揮発性有機化合物を抑制した環境配慮型常温アスファルト混合物の開発

１．はじめに株式会社ＮＩＰＰＯ 総合技術部 技術研究所

菊池玲児

株式会社ＮＩＰＰＯ 総合技術部 技術研究所

吉田雅義

株式会社ＮＩＰＰＯ 合材部

横溝克美

一助となるべく，VOC の排出を可能な限り低減するとと揮発性有機化合物：【（英）Volatile Organic Compounds】

もに，作業性および長期保存性を向上することを目的と(以下，VOC)は，常温常圧で大気中に容易に揮発しやすして，新たに「環境配慮型常温合材」(以下，開発品)の開く，大気中で気体となる有機化学物質の総称である．VOC発を行った．

は様々な成分があり，主なものだけでも約 200 種類存在

本稿では，開発品に関する室内検討結果，実機で製造しする．具体例としてはホルムアルデヒド，トルエン，キシた混合物の評価結果および実路における適用事例をもと

レン，エチルベンゼン等が代表的な成分である．これらはに供用性の調査結果について報告する．

溶剤，燃料等として重要な物質であることから，幅広い分野で使用されている．しかし，環境中へ放出されると，多２．環境配慮型常温合材の開発コンセプト

様な生物の健康への影響が懸念されていることから問題

常温合材は，昭和 38 年 7 月の名神高速道路開業の翌年になっており，特に最近では，ホルムアルデヒドによるシに開発され，その後の自動車交通の増加に伴い，常温合材

ックハウス症候群や化学物質過敏症が社会に広く認知さへの要求水準は高まってきた．このような中，要求水準のれている．また，光化学オキシダントと浮遊粒子状物質の段階的な高度化に対応し，その都度，改良改善を重ね多種主な原因であるため，2004 年 5 月 26 日，改正大気汚染防多様な顧客ニーズに対応してきた．しかし，近年，法令改止法により主要な排出施設への規制が行われることとな

正による取り組みや顧客ニーズにより，VOC 抑制型常温った．これにより経済産業省および厚生労働省は，VOC合材の必要性が高まっている．このため，新たなニーズにの排出削減に関する自主的取組みを推進している．

対応すべく，以下のコンセプトを掲げて開発を実施した．

現在，一般的に製造している常温アスファルト混合物(以下，常温合材)の多くは，品質の向上や安定化を図るた◇ＶＯＣを含有する添加剤を使用しない

め，VOC を含有する添加剤を使用している．これらの常◇薄層舗装やゼロ擦り付けが可能である

温合材(以下，従来品)の課題として，開封時，VOC が揮◇作業性(施工性)は従来品と同等以上である

発し，環境面，健康面に影響を及ぼす可能性があること，◇全天候で使用可能である

開封後の包装袋を車両で運搬する際，車内に漂う臭気に◇初期安定性，飛散抵抗性に優れる

よって運転者等に不快感を与えること，また，推奨保存期◇加熱アスファルト混合物と同様な製造方法である間が最大 6ヶ月程度であること(それ以上に長期保存が可◇長期保存性(1 年以上保存可能)がある能なものが欲しい)等が挙げられている．
このような背景から，VOC 排出抑制による環境保全の（2）特殊バインダの組成分析試験

３．特殊バインダ開発品に使用するバインダは，汎用型のポリマー改質

転圧前後の特殊バインダの組成分析試験結果を図-2 にアスファルト(以下，改質 As)に VOC を含まない特殊添示す．特殊バインダの組成は，硬い成分指標であるレジン加剤を添加したもの(以下，特殊バインダ)である．この特分およびアスファルテン分が転圧作用により，12.7%増加

殊添加剤は潤滑作用のある施工性改善剤の一種で，常温していることを確認した．転圧を行うことで，アスファル合材に混合することで混合物の粘性を低下させ，常温にトの硬い成分が増加していることから，特殊バインダがおける作業性を確保する特性がある．

