ジャイレトリーコンパクタの締固め特性とマーシャルランマとの比較に関する研究
長岡技術科学大学 交通工学研究室 櫛田
指導教員
1.背景

丸山卓也
暉彦

されていない．その第一の原因は，我が国におい現在，アスファルト混合物が多様化，高機能化て運用に関する明確なガイドラインが提案されすることに 伴って合理的な配合設計の手法が必ていないことにある．そこで，本研究では以下の要とされている．これまで，我が国のアスファル事項を目的として検討を行った．

ト混合物は，マーシャルランマで突き固めて供試① 現行のマーシャルランマの締固め性能と SGC体を作製するマーシャル設計法によって配合設の締固め性能を種々のアスファルト混合物，計が行われてきた．しかし，あくまでも経験則にそのなかでもいくつかの配合について比較し，基づいた方法であり，配合設計で得られた最適アマーシャルランマの落下回数と SGC の旋回数

スファルト 量と供用性との関係が明確になっての関係を把握する．

いない．また，マーシャルランマでの突固めは鉛② 上記①の知見に基づき，現行のマーシャルラ直方向の衝撃による圧縮作用で突き固めるもの

ンマの基準に準拠した SGC の締固め回数を策であり，実際の車両走行による圧密作用と大きく定し，その条件で締め固めた場合の混合物性異なるという問題点が指摘されている．

状を調査し，マーシャルランマのものと比較

これに対し，米国で 1990 年代に提案された

する．

Superpave （Superior Performing Asphalt Pavements）③ SGC を用いた場合のアスファルト供試体の作設計法がある．現在，米国，カナダはもとより，製方法，設計アスファルト量の決定方法を策アジア諸国でも運用が開始されている．Superpave

定し，具体的な配合設計手順，およびその際設計法の最大の特徴は，アスファルト混合物の締の基準を提案する．

固め特性を評価する手法として Superpave ジャイ

3.検討方法レトリーコンパクタ（SGC）が採用されたことで配合設計は，供用後の交通荷重を受けて空隙がある．SGC はアスファルト混合物にニーディング減少した状態を想定して行うものである．したが作用を与えながら締め固める機構であり，供用をって，SGC を活用するための基準を新たに作成す開始してからの車両走行 による混合物の圧密作るためには，供用後の実舗装データが必要になる用に近い締固め特性を有している．

が，これは非常に困難である．また米国 AASHTO

我が国ではかなりの数の SGC が関係機関に導（ American Association of State Highway and

入されているにもかかわらず，SGC が実際の配合

Transportation Officials）では SGC での配合設計が設計業務に活用されていない．一時期，関係機関規定されているが，米国と我が国では交通荷重のによる共通試験が行われたり，現行のマーシャル考え方も設計期間も大きく異なるため Superpave

ランマの代わりに用いる検討が行われたりした設計法をそのまま流用することはできない．

が1），近年では研究面でも実務面でもあまり注目我が国ではマーシャル設計法は長い歴史があされてはいない．SGC がマーシャルランマよりも，り膨大な実績があることから，SGC を導入する場実舗装に近い締固め機構であると評価されてお合にある程度マーシャル設計法を踏襲し，我が国り，我が国でも SGC の導入を検討する必要があに合わせた基準を策定する必要があると考える．

る．

そのため，現行のマーシャル設計法に SGC を導2.目的入できるように提案する．本研究の検討フローをSGC は，我が国では実際の設計業務に全く活用

図‑1 に示す．マーシャル設計法で基準混合物を決定し，これと同等の混合物を作製できる SGC 旋

こね返し作用を受けながら締め固められる．SGC

回数を様々な粒度について検討する．そして，我の主な仕様は垂直荷重 600kPa，旋回速度 30 回/分，が国の設計交通量に対する設計旋回数（Ndes）を旋回角度 1.25°である．

決定する．現在の配合設計の評価指標・基準はマ固定リンクーシャルランマに対してのものであるので SGCを使用して Ndes で締め固めた場合の評価指標・基準を検討する．
様 々な種類の混 合 物について行 うマーシャル 設計法で配合設計調整リンク

合成骨材粒度，設計アスファルト量，基準密度の決定1.25
マーシャル 設計法で配合した混合物をSGCで締固め試験を行う
密度とSGC旋回数の関係を把握する
マーシャル 設計法の基準密度を再現できるSGC旋回数の検討

