再生アスファルト混合物の新たな評価方法に関する研究(株)ＮＩＰＰＯ 総合技術部 技術研究所○末 原俊 史(国研)土木研究所 舗装チーム

川 上篤 史北海道科学大学 工学部 都市環境学科

亀 山修 一１．はじめに道路資本ストックが増大するわが国において，舗装の効率的な維持管理は重要な課題であり，アスファルト舗装のリサイクルはその一方策として重要な役割を担っている．しかしながら，繰り返されるリサイクルにより再生骨材の低針入度化が進行し，今後は持続的な再生利用が困難になるおそれがある．再生骨材の低針入度化は再生アスファルト混合物（以下、再生混合物）の品質に影響を及ぼすことが考えられるが，これらの影響を適切に評価した報告は少なく，試験法も確立されていない．このため，本研究は再生骨材の劣化程度や配合率が再生混合物の力学性状に及ぼす影響について検証した．本報は，海外の試験法を参考に再生骨材の影響を再生混合物のひび割れ抵抗性と疲労抵抗性に着目し，評価した結果を述べるものである．
２．再生混合物の新たな評価方法の検討
２－１

表-1 再生骨材の作製方法と性状検討材料および配合

本研究に用いた再生骨材は品質変動を極力小さくするため，室内で混合物を促進劣化させる方法で作製した. その際，加熱アスファルト
種類

改質Ⅱ型

時間を変えることで表-1 に示す劣化程度が異なる 3 種の再生骨材を作製した．また，本研究では改質由来の再生骨材が増加していることを加味し，改質Ⅱ型アスファルトを用いた混合物を再生骨材作製方法と変化させた．なお，新規アスファルトはストアス 60/80 を使用し，再生用添加剤の性状は表-2 に示すとおりである．
評価方法(1/10mm)

(時間)

回収As
針入度
(1/10mm)

再生用
添加剤量※
(％)

25～30程度
14827
10.620前後
196
20
12.7
10～15程度
288
1423.3
密粒度(13)改質Ⅱ型混合物を製造 → 7.5kgを36cm×24cmの金属製バットに敷く → 110℃の乾燥炉で加熱

表-2 再生用添加剤の性状
項目

性状値
2

項

目

性状値

82.71

飽和分

mass％

83.2

260

芳香族分

mass％

13.5

薄膜加熱後の粘度比

1.05

レジン分

mass％

1.6

薄膜加熱質量変化率 ％-1.37

アスファルテン分 mass％

0.0

30.925

動粘度 （60℃）
引火点

密密度 （15℃）

２－２

促進劣化
時間

※ 再生用添加剤量 目標針入度：70の添加量

促進劣化させた．再生混合物の配合は密粒度(13)の中央粒度を目標とし，前述の再生骨材を用いて配合率を 30％・50％・70％

目標針入度mm /s℃

g/cm

混合物性状は，表-3 に示す試験方法によって検証した．常温域（25℃）の評価は，米国イリノイ州でひび
割れ抵抗性の指標として実績 1)がある SCB 試験で評価した．また，再生混合物の温度による影響を加味し，温度条件を変えて疲労抵抗性を評価した．ここで，一般的な曲げ疲労試験（舗装調査・試験法便覧 B018T）
では，低温域で再生骨材の影響を適切に評価できない場合がある．また，高温域では治具拘束による供試体破損があるため試験が困難である．そこで，低温域の疲労試験は Nottingham Asphalt Tester を用いて SCB 試験表-3 評価試験方法
評価項目
試験略称
試験名称
試験方法

ひび割れ抵抗性
低温域の疲労抵抗性
高温域の疲労抵抗性
SCB試験
NAT-SCB試験
2点繰り返し曲げ試験
Semi-circular bending beam test
Nottingham Asphalt Tester (NAT) と SCB試験の組合せ
Two-point Bending Test on Trapezoidal Shaped Specimens
AASHTO TP 124-18
BSEN 12697-23
BSEN 12697-24
試験温度 載荷速度 制御方法 試験温度 載荷速度 制御方法 ひずみ量波形
試験温度 載荷速度 制御方法 ひずみ量波形
試験条件
25℃
50mm/分
荷重10℃
2Hz
荷重1.6kN
ﾊｰﾊﾞｰｻｲﾝ
40℃
25Hz
ひずみ
500μ正弦波
ロードセル

試験概要

供試体
供試体

ロードセル

を荷重制御で繰り返し載荷する試験法（以下，NAT-SCB 試験）を新たに考案した．また，高温域はフランスで実績が多く，治具拘束による供試体破損が少ない 2 点繰り返し曲げ試験により 40℃の疲労抵抗性を評価した．
（1）常温域の評価（SCB 試験）※