硬くなり強度発現に寄与していることが伺える．

3.1 作業性確保と強度発現のメカニズム
特殊バインダは常温で良好な作業性を確保するために，二重円筒回転粘度計にて測定した粘度が 60℃で 1,000～2,000mPa･s，35℃で 7,000～10,000mPa･s となるように，特殊添加剤の添加量を調整している．なお，特殊バインダの添加量は，被覆状態やマーシャル作製時のろ紙への付着状況およびハンドリング等を勘案して設定している．
施工後の強度発現は，施工時の転圧(締固め)や供用後の走行車両等による自然転圧，空気中の水分等によりアスファルト粒子から特殊添加剤が分離する性質によりア

図-2 組成分析試験結果

スファルト粒子間が密着することで確保すると考える．
3.2 強度発現の検証

４．骨材粒度の設定

前項に示した強度発現メカニズムを検証するため，特一般的に常温合材は，舗設時の優れた作業性，供用後の殊バインダの強度変化について，転圧回数を変えて検証

初期安定性が求められるほか，使用者のニーズとして，薄したバインダの直接引張試験と組成割合の変化を組成分層舗装やゼロ擦り付けのしやすさも求められている．一析試験により評価して確認することとした．

般的な常温合材の粒度は，最大粒径 13mm 密粒型，最大（1）特殊バインダの直接引張試験

粒径 5mm 開粒型，最大粒径 5mm 細粒型が代表的である．

特殊バインダの強度発現の評価として実施した直接引

これらの薄層舗装やゼロ擦り付けの施工性は，通常の加張試験における転圧回数と最大引張荷重との関係を図-1

熱アスファルト混合物(以下，加熱合材)と同様に，粒径がに示す．転圧回数の増加とともにバインダの最大引張荷小さいもの，かつ細粒分が多いものが優れている．このこ重が大きくなる傾向が示された．これにより，転圧を繰りとから，開発品の粒度は，ポットホールの穴埋め補修はも返すことで特殊添加剤の成分がアスファルト粒子から分離し，アスファルト粒子同士が接着したことによって強ちろんのこと，パッチング，段差修正に伴う薄層舗装およ表-1 骨材粒度の目標値
びゼロ擦り付け等に対度が増加したものと考えられる．

応できるように「最大ふるい目粒径 5mm の細粒系」と9.5した．骨材粒度の目標

2,000

最大引張荷重（Ｎ）

値を表-1 に示す．

mm

通過質量百分率（％）
100

4.75 mm

90 ～ 100

2.36 mm

53 ～ 630.075mm

4 ～ 8

1,500

５．室内検討1,0005.1 室内検討の概要
室内検討においては，作業性，飛散抵抗性，初期安定性，500

供用後の耐久性，雨天時の耐水性および臭気レベル・総VOC 濃度について，開発品と当社で製造している従来品

05往復

10往復

15往復

コンパクタによる転圧回数

図-1 直接引張試験結果

20往復

3 種を含めて評価した．比較対象とした常温合材を表-2に示す．

表-2 比較対象常温合材
混合物種
最大粒径粒度

開発品
5mm
細粒系

従来品Ａ
13mm
密粒系

従来品Ｂ
5mm
開粒系

特徴

VOC低減型

汎用型

全天候･高耐久型

山積みした状態における臭気レベルを測定した．
従来品Ｃ
5mm
開粒系
全天候･高耐久型
重交通対応（1）作業性総 VOC 濃度は VOC センサにより，密閉した容器内のVOC 濃度を測定した．
5.2 室内試験結果（1）作業性の試験結果

作業性は，常温合材の作業性を定量的かつ簡便に測定
1),2)できる「作業性試験(フロー試験／貫入抵抗試験)」

で作業性試験の結果を図-3，図-4 に示す．開発品は従来品と同等以上の作業性を有していることを確認した．

評価した．試験条件および方法を表-3 に示す．
表-3 作業性試験条件および方法

開 発 品

開 発 品

従来品Ａ

従来品Ａ

従来品Ｂ

従来品Ｂ

従来品Ｃ

従来品Ｃ
0102030405002040

フロー値（秒）6080100

貫入抵抗値（Ｎ）

図-4 貫入抵抗試験結果

図-3 フロー試験結果（2）飛散抵抗性の試験結果
飛散抵抗性の評価と開 発 品0.1

して実施したカンタブロ試験結果を図-5 に示試験試料は，室内製造・放冷後，専用袋に詰めて封かんし，室温 20℃で 24 時間以上養生した．

す．開発品は，従来品 Aと比較して著しく優れフロー値，貫入抵抗値ともに小さいほど作業性(均しやていること，従来品 B，すさ，ほぐしやすさ)が優れていることを示す．

