第64回(2020年度) 北海道開発技術研究発表会論文

アスファルト再生骨材の歩道路盤への適用性について
国立研究開発法人土木研究所

寒地土木研究所 寒地道路保全チーム ○井谷 雅司
同上
上野 千草
同上
丸山 記美雄道北地域では，アスファルト舗装発生材の発生量が，アスファルト混合物への利用量を上回り，中間処理施設のストック量が増大している．このため，アスファルト混合物以外への有効利用が期待されている．一方，歩道舗装では寒冷地特有の損傷が見られ，耐久性の向上が望まれている．ここでは，アスファルト再生骨材の歩道路盤への適用性について，試験施工より得られた支持力特性や供用性より検証した結果について報告する．
キーワード：リサイクル，舗装発生材，歩道路盤，アスファルト再生骨材

20
アスファルト再生プラント数[箇所]

我が国では，本州等で1980年代からアスファルト（以下，「As」と称する．）舗装材料のリサイクルが本格的に行われており，積雪寒冷地である北海道では，1998年度から表層混合物にAs再生骨材が利用されている．法制面では，1991年（平成３年）に「資源の有効な利用促進に関する法律」が制定され，さらに，2000年（平成12年）に「建設工事に係る資材の再資源化に関する法律」の制定により，現在，撤去されたAs舗装は，主に再生加熱As混合物用の骨材（以下，「As再生骨材」と称する．）として再生利用されており，As再生プラントにて新規骨材，再生用添加剤，Asと混合され，再生As混合物として，リサイクルされている．
図-1に北海道内の地域別のAs再生プラントの種類別の数を示す．As再生プラントは大別すると，新規骨材と再生骨材の両方を加熱し再生As混合物を生成する「ドラムドライヤ混合式」や「併設加熱方式」（以下，併せて「混合式/併設加熱方式」と称する．）の再生プラントと，加熱した新規骨材に，常温の再生骨材を混入し混合する「間接加熱方式」の再生プラントに分けられる．「混合式/併設加熱方式」の再生プラントの場合，As再生骨材中のAs分が熱劣化・熱焼却を起こしにくいことや，As再生骨材中の水分の影響を受けにくいことから，As再生骨材の混合率を50%程度1)とすることができる．一方，「間接加熱方式」の再生プラントの場合，高温に熱した新規骨材を，常温のAs再生骨材と混合するため，As再生骨材が混合時に急激に加熱され，As分の熱劣化・熱焼却の発生や，As再生骨材中の水分の影響などを受けることなどから，再生骨材の混合率は20％程度1)と低く設定する必要がある．
道北地域では，「間接加熱混合式」のプラントが多く，As再生プラントの数も少ないことから，稚内開発建設部管内の中間処理施設におけるAs発生材の状況（図-2）
は，受入量に対し利用量が少ないことにより余剰に発生材が堆積しており，新たな発生材の受入れが困難となる事例が多数発生している．
これらの地域ではAs再生骨材の利用が急務であり，再生As混合物以外への有効利用が期待されている．これまで，凍上抑制層への適用性の評価2)を行ってきたが，さらなる利用促進のため，歩道路盤材としての適用性を試験施工により検証を行っている．これまで供用初期の性状に問題ないことを報告している3)が，本論文では供用に伴う性状の変化について報告する．
19※2020.4現在，アスファルトプラント現況調書4)18

混合式/併設加熱方式プラント（Ⅲ型）[混合率50%程度]

16

間接加熱方式プラント（Ⅳ型）[混合率20%程度]
13141210012111119

道北地域
8106412482989(内,離島2)66933321623322札幌 釧路 室蘭 網走 旭川 帯広 函館 稚内 小樽 留萌

図-1 地域別のアスファルト再生プラントの種類別数
201816アスファルト塊量 [万t]１．はじめにItani Masashi, Ueno Chigusa, Maruyama Kimio－ 846 －

