表層アスファルト
表層 アスファルト混合物
アスファルト 混合物の混合物 の 違 いによる埋設いによる 埋設ジョイント
埋設 ジョイント 疲労破壊抵抗性の
疲労破壊抵抗性 の 比較

1.はじめに1.はじめに交通工学研究室

木村大樹

指導教員

高橋修

10 年とされており，埋設ジョイントの供用

自動車社会のわが国では，道路は重要な期間も 10 年が期待されている．しかしなが交通手段の一つである．わが国では，山間ら，埋設ジョイント部は供用後 10 年以前に部をはじめ都市部でも道路橋が多く存在し損傷が生じたり，わずか 2～3 年で破壊に至ている．そして，道路橋の桁と桁，橋台のってしまった事例も報告されており，供用繋ぎ目には伸縮装置（以下，ジョイント）性についても不明確な点が多い．

が設置されている．ジョイントは，主桁の本研究では，格子パネルを用いた伸縮分

乾燥収縮やクリープによる変形，温度変化

散型埋設ジョイントの表層アスファルト混による桁の伸縮，活荷重による主桁端部の合物について，実際の運用実績とその供用回転変位などの変位を吸収し，車両等を安性を調査するとともに，使用されているア全に通行させる役割をしている．一般的に，スファルト混合物の疲労破壊抵抗性の評価

鋼とコンクリートまたはゴム製のジョインを行った．本研究の目的は，埋設ジョイン

トが多く用いられている．しかし，これらトの表層アスファルト混合物の疲労破壊抵は道路舗装とジョイント部の材料が異なる抗性を定量的に評価し，埋設ジョイント舗ため，車両走行によって振動・騒音が発生装体の長寿命化に寄与するために基礎デーしてしまう．振動や騒音は沿道住民の生活タを整理することである．特に本研究では，環境を悪化させるだけでなく，車両走行性最近の運用実績が多くなっている開粒度アの悪化や橋梁構造物の耐久性低下の要因とスファルト混合物について注目し，使用すなっている．

る改質アスファルトの違いや，基層アスフ上記の問題を解決するために，ノージョ

ァルト混合物との組合せの違いによって，イント化が進められている．ノージョイン

疲労破壊抵抗性にどのような影響があるのト化とは，表面のジョイントを撤去し，走か検討した．

行路面を連続化させる工法である．本研究
では，比較的大きな伸縮量に対応でき，最2.使用表層材料と使用表層材料と損傷の損傷の実状も運用実績の多い格子パネルを用いた型式

図 2.1 に密粒度Ⅱ型，図図 2.2 に開粒度のの伸縮分散型埋設ジョイントを研究の対象経過年数と損傷度の関係をそれぞれ示す．としている．

なお，これらの横軸の経過年数は新設後も格子パネルを用いた埋設ジョイントは，しくは補修後から経過した年数であり，途全国で 1500 箇所以上の施工実績があり，今中で補修されているものはない．損傷度と後もその数の増加が予想されている．しかは，施工業者が独自に設定した内部管理にし，研究の歴史はまだ浅く，材料や構造的用いているもので，埋設ジョイントの損傷にも不明確な点が多い．一般に，道路におの程度を 0 から 5 までの 6 段階で評価した

けるアスファルト舗装の設計供用期間は値である．各損傷度の定義を以下に記す．

-1-損傷度 0:損傷が全くない状態

100%

損傷度 1:ひび割れ幅 1 ㎜以下，深さ 1 ㎜以上

80%

損傷度 2:ひび割れ幅 1 ㎜以上，深さ 5 ㎜以上

60%

損傷度 3:ひび割れ幅 5 ㎜以上，深さ 15 ㎜以上
損傷度 4:亀甲状クラック，表層の剥離飛散
損傷度 5:ポットホールの発生，基層部の破損

不明
54
32
1040%
20%
0%

損傷度 2，3 は今後補修が必要な状態であ～3り，損傷度 4，5 は早急な補修が必要な状態

4～7
8～11
経過年数

12～

図 2.2 開粒度の経過年数と損傷度である．図
図 2.1 と図
図 2.2 より，年数が経過するにしたがって，それぞれの表層材料の損傷度 0 の割合が減少し，補修が必要であ

