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

構築材料を全て建設副産物とした環境負荷低減に寄与する安定処理路盤の開発
鹿島道路㈱ 技術研究所  〃  〃  〃

鹿島道路㈱ 関東支店 技術部
名城大学 理工学部 環境創造工学科

１

はじめに田口横田
神下武藤西海
道正

翔大慎也
竜三
朱音
昌彦
泰弘

形成には不可欠であり、RC を利用したより環境

近年、各産業・業界において、環境負荷低減技負荷低減効果の高い舗装材料を開発することがで術が積極的に開発されている。舗装業界も例外できれば、今後の継続的なコンクリート塊の再資源はなく、環境負荷低減に寄与する舗装技術として、化に寄与できるものと考える。本研究の結果、開遮熱性舗装や中温化技術、および建設副産物の有発した 100 % リサイクル安定処理路盤の適用可能効利用が一般に広く認知されている。これらの技性および有効性を確認したので、以下に報告する。

術は、CO 2 排出量削減に寄与することができ、昨今よく耳にするカーボンハーフやカーボンニュートラルに貢献し得る技術であるものと考える。
ここで、代表的な建設副産物であるコンクリー

２

開発の概要2－1

開発目標

ト塊は、現在約 99 % が再資源化されており、その本研究の目標は、より環境負荷低減効果を高め多くはコンクリート塊を破砕処理した再生クラッた路盤材料の開発であるため、材料は全て建設副シャラン（以下、RC）が路盤材として利用されて産物とし、汎用性の高い上層路盤としての性能確いる現状がある。一方で、近年では需要と供給の保を目標とした。

バランスから、コンクリート用再生骨材への利用

本研究の検討フローを図－ 1 に示す。まず、使が推進されるなど、更なる活用方法の拡大が求め用材料の検討として、RC に添加する固化材の調られている査および選定を行った。次に、室内配合検討では、。

1）2）

本研究は、より環境負荷低減効果を高めることを目的として、全ての材料が建設副産物で構築さ100 % リサイクル安定処理路盤の基礎物性を確認した。

れる路盤材料（以下、100 % リサイクル安定処理路

最後に、実大走行試験によって、舗装構築時に盤）の開発を行ったものである。環境負荷低減効おける施工性の確認や、走行試験後の供用性の確果の高い舗装材料は、今後の持続可能なインフラ認を行うことで、有効性を総合的に評価した。

74

道路建設 5 ／ 11

表－ 2START

項

RC-40

M-40度 （g/cm3）

2.263

2.600率 （%）

5.410.88

すり減り減量 （%）

22.5

15.2

密
吸

使用材料の検討

RC-40 と M-40 の基本物性

水目

53.0

100

100

37.5

100

98.7

19.0

86.0

70.7

4.75

36.9

48.7

2.36

23.0

37.6

0.075

1.56.8・固化材の調査、選定
室内配合検討No

通過質量百分率 （%）

・基礎物性の確認
実大走行試験

通過質量百分率（%）

・施工性や供用性の確認
有効性の評価YesEND図－ 12－2

本研究の検討フロー

使用材料

1009080706050403020100～ 0 mm（以下、RC- 40）とし、固化材には製造時の CO 2 排出量が大きいセメントを使用せず、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末のみを使用した。高炉スラグ微粉末の潜在水硬性を引き出すために必要となるアルカリ性の刺激材（以下、刺激材）についても建設副産物とするため、建設副産物の調査および要素試験を実施し、硬化性状が最も良好であった刺激材 A を選定した。刺激材 Aの主成分は水酸化カルシウムである。
また、比較対象として、材料に粒度調整砕石（以下、M- 40）と高炉セメント B 種を用いた一般的なセメント安定処理路盤についても検討を行った。
表－ 1

骨材

詳

使用材料
細記号

コンクリート再生クラッシャラン

RC-40

固化材
刺激材

0.425

2.36 4.75

19.0 37.5

53.0

図－ 2RC-40 と M-40 の粒径加積曲線

くなっている。これは、RC- 40 の周りに付着したモルタル分が大きく影響しているものと考える。
また、RC- 40 の粒度は、図中に示す参考粒度範囲（安定処理路盤に用いる骨材の品質の目安 3））内となるように調整した。