14

稚内地区
・受け入れ困難・残量2.8年・冬期間は新材出荷

発生量
使用量
残量

121086420H20 H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28 H29 H30

図-2 稚内開建管内の中間処理施設の現状

R1

表-1 試験施工工区の概要と試験項目

２．積雪寒冷地における歩道舗装の損傷状況箇所

積雪寒冷地である北海道における歩道では，表層に歩道用細粒度アスコン（t=3cm），路盤および凍上抑制層（t=27cm）に切込砕石40mm級（C-40）等の粒状材を用いる舗装構造となっている．よって，歩道部は30cmの置換厚を確保していることになるが，車道よりも置換厚が小さいため，特に冬期間，気温が低く積雪の少ない地域では，凍上により舗装が膨れ上がり舗装表層に縦断方向のひび割れが生じやすい．さらに，特に冬期間気温が低い地域では舗装の温度収縮による横断方向のひび割れ（低温ひび割れ）が多数確認されている（写真-1）．
また，これらのひび割れ部に植物の種子や根が入り込み雑草が繁茂し，通行や維持管理に大きな支障をきたす事例（写真-2）が発生している．As再生骨材を路盤に利用することにより，ひび割れの発生を抑制する効果が期待できないかについても検討する．

R40豊富
Aｓ再生
骨材

切込砕石

Aｓ再生
骨材

切込砕石

Aｓ再生
骨材

切込砕石

延長[m]

1401101001001818

RC-13[As]C-40

歩道用細粒度アスコン
t=3cm

舗装構成

RC-40[As]

路盤

路面性状

苫小牧
寒地試験道路

工区名

表層

強度特性

R40幌延

C-40

RC-40[As]C-40

t=27cm

DCP試験

○

○

○

小型FWD試験○○○(2020より実施)
○

FWD試験

--

横断凹凸（MRP）○○-凍上量（測量）--○

内部温度（熱電対）○○
2017.10：路盤・表層施 2018.10：路盤施工
工2020.10：表層施工

施工履歴

・拡幅改良区間・供用3年経過備考○
2018.7：路盤施工
2018.7：表層施工
2019.4：表層打換え
2020.11：表層打換え

・新設道路（未共用） ・地震等により表層を2・路盤工事の2年後に 度打換え
表層舗設・高盛土区間※RC-40[As]：As再生骨材40mm級を示す．
※RC-13[As]：As再生骨材13mm級を示す．
※C-40：切込砕石40mm級を示す．

４．アスファルト再生路盤の評価
4.1 As再生路盤の支持力特性について支持力を確認する一般的な方法として「現場CBR試
験」や「平板載荷試験」などがあるが，歩道上の調査であり狭いスペースでも簡易に支持力を確認できる方法として，DCP試験（動的コーン貫入試験），FWD試験，小型FWD試験にて支持力特性の把握を行った．
写真-1 歩道の凍上ひび割れ（縦）,低温ひび割れ（横）１） DCP試験による推定CBR値の評価
DCP（Dynamic Cone Penetrometer：動的コーン貫入試験機）とは，円錐の貫入量から地盤の支持力 CBRを簡易的に推定でき，対象は路床・路盤・凍上抑制層等（CBR＝0～100%程度）となっている．
DCP貫入量からCBRを推定する式を以下に示す．

CBR =〔貫入量()〕 .

・・・・・(1)

DCP試験による貫入量が小さいほど支持力が高く，CBR値が大きくなる関係にある．試験は，路盤層を貫３．試験施工の概要通するまで行い，路盤層全体の支持力を評価した．
As再生骨材の歩道路盤材への適用性を検証するため，
R40幌延と苫小牧寒地試験道路の試験歩道の切込砕石試験施工を実施している．試験施工箇所は，稚内開発建工区とAs再生骨材工区の供用直後と２年経過後の推定
設部管内の国道40号豊富町上サロベツ地区（以下，CBRの推移を図-3，図-4に示す．
「R40豊富」と称する．），国道40号幌延町新興地区
施工直後は，切込砕石路盤では概ね推定CBR10％程（以下，「R40幌延」と称する．）の２箇所の実道歩道度以上の値が計測され，As再生骨材路盤では，それよ箇所，及び苫小牧寒地試験道路構内に設置した試験歩道りもやや高めの値が確認されている．また，深さ方向に工区（以下，「苫小牧寒地試験道路」と称する．）の３ほぼ均等な支持力分布となっており，均質に締固まって箇所にて効果の検証を行っている．
いることが確認された．
これらの各試験箇所では，As再生骨材を路盤に用い供用２年後の推定CBR値は，切込砕石路盤では，路た工区と一般に使用される切込砕石40mm級を用いた比盤施工後とほぼ同程度の値であるが，As再生路盤工区
較工区を設置し，強度特性，路面性状，内部温度の測定
では，推定CBR値の増加が見られ，特に路盤層の上部などを行い適用性の検証を行っている．各試験施工箇所
において推定CBR値の増加の傾向が見られ，測定上限の詳細について表-1に示す．
値の推定CRB100％も測定されている．
写真-2 ひび割れから草が生え通行困難な歩道

