再生骨材の低針入度化を踏まえた再生アスファルト混合物の新たな評価方法と品質向上対策に関する研究㈱NIPPO 総合技術部 技術研究所 研究第二グループ

末原俊史㈱NIPPO 総合技術部 技術研究所

安藤政浩

国立研究開発法人 土木研究所 道路技術研究グループ

川上篤史

国立研究開発法人 土木研究所 材料資源研究グループ

川島陽子

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

本報は，低針入度化した再生骨材を含む再生混合物のわが国のアスファルト混合物は 1970 年代にリサイク

新たな評価方法の開発と，再生混合物の品質を向上させルが始まり，繰り返し再利用されることで再生骨材中にる再生用添加剤の添加方法を明らかにしたので報告する．

含まれるアスファルトの針入度が低下する傾向がある.
このことから，今後は，針入度の規格を満たさない再生

２．再生混合物の新たな評価方法の検討

骨材が増加し，持続的な再生利用が困難になるおそれが２－１ 試験材料ある．また，改質アスファルトの普及により改質由来の再生混合物の新たな評価方法の開発には，再生骨材の再生骨材が増えており，これも再生骨材の低針入度化が品質変動を極力小さくするため，室内で混合物を促進劣助長される一因と考えられる．

化させ，再生骨材を作製した．具体的には舗装調査・試

わが国では，再生アスファルト混合物（以下，再生混験法便覧（以下，試験法便覧）B020 を参考に，改質Ⅱ型合物）の評価項目として圧裂係数が舗装再生便覧に記載

アスファルトを使用して密粒度(13)混合物を製造し，されている．再生骨材の低針入度化は再生混合物の性状7.5kg を 36cm×24cm の金属製バットに敷き均し，110℃のに影響を及ぼすことが考えられるが，圧裂係数や疲労試乾燥炉で加熱することにより劣化させた．

1)

験によって評価した既往研究 は少なく，再生混合物のその際，加熱時間を変えることで，劣化程度が異なる3 種の再生骨材を作製した．各再生骨材の回収アスファ力学特性には未解明な部分が多い．
一方，再生混合物を製造する際には針入度を回復する

ルト針入度および針入度を 70 に回復させる再生用添加ために再生用添加剤を添加するが，再生骨材内部への浸剤の添加量は表-1 に，再生用添加剤の性状は表-2 に示す

透状態により性状が変化することが考えられる．
しかし，とおりである．

この再生用添加剤の浸透状態に関して均一性を確認した

再生混合物の配合は密粒度(13)の中央粒度を目標に設

研究事例は少ない．

定し，前述の劣化程度が異なる再生骨材を使用して配合

本研究は，再生骨材の低針入度化と再生骨材配合率が率を 30％，50％，70％と変化させた．なお，目標針入度高いというわが国の実状を踏まえ，これまで未解明であは再生用添加剤とストアス 60/80 を用いて 70 に調整した．

った再生混合物のひび割れ抵抗性と疲労抵抗性に着目し， ２－２ 新たな評価方法
再生骨材の針入度低下の影響は，アスファルトの劣化海外の評価方法も含めて新たな試験方法を検証した．
また，再生用添加剤の浸透性を高める新たな添加方法

や改質由来の影響を勘案すると，再生混合物は硬質化すを考案し，実機工場による製造と実路による試験舗装でることが考えられるが，その一方でたわみ追従性が低下混合物性状の向上効果を確認した．

した場合は，疲労抵抗性の低下が懸念される．ひび割れ

1

表-1 再生骨材の促進劣化時間と再生用添加剤量
促進劣化
時間

目標針入度

アスファルト種類(1/10mm)

(時間)
148
196
288

25～30程度
20前後
10～15程度

改質Ⅱ型

回収As
針入度
(1/10mm)

再生用添加剤量※(％)

27201410.6
12.7
23.3

リガメント
長さ

ノッチ深さ
ノッチ幅

項
試験温度

※ 再生用添加剤量 目標針入度：70の添加量

目

性状値

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％

0.0g/cm30.925

動粘度 （60℃）

mm2/s

引火点

密 度（15℃)