柔軟性指数（FI） ＝ 破壊エネルギー ／ 最大荷重後の傾き ・・・ ①式※ 破壊エネルギー（FE） ： 破壊仕事量 ／ 破断面積25（Flexibility Index：以下，FI）と算出過程で得20られる破壊エネルギー（Fracture Energy：以下，FE）によって評価した．FE は曲げと引張仕事

柔軟性指数 FISCB 試 験 は ， ① 式 を 用 い て 柔 軟 性 指 数

1510量を併せた力学特性であるため，FE でもひび5割れ抵抗性を評価できるものと考えた．再生0

骨材の針入度低下や配合率増加に伴い FI は低下し，ひび割れ抵抗性が低下する傾向が認められた．また，再生骨材配合率と FE の関係は図-2 示すとおりであり，FI と同様に再生骨材の針入度低下や配合率増加に伴い低下する傾向が確認された．さらに，汎用的な評価方法として圧裂試験からも FE の算出を試

SCB試験
試験温度：25℃
01020 30 40 50 60
再生骨材配合率 （％）

15000

706000圧裂試験
試験温度：25℃
101,000

SCB試験
試験温度：25℃
020 30 40 50 60 70
再生骨材配合率 （％）

1020 30 40 50 60 70
再生骨材配合率 （％）

80

図-2 再生配合率と FE の関係

001,500

7000

9000

3000

2,00080

再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規

12000

再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規2,500500

図-1 再生配合率と FI の関係
圧裂試験 破壊エネルギー （J/m2）

骨材配合率と FI の関係を図-1 に示す．再生3,000

再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規

破壊エネルギー FE （J/m2）

評価結果

圧裂・破壊エネルギ－ （J/m2）

２－３

試験温度：25℃
6000
5000
4000
3000

y = 1.8565x + 1449.5
R² = 0.8434

2000
500

80

1000

1500

2000

2500

3000

SCB・破壊エネルギー （J/m2）

図-4 SCB と圧裂の相関みた．その結果は図-3 に示すとおりであり， 図-3 圧裂試験による FE の傾向

SCB 試験と同様に再生骨材の針入度低下や配合率増加に伴い一様に低下する傾向が確認された．また，SCB試験と圧裂試験による FE の関係は図-4 に示すとおり高い相関があり，圧裂試験を用いても FE を算出することで，ひび割れ抵抗性の評価が可能と思慮する．なお，上述の試験はストアス 60/80 ベースの再生骨材5（2）低温域の評価（NAT-SCB 試験）

4

再生骨材配合率と NAT-SCB 試験による疲労破壊回数の関係を図-5 に示す．
再生骨材配合率増加に伴い，一様に疲労破壊回数が低下する傾向が確認された．その傾向は再生骨材の針入度が 20 から 14 に低下することで疲労破壊回数

疲労破壊回数 （万回）でも実施し，改質Ⅱ型ベースと同様の傾向が得られた．

3210（3）高温域の評価（2 点繰り返し曲げ試験）-6 に示す．再生骨材の針入度低下や配合率増加に伴い疲労破壊回数が低下する

1014 に低下することで疲労抵抗性が 15～20％程度低下することがわかった．
３．おわりに疲労破壊回数 （万回）

12

抵抗性が低下したものと推察される．本研究では再生骨材の針入度が 20 から1020 30 40 50 60
再生骨材配合率 （％）

7080

図-5 低温域の疲労抵抗性

再生骨材配合率と 2 点繰り返し曲げ試験結果による疲労破壊回数の関係を図されているものの，40℃の温度域ではアスファルトの硬質化は改善されず疲労NAT-SCB試験
試験温度：10℃0が半減することがわかった．

傾向が確認された．これは，針入度の調整により 25℃の温度域では硬さが調整

再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規

再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規

8642点繰り返し曲げ試験
試験温度：40℃

201020 30 40 50 60
再生骨材配合率 （％）

7080

図-6 高温域の疲労抵抗性

わが国におけるアスファルト混合物の再生事業は半世紀を過ぎて再生骨材の低針入度化が進行し，変革の時期にあるといえる．維持修繕ストックが増大する中，今後も再生事業を継続するには低針入度再生骨材の活用は不可欠であるが，活用には再生混合物の品質評価方法の確立と品質規格の設定が必要であり，本研究で得られた知見が低針入度再生骨材を活用する一助になることを期待する．今後は，実際の再生骨材を用いた再生混合物の評価や実道における耐久性などを検証し，再生混合物の評価方法を確立したい．
【参考文献】
1)Impact of High Recycled Mixes on HMA Overlay Crack Development Rate, Road Materials and Pavement Design 20172)田湯文将，新田弘之他：混合物の疲労破壊抵抗性に関する評価方法の検討，日本道路会議，2019.11