JPS6013988B2 - 舗装用混合物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、舗装ベースのように表層を維持し得る材料に
関する。

道路舗装において、舗装材料ベースは粒状又は砂利ベー
スから成るべきだと、かつて考えられていた。

しかしながら、最近になってこのようなベースとセメン
ト‐骨材又は歴青質（アスファルト）一骨材ベースとの
間には性能においてかなりの相異があることが判明して
いる。“ザ ェィエイヱス エツチ オー ロードテス
ト、レポート ５、ペーブメント レサーチ”（‘‘Ｔ
ｈｅＡＡＳＨＯ Ｒｏａｄ Ｔｓｓｔ，Ｒｅｐｏｎ ５
，ＰａｖｅｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃＨ’）サイエンスー
ナシヨナル リサーチカウンシル の国家アカデミー発
行９５４（ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ９５４ ｏｆ Ｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅ舵ｅｓ−
ＮａｔｉｏＭＩＲｅｓｅａｒｃｈＣｏ肌ｃｉｌ）と云う
表題の高速道路調査委員会特別報告６１Ｅの報告による
と、このような処理されたベースは処理されないベース
に比べて明らかにすぐれている。最近、処理されたベー
スは安定化ベースとして一般に知られている。例えば、
その後の研究では、あらゆる種類の路滋舗装にアスファ
ルト混合物を使用することが提案されている。

即ちアスファルト協会ィンフオーメーションシリーズ、
Ｎｏ．１４＆１９６８年６月（ＴｈｅＡｓｐｈａｌｔ
ｌｎｓｔｉ山ｔｅ， ｌｍｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｒｉ
ｅｓ Ｎｏ．１４６ｊ肌ｅｌ９粥）。アスファルト安
定化ベースはアスファルトコンクリートのようにたわみ
性のある表層を維持するために用いられる最も著名な安
足化べ−スになっている。更に、アスファルトコンクリ
ートはコンクリート舗装用の再舗装材料として広範な用
途を有している。石灰−フライアッシュー骨材安定化ベ
ースを道路舗装に使用することも提案されている。

このようなベースは適当量の石灰、フライアツシュ、お
よび等級に分けられた骨材から成り、最適の湿度を含有
する混合物であり、その安定性は水の存在下での石灰と
フライアツシュとの間の複雑なイｂ学反応によって生ず
る結合力によって大きく強化されている。安定化ベース
は、通常、熱間混合プスファルトコソクリート又は熱間
舗装アスファルトコンクリートのような表面被覆下のベ
ースとして用いられる。

表面被覆はけん引によって生ずる商いせん断応力に耐え
るために必要であるが、安定化ベースは車輪荷重を支持
するために必要な安定性を与える。安定化べ−スの用途
を拡張するための重大な障害は材料製造用のエネルギー
費用の高いことである。

例えば、安定化ベースに用いられるボルトランドセメン
トの製造はかなりの塁の石灰を製造工程に必要とする。

実際に、合衆国の運輸省は、コンクリート又はセメント
‐骨材ベースに用いられるボルトランドセメントの１部
をフライアツシュで代用すべきだと示唆している。フエ
デラル・ハイウエイ・アドミニストレーシヨン・ノ−テ
イス（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｄｍｊｎｉ
ｓｔｒａｔｉｏｎ Ｎｏｔｉｃｅ ）Ｎ５０８０．４１
９７父羊１月１７日。石油精製から生ずるアスファルト
をアスファルト−骨材ベースに用いことは、供糸釣量の
少し、石油を使用するのみならず又その製造に高いエネ
ルギーを必要とする。

同様に、石灰、フライアツシュおよび等級分けされた骨
材から成る安定化ベースは、石炭をその製造に必要とす
る石灰を用いている。このようなベースは使用し得る資
力を有する合衆国の限られた地域において、石灰および
フライアッシュの有用性のために使用されている。この
ようにして、主に用いられる安定化ベースは、僕給量の
少し、材料を用いられて居り、かつその製造のためにか
なりの量のエネルギーを必要とする。

