中温化技術の新たな展開㈱ＮＩＰＰＯコーポレーション 技術研究所

加藤 義輝㈱ＮＩＰＰＯコーポレーション 技術研究所

高畑 浩二

１．はじめに

２．既往経緯地球温暖化が誘因とも言われる集中豪雨や真夏日の増

２−１ 中温化技術の開発

加、温暖化惹起ガスの 1990 年に対する削減目標を定め

CO2 削減に関連した研究開発は、加熱アスファルト舗

た 1997 年 12 月に京都で開催の気候変動枠組み条約(以装への中温化技術の適用という形で、京都会議以前の下、京都議定書)の本年 2 月よりの発効、以降の温暖化

1995 年から開始した。1997 年には、加熱アスコン製造ガスの増加(1990 年に対し 2003 年で 8%増、2004 年で時の混合性と舗設時における締固め性を、従来の加熱ア12.1%増 )への対処として省エネ法(エネルギーの使用スコンより向上させる中温化技術を実用化した。3)の合理化に関する法律)の見直し、そして CO2 排出量取これにより加熱アスコンの製造時における混合温度を引制度や環境税の導入が条約遵守から検討されている。

30 ℃低減し CO2 発生量を 15%削減でき、舗設時におけこのような現況にあって建設産業、特に舗装産業が占る転圧機械編成を簡素化することで CO2 排出量の 50%1)2)削減を可能にした。4)

める CO2 排出量が全体に占める割合は約 3% と僅かとは言え舗装のほとんどを占めるアスファルト舗装にあっ当該技術は、図−１に示すように加熱アスコンの製造て、アスファルト混合所(以下、合材工場)ではアスファ時に中温化材(結晶水を有する鉱物微粉末)を混入し、結ルトコンクリート(以下、アスコン)製造の排出ガスが工

晶水の気化によりアスファルトモルタル内に微細泡を発場周辺のコミュニティーとの共存で、路上工事の舗設現生させることで混合温度を低下させた場合にあっても十場では、アスコンからの熱放射と舗設機械の排出ガスが分な混合性が、さらに舗設時の温度低下の状態でも、そ沿道住民や道路利用者へのイメージ悪化等で問題視されの微細泡のベアリング的な働きによって転圧時の締固めているとも言える。

性が確保できる。そして、供用開始時には、微細泡が消本報告は、京都議定書の CO2 削減目標の 6%を満足さ失し通常のアスコンと同等の特性を有するものである。
細骨材＋ﾌｨﾗｰﾋﾞﾁｭｰﾒﾝ

ローラ転圧せるとして開発、実用化した中温化アスコンのサテライ●

トプラントでの普及展開と、交通供用の時間的制約を克微細泡●服した 50 ℃低減の高性能中温化アスコンの適用例を紹

粗骨材●

締固めによる骨材粒子の移動介したものである。
なお、この中温化アスコンは、欧米で同様の環境保全と健康配慮の両面の規制から適用が進展しているＷＭＡ

図−１ 中温化技術のしくみ(Warm Mix Asphalt)に相当し、50 ℃低減は、我が国分

なお、本中温化技術のための中温化材は、欧州で実用類のセミホット型2)に近づけたものである。

化されているタイプ 3 種（有機物添加材、合成ゼオライ-1-ト(合成結晶性水和アルミナ・シリケート)、プラントのを活用し、出荷後の温度低下による廃棄アスコンの削減

フォームドタイプ）の内、合成ゼオライトと同種で、効や、少量で長時間使用可能とする施工性改善のためのア果持続を図ったものである。ドイツでは、6.5 千万 t アスコン製造技術の検討を行った。

スコンの製造で 40 万 t の CO2 削減を目指し、健康面での懸念排出物のガス、微粒子が製造後で 75%減、現場３−１ サテライトプラント用アスコンの検討で 90%減となることを強調している。

(１) アスコンの共通粗・細粒材の検討

5)

サテライトプラントは、通常の合材工場と異なりコー２−２ 中温化技術の実績

ルドビン、加熱装置、ホットビン等を装備しない簡便な

この中温化技術は CO2 の排出量削減や早期交通開放装置である。従って、製造する加熱アスコンの種類を限を目的に、加熱アスコンの製造温度を 30 ℃低減する適定せざるを得ない。しかし、簡便な装置であっても多く用方法と、製造温度はほぼ従前どおりの加熱アスコンにの加熱アスコンの種類を製造することも必要である。

