道建協 第23 回 舗装技術に関する懸賞論文

研究開発部門佳作

常温施工可能な防水用補修材の性能向上に関する検討
前田道路㈱ 技術研究所〃〃（国研）土木研究所 舗装チーム

１

はじめに

畠山
牧野
川上慶吾
幹篤史

れている。しかし、加熱グースアスファルト混合

我が国の道路は、高度経済成長期に大量に整備物で補修する場合、材料を運搬・施工するには専され、現在、舗装ストック量は 100 万km を超える用機械が必要であり、小規模補修では施工コスト膨大な量に達している。これらの舗装ストックはが著しく増加する。また、防水工の施工では養生重要な社会インフラであり、適正に維持更新して時間が長いことから規制時間の限られた補修工事いかなければならないが、ストック量が膨大なたには不向きである。そのため筆者らは、低コストめ維持管理には多額の費用が必要となる。しかしで簡易に施工可能な防水用の常温補修材の開発をながら、近年の舗装事業費は 1990 年をピークに減行ってきた 1）。

少傾向にあり、大幅な増加は期待できない。その本報文は、これまでに開発した防水機能を有すため、限られた予算で維持管理していかなければる常温補修材（既存技術）の材料性状および供用ならず、効率的な維持管理手法の確立は業界全体性について報告するとともに、昨今の改質グースの課題となっている。

アスファルト舗装による長寿命化への取組みやコ舗装の効率的な維持管理手法の一つに、補修材ンクリート床版への適用を受け、それらの補修への高度化が挙げられる。一般的に補修材は破損しの適用を図るため、本材料の性能向上を図った結た箇所を一時的に補修するものであり、全面補修果について報告する。

までの仮復旧として使われる。そのため使い勝手が良いものの、耐久性に関しては加熱アスファルト混合物に比べ劣るものが多い。補修材の耐久性を向上させ本復旧材として使用することができれ

２

既存技術

2－1

技術概要

ば、効率的な維持管理手法の一つになると考える。

本材料は化学反応硬化型のバインダと単粒度補修材の高度化が望まれるものの一つに、橋面砕石を主材料とする常温補修材 1）であり、単粒度舗装基層部の補修が挙げられる。橋面舗装では防砕石（通常 5 号砕石を使用）の間隙にバインダを充水性の確保が重要となるが、防水機能を有する補填することで、バインダと砕石が一体となり遮水修材はなく、加熱グースアスファルト混合物によ性に優れた防水層を形成する。本バインダはアスる補修や防水工を施した後に基層の施工が行わファルトと特殊潤滑油（植物由来）を混合したも74

道路建設 6 ／ 3

のであり、流し込み直前に硬化材および水を混合微な破損は見られるものの、ひび割れおよび新たすることで充填に必要な可使時間を確保するととなポットホールの発生などの重度の破損は確認でもに、充填後には化学反応により増粘して 1 時間きておらず、良好な状態を保っている。

程度の養生で上層部の表層施工が可能となる。硬化前のバインダ粘度は表－ 1 に示すとおりであり、0 ℃で 486 mPa・s であるため十分な流動性が３性能向上を目指した検討確保できており、振動を加えることなく表面よりこれまでの検討より、橋面舗装基層部の補修材バインダを流し込むだけで、骨材間隙に隙間なくとして良好な結果が得られていることを確認し充填することが可能である（写真－ 1、写真－ 2）。

た。しかし、舗装の長寿命化が求められるなか、

表－ 1
バインダ温度
粘度

補修材の性能向上が望まれており、グースアス

バインダ粘度℃

0102030mPa・s

486

386272152

ファルト舗装においても耐久性を向上させた改質グースアスファルト混合物が開発され、現在数多く施工されている。改質グースアスファルト混合物は通常グースアスファルト混合物に比べ、高い塑性変形抵抗性とたわみ追従性を有しており、わだち掘れやひび割れなどの発生を軽減できる。そのような箇所の補修については、同程度の性能を

写真－ 1

2－2

流し込み状況

写真－ 2

充填状況

混合物の基本性状有した材料の使用が好ましい。
本材料は、通常のグースアスファルト混合物と本材料の代表的な混合物性状は表－ 2 に示すと比較して高い塑性変形抵抗性を有しているもの