材料はエネルギー必要量によって限定されると云ってよ
い。このようなエネルギーを必要とする材料の道路舗装
への使用を避けるか又は最少にする必要がある。従って
、本発明の目的は、表層を維持し得る硬質、堅固かつ耐
久性のある塊状体から成る安定化ベース製造用の材料の
混合物を、エネルギーを必要とする材料の使用を避けて
又は最少にして製造すること、更には通常容易に入手可
能な廃物である材料を用いて製造することである。

基本的には、本発明は、ポゾラン反応によって表層を維
持し得る硬質、堅固かつ耐久性のある塊状体を生ずる、
本質的にはフライアツシュ〜 セメントキルンダストお
よび骨材から成る混合物からなる。

本発明によると、ポゾラン荷重支持組成物はセメントキ
ルンダストを利用する。

セメント工業から生ずる固体の廃物には主にキルンダス
トである。

このダストは、キルン供Ｖ給源料、部分的にか擁された
材料、微細に粉砕されたセメントクリンカーおよびアル
カリ硫酸塩（通常硫酸塩）を含有している。このダスト
をキルンへ還元することにも経済的価値があるが、還元
されたダストのアルカリ金属含量が非常に高く、クリン
カ−製品が規格を満足できないときには、ダストは廃棄
されなければならない。処理される原料の約１５％まで
がダストとして回収され、この約半分はアルカリ金属含
量が少くキルンに還元されることができる。残りは通常
、処理されなければならない、厄介でかつ危険でもあり
得る廃物として蓄積される。生成したセメントキルンダ
スト中で生ずる化学反応は良く知られていないが、代表
的なセメントキルンダストは次のような化学分析を有す
る：Ｓｉ０２，Ｎ２０３，Ｆｅ２０３，Ｃａ○，Ｍｇ○
，Ｓ０３，Ｎａ２０，Ｋ２０，加熱損失。

更に詳細には、典型的セメントキルンダストは、次のよ
うな分析値を有している。

本発明に従って製造され、ポゾラン反応を生ずるために
水と混合された混合物を、ＡＳＴＭＣ−５９３に示され
るフライアツシュ、および石灰と共に用いる他のポゾラ
ンに対する規格に従って検査したときに、該混合物は規
格を満足又は凌駕する組成物であることが判明した。

安定化ベースに関連して用いられる“フライアッシュ”
なる用語は周知のものであり、ここで用いられるかぎり
では、粉状石炭又は亜炭の燃焼によって生ずる微細に分
割された残留アッシュを意味する。

このアッシュは石炭を燃焼する炉から排出されるガスと
共に運ばれ、これらのガスから通常は例えば電気沈降器
のような適当な沈降装置を用いて回収される。石油の燃
焼および大きな焼却炉における廃物の燃焼から生ずる微
細な粉状アッシュヌは天然のポゾランも、これらの化学
組成物が粉状の石炭フライアツシュに充分に類似してい
るならば、本発明の方法に利用されることができる。こ
のようにして得られたフライアッシュは微細に分割され
た状態でありそのため通常、重量で少くとも７０％が２
００メッシュフルィを通過する。しかしながら、焼却炉
アツシュはこれよりかなり粗くなる。フライアツシュは
、天然ポゾランと区別するときに、“人工ポゾラン”と
見なされてよい。即ちフライアツシュはポゾランに等し
いものとして捉えられる。荷重支持組成物と関連して用
いられる“骨材”なる用語も又周知であるが、これは大
てし、はフライアッシュおよび石灰に関して実際に化学
的にかなり不活性でありかつ水に実際に不溶である天然
又は人工の無機物質を意味する。