中温化材を混入することで品質確保と施工性改善を目的「舗装の構造に関する技術基準」に規定されている加6)とする適用方法に大別して適用してきた。

熱アスコンは、粗粒度、密粒度、細粒度、密粒度および何れの適用方法も従来工法よりコスト高となること、細粒度のギャップタイプ、密粒度および細粒度のＦタイプさらに開粒度の 11 種類である。

また、締固め度確保のために納入時の温度管理の従来規定の存在にもかかわらず、施工実績は年々増加傾向にあこ れ ら 11 種 類 の 加 熱 ア ス コ ン は 粗 粒 材 ( 粒 径 ≧る。後述する製品販売およびアスコン製造時の多くを占2.36mm)と細粒材(粒径＜ 2.36mm)に分けると、粗粒材める再生アスコンでの適用を除く過去 5 年間の施工実績と細粒材のそれぞれに 2 種類(20mm、13mm に大別)お2は約 37 万 m であり、その内訳は図−２に示すとおり

よび 3 種類(連続タイプ、ギャップタイプ、F タイプにである。また、適用実績における供用結果にも問題が生大別)の共通した粒度範囲に整理できる。それぞれの一じていないことも確認されている。

例を、図−３および図−４に示す。

舗装機械の簡素化
合材製造温度は従来通り
0.7%

寒冷期の施工性および品質向上
合材製造温度は従来通り
32.8%

締固め度向上合材製造温度
は従来通り
9.8%

100

密粒 粒度範囲90

細粒 粒度範囲
開粒 粒度範囲

80

CO2削減
合材製造温度
30℃低減
21.1%

通過質量
百分率
(%)

早期交通開放合材製造温度
30℃低減
35.6%

共通範囲

70
60
50
4030
20
1004.75

2.36

19.0

13.226.5

ふるい目の呼び寸法 (mm)

図−２ 中温化技術の適用実績

図−３ 粗粒材の共通粒度範囲
100

３．サテライトプラント用中温化アスコン

90

都市部における合材工場の建設、稼働には必要な敷地、通過質量
百分率(%)

運搬路の確保や周辺への CO2 発生に加え騒音、臭気、粉塵の発生など環境面で多くの制約を受ける。この対策として、合材工場と異なる場所に加熱貯蔵サイロを設置し、このサイロにアスファルトの計量装置、二次混合装

密粒 粒度範囲
細粒 粒度範囲80

開粒 粒度範囲70

共通範囲6050403020置などを組み合わせたサテライトプラントによる加熱ア10スコンの製造が行われるようになってきている。

0

ここでは、サテライトプラントで小規模維持修繕工事

0.075

0.150.30.6

ふるい目の呼び寸法 (mm)

図−４ 細粒材の共通粒度範囲への使用を対象とした加熱アスコンの製造に中温化技術-2-2.364.75このように、粗粒材と細粒材の共通粒度範囲を有する

14安 定 度 (kN)

骨材群を組み合わせる方法により、最少のサイロ数で複数の加熱アスコン種類の製造が可能となる。
(２) 共通粒度範囲としてのマーシャル試験
ここでは、都心での小規模維持修繕工事を対象としたことから、F タイプを除く最大粒径 13mm の密粒度、細配合設計
中温化材(145℃)
中温化材(110℃)

121086

粒度および密粒度ギャップの各種加熱アスコンの製造を4考慮した。

4.55.05.56.06.57.07.5

共通粒度範囲を有する粗粒材と細粒材の各粒度を表−As量(%)

１および表−２と設定し、表−３に示す各種加熱アスコ

図−７ 最適 As 量と安定度との関係（密粒度アスコン）

ンのマーシャル試験を実施した。（密粒度ギャップアス

また、プラントミックスタイプの改質材(Ⅱ型)を添加

コンは、本検討で使用した細粒材の粒度と配合量の関係した場合も検討し、その動的安定度を、図−８に示す。

から共通する粗粒材の粒度を得ることができないため、10,000

単粒度粗骨材を組合せて粒度調整を行った。）なお、混ふるい目

粒表−２mm13.2%
100

4.7435.0

2.360

細粒材の粒度

ふるい目度

粒度mm
2.36%
1000.660.70.338.50.1522.60.075

13.9

動的安定度

表−１ 粗粒材の粒度(回/mm)