３

室内検討結果

3－1

刺激材の効果に関する事前検討

既往の研究 4）によると、RC- 40 はアルカリ性を示すため、高炉スラグ微粉末の潜在水硬性を引き出す効果があることが分かっている。そこで、高炉スラグ微粉末を固化材に使用した場合の刺激材の必要性を確認することを目的とした事前検討

粒度調整砕石

M-40を実施した。試験ケースを表－ 3 に示す。骨材は高炉スラグ微粉末

BFS

高炉セメント B 種

BB

いずれも RC- 40 を用い、固化材添加量はいずれも刺激材 A

A

RC- 40 と M- 40 の基本物性を表－ 2 に、粒径加積曲線を図－ 2 に示す。RC- 40 は密度、吸水率、およびすり減り減量がいずれも M- 40 よりも大き道路建設 5 ／ 11

参考粒度

ふるい目の開き（mm）

定処理路盤に使用する骨材は、RC の粒径 40 mm

類

M-400.075

使用材料を表－ 1 に示す。100 % リサイクル安分

RC-40

表－ 3

試験ケース（予備検討）

No.

固化材と刺激材記

1

高炉スラグ微粉末

BFS

号

添加量
4.0%

2

高炉スラグ微粉末＋消石灰

BFS＋CH

4.0%＋0.4%

3

普通セメント

NC

4.0%

75

4 . 0 % に設定し、刺激材については本予備検討に激材添加量と一軸圧縮強度との関係を検討した。

限り、建設副産物に比べ成分のばらつきが少ない

一軸圧縮試験結果を図－ 4 に示す。本検討の範囲と考えられる消石灰（CH）を用いた。刺激材添加においては、刺激材の添加量によらず、いずれの量は固化材質量の 10 % とし、参考として普通セメ添加量においても目標値を満足する結果が得らント（NC）の試験も行った。

れ、固化材添加量に対して 10 % 以上の刺激材を添試験は、試験法便覧 （E 011、E 013）に準拠し5）て実施し、突固め試験は高炉スラグ微粉末を 4 . 0 %加すれば、刺激材 A においても強度発現効果が得られることが確認された。

添加した試験ケース No. 1 にて実施した結果、最No. 3 においても最適含水比を 13 . 6 % と見なした。
最適含水比に調整した RC- 40 にて供試体を作製し、一軸圧縮強度試験を実施した結果を図－ 3 に示す。固化材に高炉スラグ微粉末を用いた場合、一軸圧縮強度（MPa）

適含水比が 13 . 6 % となったため、ケース No. 2、543.93.6210012

図－ 4とを確認した。よって、以降は刺激材を使用する

一軸圧縮強度（MPa）

材齢 7 日1.5456

一軸圧縮試験結果（刺激材添加量の検討）（２）突固め試験

ことを前提として検討を行った。

2.03

刺激材A添加量（%）

刺激材の添加により、一軸圧縮強度が高くなるこ

2.53.62.9MPa以上

32.12.0

100 % リサイクル安定処理路盤材の突固め試験を実施し、最適含水比と最大乾燥密度を確認した。
また、参考として、M- 40 と高炉セメント B 種を1.11.0使用したセメント安定処理路盤材についても同様0.5の試験を行った。突固め試験時の固化材添加量は、0.0No.1BFS
図－ 33－2No.2
BFS+CHNo.3NC

一軸圧縮試験結果（予備検討）

配合試験

100 % リサイクル安定処理路盤材については 5 . 5 %とし、セメント安定処理路盤材については既往の知見から 3 . 0 % とした。また、刺激材添加量は、図－ 4 に示す検討結果と、施工時の混合性のばらつきを考慮し 2 % とした 6）。試験結果を図－ 5 に示

事前検討結果を踏まえ、刺激材を建設副産物です。100 % リサイクル安定処理路盤材の乾燥密度ある刺激材 A とした場合の本配合試験を実施しは M- 40 を使用したセメント安定処理路盤材と比た。試験は予備検討と同様に、試験法便覧に準拠しべて低く、最適含水比が高い結果となった。これて実施した。一軸圧縮強度の目標値は、安定処理は、RC の密度が低く吸水率が大きいことが影響路盤の上層路盤の性能を満足するように、2 . 9 MPaしているものと考える。

（１）刺激材添加量
予備検討の結果を踏まえ、建設副産物である刺激材 A の添加量を決定するための検討を行った。
高炉スラグ微粉末の添加量は予備検討結果を踏まえ仮に 5 . 5 % とし、刺激材添加量は高炉スラグ微粉末添加量の 1 割である 0 . 55 % を最小として、骨材乾燥質量に対して 0 . 55 %、2 %、5 % の 3 点で刺76乾燥密度（g/cm3）とした。