おりであり、一般的な加熱グースアスファルト混の、たわみ追従性については同程度である。実路合物と比較して高い塑性変形抵抗性を有しておでの補修は現在までに大きな破損は見られず、耐り、その他の規格値も満足している。なお、本材

久性については問題ないが、長期的な供用性を考

料はバインダ充填後直ちに強度発現を開始し、施慮すると改質グースアスファルト混合物と同程度

工 7 日で最終強度の約 90 ％に達するため、ここでまで性能を向上させることが好ましいと考える。

は常温で 7 日養生したときの性状を示す。

3－1

表－ 2項

目

動的安定度（60℃）回 /mm
貫入量（40℃）
透水係数

混合物の耐久性の向上を図るため、充填するバ混合物の代表性状
代表性状※

加熱グースアスファルト混合物の規格値※※

4,800

300 以上うに、高い塑性変形抵抗性を有しているため高温

1.2

基層 1 ～ 4域での剛性は問題なく、長期的な耐久性を向上さ

8.2×10 -3

8.0 × 10 -3 以上せるには、低温域のたわみ追従性を高める必要がmm

曲げ破断ひずみ（－10℃）

cm/s 1×10 -7 以下－※ 単粒度砕石は 5 号砕石を使用※※ 本州四国連絡橋公団規格（1983.4）

2－3

バインダ性状の向上

供用性インダの改良を行った。本材料は表－ 2 に示すよあった。
バインダの評価は、DSR 試験により求められる複素弾性率 ¦G*¦（硬さ）で行った。改良バインダは本材料の供用性を評価するため、これまでに実既存の従来バインダと比較して高温域での ¦G*¦ を際の鋼床版上の舗装のポットホールなどの補修を低下させることなく、低温域の ¦G*¦ を低下させ、温数箇所行ってきた。補修は基層（グースアスファ度－複素弾性率曲線の傾きを緩やかにすることをルト舗装）に本材料、表層に一般的な加熱アスファ目標とした。試験結果は図－1に示すとおりであルト混合物を用いて行った。補修後最長で約 7 年り、改良バインダは従来バインダに比べて低温域が経過しているが、舗装路面に骨材飛散などの軽の ¦G*¦ を低下できたことから、低温域のたわみ追従

道路建設 6 ／ 375

性の向上が期待できる。一方で剛性に影響する高は、従来バインダを使用した混合物（以下、従来混

温域の ¦G*¦も同様に低下したため目標には至らず、合物）の性状（表－ 2）と比較して、たわみ追従性が塑性変形抵抗性については再評価が必要である。

向上することが確認できた。塑性変形抵抗性は低低温域の軟化が図れたため、さらにそのたわみ下が見られたものの、動的安定度は 2, 000 回 /mm

追従性をバインダの曲げ試験により評価した。試程度であり、一般的な改質グースアスファルト混

験結果を表－ 3 に示す。－10 ～ 10 ℃の範囲にお合物と同程度の高い水準を確保できている。また、

いて従来バインダに比べて曲げひずみが増加して1 hr 養生時の動的安定度は 1, 550 回 /mm であり、おり、このことからも低温域でのたわみ追従性が1 hr 程度養生すれば交通開放可能な強度に達する向上したことが確認できた。

ことが分かる。
表－ 41,000項

改良バインダ目

貫入量（40℃）
10010

図－ 1表－ 32020目

30mm

1.3

1.4 ～ 2.5

15.2

10.4 ～ 14.3

1 × 10-7 以下－cm/s

4040606050① 脆化点
混合物のたわみ追従性を評価するために、試験

DSR 試験結果温度を変化させて曲げ試験を行った。試験結果をバインダの曲げ試験結果
0℃

図－ 2 に示す。改良混合物は従来混合物に比べて、10℃

曲げ
曲げ
曲げ
曲げ
曲げ
ひずみ 仕事量 ひずみ 仕事量 ひずみ× 10 -3 kPa × 10 -3 kPa× 10 -3

従来バインダ

200.07900.31

改良バインダ1200.391700.34170

曲げ仕事量kPa0.50570 以上※

各温度域で破断ひずみが大きくなるとともに脆化点が低温側に 25 ℃移動したため低温域でのたわみ追従性の向上が図れた。このようにたわみ追従性が大幅に高まったため、ひび割れ抵抗性の向上