設定値
25（mm/min）
50（℃）

載荷速度
支間長
供試体直径
供試体厚さ

表-2 再生用添加剤の性状
項

目

ノッチ深さ
ノッチ幅
リガメント長さ※リガメント面積

(mm)
(mm)
(mm)

120
150
50(mm)
(mm)
(mm)

151.5
6030(cm2)※リガメント面積＝リガメント長さ×供試体厚さ

図-1 ＳＣＢ試験の載荷装置と試験条件

抵抗性や疲労破壊抵抗性の評価方法については，一般的

ピーク荷重
荷重、P（kN）に試験法便覧 B018T 曲げ疲労試験により評価されているが，試験機の構造上，高温条件で評価ができないこと
や，繰り返し再生された混合物は低温時に疲労破壊回数

ピーク荷重後の傾き(m)ポストピークの傾き（m）

臨界変位（u1）

破壊仕事量が増加することがあり，再生混合物の力学特性には未解最終変位（Ufinal）明な部分が多い．
ここで，海外に目を向けると，米国のイリノイ州では，変位、u（mm）

2013 年から「Semi-circular bending beam test：AASHTO TP

図-2 ＳＣＢ試験の変位－荷重曲線124-18」（以下，ＳＣＢ試験）を用いて再生混合物のひび割れ抵抗性を評価し，ハンブルグホイールトラッキング

柔軟性指数 (ＦＩ)＝試験と併用して再生混合物の品質基準を定めた事例 2)があることから，常温域(25℃)における評価として本試験

破壊仕事量／リガメント面積
ピーク荷重後の傾き

・・・①式(1)ＳＣＢ試験による評価により評価を行うこととした．

ＳＣＢ試験の載荷装置および試験条件を図-1 に示す.

次に，高温域での評価に関しては，40℃において車輪試験結果の解析は，図-2 に示す変位－荷重曲線より，①走行による再生混合物の繰り返し載荷試験を行った研究

式を用いて柔軟性指数（Flexibility Index：以下ＦＩ）を3)では，再生骨材の劣化状態とひび割れ抵抗性の関係を算出し，評価した．イリノイ州ではＦＩと実路のひび割見出した報告もあるが，本試験方法は走行回数 500 回毎れ率の関係を見出し，ＦＩをひび割れ抵抗性の指標としにひび割れ率を計測する必要があり，手間と時間を要す．ている．

そこで，高温域(40℃)の疲労特性の評価が可能な試験方

また，ＳＣＢ試験時に得られるデータを活用し，破壊法として，フランスで使用事例が多い２点繰り返し曲げエネルギーによる評価も行った．破壊エネルギーは，荷試験を試みることにした．

重と変位量の積算値である破壊仕事量（図-2 ハッチ部）

一方，再生用添加剤の添加量の観点から考えると，再をリガメント面積で除したもので，曲げ仕事量とピーク

生骨材の針入度が低いものほど，再生用添加剤の添加量荷重後の引張仕事量を併せた力学特性と解釈できる.そは増加する．再生用添加剤はアスファルトと比較するとのため，破壊エネルギーでもひび割れ抵抗性を評価でき感温性が低いため，再生用添加剤の添加量が多い再生混るものと考えた．

合物は，低温域でスティフネスが低下することが予想さ(2)２点繰り返し曲げ試験れる．そこで，低温域の疲労抵抗性を確認するため，新高温域の疲労抵抗性を評価する試験方法は，写真-1 にたな評価法としてＳＣＢ試験と「Nottingham Asphalt

示す２点繰り返し曲げ試験「Two-point Bending Test onTester」とを組み合わせた試験方法を考案し，これによりTrapezoidal Shaped Specimens ：EN12697-24」であり，混評価した．以下に，詳細を示す．

合物条件および試験条件は，表-3 に示すとおりである．

2

表-3 混合物条件と試験条件
混合物種
再生骨材のAs種混合物のAs種

混合物条件
密粒度(13) 目標針入度70
Pen14, Pen27
改質Ⅱ型
劣化水準
ストアス60/80 再生骨材配合率(％) 0, 30, 50, 70

試験温度=40℃

試験条件
載荷速度=25Hz
歪量=500μ試験条件
10℃
1.6kN
2Hz

繰り返し載荷試験温度
荷重載荷速度

波形=sin波

写真-2 ＮＡＴ－ＳＣＢ試験状況と試験条件
0.7

再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規混合物

繰り返し載荷圧裂係数 (MPa/mm)