3.静的曲げ静的曲げ試験による試験による破壊抵抗性による破壊抵抗性の破壊抵抗性の評価

る損傷度 2 以上の割合が増加している．特静的曲げ試験によって，埋設ジョイントに開粒度アスファルト混合物は，8 年以上表層に使用する開粒度アスファルト混合物

経過すると半数近くが損傷度 2 以上の要補のバインダの違いによる破壊抵抗性を評価修状態になり，12 年以降では 8 割が要補修した．また，密粒度アスファルト混合物と状態である．また，バインダに改質Ⅱ型をの比較も行い，開粒度アスファルト混合物使用した密粒度アスファルト混合物は，12との違いについても検討した．表
表 3.1 に静年を経過しても約 70％が損傷度 0 または 1的曲げ試験の試験条件を示す．静的曲げ試であり，設計期間 10 年をおおむね満足して験の結果として，各供試体の曲げ強度と破いる埋設ジョイントが多くあることがうか壊時ひずみの平均値を図
図 3.1 と図
図 3.2 にそがえる．近年，首都圏を中心に増加していれぞれ示す．これらの結果には，密粒度アる開粒度アスファルト混合物を用いた埋設スファルト混合物との違いを確認するため

ジョイントは，密粒度アスファルト混合物に，最大骨材粒径が 20 ㎜（密粒（20））でを用いた場合よりも損傷の割合が高いことのストアスとⅡ型を使用した供試体の試験が確認された．

結果も列記している．
密粒度アスファルト混合物と開粒度アスファルト混合物を比較する．同じ改質Ⅱ型
不明
54

100%80%360%2を用いた場合でも，曲げ強度は密粒度アス

140%

020%

ファルト混合物が大きく，破壊時ひずみは不明
543210開粒度アスファルト混合物が大きい．これは，開粒度は空隙が多いのに対し，密粒度は密に詰まる骨材粒度であることが影響していると考えられる．また，開粒度アスフ

0%～34～78～11
経過年数

12～

ァルト混合物のⅢ型，H 型，高耐久型の 3種は，破壊時ひずみが大きく耐久性に期待

図 2.1 密粒度Ⅱ型の経過年数と損傷度できる．Ⅱ型は，上記の 3 種より劣る結果となった．これは，バインダのタフネスが低いためと考えられる．耐久性に期待でき-2-るⅢ型，H 型，高耐久型の 3 種は，バイン

4.繰返し
繰返し曲げ試験による試験による疲労破壊抵抗性による疲労破壊抵抗性の疲労破壊抵抗性のダの違いによる性状の違いが明確に見られ評価なかった．したがって，繰返し曲げ試験を道路橋のジョイント部は，交通荷重が加実施し，より詳しく評価を行う．

わることにより主桁の支承を支点として桁全体がたわみ，それによって桁端の床版上部に回転変位が生じ，埋設ジョイントの下

表 3.1 静的曲げ試験の試験条件

から上方に向かって突き上げるような変形

曲げ強度（ｋPa）

条件
供試体寸法
300×100×50(mm)
骨材配合 開粒度アスファルト混合物（13）バインダ
Ⅱ型，Ⅲ型，H型，高耐久型
試験数
N=3
試験温度
15℃
載荷速度50mm/min

作用として働く．そのため，埋設ジョイン
ト部の舗装体表面には，曲げ作用による引張ひずみが生じることになる．このような曲げ作用は，動的なものであり，変形が生じる速さも大きく，頻度もかなり大きい．

8000

そこで，実際に即して 2 層構造の複合型供7000

試体を作製し，繰返し曲げ試験による動的6000

曲げ作用に対する埋設ジョイント表層部の5000

疲労破壊抵抗性を評価した．

4000
3000

繰返し曲げ試験の供試体の種類と試験条

2000

件を表
表 4.1 と表
表 4.2 にそれぞれ示す．また，

1000

各供試体に対する繰返し曲げ試験によって

0Ⅱ型

Ⅲ型

H型

高耐久

開粒（13）

St‐As

求められた破壊回数を図
図 4.1 に示す．これ

Ⅱ型

密粒（20）

らの結果には，基層アスファルト混合物の

図 3.1 静的曲げ試験による曲げ強度の比較違いによる疲労破壊抵抗性への影響も確認するために，基層に SMA（Stone MasticAsphalt），表層に密粒度Ⅱ型と開粒度高耐60久型を使用した供試体の試験結果も列記し-3

