(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アスファルト混合物の作業性を評価するための試験機であって、
試料としてのアスファルト混合物を収納する容器と、試料の温度を測定する温度測定手段と、試料を攪拌するパドルと、パドルを駆動する駆動源と、撹拌時にパドルに加わる負荷を測定する負荷測定手段と、測定した温度及び負荷を表示すると共に記憶する表示記録手段と、を備え、
前記パドルは、形状の異なるものを複数用意し、パドルの形状及び組み合わせを変更して各試料の特性を測定し、各試料の測定結果を比較することにより、当該試料の作業性を評価するようにしたことを特徴とするアスファルト混合物の作業性評価試験機。
【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の作業性評価試験機に関するものであり、詳しくは、アスファルト混合物の特性を数値的に表示可能にして、例えばバージンアスファルト混合物の特性と再生加熱アスファルト混合物の特性とを比較することにより、アスファルト混合物の作業性を評価可能なアスファルト混合物の作業性評価試験機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アスファルト混合物には、大別して、新規に製造したバージンアスファルト混合物と、再生加熱アスファルト混合物とがあり、近年は、再生加熱アスファルト混合物の割合が増加している。この再生加熱アスファルト混合物は、道路工事等によって掘り起こされたアスファルト舗装廃材を加熱再生させたものであって、回収した舗装材を機械的に砕いたり、熱、蒸気などでばらばらに解砕した再生骨材を、バージンアスファルト混合物に所定の比率で混入させて製造している。
【０００３】
そして、アスファルト舗装廃材を加熱再生することのできるアスファルト合材製造プラントが、例えば、特許文献１によって知られている。
【０００４】
【特許文献１】実開平６−６３６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、再生骨材は、その性状がまちまちであるために、バージンアスファルト混合物に、骨材として所定の比率で混入させたのでは、作業性が大きく変化してしまうことが知られている。
【０００６】
そこで、作業性が低下しないように、再生骨材の混入量を調整するが、この調整は、ベテラン作業員の経験と勘に頼っているのが、現状である。
【０００７】
一方、再生加熱アスファルト混合物の需要は、省エネ・省資源が叫ばれ、また、原材料が高騰する折り、益々増加することが見込まれている。しかも、ベテラン作業員は、高齢化のため、現場を去り、技術の継承が危ぶまれている。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、アスファルト混合物の特性を数値的に表示可能にするアスファルト混合物の作業性評価試験機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】
【０００９】
請求項１に係る発明は、アスファルト混合物の作業性を評価するための試験機であって、試料としてのアスファルト混合物を収納する容器と、試料の温度を測定する温度測定手段と、試料を攪拌するパドルと、パドルを駆動する駆動源と、撹拌時にパドルに加わる負荷を測定する負荷測定手段と、測定した温度及び負荷を表示すると共に記憶する表示記録手段と、を備え、前記パドルは、形状の異なるものを複数用意し、パドルの形状及び組み合わせを変更して各試料の特性を測定し、各試料の測定結果を比較することにより、当該試料の作業性を評価するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、アスファルト混合物の特性を数値的に表示することが可能である。例えば、バージンアスファルト混合物の特性と、再生加熱アスファルト混合物の特性とを比較評価することができる。そこで、この特性に基づいて、再生骨材の混入量を調整することができ、作業性の優れた再生加熱アスファルト混合物を容易に製造することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係るアスファルト混合物の作業性評価試験機の一実施例を図面について説明する。図１は、アスファルト混合物の作業性評価試験機の正面図を表わしている。また、図２は同上の平面図を、図３は同上の右側面図を、それぞれ表わしている。
【００１３】
アスファルト混合物の作業性評価試験機１（以下、試験機１と略称することがある）は、可搬性を有しており、作業現場において測定試験を実施可能とするものである。
【００１４】