2.42.32.22.12.01.91.81.71.6

セメント安定処理
100% リサイクル安定処理

2.181g/cm31.859g/cm3
8.3%51014.8%1520

含水比（%）
図－ 5

突固め試験結果

道路建設 5 ／ 11

（３）一軸圧縮試験

３－３

室内検討結果まとめ

一軸圧縮試験は、突固め試験で得られた最適含室内検討の結果、得られた知見を以下に示す。

水比に調整した材料を用いて供試体を作製し実① 高 炉スラグ微粉末を固化材に用いた際の安施した。試験結果を図－ 6 に示す。目標とする一定処理路盤の強度発現には、アルカリ刺激材

軸圧縮強度 2 . 9 MPa を満足する固化材添加量は、が必要である。
② 刺 激材 A の添加量が強度発現性に与える影

象の粒度調整砕石と高炉セメント B 種を使用した

響は大きくなく、固化材添加量の 10 % 以上

安定処理路盤材は 3 . 8 % となった。の刺激材を添加することで強度発現に寄与

一軸圧縮強度（MPa）

100 % リサイクル安定処理路盤材で 5 . 6 %、比較対54③ 固化材添加量は、一般的なセメント安定処理

目標値2.9MPa

3路盤と比較し多くなる傾向にある。

2BB 3.8%

10することができる。

セメント安定処理
100% リサイクル安定処理024
固化材添加量（%）

図－ 6④ 100 % リサイクル安定処理路盤は環境に対しBFS 5.6%
A2.0%
6て安全な材料であり、六価クロム溶出を抑える効果がある。

8一軸圧縮試験結果

固化材添加量増加に伴う一軸圧縮強度の関係は、通常のセメント安定処理路盤と比較して、100 %リサイクル安定処理路盤材は、固化材添加量に対する一軸圧縮強度の増加はやや緩やかとなった。

４実大走行試験

4－1

走行試験概要実大走行試験の検討フローを図－7に示す。実大走行試験の目的は、実大規模の舗装体を構築するこ以上より、使用材料の全てを建設副産物としたとによる施工性の評価、並びに構築後の舗装体にて100 % リサイクル安定処理路盤材は、固化材の添輪荷重走行試験を実施することで供用性を確認する加量を調整することで目標とする一軸圧縮強度ものである。試験は、実大舗装ロードシミュレータ

2 . 9 MPa を満足することから、アスファルト舗装によって実施した。ロードシミュレータ諸元を表－5

における上層路盤用のセメント安定処理路盤材とに、ロードシミュレータ外観を写真－1に示す。

して適用できると考える。

START（４）環境安全性評価
100 % リサイクル安定処理路盤を対象に、土壌試験条件の設定

汚染対策法で定められている土壌の環境安全性評

・輪荷重走行条件や舗装断面の設定

価試験 7）を実施したところ、含有量、溶出量とも環境基準値以下であり、人体や周辺環境に対して舗装構築

安全であることを確認した。なお、表－ 4 に示す・施工性の評価

ように、高炉スラグ微粉末を使用することにより、実大走行試験の実施

六価クロム溶出量が減少する傾向も確認され、よ・適宜調査の実施

り環境安全性の高い材料であることも確認した。
表－ 4

六価クロム溶出量試験結果

材料名

溶出量

RC-400.014 mg/ L

100% リサイクル安定処理路盤

0.011 mg/ L

道路建設 5 ／ 11

供用性の評価

規格値
0.05mg/ L 以下

END
図－ 7

実大供試体実験の検討フロー77

表－ 5項

面性状調査と舗装構造調査を行うこととし、走行ロードシミュレータ諸元

目

単位

内容

輪荷重kN～ 68.6

横方向トラバースmm

1,000

5 万輪ごとに実施した。調査項目を表－ 6 に示す。
表－ 6項

走行速度km/h

5

舗装幅員mm

4,000

舗装延長m

30目

路面性状調査項目調査内容

試験方法 *

ひび割れ率S029

わだち掘れ量

S030

舗装支持力

舗装構造

S047

等値換算厚

* いずれも舗装調査・試験法便覧 6）による（２）舗装構築
安 定 処 理 路 盤 の 配 合 諸 元 を 表 － 7 に 示 す。
100 % リサイクル安定処理路盤およびセメント安定処理路盤の配合は、現地混合による安全率の考
え 3）から、室内配合検討によって得られた固化材添加量を 2 割増加させ、刺激材については配合試
写真－ 1