C と同等であることを（2）飛散抵抗性確認した．

飛散抵抗性はカンタブロ試験で評価した．試験条件を表-4 に示す．

従来品Ａ94.0

従来品Ｂ0.1

従来品Ｃ0.9034560
6 70
7 80
8 990 10010

図-5 カンタブロ試験結果（3）初期安定性の試験結果
東京都建設局規格値：50回以上

表-4 カンタブロ試験条件

図-6 に示す．開発品は，

開 発 品

供試体
作製温度

養生時間

試験方法

従来品 Aに比べ約 2倍，従来品Ａ試験温度
5℃

24時間

舗装調査・試験法便覧

従来品 B に比べ約 4 倍

従来品Ｂ

20℃の走行回数を示した．

従来品Ｃ0

また，重交通対応品で初期安定性は常温ホイールトラッキング試験(以下，常2

カンタブロ損失量（％）

常温 WT 試験結果を（3）初期安定性

1ある従来品 C よりは劣200

400

600

800

1,000

20mm沈下時の走行回数（回）図-6 常温ＷＴ試験結果

温 WT 試験)で評価し，試験条件および方法は東京都建設るものの，東京都建設局の品質規格値「50 回/20mm 以上」

局土木材料仕様書 3）に準拠した．

を十分に満足しており，優れた初期安定性を有している（4）供用後の耐久性ことを確認した．

供用後の耐久性は一軸圧縮試験から算出した残留ひずみ率で評価し，試験条件および方法は東京都建設局土木
3）4）（4）供用後の耐久性の試験結果
一軸圧縮試験結果

材料仕様書 および舗装調査・試験法便覧 に準拠した．

を図-7 に示す．
開発品（5）雨天時の耐水性は重交通対応品であ

耐水性は簡易ポットホール走行試験【水浸条件】(以下，る従来品 C よりは劣簡易ＰＨ走行試験)で評価し，試験条件および方法は東京るものの，従来品 A，都建設局土木材料仕様書 3）に準拠した．

B と同等の残留ひず（6）臭気および総 VOC 濃度み率を示した．さら臭気はポータブル型ニオイセンサにより，バット上に東京都建設局規格値1.0％以上

開 発 品
従来品Ａ
従来品Ｂ
従来品Ｃ
0.0

1.0

2.0

3.0

残留ひずみ率（％）

図-7 一軸圧縮試験結果に，東京都建設局の品質規格値「1.0％以上」を満足しており，供用後の耐久性を有していることを確認した．

た開発品の製造事例を紹介する．

（5）雨天時の耐水性の試験結果
簡易ＰＨ走行試験
結果を図-8 に示す．
開発品は従来品よりも高い走行回数を示した．さらに，東京都

開 発 品
従来品Ａ
従来品Ｂ
従来品Ｃ

工場Ⅰ

10 20 30 40 50 60 70 80 90

3mm沈下時の走行回数（回）

図-8 簡易ＰＨ走行試験結果

東北

関東

中部

製造年月

2020年10月

2021年9月

2022年10月

バインダメーカ

ＡＢＣ

開発品の製造フローを図-10 に示す．従来品はバインダに揮発分が入っていることから常温（6）臭気および総 VOC 濃度の測定結果

での混合が必須であり，プラント本す．開発品の臭気レベルは，従来品の臭気レベルの 50％

体が冷えている時程度であることを確認した．一方，開発品の総 VOC 濃度間に製造する必要は 3.3ppm であり，従来品と比較して大きく低減しているがあった．
しかし，ことを確認した．