Itani Masashi, Ueno Chigusa, Maruyama Kimio－ 847 －路盤の表面付近は，特に夏場に熱の影響を受け，As再生骨材に含まれる残留As分による再固化が起きていることなどが推察される．これについて，内部を観察した結果について，第４章５節で述べる．
推定CBR [%]
101100 100R40幌延
C-4050100

深さ [mm]1502001501000200

苫小牧寒地試験道路

施工直後
２年後

250250

図-3 切込砕石路盤の推定CBRの２年間の変化（左：R40幌延，右：苫小牧寒地試験道路）
推定CBR [%]
101100050R40幌延
RC-40[As]50232.9

217.6

102.1

96.2

148.0
10091.5

C-40
RC-13[As]100010苫小牧寒地試験道路
RC-13[As]

施工直後

1年後

2年後

図-5 路盤層の平均弾性係数の推移(苫小牧寒地試験道路)

100[mm]

100[mm]1

推定CBR [%]
10FWD逆解析による路盤層の平均弾性係数 EFWD「MPa]深さ [mm]

100

苫小牧寒地試験道路
C-4050100

推定CBR [%]
102.1）FWD試験による路盤層の平均弾性係数の評価（苫小牧寒地試験道路）
図-5にFWDたわみ量の逆解析で求めた苫小牧寒地試
験道路の路盤層の平均弾性係数の２年間の推移を示す．
施工直後の弾性係数は，As再生路盤では148.0MPaと切込砕石路盤の91.5MPaより大きめに出ており，As再生骨材を歩道路盤に使用する上で支持力特性に問題がないことが伺える．また，切込砕石路盤では経年経過に伴う弾性係数の増加は見られないが，As再生路盤では，施工後１年目で232.9MPaまでの弾性係数の増加が見られた．

2.1.1)

Itani Masashi, Ueno Chigusa, Maruyama Kimio－ 848 －EFWD or 小型FWD [MPa]150

逆解析による路盤層の平均弾性係数

深さ

深さ

FWDと小型FWDの弾性係数の逆解析値の比較（苫小牧寒地試験道路）
200200
図-6にFWDと小型FWDの逆解析による弾性係数の算
施工直後出結果を比較するために，同一箇所で測定した結果より250
250
２年後算出した路盤層の平均弾性係数の算出結果を示す．
図-4 As再生路盤の推定CBRの2年間の変化
切込砕石路盤では，小型FWDから算出した弾性係数（左：R40幌延，右：苫小牧寒地試験道路）が52MPaとFWDの96MPaに比べ小さめに算出された．
一方，As再生路盤では，両者ともある200MPa強と同程度の値が算出された．小型FWDにおいて，切込砕石路
２） FWD試験，小型FWDによる評価
盤の弾性係数がFWDより低めに算出された理由として
As再生路盤の支持力特性を確認するため，苫小牧寒は，FWDに比べて舗装に与える衝撃荷重が小さいため，地試験道路の歩道工区においてFWD試験を実施した．
また，歩道部でFWD試験を行うことが困難なR40幌延， 砕石路盤の表面付近の緩みの影響を受けやすいことが考えられる．歩行者の歩行などの活荷重に晒されていない
R40豊富の現道現場においては，簡易に支持力測定を行
苫小牧寒地試験道路の歩道ではその影響を受けやすかっうことができる小型FWD試験を実施した．これらの試た可能性もある．ただし，小型FWDを使用したとして験は，DCP試験などの貫入試験とは異なり，舗装表面も，FWD試験と同様にAs再生路盤の方が切込砕石路盤に衝撃荷重を載荷した際のたわみ応答を測定する試験でに比べ弾性係数が大きい傾向は確認することができ，歩あり，非破壊で供用後の舗装内部の状況を確認すること
道のような薄い舗装構成のものであれば，路盤材料の弾ができる．
性係数の把握には有効であると考える．
FWDおよび小型FWDで測定したたわみ量は，逆解析を行い弾性係数の算出を行った．なお，逆解析には東京
1000
苫小牧寒地試験道路
電機大学の松井教授が作成した静的逆解析ソフト
233
218「BALM」5)を用いた．また，解析時の初期条件は，予96100
備解析により求めた表層，路床の弾性係数の平均値を固52定条件（表層：3,000 MPa，路床：70 MPa）とし，路盤の弾性係数の変化に着眼して解析を行った．また，解析10に使用したたわみ量は，5月から11月までの間で7月，8FWD
FWD
小型FWD
小型FWD
C-40路盤
RC-13[As]路盤
月を排除した比較的温度条件が一定となる時期の結果を図-6 FWDと小型FWDによる平均弾性係数の逆解析値対象とした．
150