合および突固め温度は、それぞれ 155 ℃、145 ℃である。

1,000

100

通常の方法

共通粒度範囲

共通粒度範囲＋改質材

表−３ 各種アスコンの配合
項種

目

共通粒度範囲＋改質材＋中温化材

配 合 割 合% (wt)

図−８ 動的安定度(密粒度アスコン)
以上の結果、共通粒度範囲を有する粗粒材と細粒材を

類

粗粒材

細粒材

密粒度アスコン

57.5

42.5

細粒度アスコン
密粒度ギャップアスコン

42.5〔61.0〕

57.539.0

使用した中温化アスコンは、通常の加熱アスコンと同等の性状を有することが改めて確認できたことから、サテ当然のことながら、何れの加熱アスコン種類ともマーライトプラントに十分適用可能と判断した。

シャル特性値は問題ない結果であった。

(３) 最適As量相当を加えた細粒材を使用した検討

この試験から得られた最適アスファルト量(以下、最サテライトプラントで品質規格を満足するアスコンを適 As 量)の各種アスコンに中温化材を添加したマーシより効率的、合理的に製造する方法を検討した。
内容は、サテライトプラントに As 添加装置を装備せりである。なお、中温化材を添加した際の突固め温度は、ず、製造予定の加熱アスコンの最適 As 量相当の As を145 ℃と 110 ℃とした。

混合所で混入した細粒材(切削材の細粒分の活用も考慮）2.40に、加熱粗粒材と中温化材を混合する場合を想定した検2.38討を実施した。得られた結果のうち、密粒度アスコンの2.36

例を図−９に示した。図には密粒度アスコンの配合設計

3密 度 ( g/cm )ャル試験結果の一例は、図−６および図−７に示すとお時の As 量と密度の関係も併記した。

2.34配合設計
中温化材(145℃)
中温化材(110℃)

2.32

なお、実際のサテライトプラントで製造する場合、サイロに一定時間ストックすることを想定して、最適 As

2.30
4.55.05.56.0

As量

図−６6.57.0

量相当を混入した細粒材は、130 ℃で混合後、6 時間保7.5(%)

温した後に使用した。

最適 As 量と密度との関係(密粒度アスコン)

図より、密度が若干低下する傾向が認められた。しか-3-ホットサイロは、加熱粗粒材用 100t および加熱細粒し、安定度は逆に多少増加する傾向にあった。

材用 100t 容量のものを各々 1 基ずつ、それらから排出、2.40計量する計量ホッパ、さらに中温化材などの特殊添加材計量ホッパ、As 計量槽およびミキサの構成である。

3密 度 ( g/cm )

2.38
2.36

懸念される周辺への環境面への配慮には、騒音はプラ

2.34

ント前面に自社ビルを建設し、臭気は苦情発生への安全配合設計
保温無し
6時間保温2.32を期して加熱アスコン製造時のマスキングによる方法で対処した。さらに加熱粗粒材および加熱細粒材の、運搬

2.30
4.55.05.56.0As量6.57.0中や荷下ろし時における粉塵発生の抑制対策は、合材工

7.5

(%)

場において微量(1%未満)の As でコーティングしたもの

図−９ 適正 As 量相当の細粒材による検討を搬入することで対処した。この結果、As 量は分割混

この傾向は、細粒度アスコンや密粒度ギャップアスコ入となる。

ンにおいても同様であり、サイロへの合材の貯蔵時間の(２) 試験練り影響が若干あるものと判断された。

前述の経緯から中温化アスコンの製造に先立つ試験練

なお、3 種類の加熱アスコンの適正 As 量(最適 As 量りは、密粒度アスコンおよび細粒度アスコンとし、Asとは異なる)に相当する細粒材の As 量は、11.9%(各ア量の分割混入の検討を行った。通常の合材工場での混合スコンの共通モルタルとして適用できるよう、最適 Asとは異なるため、中温化アスコンの混合時間と混合温度量から細粒材の As 量を算出し平均したもの)と As のリを変化させ、空隙率とマーシャル安定度試験から混合物ッチな細粒材の混合物となる。これをサイロに長時間ス性状を確認した。その結果の一例を、混合時間と空隙率トックした場合、その排出が難しくなる懸念も生じた。

および安定度の関係として図−１１、１２に示す。

上記の理由などから適正 As 量を混入した細粒材と粗6粒材を、アスコンの種類に応じた比率として、中温化材5(%)と同時に混合するだけとする製造の実用化は、排出を容空隙率易とする何等かのサイロ機構を採用しない限り難しいと判断した。