骨材は、典型的に、石灰石、砂、高炉スラグ、砂利、合
成骨材およびその他の同様な物質を含有し得る。骨村は
、砂、砂利、砕石および数種類のスラグをも含む広範囲
な種類および等級から成っている。骨材は、セメントキ
ルンダスト、フライアツシュおよび水と混合したときに
生ずる混合物が締固め装置下で機械的に安定であり、か
つ高密度場において締固められ得るような等級のもので
あるべきである。骨材はセメントキルンダスト、フライ
アッシュおよび水の間の所望の化学反応を妨害するよう
な有害な有機物質又は化学物質を含有してはならない。
更に、骨材は硬質かつ耐久性を有する粒子から成り、軟
質又は分解した部分を含まないことが望ましい。次の組
成から成混合物が望ましいことが判明している：合 計
１００．０％しかしながら
、道路安定化ベースに使用する混合物は次の範囲内の量
から成ることが望ましい：乾燥重量（％）セメントキル
ンダスト ４〜１６％フライアツシユ
６〜２４％骨材
６０〜９０％上述のように、試験がＡＳＴ
ＭＣ−５９３に従って行われた。

更に詳しくは、試験用試料は１８インチ直下距離を有す
る１０ポンドハンマーを備えた突固め機を用いて成型さ
れた。材料を等しい３層状に鋳型中に置き、１層につき
２５回打撃によって突固めた。該機械は、突固められる
層が一様に打撃を受けるように回転ターンテーブルを有
している。成型後に、試料を注意ぶかく鋳型から取り出
し、秤量し、プラスチックの袋中に封入した。

認識のためにラベルを貼り、試験まで貯蔵するため１０
びＦの定温炉中に入れた。各混合物の２つのシリンダー
に、７，１４，２８日貯蔵において試験するためにしる
しをつけた。炉から取り出した後に、試料を水中に４時
間沈め、取り出して非吸収面上で乾燥させ、被覆して、
水から除去後１時間以内に試験した。被覆に用いた化合
物は“ヒドロストーン”すなわち石灰ベースの遠硬化化
合物である。板ガラス試験試料上に、一様で平行な被覆
を得るために用いられた。種々の試験および組成物の実
施例は以下の如くである：実施例１備考：鋳型の底でや
やフリーソング 実施例２ 備考：ややブリージンク 試料２−Ａと２−即ま４時間の浸漬後に分解も圧縮試験
を受けるための完全な試料はなかった。

試料Ｃ，Ｄ，耳とＦは試験前に浸債を受けなかった。実
施例３備考：ややフリーソング 実施例４ 備考： ブリージンクなし 実施例５ 備考：ダスト極度の乾燥状態のために所望の湿分を得る
のは困難であった。

非常に ”ふわふわした”材料実施例６ 水添加量：１１５８十１３６＝１２９４ 備考：圧縮性良好、材料は比較的扱いやすかった。

実施例７Ａ 圧縮間に鋳型の底に；ゃブリージングＢ
材料は石灰石粉末か不十分なように思われた。

（一＃４材料）Ｃ 水分の遊離か見られ，ややＭ光沢の
ある″外観を有する。Ｄ 鋳型から取り出したときに、
試料を落した。実施例８Ａ 試料は鋳型から取り出した
後も形状を保った。

Ｂ 圧縮間のブリージングを気づかせる遊離水はなかつ
六予実施例９Ａ 圧縮間に試料のフリーソンク Ｂ 手で充てんしたときに材料が１個の球状になったＣ
やや膨潤か見られたＤ 圧縮されやすかった 実施例１０ Ａ 最初１０．３※水分まで混合された材料は、おそら
くガラスの非吸収性のために湿れたように見えた。

Ｂ 混合物を約９．４※水分まで風乾すると、この水分
では膨潤しなかった。Ｃ 混合物はガラス粒子のなめら
かな面にさえも非常な凝集性を示し六ちＤ シリング−
の強度は予想以上に高く，混合物は圧縮下においても、
なめらかなガラス面を滑べると思われる。実施例１１実
施例１２ 実施例１３ 実施例１４ 実施例１５ 渋 試料は被覆間に水平面上にひび割れした。