開発品は一般的な

1,200

1,200.0

加熱合材と同様の1,0001,000.0

方法で製造が可能

800

800.0

600

600.0

400

400.0

200

200.00総ＶＯＣ濃度（ppm）

臭気レベル

臭気レベルおよび総 VOC 濃度の測定結果を図-9 に示

従来品Ｂ◇ＶＯＣを含有する添加剤を使用しない◇薄層舗装やゼロ擦り付けが可能である◇作業性(施工性)は従来品と同等以上である

混合完了・排出
保管冷却
二次工
程

袋詰め
製造完了

図-10 製造フロー法を表-6 に示す．
表-6 混合物の評価項目および試験方法
評価項目

作製条件
養生条件

試験方法ほぐれやすさ フロー試験
作業性

ンセプトとして挙げた項目のうち，骨材と特殊バインダの混合(Wet混合)

一次工
程専用の製品袋に詰めた開発品の評価項目および試験方

図-9 臭気レベルおよび総 VOC 濃度測定結果

前述したことに基づき，室内製造した開発品は，開発コ

骨材混合(Dry混合)

6.2 混合物性状

従来品Ｃ

5.3 まとめ

骨材乾燥・加熱である．

0.0
従来品Ａ

工場Ⅲ所在地方満足しており，高い耐水性を有していることを確認した．

開 発 品

工場Ⅱ

6.1 製造方法
0

建設局の品質規格値「30 回/3mm 以上」を

表-5 製造実施工場（例）東京都建設局規格値：30回以上

試験温度

20℃･1日以上
開封直後試験

刺さりやすさ
貫入抵抗試験
ほぐしやすさ評価指標
フロー値（秒）

20℃
貫入抵抗値（Ｎ）

飛散抵抗性

カンタブロ試験

20℃作製
5℃･24時間養生

5℃

損失量（％）

初期安定性

常温WT試験20℃作製
作製直後

20℃

20mm沈下時の走行回数

供用後の耐久性

一軸圧縮試験

20℃作製
60℃･7日20℃

残留ひずみ率（％）

水浸簡易PH走行試験

20℃作製
作製直後

20℃

3mm沈下時の走行回数

耐水性

各工場で製造した開発品の評価結果を表-7 に示す．使◇全天候で使用可能である用骨材やベースアスファルトが異なる条件において製造◇初期安定性，飛散抵抗性に優れる

した結果，目標とする作業性や耐久性を満足するとともの 5 項目を達成している．次に，アスファルトプラントに，従来品と同等以上の性能を有していることを確認しでの製造を行い，製造方法と長期保存性の評価を行った．

た．以上のことから，バインダメーカが異なっても目標とする品質の製品が製造できることを確認した．

６．実機製造室内検討により，全ての品質目標を満足できたことから，アスファルトプラントにおける製造に着手し，開発品について混合物性状と製造方法の妥当性を確認した．また，汎用型の改質 As は多くのバインダメーカで製造されているが，これまでに 5 社の改質 As を用いて全国 10 工場で製造してきた．ここでは，表-5 に示す工場で製造し表-7 プラント製造した開発品の評価試験結果
評価項目

評価指標

作 ほぐれやすさ フロー値(秒)
業性 刺さりやすさ 貫入抵抗値
ほぐしやすさ (Ｎ)
損失量
飛散抵抗性
(％)
20mm沈下時
初期安定性の走行回数
供用後の耐久性 残留ひずみ率(％)
3mm沈下時
耐水性の走行回数

目標値

工場Ⅰ

工場Ⅱ

工場Ⅲ

従来品Ｂ

規格値

14.0

45.2

31.2

46.5

10～50

5351

42

4060以下

1.2

0.2

0.0

0.1

10％以下

165

573

2,431

144

50回以上

1.10

1.29

1.18

1.67

1.00以上

6379

83

48

30回以上

製造方法に関しては，加熱合材と同様の製造方法で製フロー値については，従来品 A は大きな変化は見られ造した結果，室内検討において確認した性状を満足するないが，7 日経過時点で混合物に「粘り」が無い状態となとともに，製造過程において特別な対策が不要なことかり，舗装材として不適正となった．従来品 B は開封翌日ら，開発品の製造方法の妥当性も確認した．には 2 倍以上，3 日後には 5 倍以上となり，以後，測定不能となった．一方，開発品は次第に小さくなる傾向を示したものの，28 日経過後も適度な粘りもあり，大きな変状