この試験機１は、フレーム１０である本体内に、試料であるアスファルト混合物を収容する容器２０と、この容器２０を本体内で昇降させるための容器昇降装置３０とを、備えている。なお、試料としては、例えば、バージンアスファルト混合物、再生加熱アスファルト混合物等がある。
【００１５】
容器２０は、例えば、ステンレス鋼等、耐食性に優れた材質からなり、５〜１０リットル程度の容量を有している。なお、この容器２０の形状は、後述するパドル４０による撹拌時に滞留部分が生じないように円筒形とするのが好ましい。
【００１６】
容器昇降装置３０は、本体（フレーム１０）の外部に装着したハンドル３１を回転させることによって、容器２０を本体の内部において昇降させるものである。すなわち、容器２０を取り付ける容器取付ベース３２を、ガイド杆３３に沿って昇降可能に構成し、容器取付ベース３２とハンドル３１とを歯車機構３４によって接続するのである。なお、図２及び図３では、ハンドル３１の図示を省略している。
【００１７】
そこで、容器昇降装置３０のハンドル３１を手動で所定方向に回転させると、歯車機構３４を介して容器取付ベース３２がガイド杆３３に案内されて、ハンドル３１の回転方向に応じて、容器２０が上昇または下降する。勿論、容器２０の昇降は、手動ばかりではなく、モータ等によって自動的に昇降するようにしてもよい。
【００１８】
パドル４０は、後述する駆動源５０にカップリング５１を介して接続されたものであって、作業員がシャベルで実際に作業する際の感触に近いものが好ましく、単独または複数本を使用する。また、パドル４０は、形状の異なるものを複数用意し、組み合わせて使用するとよい。
【００１９】
そこで、パドル４０の一例を、図４及び図５に示す。先ず、図４に示すパドル４０は、平板状の攪拌部４１ａを備えている。すなわち、中央の円柱部分に、回転軸５２を挿着するための挿着口４２を備えた取付円筒部４３を備え、この取付円筒部４３から直径方向に、平板状の攪拌部４１ａが延出している（以下、このパドル４０を平パドル４０Ａということがある）。また、図５に示すパドル４０は、取付円筒部４３から直径方向に、断面形状がほゞ正三角形を成す攪拌部４１ｂが延出している（以下、このパドル４０を三角パドル４０Ｂということがある）。
【００２０】
このようなパドル４０を、回転軸５２に取り付けるには、取付円筒部４３の挿着口４２に、回転軸５２を先端部分から嵌入し、取付ねじ４４によって固定すればよい。なお、取付ねじ４４は、図示していないが、取付円筒部４３の反対側側面にも設けてあり、直径方向に対向する一対の取付ねじ４４で固定するようになっている。
【００２１】
そして、このようなパドル４０は、単独で使用することも可能であるが、適宜組み合わせて使用するとよい。すなわち、例えば図６に示すように、下段に三角形状のパドル４０、すなわち三角パドル４０Ｂを取り付け、適宜な間隔を開けた中段及び上段に、平板状のパドル４０、すなわち平パドル４０Ａをそれぞれ取り付けて、計３枚のパドル４０を互いに直交するように配置する。なお、下段に取り付けた三角パドル４０Ｂは、試料を掻き揚げる作用を有している。
【００２２】
また、図７に示すパドル４０の組み合わせの一例では、３枚の平パドル４０Ａと１枚の三角パドル４０Ｂとからなる合計４枚のパドル４０を、回転軸５２に取り付けている。すなわち、最下段に三角パドル４０Ｂを取り付け、上中下段に平パドル４０Ａをそれぞれ取り付けて、合計４枚のパドル４０を互いに直交するように配置している。
【００２３】
更に、図８に示すように、２枚の平パドル４０Ａを直交するように取り付けることもできる。この場合は、試料の深さが浅い場合、すなわち浅皿型の容器２０に用いると好適である。なお、いずれの場合も、パドル４０の数や間隔、或いは展開角度を、適宜に調整することができる。更に、スクリュー形状のパドルを使用することもできる。
【００２４】
一方、前記したパドル４０を回転駆動させるための駆動源５０は、例えば、２００Ｖ三相交流を電源とするモータであり、このモータによる回転を、内蔵するリングコーン無段変速機によって減速して出力軸から取り出している。そして、このリングコーン無段変速機の出力軸は、例えば５〜１０ｒｐｍで回転することになる。なお、リングコーン無段変速機は、フレーム１０の上面に固定してある。
【００２５】
リングコーン無段変速機は、入力軸（モートル軸）に嵌合された太陽コーンと、この太陽コーンに圧接している複数の遊星コーンとを備えており、太陽コーンの回転で各遊星コーンを伝動回転（自転）させている。各遊星コーンは、他の円錐面をリングの内周面に圧接させて、リングの内周面を自転しながら公転する。そして、リングコーン無段変速機は、この公転速度が遊星コーンホルダにより出力軸に伝達される構成である。
【００２６】
駆動源５０、言い換えるとリングコーン無段変速機の出力軸は、カップリング５１を介して、負荷測定手段を構成している後述のデジタルトルクメータ６０の入力軸に連結されている。なお、このデジタルトルクメータ６０も、前記リングコーン無段変速機と同様にフレーム１０の上面に固定してある。
