アスファルトラバーの粘度特性に関する研究
交通工学研究室：大西邦明
指導教官：丸山暉彦
1. はじめに

3. AR バインダーの検討

アメリカ合衆国南部のアリゾナ州等の道路

AR バインダーの粘度試験に用いた主な材料

舗装に，アスファルトラバー（以下 AR という）はストレートアスファルトとゴム粉である．ゴと呼ばれる舗装がある．AR とはアスファルト

ム粉は PS（乗用車用タイヤ）と TB（トラックに自動車やトラックの廃タイヤを微粉砕したとバス用タイヤ）の 2 種類を使用した．

ゴム粉を混入した道路舗装である． AR の特徴

AR バインダーは，200℃まで加熱したアスフは舗装の耐久性が高いこと，廃タイヤのリサイァルトにゴム粉を加え，攪拌機を用いて 20 分クルができることなどが挙げられる．アメリカ

間で攪拌混合を行って作製した．その後，温度では 1991 年に AR に関する法律が施行されてを 175℃に調整し，Brookfield 社の RVDV−Ⅱ

1）2）．リサイクルの必要性が問われている＋型の回転粘度計を用いて粘度測定を行った．

近年，リサイクルできる多機能の舗装であるアスファルトへのゴム粉の混合割合は重量比

AR を日本にも導入しようとする計画が浮上しの 10〜20％とした．アスファルトとゴム粉のた．そこで AR を日本に導入するための研究が混合後の熟成時間は 4 時間までとした．粘度試始められた．

験と並行して，バインダーの混合状態を確認すいるるために，顕微鏡で観察を行った．
2. 研究目的

図-1 は粘度と温度の関係を示している．温度

AR の特徴は粘度が高いことである．粘度がが増加すると粘度は減少している．この図より高くなれば，骨材の付着力が上がり，舗装の強粘度は温度により大きく変化するといえる．本度や耐久性を高めることができる．しかしなが研究では ASTM（アメリカ材料試験協会）のら AR の粘度には未解明な点が多い．AR の粘AR 基準値と比較するために 175℃粘度を測定

度はゴム粉の種類，ゴム粉の混合割合や熟成時する．

間等で変化する．
そこで本研究では AR バインダーの粘度特性60とを目的とし，粘度試験と顕微鏡観察を実施した．また，AR 混合物であるゴムチップ入り開粒度 AR を実用化するための基礎的な検討も行った．ゴムチップ入り開粒度 AR の検討の第一段階として，強度試験であるマーシャル安定度試験を実施した．マーシャル安定度試験の基準

粘度（ｄPa・ｓ）を把握し，最適な粘度となる条件を提案するこ50

175℃粘度を測定

4030
20100100120140160

180

温度（℃）

安定度を満たすことが可能となる配合条件を検討し，ゴムチップ入り開粒度 AR の実用化の可能性を見出す．

図-1

粘度と温度の関係

200図-3 は PS を混入したバインダーの粘度試験結果である．ゴム粉の混合割合が増えれば粘度が重量比で 15％混入されたもの）と AR17.5 がASTM の粘度範囲に入った．また，熟成時間が増加すれば粘度も増加することがわかる．特に50
粘度（dPa・s）も増加する．AR15（AR バインダー中にゴム粉

43384027302010AR15 と AR17.5 に熟成による粘度増加が顕著

PSTB2099 1110%12.5%

50に表れている．これより安定した粘度を得るに15%17.5%

混合割合（%）

はゴム粉を 15％以上混入し，2 時間以上の熟成
図-2が必要である．

PS と TB の粘度比較

図-2 はバインダーに PS と TB を混入した時の粘度を比較した図である．混合割合に関係な

図-4 はバインダーを顕微鏡により倍率 30 倍

く PS より TB を混入したバインダーの粘度がで観察した時の写真である．熟成時間と供に写大きくなった．TB は PS と比較して天然ゴムの真の黒い面積が増えている．これはゴム粉がア割合が多いことが原因であると考えられる．こスファルトを吸収し，膨潤したためである．膨の結果より粘度を大きくするにはゴム粉の種潤することにより粘度が増加していると考え類を TB にする方がよいといえる．

られる．
AR15AR12.5

AR10AR17.550

粘度（dPa・s）

40

AR17.5：

ASTM規格30

バインダー中に20ゴム粉が 17.5％混10入されているもの

0060

図-3120
熟成時間（分）180240

粘度結果（PS）

熟成 1 時間

混合直後

図-4

熟成によるゴム粉の 膨

熟成 3 時間

4. AR 混合物の検討

強度試験を行い，基準強度を満たす配合を決定する．ゴムチップ入り開粒度 AR とはバインダー中にゴム粉を，骨材中にゴムチップ（廃タイヤより製造）を混入した排水性舗装である．ゴ