破断しない
0.81 以上※※ 試験終了（強制終了）時の値から算出

以上より、高温域での剛性は低下したため混合物の塑性変形抵抗性の低下が予想されるが、低温域でのたわみ追従性は向上できたため、混合物のが期待できる。
30

ひび割れ抵抗性の向上に期待が持てる。塑性変形－ 2）から、高い性状を有しており若干の低下は許容できると考えられるため、本改良バインダを用いて混合物の評価を行った。

2010改良混合物
従来混合物

03

曲げ強度
MPa

抵抗性については、既存の混合物試験の結果（表3－2800 ～ 2,100

試験温度（℃）－10℃
項

7 日養生 2,010（２）ひび割れ抵抗性

周波数：10（rad/sec）－10

1hr 養生 1,550

曲げ破断ひずみ（－10℃）×10-3
透水係数

1-20－20

改質グース混合物の一般的な性状

代表性状

動的安定度（60℃） 回 /mm

目標の傾きのイメージ

100

破断ひずみ
×10-3

複素弾性率 |G*|（MPa）

従来バインダ

改良混合物の代表性状

25 ℃

21－30－20

め、ここでは5 号砕石を使用した検討結果を示す。
（１）基本性状

0102030

試験温度（℃）

混合物性状

本材料は、一般的に骨材に5 号砕石を使用するた

－10
図－ 2

曲げ試験結果② 疲労抵抗性
改良混合物は曲げ破断ひずみの向上が確認できたため、低温域でのひび割れ抵抗性の評価を行っ

改良バインダを使用した混合物（以下、改良混た。評価方法は 0 ℃での繰り返し曲げ試験であり、合物）の代表的性状を表－ 4 に示す。改良混合物

結果を図－ 3 に示す。改良混合物は従来混合物に76

道路建設 6 ／ 3

比べて破壊回数を大幅に向上させることができ、改質グースアスファルト混合物に近い疲労抵抗性を有していることが確認できた。
従来混合物

改良混合物

改質グース混合物の一般的な性状

グース混合物

1,200

ひずみμ1,000
800

写真－ 3

表層および基層の破損箇所を撤去した後に、本400

項目 試験条件
試 験 方 法 ひずみ制御
試験温度
0℃
載荷周波数
5Hz

200
100

1,000
図－ 33－3

破損状況② 施工状況

600

材料の施工を行った。本材料は、施工に必要な数2量を管理しやすいように 0 .5 m（厚さ4 cm の場合）

10,000100,000
破壊回数（回）

1,000,000

繰り返し曲げ試験結果を施工できる量を 1 セットとして小分けして、補修面積と厚さから必要量を準備した。
使用材料および施工フローは図－ 4 に、施工状

接着性

況は写真－ 4 に示すとおりであり、床版面に接着

本材料は常温で施工するため、熱溶解で接着す剤を塗布した後に砕石を敷きならしてバインダをるアスファルト系の接着剤を用いた場合には十分注入する。本材料の施工後には 1 hr 養生し、表面な接着性が得られないことがある。そのため樹脂が十分強度発現していることを確認して加熱アス系の接着剤を検討した。試験結果は表－ 5 に示す

ファルト混合物の施工を行った。

とおりであり、樹脂系の接着剤を使用することで規格値を満足する接着性が得られることが確認できた。

【接着剤塗布】

接着剤塗布

表－ 5
試験温度

【バインダ注入】

主剤＋硬化剤混合

接着性の評価バインダ予備撹拌 15秒撹拌
厚さ1mm程度
硬化材添加・混合引張強さ（N/mm2）

せん断強度（N/mm2）

試験値

規格値※

試験値

規格値※

23℃0.90

0.6 以上0.26

0.15 以上

－10℃

1.45

1.2 以上1.100.8 以上

砕石敷きならし 約30kg/セット

使用材料※ 道路橋床版防水便覧（2007.3）

3－460秒撹拌【砕石敷きならし】
水添加・混合30～90秒撹拌
※材料温度で変化

バインダ注入

約9L/セット

注入完了

施工事例

1hr養生
表層施工

混合物性状を改良した本材料は、現在までに室内試験で良好な結果が得られ、実用化に至ってい

図－ 4

使用材料・施工フローる。現在は実路での供用性の確認を行っている最中である。橋梁部（鋼床版）における施工事例を以下に示す。
① 既設舗装の破損状況
補修箇所は神奈川県横須賀市内の道路橋であり、近隣に路線バスの営業所があるバス路線のため、頻繁に大型バスの往来が確認された。既設舗

