第64回(2020年度)

北海道開発技術研究発表会論文

薬剤散布による積雪寒冷地のポットホール対策に関する一検討
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
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○田中 俊輔
丸山 記美雄

近年，積雪寒冷地のアスファルト舗装では，融雪期に多発するポットホールなどの破損が大きな課題となっている．その発生要因の1つとして，融雪水などの凍結融解作用が指摘されている．現存のポットホール対策に関する研究は，舗装の耐久性向上や補修方法の面で進められており，発生要因の1つである凍結融解作用による影響の低減に着目した方法は検討されていない．そこで，新たなポットホール対策のアプローチとして，薬剤散布により凍結融解作用の影響を低減する方法を検討した．本研究では，まず基礎的な研究として，室内試験を実施した．その結果，薬剤散布によるポットホール対策が有効である可能性を示すことができた．

キーワード：ポットホール，薬剤散布，凍結融解といった条件が示されている．
融雪期の舗装は，ひび割れなどから浸透した水から，凍結融解により凍結膨張圧を繰り返し受けることによって，ひび割れ周辺の脆弱化，表層と基層の層間剥離を生近年，積雪寒冷地のアスファルト舗装では，融雪期にじさせ，ポットホールが発生すると考えられる．この影多発するポットホールなどの破損が大きな課題となって響を低減させる方法として，2種類の薬剤を検討した．
いる（写真-1）．これらの要因としては，融雪期に発生薬剤の概要を表-1に示す．薬剤Aは，シャーベット状する融雪水の凍結融解作用が大きな要因の1つとされてに凍結させることで，融雪水などの凍結時における体積いる1)．
膨張圧を低減し，さらに氷点降下作用による凍結抑制作
現存のポットホールなどへの対策としては，ひび割れ用も期待できる．薬剤Bは，融雪水を増粘させることで，へのシール材注入，加熱アスファルト混合物や常温混合
ひび割れなどから舗装体内への浸水を抑制する効果を期
物による応急的処置，パッチング，局部打替え，オーバ待している．
ーレイなどによる修繕作業がある．これらの対策は全て
これらの薬剤は，冬期路面管理において恒常的な施策
舗装の耐久性向上技術や補修方法の面から進められておである凍結抑制剤および防滑材の散布時に，散布材に添り，凍結融解作用による影響の低減に着目した対策は検加する形式での散布を想定している．そのため，冬期に討されていない．
おける日常の路面管理道路維持管理作業に，大きな負担
そこで筆者らは，融雪期に発生する舗装体の損傷対策とはならないものと考えている．薬剤散布によるポットに関する新たなアプローチとして，融雪水などの凍結融解作用による影響の低減に着目した対策を検討している． ホール対策のイメージを図-1に示す．
本稿では，薬剤散布により凍結融解作用による影響を低減する対策について，室内試験を主体とした基礎的検討を実施した．

1. はじめに2. 薬剤散布によるポットホール対策のイメージ
既往研究1)より，ポットホールに代表される融雪期のアスファルト舗装損傷発生リスクが高い条件として，① 融雪水の存在② 凍結融解作用③ ひび割れなどの存在
写真-1 融雪期の損傷事例

Tanaka Shunsuke, Maruyama kimio－ 586 －表-1 検討した薬剤の概要

対策としてアプローチ
主成分・内容組成
備考

薬剤A
凍結時の体積膨張圧低減
氷点降下による凍結抑制
ポリエーテル化合物
ポリオール化合物（天然油脂原料）
主成分が天然成分のため，安全性が高い

薬剤B
水を増粘させて舗装体内への浸水を抑制
脂肪酸ジエタノールアミド（ノニオン系界面活性剤）
界面活性剤のため，排出時に環境への影響を配慮する必要がある（魚毒性：対塩100倍）