図‑3

SGC の締固め機構

4.骨材配合と設計アスファルト量の決定
使用混合物の選定に当たっては，連続粒度のものに限定した．SGC の締固めは実舗装の供用によ

Ndesの決定る圧密を再現しているものであり，現時点におけSGCを使用した設計法の提案

図‑1 検討フロー3．マーシャルランマ締固めと SGC 締固め

る AASHTO の基準は連続粒度の混合物を対象にしている．排水性アスファルト混合物のように，空隙率が非常に大きい極端なギャップ 粒度のもマーシャルランマの締固め機構を図‑2 に示す．のや，極端に粗粒度のもの，あるいは細粒度のも所定のモールドに混合物を詰め重錘を自由落下のに対しては対応していない．使用混合物種類をさせて突き固める機構である．突固めであるため，

表‑1 に示す．

実際の舗装が受ける交通荷重と異なり，また骨材の破砕という問題がある．

打撃

図‑2

マーシャルランマの締固め機構

表‑1No.
1234567891011121314

使用混合物の種類

混合物の種類
密粒度アスファルト混合物（13Ｆ）
密粒度アスファルト混合物（13）上方粒度
密粒度アスファルト混合物（13）中央粒度
密粒度アスファルト混合物（13）下方粒度
密粒度アスファルト混合物（20Ｆ）
密粒度アスファルト混合物（20）
上方粒度
密粒度アスファルト混合物（20）
中央粒度
密粒度アスファルト混合物（20）
下方粒度

設計交通量
B交通以下
C交通以上
B交通以下
C交通以上
B交通以下
C交通以上
B交通以下
C交通以上
B交通以下
C交通以上
B交通以下
C交通以上

SGC の概観を図‑3 に示す．モールドに円環状にNo.1〜7 は最大粒径 13mm の連続粒度の密粒度付いている突起を片側の調整リンクが持ち上げ，アスファルト混合物，No.8〜14 は最大粒径 20mm

その状態でリンクが旋回する．旋回する調整リンの連続粒度の密粒度アスファルト混合物である．

ク側は 1.25°の旋回角度がつき，同時に垂直荷重規定の混合物粒度範囲を全般にわたって網羅すを与える．これによってモールド中の混合物は，るために，目標粒度を上方，中央，下方に設定して検討を行った．No.1 と No.8 は，いわゆる F 付回がマーシャルランマ突固めに相当する SGC 旋混合物といわれるもので，通常のものよりも細粒回数であるといえる．

分，特にフィラーを多くして耐磨耗性を改善した

表‑2

マーシャルランマ相当 SGC 旋回数ものである．
アスファルト舗装要綱 2）に準拠しマーシャル設計法で各種混合物の配合設計を行い，基準アスファルト混合物を決定した．
5.マーシャルランマに相当する SGC 旋回数およびNdes の決定
マーシャル設計法で決定した配合のアスファルト混合物を SGC で締固め試験を行った．それぞれのアスファルト混合物に対して，いくつかの旋回数で締固め試験を行い，旋回毎の供試体高さを計測した．それぞれの旋回数で締め固めた供試体の密度を測定し，密度と旋回数の関係をグラフに密粒（13F）
密粒（13）上方粒度
密粒（13）中央粒度
密粒（13）下方粒度
密粒（20F）
密粒（20）
上方粒度
密粒（20）
中央粒度
密粒（20）
下方粒度
平均（全体）

ランマ締固め相当
旋回数50回突き 75回突き30386035604045353055305040
503553

6.Ndes の決定

プロットする．図‑4 に一例として，密粒度アスフ設計交通量を表現する Ndes を決定した．これ

ァルト混合物（20）上方粒度（C 交通以上）の密まで設計交通量はマーシャルランマの突固め回度と旋回数の関係を示す．

数で規定されていた．本研究ではマーシャル設計

3密度(g/cm )法に準拠しているため，マーシャルランマ突固めマーシャル設計法

2.50
2.452.402.352.30に相当する SGC 旋回数を Ndes とする．表‑2 に示

突固め回数：75 回

したように旋回数には，ばらつきがある．ここでは，締固め不足を防ぐため 50 回突き（B 交通以下），75 回突き（C 交通以上）について，それぞれの最基準密度： 2.38