写真－ 4

施工状況

③ 供用状況

装の状態は、写真－ 3 に示すように舗装の寄りに本施工は 6 月の下旬に行い一夏が経過し、現在よって舗装の厚さが薄くなっており、亀甲状のひ供用期間は約 6 カ月である。夏場に懸念される流び割れからは細粒分の吹出も確認された。

動による破損もなく、その他本材料に起因する路道路建設 6 ／ 377

面性状の変化は見られず良好な状態を維持してい水浸ホイールトラッキング試験機を用いて評価をる（写真－ 5）。

行った。なお、比較用として一般的に補修に用いられているポリマー改質アスファルトⅡ型を使用した密粒度アスファルト混合物（以下、改質アスファルト混合物）と併せて試験を行った。
水浸ホイールトラッキング試験の試験条件を表－ 6 に示す。供試体の厚さは橋面舗装の一般的な厚さとなるよう表・基層合わせて 8 cm とし、水浸深さは 4 cm とした。また、評価は供試体底面のは

写真－ 5４約 6 カ月後の路面状況

コンクリート床版への適用

これまでの検討により、鋼床版基層部の補修材く離率で行った。
表－ 6項
供試体構成（t=8cm）

水浸ホイールトラッキング試験条件
目

①②

内

容

表層

改質アスファルト混合物

基層

改良混合物

表・基層改質アスファルト混合物として有効であることが確認できたため、ここで水浸深さ4cm（表・基層の界面）はコンクリート床版への適用について検討した。

試験温度

50℃

道路橋コンクリート床版の防水はこれまでシー試験後の供試体底面のはく離状況を写真－ 6 にト系や塗膜系の材料で行われてきたが、コンク示す。表・基層に改質アスファルト混合物を用いリート床版の土砂化が顕著化しており、補修後早た供試体を 24 時間試験したところ、供試体底面に期に再劣化する傾向がみられている 。その原因はく離が確認され（はく離率 5 . 1 ％）、48 時間経過としては、路面からの雨水および凍結防止剤の侵時にははく離率が 9 . 9 ％まで増加していた。一方

入によるモルタルの破壊や塩害・凍害・アルカリで本材料は 144 時間試験を継続してもほとんどはシリカ反応などの複合的な劣化が考えられる。そく離が確認（はく離率 2 . 5 ％）されず、耐水性に優のため防水性の高い材料で床版を保護する必要がれていることが確認された。

2）あり、コンクリート床版に適用可能なグースアス
ファルト混合物が施工され始めている。
そのような箇所の補修も本材料は有効であり、さらに現在加熱アスファルト混合物で施工されている箇所の補修についても、水密性を上げることで補修後の耐久性の向上が期待できる。グースア

写真－ 6

スファルト混合物をコンクリート床版に適用する
場合、床版中の水分によるブリスタリングの発生が懸念されるが、本材料は常温で施工するため特4－2

供試体底面の状況

コンクリート床版との接着性

コンクリート床版は鋼床版とは異なり床版の水に問題ないと考える。

を完全に除去することは困難であり、残存する水4－1分の量によっては、接着強度に影響を与えること

はく離抵抗性の向上

コンクリート床版を水から保護するためにはがある。そこで、コンクリート床版の含水状態を耐水性の確保が重要である。特に舗装の小規模補変化させ、その時の接着性を引張試験で評価した。

修では周囲が施工継ぎ目となるため、水の浸入に供試体は、乾燥・湿潤・表乾状態にしたコンク

対して容易に破損しない高いはく離抵抗性が求めリート平板に、鋼床版と同様の樹脂系接着剤を塗られる。そこで、本材料のはく離抵抗性について布して本材料を打ち継ぎ作製した。引張試験結果