７．長期保存性の評価
常温合材は良好な作業性のものや高品質なものが開発は見られなかった．

されてきたが，保存期間は長いもので 6ヶ月程度である．

締固め性については，開封直後の混合物を用いて測定

これは，材料のひとつである揮発性材料が徐々に揮発しした密度を基準密度とし，所定日数経過後の混合物密度ていくことで製品が硬化するためであり，特に開封後はから算出した締固め度を用いて評価した．締固め度 96％

急速に硬化しやすい．そこで，開発品は揮発性材料を使用を基準値に設定して評価した結果，従来品Aは 7日後に，していないことから，長期保存が可能であると考え，開封従来品 B は 3 日後に締固め度 96％を下回った．一方，開後の保存性と長期保管(12 ヶ月程度)後の性状の検証を実発品は 28 日経過時点においても 100％前後で推移し，締施した．

固め性に変化は見られなかった．

7.1 促進試験による開封後の保存性検証

7.2 実際の保管方法による検証

促進条件として，常温合材を袋から取り出しバットに完成した製品は，倉庫等の中で最大 10 段平積み保管さ山積みにした試料を，換気装置付保管庫内に静置した．試れることが多い．平積み保管の最下段の試料を用いて，性験試料および評価項目を表-8 に，評価結果を図-11，図-状変化の有無を検証した．測定試料は前述した工場Ⅰと12 に示す．

工場Ⅱの製品とし，製造 1 年後まで確認した．測定結果
を表-9 に示す．

表-8 試験試料および評価項目
試験試料

試験項目

開 発 品

フロー試験

20℃

締固め性試験

20℃
締固め度(％)
ﾏｰｼｬﾙ突固め:片面30回 基準密度:開封直後の密度

従来品Ａ
従来品Ｂ

試験条件

評価指標

300

以後，硬化し測定不可

フロー値（秒）

250
開 発 品
200

従来品Ａ
従来品Ｂ

150

評価項目
フロー値(20℃)

100

従来品Ａは7日後以降は混合物に粘りが無く，落ち着かない状態

0
開封直後

１日後

３日後

７日後

14日後

28日後

図-11 静置後経過日数とフロー値の変化
開封直後

１日後

３日後

７日後

14日後

28日後

工場Ⅰ

規格値

単位

混 合 直後

3ヶ 月 後

6ヶ 月 後

1年 後

目標値

秒

14.0

15.2

14.8

15.4

10～50
60以下

貫入抵抗値(20℃)

N

5351

4243

マーシャル密度比

直後比％

100.0

99.9

99.3

98.3

―

カンタブロ損失量(5℃)％

1.20.00.10.110以下

一軸圧縮残留ひずみ率
常温ＷＴ試験【東京都法】

％

1.10

1.11

1.05

1.01

1.00以上回

165240238360

50以上

回63526388(20㎜ 沈下時 の走行 回数)

簡易ＰＨ走行試験【東京都法】(3㎜ 沈下時 の走行回 数)

評価項目
フロー値(20℃)

50

締固め度（開封直後比）

表-9 工場保管期間における混合物性状確認結果

フロー値(秒)

工場Ⅱ

30以上

規格値

単位

混 合 直後

3ヶ 月 後

6ヶ 月 後

1年 後

目標値

秒

45.2

48.3

43.6

32.7

10～5060以下

貫入抵抗値(20℃)

N

51534635

マーシャル密度比

直後比％

100.0

100.5

100.1

100.6

―

カンタブロ損失量(5℃)％

0.2

0.00.10.010以下

一軸圧縮残留ひずみ率
常温ＷＴ試験【東京都法】％

1.291.151.091.01

1.00以上回

573620543529

50以上

回

7982838830以上(20㎜ 沈下時 の走行 回数)

簡易ＰＨ走行試験【東京都法】(3㎜ 沈下時 の走行回 数)