43
中温化材:有(145℃)
中温化材:有(110℃)
中温化材:無(145℃)
中温化材:無(110℃)

2３−２ サテライトプラントでの中温化アスコンの製造
1(１) サテライトプラントの製造機構

020

中温化アスコンの普及展開を目指し、品川区に建設したサテライトプラントは、上記に示す問題から As を現

中温化材:有(145℃)
中温化材:有(110℃)
中温化材:無(145℃)
中温化材:無(110℃)

14ートが隣接し、しかも限られた敷地であることから、図12
安定度 (kN)−１０に示すような簡便な機能に限定したものとした。

加熱粗粒材

80

図−１１ 混合時間と空隙率との関係

地で混合することとした。設置場所はマンションやアパ

スキップ
エレベータ

4060
混合時間 (秒)

加熱細粒材

1086

中温化材

アスファルト

40

走行式
計量ホッパ

204060混合時間 (秒)80

図−１２ 混合時間と安定度との関係

ミキサこれらの結果を、室内検討でのマーシャル特性値と比較すると、130 〜 150 ℃で 40 秒混合することで目標どおりの中温化アスコンが製造できることが確認された。

図−１０ サテライトプラント略図-4-

(３) 中温化アスコンの製造

ホイールトラッキング試験による耐流動性などを行って本サテライトプラントの本格的な稼働は、平成 14 年 4おり、通常の加熱アスコンと同等の性状であることを確月からである。小規模維持修繕工事を対象としているに認した。7)も係わらず図−１３に示すとおり、その製造、出荷量は(２) 厚層施工への高性能中温化アスコンの適用
50 ℃低減の高性能中温化アスコンは開発後、小規模順調に推移し、その目的を果たしてきている。

での実施例はあったものの、最初で大量の適用は新千歳
25,000

走路を夜間工事で一晩の間に 42cm のアスファルト舗装(t)15,000を切削カバーし、翌朝供用するという過酷な条件であっ製造量

空港の滑走路の改良工事であった。この改良工事は、滑20,000

10,000た。その施工断面は、図−１４に示すとおりである。8)5,0000平成14年度

平成15年度

平成16年度（11月末現在）

図−１３ 中温化アスファルト混合物の製造量
また、製造している中温化アスコンの種類は、概ね密粒度アスコンが 90%、細粒度アスコンが 10%であり、ごく僅かに開粒度アスコンも出荷している。
なお、過去 2 年間の実績からは 2 月および 3 月に出荷
図−１４ 施工断面量が多いという特徴が見られる。施工時期が気象条件からは一番厳しい時期であるにも係わらず、中温化アスコ

本工事は、厚層施工であることから大粒径アスコンをンの特徴が十分発揮され、かつ適用現場における施工性使用した。試験施工での締固め特性(表−４参照)にも見も評価されているものと考えている。

られるとおり、高性能中温化アスコンは従来の中温化アスコンと同等の性能を示しており、後述する CO2 削減

４．さらなる温度低減への取り組みのさらなる寄与と、交通供用の時間的制約を受ける対応技術として適用可能と判断できた。

既往の中温化技術は、通常の加熱アスコンの製造温度

なお、試験施工時における締固め特性の結果は、表−を 30 ℃低減させたものであった。しかし、CO2 削減へ

４に示すとおりである。のさらなる寄与や、交通供用の時間制約を受ける工事へ

表−４ 締固め特性の対応には、さらなる温度低減をした中温化技術が要求

転圧回数および密度されているのが現況である。
ここでは、製造温度の低減を 50 ℃まで可能とした高性能中温化アスコンの開発とその適用例について CO2混合物条件
暫定表層削減量、品質、熱放射の抑制について得られた結果を報

高性能中温化大粒径アスコン

t＝１６cm(110℃）
上層路盤
中温化大粒径アスコン
t＝２６cm(130℃）告する。
４−１ 高性能中温化アスコン(１) 高性能中温化アスコンの開発

上下平均８t振動ローラ（無振１回）（有振３回）
８〜２０tタイヤローラ（１２回）
3
締固め度 %
平均密度 g/cm
2.37598.1
2.410
99.5
2.39298.8

基準密度2.421g/cm3、締固め度規格98%以上
2.41499.5
上2.40799.3
中2.34996.9
下2.39098.6
平均
基準密度2.425g/cm3、締固め度規格98%以上