験時と同様の 2 . 0 % とした。100 % リサイクル安定ロードシミュレータ外観

処理路盤の施工状況を写真－ 2 に示す。固化材お（１）試験条件、舗装断面、調査項目
輪荷重走行条件は、輪荷重 59 kN（ダブルタイヤ）とし、2 . 5 万輪ごとに 140 mm 左右にずらす（舗装の中心線と、その中心線を片側タイヤの芯が通るように移動させる）ことを基本とした。舗装計
画交通量は N 4 交通とし、載荷は 49 kN 換算輪数でよび刺激材を目標とする添加量となるように散布し、スタビライザによる攪拌後、ローラによって締め固めることで施工することができ、一般的なセメント安定処理路盤と同様の施工で十分に対応が可能であることを確認した。

N 4 交通の 10 年間の疲労破壊輪数である 15 万輪以表－ 7上となるよう 20 万輪まで実施することとした。舗混合物名（使用材料）

装断面の設計は T A 法によって行った。開発した安定処理路盤の配合諸元
添加量（%）
固化材
室内

現場

刺激材

100 % リサイクル安定処理路盤と、比較用の粒度セメント安定処理路盤（M-40 ＋ BB）

3.8

4.6

－調整砕石と高炉セメント B 種を用いた安定処理路

100% リサイクル安定処理（RC-40 ＋ BFS ＋ A）

5.66.72.0

盤の断面を設定し、その等値換算厚係数は舗装設
計便覧 8）を参照し、いずれも 0 . 55 とした。路床の設計 CBR は 6 であり、その場合の信頼度 90 % における必要等値換算厚を満足する舗装断面を設定し厚さ

TA’5cm1.05cm5cm

100％リサイクル安定処理路盤
またはセメント安定処理路盤

0.5515cm8.25cm

粒状路盤

0.2520cm5cm

路床（CBR ＝ 6）計40cm 18.25cm

図－ 8

舗装断面の概要

20cm

係数
密粒度アスファルト混合物15cmた。舗装断面の概要を図－ 8 に示す。調査は、路78

写真－ 24－2

100% リサイクル安定処理路盤の施工状況

走行試験結果（１）路面性状の変化
49 kN 換算輪数 20 万輪走行後の路面状況を写真－ 3 に、走行 20 万輪後の横断形状を図－ 9 に、タイヤ走行位置におけるわだち掘れ量の平均値の推移を図－ 10 に示す。いずれの舗装断面の工区に道路建設 5 ／ 11

D0たわみ量（mm）1050-5-10-15-20140mm

わだち掘れ量（mm）

400.0

セメント安定処理路盤
100%リサイクル安定処理路盤
05101549kN換算走行回数（万輪）

2020
必要等値換算厚10セメント安定処理路盤
100%リサイクル安定処理路盤
050

510152049kN換算走行回数（万輪）
図－ 12

横断形状（20 万輪走行後）

残存 TA の推移

されたが、これは 100 % リサイクル安定処理路盤の強度が材齢とともに増加したことが影響してい10るものと考える。

500.2

図－ 11 D 0 たわみ量の推移

セメント安定処理路盤
100%リサイクル安定処理路盤

150.4

0300.9mm以下

0.630140mm

タイヤ走行位置

セメント安定処理路盤
100%リサイクル安定処理路盤-50 -40 -30 -20 -10
010 20横断位置（cm）
図－ 90.8

路面状況（20 万輪走行後）残存TA（cm）横断形状（mm）

写真－ 31.04－30510152049kN換算走行回数（万輪）
図－ 10平均わだち掘れ量の推移

実大走行試験まとめ

実大走行試験の結果、得られた知見を以下に示す。
① 100 % リサイクル安定処理路盤は、一般的なおいても、ひび割れは発生しておらず、わだち掘セメント安定処理路盤と同様の施工で構築れ量においては走行 5 万輪後の時点で初期わだちが可能である。

が確認されたものの、その後進行するような傾向② 走行試験後の路面性状は良好で、舗装構造もは確認されなかった。

健全であり、一般的なセメント安定処理路盤（２）舗装構造の健全性と同等の性能を有している。

舗装構造調査は、FWD を用いた舗装支持力調査を実施した。FWD によって得られた D 0 たわみ量の推移を図－ 11 に、たわみ量から推定した残存 TA の推移を図－ 12 に示す。これらの結果は各舗装断面の計測点 3 点の平均値を示している。