【００２７】
パドル４０に加わる負荷を測定するためのデジタルトルクメータ６０は、伝達されるトルクに比例して動力伝達軸に発生するねじり角を計測するものである。すなわち、このデジタルトルクメータ６０は、動力伝達軸に生じたねじれ角を、当該軸の２箇所に固定した歯車と、その各歯車と対向させて配置した電磁式検出器とにより、前記動力伝達軸とは非接触で二つの交流電圧信号の位相差として取り出し、その位相差を水晶発振器の高精度、高安定なクロックパルスを基準にディジタル処理して測定する伝達トルクの計測器である。
【００２８】
そして、このねじれ角の検出法には、動力伝達軸の間にトルク検出器を挿入する方法と、実動軸に検出器をつけて直接検出する方法とがある。トルク検出器の回転中空円筒を検出器付属モータにより回転させ、それと一体の内歯々車を常時回転させているので、軸（外歯々車）が静止していても、外歯々車と内歯々車の間には相対速度が生じている。したがって、内歯々車が歯車ピッチ回転するごとにコイルは磁束の変化を受け、サイン波状の交流電圧を発生するので、静止軸に加えられたトルクも測定できる。
【００２９】
一方、デジタルトルクメータ６０で測定したトルクを、図示していない表示記録手段によって、数値的に可視表示すると共に記録する。この表示記録手段は、この実施例においてはパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと言う。）によって構成してある。そして、このパソコンと前記したデジタルトルクメータ６０等とを、適宜なインターフェースを介して接続する。
【００３０】
更に、前記したデジタルトルクメータ６０の負荷軸には、カップリング５３を介して、ギヤボックス７０に連結する。このギヤボックス７０は、軸による回転の伝達方向を転換する装置であって、互いに直交する軸を備える。すなわち、水平方向の軸と、垂直方向の軸とを有している。そして、ギヤボックス７０の垂直方向の軸には、前記したパドル４０を取り付けた回転軸５２を連結するのである。なお、このギヤボックス７０も前記フレーム１０上に固定されている。また、水平方向の軸と垂直方向の軸とは、等速で回転するように構成してもよいし、減速するように構成してもよい。
【００３１】
一方、容器２０には、試料の温度を計る温度測定手段（図示せず）を設け、前記した表示記録手段であるパソコンに、経過時間に応じて、測定した温度を可視表示すると共に記録する。この温度測定手段は、例えば熱電対温度計等を、試料中に挿入して直接測定する。測定位置は、試料の上段、中段、下段等、複数箇所で測定するとよい。なお、測定位置は、パドル４０の回転を阻害しない位置とするのがよいが、測定時にはパドル４０の回転を止めて測定するようにしてもよい。
【００３２】
なお、図示した実施例では、試料を投入した容器２０に、パドル４０を挿入するために、容器２０を容器昇降装置３０によって持ち上げているが、パドル４０の挿入し際して、容器２０をフレーム１０に載置しておき、パドル４０を固定した回転軸５２を上下させるように構成することもできる。
【００３３】
次に、前記のように構成したアスファルト混合物の作業性評価試験機１の使用法を説明する。先ず、容器２０に、試料としての加熱再生アスファルト混合物を投入し、容器２０を試験機１にセットする。そして、ハンドル３１を廻して容器２０を上昇させてパドル４０が試料中に没するようにする。
【００３４】
そこで、駆動源５０であるモータをオンすると、リングコーン無段変速機及びギヤボックス７０により回転が伝達されてパドル４０が、例えば５〜１０ｒｐｍ程度で回転する。なお、回転数は、リングコーン無段変速機のリングの位置によって調整する。
【００３５】
パドル４０が回転する際に、このパドル４０には試料による抵抗が加わる。そこで、この抵抗、言い換えると「返り」を、軸に加わるトルクとして、デジタルトルクメータ６０によって測定し、パソコンに可視表示すると共に記録するのである。
【００３６】
なお、測定はパドル４０の回転時に行なわれる。そこで、パドル４０を回転させておけば連続的にトルクの変化を計測・記録することができるが、パドル４０を連続的に回転させておくと、容器２０内の試料が攪拌され、骨材の沈降が早まることがある。そして、骨材が沈降してしまうと、試料の上層と下層とでは骨材の分布が異なり、実際にパドル４０に加わる抵抗が相違している。このため、軸において測定したトルクに誤差が生じる虞れがある。そこで、パドル４０の回転、言い換えるとトルクの測定は、適宜間隔をおいて行ない、骨材が容器２０内に均一に分布した状態で測定するようにするとよい。
【００３７】
