土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月)

Ⅴ‑468

舗装用アスファルト混合物の温度が打音特性に与える影響
金沢工業大学学生員○徳永 創*1

佐藤工業（株） 正会員○北川 真也*2

金沢工業大学○木村 定雄*1

正会員

１．はじめに
寒冷地における道路橋コンクリート床版の主な劣化損傷は，凍結防止剤等の塩化物が原因による塩害を伴ったものであることが報告されている 1)．このような劣化損傷は，床版の上側鉄筋かぶり部近傍において顕著になることが多く，床版下部からの点検によってそれを発見することが難しい．そこで，アスファルト舗装面からの目視点検および叩き点検(ハンマーを用いた人力点検)が実施されている．しかしながら，この点検においても，アスファルト舗装の劣化損傷(たとえば，ポットホールや割れ目)が確認されたとしても床版コンクリートの劣化損傷状態(劣化損傷の種類や範囲)を推定するのは難しい．このため，舗装や床版の補修時にアスファルト舗装を撤去し，コンクリート床版の目視点検や叩き点検を再度実施することで劣化損傷状態を推定している．一方，このような目視点検や叩き点検は，点検者の技量に依存するため，劣化損傷状態を定量的に把握することは難しく，また，人的労力も多大となる．これまでに，筆者らはアスファルト舗装面からの点検により，コンクリート床版の表層付近の劣化損傷状態を定量的に検知することを目的として，打音法の適用性を検討してきている 2),3)．ここで，打音法は打撃による物体(弾性体と仮定する物体)のたわみ振動に着目して弾性体内部の（ｱｽﾌｧﾙﾄ混合物）（ｺﾝｸﾘｰﾄ）劣化損傷状態を推定するものであり，理論上，適用する部材の弾性図-1 試験体の概要係数の影響を受ける．他方，舗装用アスファルト混合物は，その温表-1 試験体諸元度によって弾性係数が変動するため，アスファルト混合物の温度変化が打音特性に与える影響を把握する必要がある．本報告は，アスファルト混合物の温度変化が打音特性に与える影響を把握するた試験体
ア スフ ァ ル ト
混 合物

T50
T75
T100
T100-con
T150-con

寸法
幅 ×奥 行 き × 厚 さ (mm)500×500×50
500×500×75
500×500×100
500×500×100
500×500×150

めに実施した実験結果とその考察について述べたものである．

コンクリート２．実験概要

表-2 アスファルト混合物の配合舗装を模擬したアスファルト混合物の試験体および床版コンクリートを模擬した試験体の種類と寸法は，図-1 および表-1 に示す

6号砕石 7号砕石
(%)
(%)
37.0
11.0

-2 および表-3 に示す．また，アスファルト混合物の特性を表-4 に制御した試験体を用いて行った．温度制御は恒温恒湿室内で，試験体の表面部および厚さ中心部の温度を熱電対によって測定し，それらが-10C，0C，20C，40C，50C および 60C の定常状態になるよう順次温度上昇させた．また，各々の温度定常状態の環境下で打音測定を実施した．
打音測定は各試験体の中心付近(幅と奥行き方向の中心付近)を打撃点とし，その近傍(打撃位置から 1cm 離れた箇所)を受信点としてマイクロホンを設置して行った．また，各試験体でキーワード
連絡先

細砂(%)
15.0

中目砂(%)
14.0

表-3 コンクリートの配合
W/C(%)
58.4

s/a(%)
44.7

W158C271

単位量 (kg/m 3 )S1S2G5742461022

項目
最適アスファルト量
基準密度 (g/cm 3 )理論密度 (g/cm 3 )
空隙率 (%)
飽和度 (%)
骨材間隙率 (%)
安定度 (kN)
フロー値 (1/100cm)
スティフネス (kN/m)

測定値
6.0
2.33
2.424
3.9
77.7
15.7
11.1
323469

非破壊試験，打音法，道路橋，アスファルト混合物，コンクリート床版〒924-0838 石川県白山市八束穂 3-1＊〒103-8639 東京都中央区日本橋本町 4-12-19 TEL：03-3661-1572 FAX：03-3661-1576