５ 有効性の評価
本研究で検討した 100 % リサイクル安定処理路盤と一般的なセメント安定処理路盤（固化材はセメント安定処理路盤および 100 % リサイクル

NC および BB）について、使用材料の CO 2 排出量安定処理路盤ともに、D 0 たわみ量と残存 T A の初とコストの試算を行った結果を図－ 13 に示す。

期値は同程度であり、D 0 たわみ量は N 4 交通の許100 % リサイクル安定処理路盤は、固化材を高炉容たわみ量である 0 . 9 mm 以下を満足し、残存 T Aスラグ微粉末に変更することによる CO 2 排出量については設計値よりは低い値であったものの、の大幅な削減効果、および骨材を RC- 40 に変更す

載荷 20 万輪まで必要等値換算厚を満足する結果ることによるコスト削減効果があることを確認しであった。ここで、100 % リサイクル安定処理路た。なお、材料費の試算は実大走行試験を実施し盤については、載荷回数が増加するに従い D 0 た

た地域における算出結果であり、地域差があるこわみ量は減少し、残存 T A は増加する傾向が確認とを付記しておく。

道路建設 5 ／ 1179

CO2排出量（kg-CO2/m3）

表－ 850項

403020

骨材
固化材
刺激材

コスト

約71～78%減

評価結果 *
約 71 ～ 78% 減

材料費

約 51% 減施工費

同程度

施工時間同程度* 一般的なセメント安定処理路盤と比較した結果

セメント
セメント
100%リサイクル
安定処理（NC） 安定処理（BB）
安定処理

6,000
材料費（円/m3）目

CO2 排出量削減効果

100

約51%減

4,000
3,000
2,000

0６

お わ り に

筆者らは、全ての材料が建設副産物で構成される 100 % リサイクル安定処理路盤の開発を行っ

5,000

1,000

骨材
固化材
刺激材

た。実大走行試験により、一般的なセメント安定処理路盤と同等の性能を有することを確認し、その特徴から環境負荷低減効果やコスト削減効果があることを確認した。
今後は、RC- 40 の品質が変化した場合の諸性状

セメント
セメント
100%リサイクル
安定処理（NC） 安定処理（BB）
安定処理
図－ 13

CO2 排出量・材料費試算結果

100 % リサイクル安定処理路盤の有効性を評価した結果を表－ 8 に示す。100 % リサイクル安定処理路盤は、使用材料による CO 2 削減効果やコスト削減効果が認められたのに加え、一般的なセメント安定処理路盤と同様の施工機械による施工が可能であるため、施工機械に要する費用は同程度であると想定される。また、施工時間についても、刺激材の散布という工程が一つ追加となるものの、一般的なセメント安定処理路盤と同程度といえる。これらのことから、100 % リサイクル安定処理路盤は一般的なセメント安定処理路盤と比較し、CO 2 削減効果およびコスト面において優位性のある材料であると考える。

80

100% リサイクル安定処理路盤の有効性評価結果の確認等、当工法が一般的に普及することを想定した際の課題の抽出および解決を進めたいと考えている。
◇〔謝辞〕本研究を実施するにあたり、東和アークス㈱、ゴトウコンクリート㈱関係諸氏から多くの支援を賜りました。ここに謝意を表します。
【参考文献】
1 ）国土交通省：平成 30 年度建設副産物実態調査結果、2020 .1 .
2）
（一社）

日本アスファルト合材協会：アスファルト合材 NO.144、p.56、2022 .10 .
3）
（一社）

日本道路協会：舗装施工便覧、2006 .2 .
4 ）谷口博ほか：高炉スラグ微粉末を固化材に用いた中央混合方式 CAE 混合物に関する検討、（一社）土木学会第 67 回年次学術講演会、V-394、2012 .
5）
（一社）

日本道路協会：舗装・調査試験法便覧（平成 31 年度版）、
2019 .3 .
6）（一社）
日本石灰協会：石灰による地盤改良マニュアル、2009 .12 .
7 ）環境省：土壌汚染対策法に基づく調査及び措置に関するガイドライン、2022 .8 .
8）
（一社）

日本道路協会：舗装設計便覧、2006 .2 .

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