水素系結合剤の水性乳濁液と前記水硬性結合
    剤とを混合した後に添加することを特徴とする請求項１
    １記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記炭化水素系結合剤を、純ビチュー
    メン、再生ビチューメン、パラフィン系、ナフテン系ま
    たは芳香族系の石油系溶媒、スチームクラッキング留出
    物から生成する石油系化合物、純タール、石炭液化油、
    重油、軟質ピッチおよび特殊ピッチからなる群から選択
    することを特徴とする請求項１１記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記水硬性結合剤がセメントまたは石
    灰含有スラグセメントであり、所要に応じてこれに水を
    添加することを特徴とする請求項１１記載の方法。
16. 【請求項１６】 請求項１記載の結合剤組成物を含有す
    ることを特徴とする道路表面材。