繰り返し載荷0.60.50.4
試験温度25℃
試験数：30.3

写真-1 ２点繰り返し曲げ試験機と供試体

010203040506070807080

再生骨材配合率 (％)(3)ＮＡＴ－ＳＣＢ試験

図-3 圧裂係数の傾向

低温域における混合物の疲労特性を評価する試験方法

25としては，「Nottingham Asphalt Tester」を使用した「Indirect

再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規混合物

20

柔軟性指数 FI

Tensile Stiffness Modulus Test：EN12697-24」とＳＣＢ試験を組み合わせた試験方法を考案した．これは，ＳＣＢ試
験用供試体（半円型供試体）を用いて荷重制御により繰り返し載荷試験を行うもので，試験条件と試験状況は，写真-2 に示すとおりである．

15105

試験温度:25℃
試験数：400２－３ 検討結果

102030405060

再生骨材配合率 （％）(1)従来の評価方法（圧裂係数）による評価

図-4 再生骨材配合率とＦＩの関係
3500

試験温度は針入度試験と同じ 25℃とし，再生骨材配合率

3000

破壊エネルギー （J/m2）

検討のはじめとして，圧裂係数による評価を行った．と圧裂係数の関係を図-3 に示す．なお，図中に示す再生骨材配合率 0％の点は，ストアス 60/80 を使用し，密粒度(13)の中央粒度を目標とした新規混合物である．
同図より，再生骨材の針入度や配合率の変化に対して再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規混合物

2500
2000
1500
1000

試験温度25℃
試験数：4

明確な傾向が認められなかった.これは，舗装再生便覧に500はアスファルト針入度 60/80 の設計圧裂係数(20℃)は01020304050607080

再生骨材配合率 （％）

0.40～0.60MPa/mm であり，本試験温度は25℃であるが，図-5 再生骨材配合率と破壊エネルギーの関係ほぼ同様の値になったものと考えられる．

3000
破壊エネルギー (J/m2)(2)ＳＣＢ試験による評価
再生骨材配合率とＦＩの関係を図-4 に示す．再生骨材の針入度が低いものはＦＩが低い傾向にあり，再生骨材の劣化に伴いひび割れ抵抗性が低下する傾向が確認された．また，再生骨材配合率とＦＩの関係も，再生骨材配合率の増加に伴いＦＩは低下し,ひび割れ抵抗性が低下

2500
y = 139.61x - 15.6
R² = 0.859

2000
1500
1000
500
4する傾向が確認された.
次に，再生骨材配合率と破壊エネルギーの関係を

68101214
柔軟性指数 ＦＩ

1618

図-6 ＦＩと破壊エネルギーの関係

3圧裂試験 破壊エネルギー （J/m2）

図-5 に示す．再生骨材の針入度低下や配合率の増加に伴い，破壊エネルギーは低下する傾向が認められた．
また，ＦＩと破壊エネルギーの関係は，図-6 に示すとおり高い相関があり，破壊エネルギーでもひび割れ抵抗性が評価できるものと考える．
同様の結果は，ストアス 60/80 を促進劣化させた再生16000

再生骨材針入度▲Pen14 ■Pen20 ●Pen27 ◆新規混合物

14000
12000
10000
8000
6000
4000

試験温度25℃
試験数：32000
0骨材を用いても得られており，破壊エネルギーは，再生0102030405060
再生骨材配合率 （％）

骨材の劣化程度や再生骨材配合率の影響を評価する有7080

図-7 圧裂試験による破壊エネルギーの傾向効な手法と考える．

7000
圧裂試験 破壊エネルギ－ (J/m2)