高性能中温化技術は、従来技術である中温化材を基本(３) CO2削減効果などに鉱物結晶水の気化温度に改良を加え、50 ℃の温度低当工事における中温化アスコンの製造は延べ 27 日間減に対応した発泡と滑性効果を付与する滑性材を使用すであり、関連したアスコンの製造も含めて、表−５に示る高性能中温化材を開発することで可能となった。

すとおりである。

当該技術の加熱アスコンでの検討は、ジャイレトリー試験による締固め特性、ラベリング試験による耐摩耗性、-5-

表より高性能中温化大粒径アスコンは、約 25%の CO2

５．おわりに削減できた結果が得られた。また、既往技術の中温化大粒径アスコンは 18%で、他試験工事においても表−６中温化技術の新たな展開として既往実績に対し、サテの約 15%の結果が得られている。

9)

ライトプラントからの出荷による普及とさらなる温度低表−５ 新千歳空港滑走路改良工事例減を図って、供用までの時間的制約のある工事への適用

目

合材
製造数量
t

例をまとめた結果は、以下のとおりである。

密粒度アスコン

9,977

88,190

8.84

19.92

4,808

35,007

7.28

16.40

17.7

小規模な維持修繕用の中温化アスコンを出荷して、その3,144

20,954

6.66

15.00

24.7

普及展開を図ることができた。

項合材

中温化
大粒径アスコン
高性能中温化
大粒径アスコン

燃料
使用量
L

燃費

合材1t当たり
CO2排出量kg/t

L/t

CO2排出量削減率%(１)骨材の分類、調整を図り、中温化技術を適用したことで、簡易なサテライトプラントであるにも係わらず、

表−６ 国道 42 号線切削オーバーレイ工事例
項目

合材
再生
密粒度アスコン
中温化再生
密粒度アスコン

合材
製造数量t

燃料使用量
L

燃費

合材1t当たり
CO2排出量kg/t

L/t

442

4,42410.01

22.53

445

3,777

8.4919.23

なお、都心部のプラント設置ということもあって、各々の車両の運搬距離の低減もあり、その燃費での CO2

CO2排出量削減率%削減も付随的に図られているのではと推測している。
(２)通常より 50 ℃低減した高性能中温化アスコンの大規模な工事への適用の結果、適切な供用開始時間の確保

14.6と CO2 の削減が約 25%であることが確認できた。

何れからも中温化技術が、CO2 削減に効果があること

また、舗設されたアスコンからの熱放射は、約 80MJ/t
3軽減でき、適用工事の合計で都市ガス約 5,600m 燃焼相が証明された。
また、供用までに舗設されたアスコンから放射される当が削減されたと推測された。

熱量が低減されることも温暖化関連では有効と言える。
放射される熱量は、アスコン製造時に消費された熱量

最後に、加熱アスコンの製造量は、1990 年より約 10%（製造時の熱効率があるものの、これを無視する）の放減少していること、再生アスコンの製造割合が 1990 年射に相当するとみなせ、中温化アスコンで -1.56/t、の 10%から約 60%増加していること、舗装での CO2 発/t の重油の節減となっ生は 3%程度であることなどから舗装産業は京都議定書

高性能中温化アスコンで -2.1610)ている。ここで、重油の発熱量は 42MJ/kg であるので、を達成しているとの見方も一部にあるが、プラントの稼アスコン 1t 当たり（重油の密度 0.88kg/）56.9MJ およ

働や舗設時および供用中のアスコンの熱放射の問題もあび 79.8MJ の熱放射が通常のアスコンに比べて減少したって、国民から温暖化防止、省エネ対策に対し十分な理こととなる。

解が得られていないとも受け取れる。
このような趨勢を考慮すると、中温化アスコンの積極

この熱量を身近な都市ガス消費に例えると、その発熱
310)

量は 45MJ/mであるので、各々のアスコン 1t 当たり的活用により CO2 削減、健康懸念の払拭、舗設時の熱1.3m と 1.8m の都市ガス消費の熱量となる。表−５の放射の節減、施工性の改善とその品質確保等が図られて333製造でみると密粒度アスコンに比べ約 12 万 m の都市いくことで各種対策を実践していることへの的確な理解

ガス燃焼に相当する熱を抑制したと言える。

が得られることを期待したい。

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2003.2

-7-