備考：この製品は１１月６印こ製造し、１１月１３日に
試料として採取した。材料は実施例１３のものと同じで
ある。

この実施例は、便用前の製品のェーシングが強度の試験
結 果にどのような影響を及ぼすかを見るた めの検査である。

「実施例１６ テスト結果を第１〜第３図に概括した。

第１図に示されるように、セメントキルンダストを含有
する混合物は各場合で相違はあるが、安定なべースを生
ずる。

第２図に示されるように、添加剤又は混合物の添加は、
減速剤が予期されるように強度の初期の発達を防げるこ
と以外には、一般には強度に影響しない。

第３図に示されるように、セメントキルンダストを含有
する混合物の強度は石灰、フライアッシュ、骨材の混合
物に比べて優るとも劣らない。

更に、セメントキルンダストおよびフライアツシユの混
合物さえも安定なべースを生ずる。このようにして、本
発明の混合物は、強度および所望の動作特性において、
セメント−骨材又は石灰−フライアッシュ−骨材の安定
ベースに匹敵でき、しかもエネルギーをあまり必要とし
ない安定なべ−スを生ずる。

本発明の混合物は、現在主に用いられているアスファル
ト−骨材ベースよりも費用を要しない。すなわち本発明
の場合の混合物を使用すれば、再舗装用又は重工業燃料
として用いられるアスファルトをベースに用いる必要が
なくなる。第４図は、“Ｆ肥ＩＵｓａ群Ｆａｃｔｏ鷹の
ｒＨｉｇｈ−ｗａｙＣｏｎ伽ｃｔｉｏｎ”（１９７４羊
７月号、地．１斑）なるタイトルの高速道路調査誌から
引用した、種々の道路舗装材料用の舗装厚さ対マィル当
りのＢＴＵ値を示す曲線である。

アスファルトコンクリ−トおよびセメント型の混合物は
かなりのエネルギーを必要とし、粒状ベース又は骨材の
基層ベースのみが、運搬、舗設、突固めおよび仕上げに
あまりエネルギーを要さない。本発明の混合物は廃物、
すなわち、セメントキルンダストおよびフライアッシュ
を利用するので、安定なべースの製造に要するエネルギ
ーは、運搬、舗談、突固めおよび仕上げに必要とされる
にすぎない。この結果、本発明の混合物はエネルギー必
要量が最少のものとなり、それ故、従来の安定ベースの
高ヱネルギーを要する材料を用いなくともよいことにな
る。

本発明の混合物は、セメント工場から多量に入手される
廃物のセメントキルンダスト、および動力装置から容易
に入手されるフライアッシュを利用する。

【図面の簡単な説明】

第１〜第３図は、種々の組成物に対するテストにおける
エージング対圧縮強度の曲線である。 第４図は、種々の舗装材料に対するエネルギー必要量の
曲線である。ｒｌこ３．ュ ＦＩＧ．２ ｒｌ〇．３ ＦＩＧ．４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本質的にフライアツシユ、セメントキルンダストお
   よび骨材から成り、ポゾラン反応によって表層を維持し
   得る硬質、堅固かつ耐久性のある塊状体を生ずることを
   特徴とする舗装用混合物。 ２ 骨材が主要構成成分であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の混合物。 ３ 該フライアツシユが乾燥重量で約６〜２４％の量で
   あり、該セメントキルンダストが乾燥重量で約４〜１６
   ％の量、および該骨材が乾燥重量で約６０〜９０％の量
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の混
   合物。 ４ 該フライアツシユが乾燥重量で１２％、該セメント
   キルンダストが乾燥重量で８．０％かつ該骨材が乾燥重
   量で８０％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の混合物。 ５ 少量の塩化カルシウムを含有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の混合物。 ６ フライアツシユを主成分としてフライアツシユ及び
   セメントキルンダストとから成り、ポゾラン反応によっ
   て表層を維持し得る硬質、堅固かつ耐久性のある塊状体
   を生ずることを特徴とする舗装用混合物。