さらに圧裂試験に関しても破壊エネルギーを算出した
結果を図-7 に示す.ＳＣＢ試験と同様に再生骨材の針入度低下や配合率の増加に伴い，一様に低下する傾向が認められた．また，ＳＣＢ試験による破壊エネルギーと圧裂試験による破壊エネルギーとの関係は，図-8 に示すとおり高い相関があり，汎用的な試験方法である圧裂試験

試験温度25℃
6000
5000
y = 1.8565x + 1449.5
R² = 0.8434

4000
3000
2000

を用いても破壊エネルギーを算出することで，ひび割れ

5001000

抵抗性の評価方法となることが明らかになった．

1500

2000

2500

3000

ＳＣＢ試験 破壊エネルギー (J/m2)

図-8 ＳＣＢ試験と圧裂試験の相関(3)２点繰り返し曲げ試験
140000率増加に伴い，疲労破壊回数が低下する傾向が確認され120000

疲労破壊回数 （回)

試験結果を図-9 に示す．再生骨材の針入度低下や配合た．その傾向は，針入度が低い再生骨材の方が低下傾向が大きく，針入度 20 以上の再生骨材と比較すると 20～30%疲労抵抗性が低い傾向にあった．
このことは，針入度を 70 にすることで 25℃の温度域の硬さは調整されているものの，40℃の温度域ではアス

疲労破壊回数▲Pen14 ●Pen27 ◆新規混合物
2点繰り返し曲げ試験

10000080000
60000

試験温度40℃
試験数：4

40000

ファルトの硬質化は改善されず，このために疲労抵抗性

01020304050607080

再生骨材配合率 （％）

が低下したものと推察される．

図-9 再生骨材配合率と疲労破壊回数の関係(4)ＮＡＴ－ＳＣＢ試験

50000に伴い，疲労破壊回数が低下する傾向が確認された．ま40000

疲労破壊回数 （回)

試験結果は図-10 に示すとおりであり，配合率の増加た，再生骨材の針入度の低下に伴い，大きく疲労抵抗性が低下することも確認された．この様な現象は，再生用添加剤の添加量が影響した可能性があるが，温度条件を変化させて検討するなどして要因究明が必要と考える．

疲労破壊回数▲Pen14 ●Pen27 ◆新規混合物NAT-SCB試験

30000
20000
10000

試験温度10℃
試験数：400３．再生用添加剤の添加方法の検討

1020304050607080

再生骨材配合率 （％）

３－１ 試験材料

図-10 再生骨材配合率と疲労破壊回数の関係

再生用添加剤の添加方法の検討には，改質アスファル
表-4 再生用添加剤の性状

ト舗装由来の実際の再生骨材を用いた．再生骨材の性状項を表-5，実機プラントで用いている再生用添加剤の性状

目

動粘度 （60℃）
引火点を表-4，再生混合物の配合を表-6 に示す．

３－２ 検討方法
本研究では，適切な浸透状態を確保するため，添加後

性状値
項83.10 飽和分

目
mass％

性状値
33.9
65.0274

芳香族分mass％

薄膜加熱後の粘度比

1.08

レジン分mass％

1.0

薄膜加熱質量変化率 ％-0.76

アスファルテン分 mass％

0.1

30.928密度（15℃）

4mm2/s
℃g/cm

の養生時間を延長する必要性があると考えた．しかし，

表-6 混合物配合

表-5 再生骨材性状
項 目
通13.2 mm
過4.75
質2.36
量0.6
百0.3
分
0.15
率
(%)
0.075
アスファルト量(%)
針 入 度(1/10mm)
軟 化 点(℃)

再生用添加剤は，一般的には再生骨材加熱後に添加するため，サージビンの貯蔵時間を延長すると加熱による劣化が懸念される．このため，常温で添加し，長時間養生する再生方法について検討した．
検討は，低針入度の再生骨材を使用して常温状態で再生用添加剤を添加し，一定の期間養生した後に混合物を製造する方法（以下，事前添加方式）を標準的な製造方

性状値
100.0
69.3
50.7
31.5
23.5
16.0
10.1
4.84
1273.5配合値 (%)
49.717.98.56.6
13.2
0.95.80
2.71
2.580.51