図-1 薬剤散布によるポットホール対策のイメージ
表-2 札幌管区気象台におけるゼロクロッシング観測日数
ゼロクロッシング日数
2010年
86日
2011年
83日
2012年
76日
2013年
61日
2014年
69日
2015年
83日
2016年
74日
2017年
77日
2018年
70日
2019年
80日
75.9日
平均

図-2 室内試験の流れ

3. 室内試験の概要
本試験は，水道水に規定量の薬剤を加えた液体にアスファルト混合物の供試体（マーシャル試験用供試体と同寸法）を浸し，凍結融解作用を加え，その後，耐久性評
価試験を実施することで，薬剤のポットホール対策としての効果を評価した．
図-2に試験手順を示す．まず，作製した供試体の初期重量を測定する．次に規定回数の凍結融解作用を与える．
本試験では凍結融解回数を200サイクルおよび500サイクルと規定した．ここで，国土交通省気象庁札幌管区気象台2)における直近10年の1日に気温が＋から－もしくは－から＋に変化した日数（以下，ゼロクロッシング日数1)）を表-2に示す．すると年平均で75.9日となった．したがって，本試験で実施した凍結融解作用回数は，札幌に

試験供試体
薬剤混合率
凍結融解作用凍結融解後の耐久性評価試験

表-3 試験条件
密粒度アスファルト混合物13F
排水性舗装（改質H-F型・空隙率17%）
薬剤A，薬剤B 各0，1，3，5%濃度
最高温度+4.5℃，最低温度－17.5℃
最高→最低 約90分，最低→最高 約110分
0，200，500サイクル
低温カンタブロ試験（試験温度-20℃）

おいて200サイクルで約2.6年分，500サイクルで約6.6年分の凍結融解回数となる．凍結融解作用後は再度供試体の重量を測定し，損失率を求めた．最後に耐久性評価試
験として，低温カンタブロ試験3)を実施した．
試験条件を表-3に示す．作製した供試体は，北海道の一般国道で標準的な表層用アスファルト混合物である密Tanaka Shunsuke, Maruyama kimio－ 587 －

密粒度 13F・500 サイクル

写真-2 凍結融解作用の実施状況

排水性舗装・200 サイクル

粒度アスファルト混合物13F（ストレートアスファルト使用：以下，密粒度13F ）と排水性舗装（空隙率17%，改質アスファルトH-F型使用）の2種類とした．
初期重量測定後の凍結融解作用は，写真-2のように，供試体を円筒状容器に入れて，中に薬剤を規定量混合した水，もしくは水道水（薬剤無混合）で満たし，凍結融解装置の不凍液に浸して規定サイクル数凍結融解作用を加えた．凍結融解作用は0，200，500サイクルとし，最高温度+4.5℃，最低温度-17.5℃で最高温度から最低温度になるまでに約90分，最低温度から最高温度になるまでに約110分要した．薬剤は1，3，5%の濃度で混合した．
凍結融解作用終了後は重量・損失率測定の後，試験温度-20℃で低温カンタブロ試験を実施した．
なお，凍結融解作用後の損失率は，凍結融解作用によって供試体の剥離した部分の重量と初期重量の割合を示しており，低温カンタブロ試験後の損失率も，低温カンタブロ試験によって供試体の剥離した部分の重量と初期重量の割合である．

4. 室内試験の結果
まず，写真-3に凍結融解および低温カンタブロ試験後の供試体状況の一例を示す．凍結融解作用を繰り返し与えるだけでも，供試体には角かけや骨材飛散が発生している．さらに低温カンタブロ試験を実施すると，供試体の骨材飛散が顕著に見られるようになり，密粒度13Fよりも耐久性に劣ると思われる排水性舗装では，ほとんどが飛散してしまった供試体も見られるほどだった．このように，実道における融雪水の凍結融解作用は，アスファルト舗装の劣化に対して，非常に大きな影響を与えていることが想像できる．
図-3に密粒度13F，図-4に排水性舗装の試験結果を示す．なお，これらの結果は全て供試体3個で実施した試