78

道路建設 6 ／ 3

を表－ 7 に示す。コンクリート平板が湿潤状態のいが、ここではより過酷な条件で塑性変形抵抗性場合には引張強度が低く、規格値を満足することを評価するために 4 cm 厚での評価を行った。まができないが、表乾状態であれば規格値を満足す

た、本材料の施工後には表層に改質アスファルトることから、表面が濡れている場合にはウエスな混合物を施工した。

どで水分を拭き取り表乾状態とすることで接着性（２）施工性を確保できることが分かった。
表－ 7項

本材料のバインダは、骨材間隙を充填できるよう粘度を低くしているが、硬化速度が速いため、充填

引張試験結果床版面の含水状態

目

乾燥状態 湿潤状態

引張強度 23℃（N/mm2） －10℃

表乾状態

規格値※

0.930.210.810.6 以上

1.640.191.321.2 以上されたバインダは早期に増粘する。本試験施工箇所の路面は横断勾配が 7 % あり、充填直後にはバインダの下方流動が見られたが、増粘により速やかに※ 道路橋床版防水便覧（2007.3）

流動が収まり、7 ％の急勾配でも問題なく施工でき4－3た。写真－7に施工直後の仕上がり状況を示す。

耐久性の評価

本材料の施工性および供用性を評価するため①延長1m×幅1mに、（国研）土木研究所舗装走行実験場に模擬コンク②延長1m×幅5m

リート床版を設け、試験施工を行った。
（１）施工概要
本試験施工は、（国研）土木研究所との共同研究によるものであり、コンクリート床版上に施工した改質アスファルト舗装の補修材としての適用

５号砕石工区性を評価するものである。コンクリート床版上の舗装に発生した小規模の破損はこれまで加熱アス

写真－ 7６号砕石工区
仕上がり状況

（３）供用性ファルト混合物で補修されてきたが、補修後早期本試験施工工区にて荷重車を走行させ、供用性に破損することがあった。そのため、本試験施工の検証を行った。供用性はわだち掘れ量で評価をでは基層の改質アスファルト舗装の一部を本材料行い、現在までに 49 kN 換算輪数で 55 万輪（交通量で打ち換え、荷重車を走行させて本材料の耐久性区分 N 5 の約 5 年分）の走行が完了している。55 万を検証した。

輪通過後の路面状況を写真－ 8 に、路面の横断形試験施工の概要を表－ 8 に示す。本材料は、骨状の測定結果の一例およびわだち掘れ量の測定結材に 5 号砕石および 6 号砕石をそれぞれ使用した果をそれぞれ図－ 5、表－ 9 に示す。なお、わだち工区を設け、①延長 1 m ×幅 1 m（輪通過部）、②掘れ量は所定の走行輪数ごとに横断形状を MRP

延長 1 m ×幅 5 m（全幅員）に切り出した区画内をで測定して、初期値から差し引くことで求めた。

4 cm 厚さで施工した。なお、骨材は通常 5 号砕石

横断形状の測定の結果、各工区とも最初の 5 万を使用するが、施工厚が薄いなどの理由で 5 号砕輪通過時に 2 ～ 3 mm のわだち掘れが発生してい石の使用が困難な場合に 6 号砕石を用いる。施工

るが、それ以降のわだち掘れの進行は少なく、55 万厚が 3 cm 未満の場合、6 号砕石を用いることが多輪走行時点では 3 ～ 5 mm 程度のわだち掘れ量で

表－ 8試験施工概要

施 工 場 所 （国研）土木研究所舗装走行実験場
実験場概要

半径 100m の円形、幅員 5m、横断勾配 7％

舗装構成

表層・基層：改質アスファルト混合物 各 4cm
基層の部分補修：本 材料（5 号砕石または 6 号砕石を使用）

補修規模① 延長 1m ×幅 1m（輪通過部）② 延長 1m ×幅 5m（全幅員）道路建設 6 ／ 3あった。計測したわだち掘れ量は、表層混合物も含めたわだち掘れの合計のため、表層の改質アスファルト混合物も数 mm 程度わだち掘れが発生すると考えると、今回計測されているわだち掘れ量は問題ないレベルと判断できる。また、ひび割れや骨材飛散などもなく良好な路面状況であった。

