画像処理によるアスファルト混合物の骨材流動解析
交通工学研究室 椎谷 啓
指導教員 丸山 暉彦
1.はじめにている．もう一方の APA 試験は，米国にアスファルト舗装はコンクリート舗装おける高速道路規格に関する基準設定機に比べて敷均し後の養生時間が短いため， 関である AASHTO において，わだち掘れすぐに供用開始ができるという長所があによる永久変形を測定する試験機としてる．しかし，アスファルトには温度によ使用されている．APA 試験は，使用するり液体，個体間の変化をする性質がある供試体の全重量が約 5kg と WT 試験用供ため，わだち掘れやひび割れといった破試体の半分であるため，作製が容易であ損を生じやすい．一般的なわだち掘れのる．また，APA 試験機の大きさは WT 試

種類には，流動によるわだち掘れと，磨験機の半分程度とコンパクトで，一度に耗によるわだち掘れがある．特に，流動複数の供試体に対して試験可能であるとによるわだち掘れは，夏季の高温時に重いった利点がある．しかし，試験条件の車両が通過することで，舗装内部の骨材違いや評価指標が設けられていないことが下方および側方へ流動することで発生から，わが国での実績や実用例は全くなする．このような舗装の損傷は，安全かい．

つ円滑な交通を妨げるだけでなく，維2.研究目的持・管理・修繕に膨大な費用を要してしAPA 試験をわが国の流動抵抗性評価方まう．そのため，わだち掘れ対策に関す法として導入することを目的とする．そる研究が行われ，改質アスファルトや骨のために，画像処理を行い WT 試験と材の形状および新たな配合設計などが開APA 試験でのわだち掘れ発生原因の解明発されてきた．

および，供試体内部の骨材の移動特性を実験室レベルでわだち掘れを再現し，把握する．

流動特性の検討およびアスファルト舗装

3.供試体作成の供用性の予測などを行う代表的な試験

3.1.使用材料として，ホイールトラッキング（WT）試配合設計が容易で，それぞれ耐流動性

験と Asphalt Pavement Analyzer（APA）が異なる混合物を作成した．検討対象の試験があげられる．WT 試験は，わが国アスファルト混合物を以下に示す．

で標準的に行われている試験で，動的安密粒度アスファルト混合物(13)(密粒(13))

定度（DS）や変形率（RD）といった評価指標をもとに，流動特性の検討を行っ密粒度ギャップアスファルト混合物(13)ている．また，過去の実験結果より DS(ギャップ(13))と現場のわだち掘れ量の間には相関性が砕石マスマチックアスファルト混合物(13)(SMA(13))

認められているため，有効な試験とされ
1

ポーラス混合物(ポーラス(13))

表-1 試験条件

3.2.供試体形状および締固め機構

WT 試験

APA 試験

WT 試験では，供試体寸法が 300×300

供試体厚さ50 ㎜

75 ㎜×50(㎜)である WT 供試体を使用した．

養生温度

60℃

60℃

5 時間

6~24 時以上間以内686N

445N－700kPaAPA 試験では，供試体寸法が 300×125

養生時間×75(㎜)であるビーム型供試体とφ150×75(㎜)であるジャイレトリー供試体を輪荷重使用した．WT 供試体とビーム供試体はホース内のローラコンパクタ，ジャイレトリー供試

空気圧体はジャイレトリコンパクタにて締固め走行・サイク2520 回を行った．締固め後に，供試体を中央，ル数(60 分)なおかつ試験機の走行方向に対して直角タイヤ・ホーとなる位置で切断しておく。

ス幅

4.耐流動性評価試験

5.画像処理4.1.WT 試験

5.1.撮影方法

50 ㎜

8000 回
30 ㎜

WT 試験とは，一定の荷重を加えたソWT 供試体の撮影は，試験を 15 分毎にリッドタイヤを供試体上で走行させる試中断し断面撮影を行った．実質走行時間験である．WT 試験の実施状況を図-1 には，通常の試験時間と同じ 60 分とした．

示す．

また，供試体内部の温度が下がらないよ

4.2.APA 試験

うにするため，WT 試験室内で，試験機

APA 試験とは，一定の空気圧にしたゴから型枠を取り外した後，所定の台にセムホースを供試体上にセットし，その上ットし，撮影が終了したら試験機に戻しを一定の荷重でホイールが走行する試験再開した．三脚を用い供試体全体が入るである．APA 試験の実施状況を図-2 に示位置に据え付け，試験終了まで動かさなす．

いようにすることで，同じ構図で撮れる

4.3.試験条件ようにした．

WT 試験および APA 試験の各試験条件

APA 供試体の撮影は，撮影用の台は，を表-1 に示す．

カメラを固定できるもので，真上から撮影するものを用いた．カメラと供試体の距離は，カメラから覗いたときに供試体全体が入る位置にした．また，SGC 供試体の場合は，半円型なので断面の向きと