写真-3 凍結融解（上）と低温カンタブロ試験後（下）の供試体験結果の平均値である．
密粒度13F の試験結果に着目すると，薬剤Aを混合した供試体は，凍結融解作用および低温カンタブロ試験後の損失率が，水道水のみ（薬剤無混合）よりも小さい，もしくはほぼ同値である結果となった．これは，薬剤Aの凍結時における体積膨張圧の低減効果によるものと考えられる．一方で薬剤Bは，水道水のみの供試体よりも損失率が大きくなる傾向が見られた．なお，薬剤の濃度による明確な差は確認されなかった．
次に，排水性舗装の試験結果に着目すると，薬剤Aを混合した供試体は，水道水のみの供試体よりも損失率が小さくなった．この傾向は密粒度13Fよりも顕著に現れている．これは，空隙率が高い排水性舗装は，密粒度13Fよりも凍結融解作用による影響が大きいことに起因していると考えられる．一方で，薬剤Bを混合した供試体は，密粒度13Fと同様に，水道水のみの供試体よりも損失率が大きくなる傾向が見られた．このような結果になった原因を調べるために，凍結融解作用の凍結時に，供試体の状況を確認した．
写真-4に薬剤Aおよび薬剤Bを混合した供試体における凍結時の状況を示す．すると，薬剤Aの供試体と比較

Tanaka Shunsuke, Maruyama kimio－ 588 －図-3 密粒度13Fの試験結果（上：200サイクル，下：500サイクル）

写真-4 凍結融解作用における凍結時の状況（上：薬剤A，下：薬剤B）

して薬剤Bは白濁した氷が形成されている状況が見られた．これは水を増粘させたことで小さい気泡を多く含む氷が形成されて，かえって体積膨張が大きくなり，供試体のは損失率も高くなったと考えられる．
以上の結果より，凍結時の体積膨張圧低減および氷点降下による凍結抑制効果が期待できる薬剤Aは，積雪寒冷地のポットホール対策として，有効な手段となる可能性が示唆される．

5. 結論

図-4 排水性舗装の試験結果（上：200サイクル，下：500サイクル）

以下に，本研究で得られた知見を示す．
(1) 供試体に，凍結融解作用を与えるだけで，供試体の角かけや骨材飛散が散見されたことから，アスファルト混合物の損傷について，凍結融解作用は非常に大きな影響を与えることが示唆される．
(2) 凍結時の体積膨張圧低減および氷点降下による凍結抑制効果が期待できる薬剤Aは，室内試験の結果

Tanaka Shunsuke, Maruyama kimio－ 589 －(3)において，損失率が水道水のみよりも小さい，もしくはほぼ同値であったことから，積雪寒冷地のポットホール対策として，有効な手段となる可能性が示唆される．
水を増粘させて舗装体内への浸水を抑制することを狙った薬剤Bは，損失率が水道水のみよりもかえって大きくなってしまったことから，積雪寒冷地のポットホール対策として有効とは言えない．

方法を検討した．その結果，薬剤Aの散布が積雪寒冷地におけるポットホール対策に有効である可能性を示すことができた．しかし，本研究の成果は室内試験の結果のみに基づいているため，現場への適用を想定したさらなる検証が必要である．
今後，室内試験を継続していくと同時に，現場への適用を目標とした検討を進めていく予定である．
参考文献

6. おわりに
本研究は，融雪期に発生するアスファルト舗装の損傷対策に関する新たなアプローチとして，薬剤散布による

1) 丸山記美雄，木村孝司：積雪寒冷地における舗装の損傷と対策，機関誌アスファルト，Vol.57，No.230，pp.26-31，2014.
2) 国 土 交 通 省 気 象 庁 ホ ー ム ペ ー ジ ：https://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/
3) （公社）日本道路協会：舗装調査・試験法便覧，第 3分冊，2019.

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