深さ[cm]

深さ[cm]

高盛土上の歩道であり法面からの熱流入などの影響を受
2.2）小型FWD試験による路盤層の平均弾性係数の評価けるため，比較の対象からは外している．
（R40幌延，R40豊富）
図-9より冬期（2月平均）の内部温度は，As再生路盤
図-7，図-8に小型FWDのたわみ量の逆解析より求めたR40豊富及びR40幌延の路盤層の平均弾性係数を示す． では切込砕石路盤に比べ高く，一方，図-10に示す夏期
図-7のR40豊富は供用３年間の推移を示したものであり， （8月平均）の内部温度は，As再生路盤では切込砕石路盤に比べ低い傾向がある．
図-8のR40幌延は2020年に表層を施工した後の解析結果
このような結果となる理由は，路盤材料の熱特性の違を示している．
いによるものと考えられる．凍結深さはAs再生骨材を図-7に示すR40豊富のAs再生路盤の弾性係数は，苫小用いた工区では浅くなっていることから，凍上対策とし牧寒地試験道路で見られたような供用１年後の弾性係数て有利に働く可能性がある．この件については，今後熱の増加は見られないが，300MPa程度と切込砕石路盤に伝導解析等により検討を行っていく予定である．
比べ高めに推移しており，供用に伴う弾性係数の低下も温度[℃]温度[℃]見られず，支持力特性に問題ないと言える．一方，切込-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 500
砕石路盤では，供用に伴い弾性係数の低下が確認された．
-10-10C-40
C-40路盤路盤
この原因は切込砕石路盤では，舗装表面の横断方向の不-20-20RC-40[As]RC-13[As]
陸が確認されており（詳細は，第４章４節 2)で述べ-30-30路床
路床-40-40る），凍上による支持力低下が発生している可能性が示-50-50唆される．
-60-60
図-8に示すR40幌延のAs再生路盤においても弾性係数-70-70-80-80は，切込砕石より高めであることが確認でき，苫小牧寒2/1-2/28の平均温度 -90-902/1-2/28の平均温度
苫小牧寒地地試験道路やR40豊富と同様の傾向が確認できた．
-100-100
R40豊富

試験道路

-110

R40豊富
320.1

278.2

196.0

159.0

323.7

（左：R40豊富，右：苫小牧寒地試験道路）

284.3150.0

温度[℃]

温度[℃]

109.9161001820222426280-10-30C-40-40

施工直後

供用1年

供用2年

供用3年

図-7 路盤層の平均弾性係数の推移（R40豊富）
R40幌延

C-40-40-50RC-40[As]-50-60-60-70-70-80-80-90-100

8/1-8/31の平均温度
-100
R40豊富

-110-110197.7

2022242628

30

路盤

-30
路床-90

1000

18-20

深さ[cm]