項 目
再生骨材
6号砕石
7号砕石
スクリーニングス
粗砂石粉
最適As量
新As(ｽﾄｱｽ60/80)
旧As
再生用添加剤表-7 再生用添加剤の添加方法と養生期間
再生骨材添加量(%)※2加熱(160℃)

19.6

1時間

※1

常温 (20℃)

15.6

1日、3日、7日

再生用添加剤の添加方式

養生期間を表-7 に示す.目標針入度は 70 とし，事前添加標準再生方式

方式は，再生骨材の針入度が変動した場合でも随時，添

事前添加方式

加熱後添加
加熱前添加

養生期間

4.0
加熱後添加※2 加熱(160℃)※1.加熱前添加：再生骨材を加熱前に添加剤を添加する方法※2.加熱後添加：再生骨材を加熱後に添加剤を添加する方法

加量の調整ができるよう，加熱後添加（全量の約 3 割程度）と併用する方法とした．混合物性状試験は，25℃の2200

破壊エネルギー (J/m2)

混合物特性をＳＣＢ試験により，低温域(10℃)はＮＡＴ－ＳＣＢ試験，高温域(40℃)は２点繰り返し曲げ試験により、標準再生方式と事前添加方式を比較した．

３－３ 検討結果
事前添加方式の養生日数と破壊エネルギーとＦＩの結11

試験温度：25℃
試験数：4●破壊エネルギー▲柔軟性指数［FI］

2000

1時間

101800

91600

81400

71200

果を図-11 に示す．事前添加方式は養生期間の経過に伴

柔軟性指数 ＦＩ法（以下，標準再生方式）と比較した．添加剤量および6012345678

い，ＦＩと破壊エネルギーが 20～30%増加する傾向が認

養生日数 （日）められた．ここで，前章の図-5 では，針入度 14 は針入

図-11 事前添加方式の養生日数と混合物性状の変化
2.0
疲労破壊回数 （万回)った．しかし，事前添加方式により再生混合物を製造す
ると，ＦＩや破壊エネルギーは 20～30%向上することから，針入度が 20 未満の再生骨材を使用しても針入度 20以上の再生骨材を使用した混合物と同等程度のＦＩや破壊エネルギーに引き上げられる可能性があると考えられ

試験温度：10℃
試験数：41.81.6

NAT-SCB疲労試験

1.41.21.00.80.60.4

る．なお，養生日数 3 日と 7 日では大きな差異はなく，20℃の気温条件では 3 日以上の養生が必要と判断される．
次に，疲労試験の結果を図-12 に示す.事前添加方式は，低温域(10℃)と高温域(40℃)のいずれの試験条件におい標準再生方式

目(m)
(m)
(mm)
再生用添 加熱前添加
加剤量(%) 加熱後添加混合物種類
再生骨材配合率 (%)
混合物製造温度 (℃)
初期転圧温度(℃)
二次転圧温度(℃)

3～7 日間養生した後に混合物を製造する技術）は，再生混合物の混合物性状の向上に有効であり，低針入度再生骨材の活用を補助する一方策として期待できる．

試験温度：40℃
試験数：412

2点繰り返し曲げ試験

1086420

標準養生 ７日養生
事前添加

表-8 試験舗装概要
延延長幅幅員
舗装厚

事前添加方式（常温で再生用添加剤を再生骨材に添加し７日養生
事前添加

14

図-12 事前添加方式の疲労抵抗性（室内）項ても疲労破壊回数が 30%程度増加した．
以上のことから，

標準養生

16
疲労破壊回数 （万回)

度 20 と比較してＦＩや破壊エネルギーが 20～30%低か

事前添加方式403.65015.6－19.64.0
再生密粒度(13)
50
170
140
100４．実路における試験舗装

写真-3 試験舗装完成状況

前述の室内試験より，事前添加方式は再生混合物の疲労抵抗性を向上させる効果が確認されたため，実機プラントにより製造し，混合物性状を確認するとともに，実路で試験舗装を実施して施工性を確認した．

標準再生方式

製造は，当社の御殿場合材工場において，前述と同様事前添加方式

写真-4 再生骨材の状況

52400
2200

破壊エネルギー （J/m2)