両工場とも，製造直後から 1 年経過後まで測定した結104%

果，作業性や耐久性に関する社内目標値や規格値を満足100%しており，大きな変状が無いことを確認した．

96%

以上のことから，開発品の開封後の保存性と長期保存92%性の従来品に対する優位性を確認した．

88%
84%
80%
76%

開 発 品

８．実路での適用例

従来品Ａ

開発品の耐久性検証のため，工場で製造した開発品を従来品Ｂ用いて，ポットホール補修や段差修正等を実施した．ここ

72%

図-12 静置後経過日数と締固め度の変化

では，合材工場内での事例と一般道での事例を紹介する．

8.1 合材工場における供用性確認されたが，スコップ等で容易に解すことが可能であ合材工場はダンプトラックが常時通過する条件が厳しった．写真-8 に示すように供用 7 ヶ月経過後も良好な状い箇所である．施工箇所はダンプトラック通路にある亀態を保っていることを確認した．その後，当該道路は修繕

甲状ひび割れ発生箇所の工事が行われ，以後の供用性の確認は不可能となったが，中央部で，以前に穴埋め補維持補修用材料としての適用性を確認した．

修されている箇所のパッチングである．補修後 3 ヶ月経過したが合材の飛散等目立った損傷は見られず良好な状態を保ってい写真-1 施工前ることを確認した．
写真-7 補修直後

写真-8 供用 7 ヶ月後

９．まとめ
本検討で得られた成果は以下のとおりである．
・ＶＯＣを含有する添加剤を配合することなく，従来品と同等の常温合材の製造が可能である．
・揮発分がほぼ無いことから，使用者を不快にする臭写真-2 補修 3 ヶ月後

写真-3 路面キメ(接写)8.2 一般道における供用性

気を低減し作業環境の改善が可能である．
・作業性が良好であり，長期保存性もあることから，廃棄ロスの低減を図ることが可能である．

(1)施工事例①

・通常の加熱合材と同様の工程で製造することが可能

公共施設に通ずる一般道において，開発品を用いとなり，製造時における負担の軽減が可能である．て横断排水構造物の前後・全天候高耐久型としての混合物性状と維持補修用常に発生した段差修正を行温合材としての供用性を併せ持つ常温合材である．

い，その後の経過観察を実施した．施工箇所を写真-4

写真-4 施工箇所

10．おわりにに，施工状況を写真-5 に示

VOC を含有しない特殊バインダを用いて開発した常温

す．施工は 10 月で気温は合材について，従来品と比較して，臭気や作業性および長22℃前後，段差は最大 30

期保存性の優位性を確認した．また，VOC 濃度や臭気の㎜程度であり，既設舗装面低減に対する顧客の反応も概ね良好であり，当初の開発とのゼロ擦り付けが必要

目標は達成されたものと考える．
開発した常温合材が道路の維持管理に貢献できることであった．
供用 1 年後の状況を写真-

写真-5 施工状況

を期待しつつ，今後も多様化するニーズに対応すべく，更6 に示す．供用中は冬を迎なる環境負荷低減や耐久性，作業性の向上を目指して検え，氷点下になる日や除雪討・開発を進めていく所存である．

作業があったが，合材の飛散や剥がれは見られず，健＜参考文献＞

全な状態を保っているこ

1）門田誠也ほか：常温合材の高度化に関する検討，一般社団法人日本アスファルト合材協会 設立 30 周年記念応募論文集 平成 27 年 5 月
2）加藤哲朗ほか：常温合材の性能評価に関する一検討，第 32 回日本道路会議論文集，3P01，2017
3）東京都建設局 平成 29 年 土木材料仕様書，第４章 瀝青材料，421.常温混合物
4）公益社団法人 日本道路協会：舗装調査・試験法便覧（平成 31 年度版）
，平成 31 年 3 月とを確認した．
(2)施工事例②

写真-6 供用 1 年後一般道において，開発品を用いてポットホールの補修を行い，その後の経過観察を実施した．施工時期は 3 月の気温が低い時期であり，袋から出した際に多少の塊が