破壊時ひずみ（×10 ）

705040ている．まず，基層がグースアスファルト30混合物である 4 種の供試体について注目す20

る．密粒度のⅢ型，密粒度のⅡ型，開粒度10の H 型，開粒度の高耐久型の順で破壊回数

0Ⅱ型

Ⅲ型

H型

開粒（13）

高耐久

St‐Asが多い結果となった．その中でも，密粒度Ⅱ型のⅢ型は破壊回数が特に多く他の 4 倍以上

密粒（20）

図 3.2 静的曲げ試験による破壊時ひずみの比較 となった．これらの結果を静的曲げ試験から得られた，各バインダの破壊抵抗性の違いと比較し考察する．静的曲げ試験では，バインダにⅢ型，H 型，高耐久型を用いたアスファルト混合物の破壊抵抗性は同等に高く，Ⅱ型を用いたアスファルト混合物のみ破壊抵抗性が低い結果となった．したが-3-

って，繰返し曲げ試験ではⅡ型の破壊回数180160

破壊回数（×104回）が少ないことは予想できたが，開粒度の H型と高耐久型は予想以上に破壊回数が少なくなった．以上より，破壊回数の差は骨材粒度が原因であり，埋設ジョイントの表層部における開粒度アスファルト混合物の疲

140120100806040200

労破壊抵抗性は低いと考えられる．

Ⅱ型

Ⅲ型

H型

表層 密粒度次に，基層の違いによる疲労破壊抵抗性

Ⅱ型

高耐久

密粒度

開粒度

グース

基層の比較を行う．表層が同じ開粒度の高耐久

高耐久
開粒度

SMA

図 4.1 繰返し曲げ試験結果型であっても，基層が SMA の場合，疲労破壊抵抗性がかなり高い結果となった．Ⅱ
型にも同じことが言える．しかし，本試験

5.まとめ

は，正弦波で供試体の下方のみに変位を与①運用中の埋設ジョイントの表層には，主え，表層の表面に引張ひずみを生じさせる．に密粒度アスファルト混合物と開粒度アスそのため，直接的に基層自体の性状が疲労ファルト混合物が用いられている．近年で破壊抵抗性に影響を与えるとは考えにくい．

は，環境保護の観点から都市部を中心に開また，基層 SMA に使用した明色アスファ粒度アスファルト混合物が増加している．

ルトバインダはグースアスファルトと比較

しかし，開粒度アスファルト混合物を用いし，かなり粘性が高いものである．したがた埋設ジョイントは，密粒度アスファルトって，基層と表層の組合せの違いにより，混合物を用いたものと比べ損傷割合が多い．

各層の付着強度に影響があったと考えられ②埋設ジョイントの疲労破壊抵抗性はバイる．

ンダ，骨材粒度に影響される．
表 4.1 供試体種類③同じ表層材料を用いた場合でも，基層と

1
2
3
4
密粒度
密粒度
開粒度
開粒度
アスファルト アスファルト アスファルト アスファルト
表層混合物
混合物
混合物
混合物
改質Ⅱ型
改質Ⅲ型
改質H型
高耐久型の組合せにより疲労破壊抵抗性に明確な違基層いがある．そのため，埋設ジョイント表層部の疲労破壊抵抗性を評価する際は，表層と基層を組み合わせた複合型供試体で行う

グースアスファルト混合物＋格子パネルことが重要である．
④繰返し曲げ試験では，基層部に変位を与表 4.2 繰返し曲げ試験の試験条件

項目
載荷方法
供試体寸法
スパン制御方法
試験温度
載荷周波数
載荷波形
制御ひずみ

えていないため，基層自体の疲労破壊抵抗試験条件
2点支持2点載荷
150×80×400mm
360mm
ひずみ制御
15℃
5Ｈｚ
正弦波
1000μ

性は結果に影響しないと考えられる．しかし，表層に同じアスファルト混合物を用いた場合でも，基層の違いにより疲労破壊抵抗性に明確な差が確認された．今後，表層と基層の付着強度を評価する必要がある．

-4-