2.25
2.20
2.152.10

大値である 40 回，60 回を Ndes とした．

密粒（20）
上方粒度
アス量：
5.5％

次に決定した Ndes と米国 AASHTO の Ndes を比較し妥当性を検討する．我が国と米国では，交2.05
2.00

通荷重の考え方と設計期間が異なるため，交通量
1101001000

旋回数(回）

図‑4

密度と旋回数の関係

を ESAL （Equivalent Single-Axle Load）に，設計期間を 10 年に換算した．本研究の Ndes を表‑3 に，AASHTO の Ndes を表‑4 に示す．我が国の B 交通

このアスファルト混合物のマーシャル設計法

以下は 200 万軸以下であるから，Superpave ではで決定した基準密度は 2.38 であるから，マーシャ42 回あるいは 67 回と規定されている．C 交通はルランマ相当の密度が得られる SGC 旋回数は約200〜600 万軸であるから Superpave では 130〜55 回となった．

1300 万軸の 92 回となるが，範囲が 2 倍以上の交同様にして，他のアスファルト混合物に対して通量までなので，1 ランク下の 67 回との間で 80もマーシャルランマ相当の SGC 旋回数を求めた．

回程度であると考えられる．D 交通はこれ以上と結果を表‑2 に示す．基準密度を得られる SGCなる．総括すると本研究の Ndes は AASHTO の旋回数はマーシャルランマ 50 回に対して 30〜40

Ndes よりも少なくなった．しかし，我が国と大型回，マーシャルランマ 75 回突きに対しては 45〜

車交通量の多い米国とは交通の質と量が異なり，60 回であった．平均すると，それぞれ 35 回，53

また本研究はマーシャル設計法に基づいている空気アスファルト

アスファルト

10年設計ESAL（百万軸）

L交通〜0.1

A交通

0.2〜0.5

B交通

0.5〜2

C交通

2〜6

D交通

6〜

表‑4Ndes

合成骨材

合成骨材
締固め

40
図‑5 アスファルト混合物の体積モデル
以上のことを表‑5 にまとめて示す．この基準で60配合設計を行った場合を推定したところ，マーシャル設計法よりも設計アスファルト量は少なくAASHTO の Ndes

10年設計ESAL
（百万軸）
〜0.1
0.1〜1.3
1.3〜1313〜

Vag

設計交通量の区分Vで得られた Ndes は矛盾のない結果である．
表‑3 本研究での NdesVma

空気は異なるものである．これらを考慮すれば本研究

Vas Va

ため，実舗装データに基づいている Superpave とNdes
426792117なった．しかし，VMA と VFA には大きな違いはなく，現行のマーシャル設計法を踏襲しつつ SGCを導入することが可能であると考えられる．
表‑5 本研究で提案する SGC 締固め基準
密粒度
アスファルト混合物

混合物の種類

7.SGC 締固め混合物の評価指標
SGC で締め固めたアスファルト混合物は，マー（20） （13） （20F)できない．したがって，安定度およびフロー値にC交通以上
B交通以下代わる指標が必要となる．ここでは Superpave を空隙率（％）参考にして体積設計法の考え方を取り入れる．体最小骨材間隙率（％）

シャルランマで突き固めたものとは異なるので，マーシャル 安定度試験の基準を適用することは積設計法は空隙率（Va），骨材間隙率（VMA），飽和度（VFA）を調整して配合設計を行うという考え方である．図‑5 に体積モデルを示す．アスファ
ルト混合物の体積の中で骨材以外の割合が VMA

密粒度
アスファルト混合物

Ndes（13F)

604040413飽和度（％）

1470〜85131475〜858.結論
本研究で得られた結論を以下に示す．

であり，空気の体積が Va である．そして VMA を

1. マーシャルランマ 50 回突き，75 回突きに相アスファルトが満たしている割合が VFA である．

当する SGC 旋回数は，それぞれ約 35 回，約Superpave では Va を 4％になるように調整して設計アスファルト量を決定している．わだち掘れが発生した舗装では Va は 2％程度であることが知られており，良好な舗装はこれを保持しなければならないため，理にかなった仮定であるといえる．

53 回であった．
2. Ndes は B 交通以下で 40 回，C 交通以上で 60回が適当である．
3. SGC 締固め基準に Superpave の基準を導入したが適応性は高い．

したがって，本研究でも Va は 4％とする．そして，

9.参考文献VMA は一定以下になると耐久性に問題があるた

1）野村健一郎

め，Superpave で規定されている最小値を取り入機，舗装れる．VFA はアスファルト舗装要綱ているものを適用する．

2）に規定され

他：特集・ジャイレトリー試験

33-9，1998，pp.3-30

2）（社）日本道路協会：アスファルト舗装要綱，
2001.2