RC-40[As]30 160-10

路盤

-20

10

逆解析による路盤層の平均弾性係数
EFWD or 小型FWD [MPa]-110

図-9 2月の舗装内部の平均温度分布

深さ[cm]

小型FWD逆解析による路盤層の平均弾性係数 E小型FWD[MPa]

1000

路床

C-40
RC-13[As]8/1-8/31の平均温度

苫小牧寒地試験道路

図-10 8月の舗装内部の平均温度分布（左：R40豊富，右：苫小牧寒地試験道路）

99.5
100

4.4 凍上量について
１） 水準測量による凍上量の評価（苫小牧寒地試験道路）
10
C-40
RC-40[As]冬期間の凍上量を計測するため，苫小牧寒地試験道路
図-8 表層舗設直後の路盤層の平均弾性係数（R40幌延）において水準測量により凍上量の測定を実施した．測定は各工区35箇所（縦断７断面×横断５断面）にて水準測量を行い，その平均値をプロットしている．図-11に施4.3 凍結深さ（舗装体内温度）について工後１冬期目と２冬期目の凍上量の推移を示す．As再（R40豊富，苫小牧寒地試験道路）
生骨材工区，切込砕石工区ともに各シーズン約４cm程
凍上に起因する凍結深さの評価を行うため、舗装体内度，凍上していることが確認されたが，As再生路盤の部に埋設した熱電対温度計により舗装体内部の温度の計方が凍上量がやや抑えられていることがわかる．これは，測を行った．図-9，図-10にR40豊富と苫小牧寒地試験
前述の温度分布の結果から凍結深度が低く抑えられてい道路の歩道工区の冬期(2019.2)と夏期(2019.8)の深度別の平均温度分布を示す．なお，R40幌延の工区に関しては， るためと推察される．
Itani Masashi, Ueno Chigusa, Maruyama Kimio－ 849 －5

苫小牧寒地試験道路 １冬期目

5C-40
RC-13[As]4
凍上量 [cm]

凍上量 [cm]4

苫小牧寒地試験道路 ２冬期目

C-40

32

RC-13[As]

32

1100

図-11 路盤層の違いによる平均凍上量の推移

As再生路盤が固化することも予想されたが，コア内を観察すると，As再生骨材の固化は発生していなかった．
これは，DCP試験において表面付近の推定CBR値が時間経過とともに上昇することと合致しており，時間経過に伴いAs再生路盤の強度増加，表層との一体化が発生することを目視でも確認できた．
ただし，苫小牧寒地試験道路のAs再生路盤は最大粒径13mmのAs再生骨材を使用しており，最大粒径40mmのAs再生骨材を使用したR40幌延，R40豊富については，今後，確認が必要である．

（左：１冬期目，右：２冬期目）

２）路面の横断形状測定の評価（R40豊富）
MRPによる路面の横断方向のプロファイル測定を行い凍上による路面変状の有無を確認した．MRP（MultiRoad Profiler）とは舗装された路面の凹凸高さをレーザーで計測することができる装置である．
R40豊富のAs再生路盤および切込砕石路盤の供用後３年間の横断形状を図-12に示す．施工後１冬経過後の2018.6，２冬経過後の2019.10および３冬経過後の2020.10に計測を行ったが、As再生路盤では，いずれも大きな不陸は確認されず良好な路面性状を示していることを確認した。一方，切込砕石路盤は，凍上の影響と思われる路面の上昇及び不均一な不陸が発生していることを確認した．現地においてはいずれの工区も，舗装表面にひび割れは発生していないが，長期的には，As再生骨材の工区がひび割れに対して有利に働くものと推察される．また，As再生路盤は，夏期の熱の影響により含有As分の軟化に伴う沈下が懸念されるが，計測結果からは沈下は確認されていない．
5045

1年後
2年後
3年後

5045
4035353030252520201515101055

C-40
R40豊富

1年後
2年後
3年後

写真-4 表層舗設直後の表面コア（As再生路盤は未固化）（上：As再生路盤，下：表層）

５．As再生路盤によるひび割れ抑制効果及び防草効果について

高さ[mm]

高さ[mm]