そして、時間が経過し、試料の温度が低下するときに、適宜間隔で、温度及びトルクを測定して記録したものが、図９及び図１０に示す作業性評価試験結果のグラフである。すなわち、下記のような条件で、トルク及び温度を測定した。
【００３８】
＜測定１＞
パドル配置１：上段＝平パドル４０Ａ、中段＝平パドル４０Ａ、下段＝三角パドル４０Ｂ（図６に示す配置）
試料１：再生加熱アスファルト混合物（再生密粒１３、Ｒ率７５％）
対照１：バージンアスファルト混合物（バージン密粒１３）
この測定１の結果を、図９に示す。
なお、Ｒ率は、リサイクル率であって、再生骨材の重量パーセントである。
【００３９】
＜測定２＞
パドル配置２：上段＝平パドル４０Ａ、中段＝平パドル４０Ａ、下段＝平パドル４０Ａ、最下段＝三角パドル４０Ｂ（図７に示す配置）
試料２：再生加熱アスファルト混合物（再生密粒１３、Ｒ率５５％）
対照２：バージンアスファルト混合物（バージン密粒１３）
この測定２の結果を、図１０に示す。
【００４０】
測定の結果、両図から明らかなように、再生加熱アスファルト混合物は、バージンアスファルト混合物に比べて、温度低下に伴うトルクの増加が大きい傾向が見られる。すなわち、温度低下が少ない範囲では、作業性が大きく低下することがない。言い換えると、温度が低下しないうちに作業すれば、作業性を損なうことが少ない。
【００４１】
一方、再生密粒を変更し、或いはリサイクル率を増減することによって、再生加熱アスファルト混合物の特性をバージンアスファルト混合物の特性に近づけることも可能である。すなわち、再生密粒やリサイクル率の調整によって、バージンアスファルト混合物とほゞ同様な作業性を備える再生加熱アスファルト混合物を得ることも可能である。
【００４２】
ところで、パドルを追加すると、すなわちパドルの面積が大きくなると、より大きな抵抗を受けることになって、回転軸にはより大きなトルクが加わることになる。したがって、広範囲なトルク域において測定することになり、より正確な測定が可能になる。
【００４３】
本発明に係るアスファルト混合物の作業性評価試験機によれば、様々なアスファルト混合物の特性を測定し可視表示することができる。一方、バージンアスファルト混合物が、最も作業性に優れるとは限らない。そこで、作業性に優れたアスファルト混合物を、この試験機に掛けて特性を測定し、この特性に近い再生加熱アスファルト混合物を調製すれば、作業性に優れた再生アスファルト混合物を容易に得ることができる。
【００４４】
以上、本発明を図示の実施例について説明したが、本発明は前記した各実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限り適宜に実施できる。例えば、駆動源の減速にはリングコーン無段変速機ばかりではなく、他の構造の変速機を用いてもよい。また、表示記録手段として専用のモニタ及びレコーダを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】アスファルト混合物の作業性評価試験機の一実施例を示す正面図である。
【図２】アスファルト混合物の作業性評価試験機の一実施例を示す平面図である。
【図３】アスファルト混合物の作業性評価試験機の一実施例を示す右側面図である。
【図４】パドル形状の一例を示す斜視図である。
【図５】パドル形状の他の一例を示す斜視図である。
【図６】パドルの組み合わせの一例を示す斜視図である。
【図７】パドルの組み合わせの他の一例を示す斜視図である。
【図８】パドルの組み合わせの更に他の一例を示す斜視図である。
【図９】作業性評価試験結果を示すグラフである。
【図１０】他の作業性評価試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１  作業性評価試験機
１０  フレーム
２０  容器
３０  容器昇降装置
３１  ハンドル
３２  容器取付ベース
３３  ガイド杆
３４  歯車機構
４０  パドル
４０Ａ  平パドル
４０Ｂ  三角パドル
４１ａ  攪拌部
４１ｂ  攪拌部
４２  挿着口
４３  取付円筒部
４４  取付ねじ
５０  駆動源
５１  カップリング
５２  回転軸
５３  カップリング
６０  デジタルトルクメータ
７０  ギヤボックス
【図１】
0005103159.tif 000002
【図２】
0005103159.tif 000003
【図３】
0005103159.tif 000004
【図４】
0005103159.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005103159.tif 000007
【図７】
0005103159.tif 000008
【図８】
0005103159.tif 000009
【図９】
0005103159.tif 000010
【図１０】
0005103159.tif 000011