実路における試験舗装は芦ノ湖スカイラインにおいて実施した．概要は表-8 および写真-3 に示すとおりである．
事前添加後の再生骨材状況は，写真-4 に示すとおりであり，事前添加方式は再生用添加剤により黒色に変色している．しかし，施工後の舗装表面は，ほぼ同等の仕上

20

試験温度：25℃
試験数：42000
1800
1600
1400
1200

がりであり，混合物の施工性や転圧時の落ち着きもほぼ

試験温度：25℃
試験数：418
柔軟性指数 FIに標準再生方式と 7 日養生の事前添加方式を比較した．

161412108

標準再生

6

事前添加

標準再生

事前添加

図-13 破壊エネルギーおよび柔軟性指数（実機）同等であった．
実機工場で製造された混合物の性状を図-13 に示す.

疲労破壊回数 （万回)較して，破壊エネルギー，ＦＩともに約 20～30％向上することが分かった．次に，ＮＡＴ－ＳＣＢ試験と２点繰り返し曲げ試験により疲労抵抗性を比較した結果を図-14 に示す.事前添加方式は，いずれの温度域においても試験温度：10℃
試験数：41.6

NAT-SCB疲労試験

1.41.2
1.00.80.6

疲労抵抗性が約 40～50％向上する結果が確認された．

161.8

疲労破壊回数 （万回)2.0

事前添加方式により製造した混合物は，標準方式と比試験温度：40℃
試験数：412

2点繰返し曲げ試験

1086420.40
標準再生

さらに，現場採取コアによる圧裂試験の結果を図-15

14

事前添加

標準再生

事前添加

図-14 事前添加方式の疲労抵抗性（実機）に示す.事前添加方式は，圧裂試験から得られる破壊エネ
7000
圧裂破壊エネルギー （J/m2)

ルギーも約 20％向上することが分かった.

５．まとめ
本研究では，ＳＣＢ試験から得られるＦＩや破壊エネルギーで判定することにより，再生混合物のひび割れ抵抗性に関して定量的な評価を可能にした．さらに，圧裂6500

試験温度：25℃
試験数：3,t=40mm
切取りコアによる

6000
5500
5000
4500
4000

試験から得られる破壊エネルギーでも同様の評価が可能

標準再生事前添加

図-15 現場コアによる圧裂試験の破壊エネルギーであり，汎用的な評価手法も見出した．次に，疲労抵抗性に関しては，高温域(40℃)と低温域(10℃)で２種の疲労特性を検証した。高温域では 2 点繰り返し曲げ試験でるといえる．維持修繕ストックが増大する中で，今後も再生骨材の劣化の影響を評価し，低温域では「Nottingham

再生事業を継続するには，低針入度再生骨材の活用は不Asphalt Tester」とＳＣＢ試験を組み合わせた疲労試験で可欠であるが，活用には再生混合物の品質評価方法の確再生用添加剤の影響を評価した．２種の評価方法は，い立と品質規格の設定が必要であり，本研究で得られた知ずれも再生骨材の針入度低下や配合率増加に伴い，一様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に疲労破壊回数が低下する傾向が確認され，再生混合物する．今後は，実道における耐久性や長期的な供用性なの疲労抵抗性に関しても具体的な評価方法を見出した．

どを検証し，再生混合物の評価方法を確立したい．

また，低針入度の再生骨材に再生用添加剤を常温で添加し，3 日以上養生後に混合物を製造する方法は，従来参考文献の製造方法の混合物より破壊エネルギーや疲労抵抗性が

1)高橋修，平澤佑太：品質基準を下回る再生骨材を使用20～30％向上することを確認した．この製造方法は，針した再生アスコンの性能評価に関する一検討、土木学

入度が規格を外れる再生骨材を使用した際に低下する混会論文集 E1(舗装工学),vol.74,No32)Impact of High Recycled Mixes on HMA Overlay Crack

合物性状を補う方法として有効な技術と考える．

Development Rate, Road Materials and Pavement Design2017

６．おわりに

3)田湯文将，新田弘之他：混合物の疲労破壊抵抗性に関わが国の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，変革の時期にあする評価方法の検討，日本道路会議,2019.116