40

RC-40[As]R40豊富

写真-3 表層に付着した固化したAs再生路盤（舗設１年後）000.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
路肩縁石からの横断距離 [m]
路肩縁石からの横断距離 [m]図-12 路盤層の違いによる横断形状の変化（左：As再生骨材，右：切込砕石）

4.5 As再生路盤の表面付近の固化について
写真-3は苫小牧寒地試験道路において，舗設１年後に表層をバックホーで撤去した際の撤去塊の状況である．
As再生路盤材が10cm程度の厚さで固化し，表層舗装と一体化していることが観察された．
写真-4は，表層舗設直後にAs再生路盤のコアを深さ30cm（表層3cm＋路盤27cm）を採取した際の採取試料の写真である．表層舗設時の混合物の熱の影響により先にも述べたとおり，積雪寒冷地の歩道舗装は，車道に比べ層厚が薄いことから，凍上ひび割れや低温ひび割れが発生しやすく，そこから植物の種子や根が入り込み雑草が繁茂し，通行や維持管理に大きな支障をきたす事例が発生している．試験施工箇所には，今現在，切込砕石路盤，As再生路盤ともに表面にひび割れは発生しておらず，ひび割れ部からの雑草の繁殖は確認されていな
い．（※R40豊富のみ，路盤材料もしくは路床部に施工前から混入していたと思われる種子種からの発芽は見られる）今回の検討結果から，As再生路盤は切込砕石路盤に比べて，強度が強く緩みにくいこと，凍結深さが浅く抑えられること，不陸が発生しにくいことなど，ひび割れ発生に対して有利に働くであろう結果が得られており，雑草の繁殖を抑えられる可能性が推察される．今後も現地の状況などを観察し，検討を進めていく予定である．

Itani Masashi, Ueno Chigusa, Maruyama Kimio－ 850 －

６．まとめAs再生骨材を歩道路盤に使用した試験施工により得られた結果を以下にまとめる．
（１）DCP試験による支持力評価より，As再生路盤は切込砕石と同程度以上の推定CBRを有しており，供用とともに推定CBR値が上昇する傾向を確認した．
（２）FWD，小型FWD試験による支持力評価より，As再生路盤は切込砕石よりも高い弾性係数を有しており，供用に伴い値が低下しにくい傾向を確認した．
（３）舗装内温度の計測により，As再生路盤は切込砕石よりも冬期において舗装内温度が高く分布しており，凍結深さを浅く抑えられる傾向を確認した．
（４）凍上量の測定結果より，As再生路盤は切込砕石よりも凍上量を抑えられる傾向を確認した．
（５）MRPによる横断プロファイル測定の結果より，
As再生路盤は，凍上に起因する不陸が発生していないことを，また目視調査より，路面にひび割れが生じていないことを確認した．
（６）これらの結果より，As再生骨材を路盤材に利用することによる歩道舗装の耐久性の向上効果などが期待されるとともに，ひび割れ抑制に伴う防草効果などが期待できる可能性が示唆された．

以上の結果により、今回，試験施工を実施した稚内地域では、As再生骨材の歩道路盤への利用に大きな問題は無く、舗装発生材の利用促進に向けた有効な手段となり得る可能性が示唆された．
また，今後、引き続き追跡調査を行い、長期供用性状およびAs再生骨材を歩道路盤として用いることによる歩道舗装の耐久性向上効果等について検討していく予定
である．
＜参考文献＞
1) 北海道開発局：北海道開発局道路設計（令和２年度版），pp.1-5-22，2020.2
2) 金谷元，上野千草，丸山記美雄：アスファルト再生骨材の凍上抑制層材料としての有効利用、第61回北海道開発局技術研究発表会，2018.2
3) 金谷元，上野千草，木村孝司：アスファルト再生骨材の歩道路盤への利用に関する一検討，第60回北海道開発局技術研究発表会，2017.2
4) 北海道アスファルト合材協会：令和２年度アスファ
ルトプラント現況調書，2020.4
5) 黒林功，松井邦人，井上武美，董勤喜：静的逆解析によるアスファルト構造評価診断システムの開発，
土木学会第55回年次学術講演会，pp.90-91，2000.9

Itani Masashi, Ueno Chigusa, Maruyama Kimio－ 851 －