79

表－ 106号砕石工区

5号砕石工区本材料

グースアスファルト混合物

1m2 当たりの使用量

2 セット

3t（最小製造ロット）

材料（上流スコープ 3）

9.96 kg－CO2/m2

152.28kg－CO2/m2

製造燃料・動力（スコープ 1・2）

1.38 kg－CO2/m2

99.21kg－CO2/m2

クッキング運搬（下流スコープ 3）なし

879.9kg－CO2/m2

約 11 kg－CO2/m2

約 1,130kg－CO2/m2

合計

路面高さ（mm）

路面高さ（mm）

写真－ 8

供用状況（55 万輪通過後）

85号砕石工区①延長1m×幅1m

4IWP

試算条件

OWP

0-4

走行前
5万輪
55万輪

-8
8

6号砕石工区①延長1m×幅1m

CO2 排出量試算例

項 目

材料（バインダ＋粗骨材）材料：運搬距離 45 ～ 155km：4.98kg－CO2/セット（材料ごと）
製造電力
バインダの原単位：StAs で代用：0.69kg－CO2/ セット 製造温度：200℃
製造条件
製造温度上昇に伴う燃費：恒温槽 5hr、使用量：通常 +2L/t 燃費上昇
3 .2kw（1 回当たり10 クッキング運搬時間：5hr
セット製造）
クッカ車燃費：42L/h
電力の原単位
軽油原単位：4.19kg－CO2/L：0.433kg－CO2/kwhできる。これは杉の木 80 本分の年間吸収量（杉の木 1 本当たりの吸収量：14 kg -CO 2 として算出）に40相当し、補修面積が大きくなれば削減量は低下す-4るものの、高い CO 2 排出量削減効果があると言え-8012345

内側端部からの距離（m）

図－ 5表－ 9項

わだち掘れ量（mm）

む）は、通常グースアスファルト混合物と比較した

路面の横断形状測定結果

場合、現場の条件により異なるが、3 m 2 以下の施工

わだち掘れ量（55 万輪通過後）
5 号砕石工区目る。また、本材料の材料コスト（製造・運搬費を含6 号砕石工区量であれば本材料を使用した方が経済的となる。

①幅 1m ②幅 5m ①幅 1m ②幅 5m
IWP

3.4

3.8

3.7

4.0

OWP3.23.95.03.9６お わ り に以上の結果、本材料で補修を実施したことによ

本技術により、橋面舗装基層部への補修材の適る供用性の低下は見られず、良好な状態を維持で用が可能となり、小規模補修においては加熱グーきていることから、コンクリート床版基層部の補スアスファルト混合物に比べて環境面および材料修材としての有効性を確認することができた。

コストで優位であることを確認した。これまで、補修コストの増大などの問題から適切な補修を行５環境保全効果・コスト

本材料は小規模補修に適しているため、加熱グースアスファルト混合物を用いて補修を行った

えなかった箇所において、本材料は低コストで耐久性を確保できる材料であり、膨大な舗装ストックを抱える我が国にとって、舗装の効率的な維持管理の一助になり得ると考える。

場合と比較して材料ロスが少なく、CO 2 排出量削

今後は、長期供用性を検証するとともに、更な減効果にも期待が持てる。表－10 はポットホールる技術開発を行い、維持管理の合理化・効率化にの補修に、本材料とグースアスファルト混合物を寄与していきたいと考える。

用いた場合の材料の製造・運搬における CO 2 排出量の試算例を示している。1 回の施工で合計 1 m 2のポットホールを補修する場合、本材料を用いることで約 1, 100 kg の CO 2 排出量を削減することが80【参考文献】
1 ）畠山ほか：小規模工事に対応したスラリー状常温アスファル
ト混合物、第 32 回日本道路会議、2017 .11
2 ）寺田ほか：床版損傷が発生した橋面舗装の実態調査、舗装工学論文集 75 巻 2 号、pp.I-201 ～ I-207、2019 .12

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