図-1
WT 試験実施状況

図-2

レンズが一直線にならないことが多い．

APA 試験実施状況

その対策として，小さなストッパーで調整した．
2

5.2.画像処理方法

た．この，矢印の記入は「MicrosoftPowerPoint」上で，画像を拡大した状態

画像処理にはフリーソフトの「GIMP2.6」を使用し，以下に画像処理手順を示で行った．

す．

5.3.画像処理結果(1) 画像の選択

WT 試験の画像処理結果を図-3 と図-4画像処理を行う，試験前と試験後の画に，APA 試験の画像処理結果を図-5 と図像を GIMP のウィンドウで開くには，「フ-6 に示す．

ァイル（F）」→「開く（O）」もしくは，ドラッグアンドドロップで開くことができる．また，編集用のウィンドウを新しく開くには，「ファイル（F）」→「新しい画像（N）」と選択し，ウィンドウサイズは変更せず「OK（O）」を押す．
(2) 輪郭抽出本研究では，試験後の供試体に対して

図-3 画像処理結果

輪郭抽出を行い，重ね合わせた時に判別

密粒(13)-A WT 供試体中央部

しやすいようにした．
「フィルタ（R）」→「輪郭抽出（T）」→「輪郭（E）」と進むと，輪郭抽出ウィンドウが開く．
「アルゴリズム（A）」は「ソーベル」，「量（M）」は「1.0」，「ぼかす（S）」を選択し，「OK（O）」を押す．
(3) 重ね合わせ
輪郭抽出後の画像上で右クリックし，

図-4 画像処理結果「編集（E）」→「コピー（C）」の手順でコ密粒(13)-C WT 供試体中央部

ピーし，試験前の画像の上に貼り付ける．
(4) 不透明度の調整
重ね合わせた後に，画面右に開かれている作業ウィンドウの「不透明度」の割合を下げ，試験前の画像が透けるまで調整する．本研究では，不透明度 40～50％程度とした．
(5) 矢印の記入

図-5 画像処理結果

本研究では，処理を行った画像に，骨密粒(13)-A ジャイレトリー供試体中央部

材のおおよその移動方向を矢印の向きで示し，距離を矢印の長さで示すこととし3能性があることを確認した．
6.粗骨材近接度 K
粗骨材がどれだけ近接しているのかを数値化したものを粗骨材近接度 K と新たに設定した．K を次式で示す．
xx ：骨材間距離の平均K ：骨材寸法の平均
図－6 画像処理結果

骨材のサンプル数はランダムに選んだ計密粒(13)-A ジャイレトリー供試体全体

20 個として一つ一つの骨材間における距離を測定していく．測定の際，2 つの骨材・WT 画像処理結果間距離は最短のものとし，骨材間に別の図-3 と図-4 より，密粒(13)-A では車輪粗骨材が含まれないように注意する．

近傍で骨材が隆起する現象を確認された

供試体断面を撮影した画像から新指標が，密粒(13)-C では隆起が起きなかった．

である粗骨材近接度 K を測定し，試験前

これは，密粒(13)-A で使用しているストと試験後で比較検討を行うものとする．

レートアスファルトよりも密粒(13)-C で供試体の形状および混合物種類の 2 項目使用している改質Ⅱ型アスファルトの方でまとめ，それぞれの傾向を確認するもが耐流動性に優れていることが原因であのとした．

る．また，WT の試験結果では共通して

6.1.K 計測結果

供試体底部の骨材が流動していることをK の測定結果と混合物種の関係を形状確認できた．これは，輪荷重に対して供別にまとめ，試験前と試験後で比較した試体厚さが 5 ㎝と薄いため行き場を失っものをそれぞれ図-7，図-8，図-9 に示す．

た骨材が側方へ流動したと考えられる．

縦軸を K の値，横軸を混合物種とした．

・APA 画像処理結果
図-5 より，骨材の隆起は確認されな
1.5
1.4
1.31.21.1
1.00.90.8かった．また，図－6 より，荷重載荷位置近傍の骨材は下方および側方へ流動するが，底部の骨材までは動いていなかった．
ここで，ジャイレトリー供試体とビームWT供試体

試験前
試験後型供試体について比べると，特にジャイレトリー供試体の骨材流動は小さく，ビーム型供試体の方が流動は大きいもので図-7 K と混合物種の関係あった．これより，APA 試験結果においWT 供試体て，ジャイレトリー供試体結果から WT供試体結果を予測することはできないが、ビーム型供試体結果からは予測できる可4ビーム型供試体

1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.00.90.8

図-8

K と混合物種の関係
ビーム型供試体
ジャイレトリー供試体

1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.00.90.8

図-9

K と混合物種の関係

ジャイレトリー供試体
WT 供試体とビーム型供試体におけるK の変動は似た動きをすることが確認できた。このことからも，ビーム型供試体結果から WT 供試体結果を予測できる可能性があることを確認した．
7.まとめ
・ビーム型供試体結果から WT 供試体結果を予測できる可能性があることを確認した・混合物種、最大粒径の変更、データ数を増やすなどが今後課題としてあげられる

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