2TEL：076-274-7704 FAX：076-274-7102‑935‑Ad
2.98

表-4 アスファルト混合物の特性

＊

1

石粉(%)
8.0

混合 物名 ：密 粒度 アス フ ァル ト 混 合物 (13F)
ア スファ ル ト：ス ト レー トアス フ ァルト 60-80

とおりである．アスファルト混合物およびコンクリートの配合を表示す．打音測定は，年間を通じた実際の舗装面温度を想定して温度

荒砂(%)
15.0

規格値
−−−
3〜 570 〜 85−
4.90 以上
20 〜 40
1500 〜 4400

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1.50

20 回ずつ打撃・応答を収録した．測定結果の分析は，たわ信波形負の第一波目)との比を振幅値比とし，これを用いることとした．

平均振幅値比み振動の大きさを表す振幅に着目し，打撃力と音圧振幅(受T50試験体T75試験体T100試験体

1.25
1.000.75
0.500.250.00-20

３．打音測定結果とその考察

T100-con試験体
T150-con試験体-100102030温度（℃）

40506070

各試験体の平均振幅値比の結果を図-2 に示す．コンクリ

図-2 温度と平均振幅値比の関係

ートの平均振幅値比は，温度に関係なく，試験体の厚さに応表-5 平均振幅値比の変化率（基準10℃）じて一定となる傾向が認められる．一方，アスファルト混合物では，-10C から 20C の平均振幅値比はある程度一定の傾向を示すが，温度が 40C 以上になるに伴いその値が大きくなる傾向が認められる．この傾向は主にアスファルト混合物の弾性係数の温度依存性によるものと考えられる．
そこで，試験体の温度が 10C 時の平均振幅値比を基準にして，他の温度時の平均振幅値比との比を変化率として求め-10℃ 10℃ 20℃ 40℃ 50℃ 60℃
0.91
1.00
1.02
1.29
1.32
1.67
0.94
1.00
1.08
1.36
1.58
2.11
0.94
1.00
1.06
1.38
1.70
2.23
1.10
1.00
0.88
0.90
0.83
0.86
1.12
1.00
1.02
1.08
0.85
0.93

試験体
T50
T75
T100
T100-con
T150-con

表-6 機械インピーダンス算出時の物性値
ｱｽﾌｧﾙﾄ混合物

弾性係数 温度(℃)(GN/m2)
平均値
3
密度(kg/m )ｺﾝｸﾘｰﾄ2
弾性係数(GN/m )3
密度(kg/m )1020

9.50 7.65

04.654050605.30 1.08
2500

30

0.40

0.11252350

た(表-5 参照)．次に，試験体のたわみ振動は，機械インピー 表-7 機械インピーダンスとその変化率(基準10℃）-10℃ 10℃ 20℃ 40℃ 50℃ 60℃
試験体
ダンスによって定まると考え，式(1)によって機械インピー
T50ダンスを算定した．
Zb=2.31･r0.5･E0.5･h2T75(1)

ここで，r は密度(kg/m3)，E は弾性係数(N/m2)，h は部材

T100
T100-con性値を示したものである．表中，アスファルト混合物の物性

T150-con

値は文献 4)によるものであり，弾性係数は平均値を用いてい3.00

る．また，コンクリートの物性値は本実験の温度環境下では2.00

温度依存性が小さいと判断して一定とした．表-7 は算定し変化率厚(m)である．表-6 は機械インピーダンスの算定に用いた物

Zb
0.0281 0.0253 0.0197 0.0095 0.0057 0.0031
0.89
1.00
1.22
1.62
1.77
1.88
変化率0.0633 0.0568 0.0443 0.0214 0.0129 0.0069
Zb
0.89
1.00
1.22
1.62
1.77
1.88
変化率
Zb
0.1126 0.101 0.0788 0.038 0.023 0.0123
0.89
1.00
1.22
1.62
1.77
1.88
変化率
0.1771 0.1771 0.1771 0.1771 0.1771 0.1771
Zb
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
変化率
Zb
0.3984 0.3984 0.3984 0.3984 0.3984 0.3984
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
変化率

T50試験体T100-con試験体T75試験体T150-con試験体
T100試験体
アスファルト混合物Zb変化
コンクリートZb変化

1.00

た機械インピーダンスと 10C を基準とした変化率を示したものである．また，図-3 は，各温度下の平均振幅値比およ0.00-20-100102030温度（℃）

40506070

び機械インピーダンスの変化率を示したものである．図-3図-3 平均振幅値比の変化率およびをみると，コンクリートの平均振幅値比の変化率は，最大機械インピーダンスの変化率(基準10℃)0.17 のばらつきがあるものの，温度変化に伴う平均振幅値比の変化は小さい．次に，アスファルト混合物の平均振幅値比の変化率と機械インピーダンスの変化率をみると，温度変化に伴う平均振幅値比の変化率と機械インピーダンスの変化率との関係が定量的には一致していない
ものの，アスファルト混合物の弾性係数の温度依存性によって，打音特性が変化する傾向は示しているものと考えられる．
４．おわりに
本実験からアスファルト混合物はその温度によって打音法の測定結果に影響を与えることを確認した．今後，より詳細に温度変化が打音特性に及ぼす影響について検討する予定である．なお，本研究は，内閣府総合科学技術・イノベーション会議「SIP インフラ維持管理・更新・マネジメント技術」(管理法人：JST)によって実施されたものである．
参考文献
1) 有馬ら：北陸地域における道路鋼橋 RC 床版の健全度評価法に関する提案，第七回道路橋床版シンポジウム論文報告集，pp.131-136，2012.6.
2) Kitagawa, S., et al : Estimation of the deterioration for highway bridge RC slab by impact acoustics method, Proceedings of 4th International Symposium on life-Cycle Civil Engineering, 2090-2096 , 2014.11.
3) 北川ら：内部損傷を有するコンクリート床版の打音特性に関する基礎実験，土木学会論文集 E1，Vol.72，No.1，pp.1-11，2016.1.
4) 日本道路協会：舗装設計便覧，pp.116-118，2006.2.

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