ゴムチップ割合

ゴムチップ入り開粒度 AR の実用化のために

6号骨材

ゴムチップ（大）

20%

40%
60%
配合割合

粗砂

石粉

0%
10%
20%
30%
0%

ムチップは粒径の異なる 2 種類を使用した．粒80%

100%

径の大きいゴムチップと小さいゴムチップを，
図-6

それぞれゴムチップ大とゴムチップ小と呼ぶ．
ゴムチップ入り開粒度 AR の配合設計を行った．
図-5 に配合設計のフローを示す．

配合①ゴムチップ入り開粒度 AR の安定度の予想が困難であったため，最初に空隙率を優先させて配合設計を行った．図-6 に示すようにゴムチッ
プ 0％の時を基準配合とし，6 号骨材の 1 部と目標マーシャル安定度ゴムチップとを入れ替えた．使用したバインダ
ーは高粘度バインダー，AR17.5，AR15，AR12.5

材料の選定の 4 種類である．
骨材配合比の決定

NO6・密度試験（空隙率）
YES

安定度（ｋN）

基準値
・マーシャル安定度試験

AR17.5%
AR12.5％

高粘度
AR15%

5432
1

配合の決定

00

図-51020
ゴムチップの割合（％）

30

配合設計のフロー
図-7

試験結果①配合を決定するために，マーシャル安定度試
験と密度試験を実施した．これらの試験は舗装

図-7 はマーシャル安定度の結果である．ゴム試験法便覧の試験方法に準拠して行った 3）．マチップが混入されると安定度は減少する．高粘ーシャル供試体はマーシャルランマーを使用

度バインダーのゴムチップ 0％の時以外は基準し，混合温度 180℃，締固め温度 165℃の条件値を下回った．AR バインダーでは基準値であの下，両面 50 回突きで作製を行った．アスフ

る 3.5ｋN を満たすのは難しいと考えられる．

ァルト量は 5.8％とした．マーシャル安定度のまた，ゴムチップ大を混入すると安定度が大き

基準値は排水性舗装技術指針（案）の基準値でく減少することがわかった．

ある 3.5kN を採用した 4）．

6号骨材

7号骨材

ゴムチップ小粗砂

5. まとめ石粉①AR バインダーのまとめ

合成粒度

上限

AR の粘度特性の把握ができた．適切な粘度中央となる条件を以下に示す．

下限

・ゴム粉の混合割合は 15〜17.5％
0%

20%

40%
60%
配合割合

図-880%

・熟成時間は 2 時間以上

100%

・ゴム粉の種類は PS より TB

配合②②AR 混合物のまとめ
配合①の結果を踏まえて，配合②では安定度

ゴムチップ入り開粒度 AR は以下の条件の時を出すためにバインダーの粘度を高くし，ゴムにマーシャル安定度の基準値である 3.5kN をチップの混合割合を少なくした．骨材の配合の満たす．ただし，ゴムチップ小を 5％混入した

体積割合は図-８に示すとおりである．合成粒度場合である．

は排水性舗装の粒度範囲の中で 3 種類決定した． ・合成粒度が排水性舗装の粒度範囲の中央粒度
3 種類はそれぞれ合成粒度が異なる．上限範囲に最も近い合成粒度を上限と呼び，下限に近いものを下限と呼び，その間を中央と呼ぶ．バイ付近となる場合．
・バインダーに改質剤である TPS を 6％混入した場合．

ンダーには AR17.5 に TPS（バインダー改質剤）

上記のまとめより，ゴムチップ入り開粒度 ARを 6％混入したものを使用した．またゴムチッの実用化の可能性を見出した．

プ小をそれぞれに 5％混入した．

参考文献

空隙率5251）T.Lougheed,and A.T.Papagiannakis：

420315Viscosity Characteristics of Rubber-

2101500
上限

中央
合成粒度

図-9空隙率（%）

安定度（ｋN)

安定度

下限

結果②

Modified Asphalts，pp.153〜156，1996
2）U.S.Department of Trasportation，Federal

Highway administration：
Use of Recycled Paving Material，1993
3）（社）日本道路協会：舗装試験法便覧，pp.506〜515，1988

図-9 はマーシャル安定度試験と密度試験の結果である．上限と中央で安定度の基準値である 3.5ｋN を満たした．下限では基準安定度を満たさなかった．また空隙率が大きくなると安定度は下がることがわかった．配合により安定度は基準値を満たすことがいえる．以上の結果
よりゴムチップ入り開粒度 AR の実用化の可能性を見出した．

4）（社）日本道路協会：排水性舗装技術指針（案），pp.26〜35，1996