物理系凍結抑制舗装における物理系凍結抑制舗装における氷板破砕機能
における氷板破砕機能の氷板破砕機能の検証
交通工学研究室
指導教員

小泉綾香
中村健

丸山暉彦
１．概要

べり抵抗測定車，振子式スキッドレジスタンス

1990 年に『スパイクタイヤ粉塵の防止に関すテスタ，DF（Dynamic Friction）テスタ等が用いる法律』が発布され，スタッドレスタイヤが普られる．本研究では，試験室において供試体の及した．それ以来，滑りやすい路面が増えて，すべり抵抗値を簡便に測定することができる，積雪寒冷地における冬期路面管理が重要な課

振子式スキッドレジスタンステスタを用いた．

題となっている．

振子式スキッドレジスタンステスタはイギ

このような状況下，冬期路面を改善する方策

リスで開発された試験装置で，振子形の重錘のの一つとして，凍結抑制舗装の開発が進められ先に付いたゴム製スライダの縁が供試体表面てきた．凍結抑制舗装は，路面を暖めて融雪をを滑動するときの抵抗値を測定するものであ行うロードヒーティングと比べると，建設コスる．このときの評価値を BPN（British Portable

トが安価で，路面の維持管理も簡易である．こNumber）と称し，動摩擦係数の約 100 倍の値にのため，建設コストの縮減が求められる近年に相当する．3)図-1 に本試験で用いた振子式スキ

おいては，凍結抑制舗装の需要は年々増加傾向

ッドレジスタンステスタを示す．にあり，冬期路面対策の中でも最も有望な方策

３．氷膜破砕試験と位置づけられている．1)

本研究では，供試体表面に水分を定期的に散凍結抑制舗装は，凍結抑制効果の発現原理の布しながら，ホイールトラッキング試験機によ違いにより，化学系凍結抑制舗装，物理系凍結り荷重を加えることで，荷重によって氷板が破抑制舗装および物理･化学系凍結抑制舗装に分砕され，凍結が抑制されるのか検証を行った．

類される．本研究で扱う物理系凍結抑制舗装は， 以下に，氷膜破砕試験の実施要領について述べ
舗装体内の弾性材料が車両荷重によって変形る．

することで舗装表面の氷板が破壊されると見

３-１ 供試体込まれている．しかしながら，詳しいメカニズ

本試験では，凍結抑制舗装の供試体として，ムは未だ解明されておらず，凍結抑制効果の評

ポーラスアスファルト混合物(最大粒径 20mm)2)の表面空隙にゴムチップ入りレジンモルタル

価方法も確立されていないのが現状である．

本研究では，物理的凍結抑制舗装（以下凍結抑制舗装と記す）について氷膜破砕試験を行い，凍結路面のすべり抵抗値を評価指標として用いて，その凍結抑制効果を検証した．
以下，物理的凍結抑制舗装を凍結抑制舗装と記す．
２．すべり抵抗値
すべり抵抗値
すべり抵抗値とは，舗装表面と車両タイヤとの間に生じる摩擦抵抗値のことで，測定にはす
図-1 振子式スキッドレジスタンステスタ

をすり込んだもの，およびその比較対象として④ 10 分経過後，供試体を試験機から取り出密粒度アスファルト混合物(最大粒径 13 mm)のし，振子式スキッドレジスタンステスタ供試体を使用した．供試体の作製は，舗装調査･のスライダの接地長が 124～127 ㎜となる

試験法便覧；B003 ホイールトラッキング試験方

ように器械を供試体にセットする．この4)

法 に準拠し，供試体寸法は 300mm×300mm×とき，割れた氷が供試体表面に残ってい50mm とした．

る場合は，刷毛で取り除いておく．

３-２ 試験条件⑤ 振子を振らせ，そのときの BPN の値を読

氷膜破砕試験の試験条件を表
表-1 に示す．ホイー

み取る．BPN の測定は，ホイールトラッ

ルトラッキング試験は通常ソリッドタイヤをキング試験機の載荷輪が作用した箇所，用いるが，本試験では冬期路面における舗装表作用していない箇所について行った．

面の凍結抑制効果の評価を行うため，スタッド⑥ 以上の②～⑤を BPN が 30 程度に低下す

レスタイヤに似せたブロックタイヤを使用しるまで繰り返す．なお，密粒度混合物のた．タイヤのトラバース走行速度と荷重は標準供試体において，完全に氷が張った状態のものであった．

での BPN 値が 30 程度であったことから，供試体表面への散布水量は，長岡市の 12 月

この値を用いた．

における月別平均降水量 300mm を参考に，表表-1 氷膜破砕試験の試験条件面（300mm×300mm）に対して，1 時間あたり最項目

条件

養生時間

12hr

氷板破砕効果の影響を比較するため，20 cm /hr，養生温度－10℃

10 cm3/hr の条件でも試験を行った．

試験温度

－10℃

３－３ 試験方法

試験時間

10 分

走行速度

21 往復/分

使用タイヤ

ブロックタイヤ

載荷荷重

686N

散布水量

36,20,10 cc/30×30cm2/hr

3

大 36 cm とした．また，散布水量の違いによる
3

本試験では，－10℃で養生した後，供試体表面に水分を散布し，ホイールトラッキング試験機により繰り返しトラバース走行を行った．10分間の走行後，振子式スキッドレジスタンステ
スタを用いて BPN を測定した．そして，トラ

STARTバース走行と BPN の測定を繰り返した．本試
験のフローを図
図-2 に示す．図中の数字は，以下①供試体を養生の手順と対応する．
②供試体表面に水分を散布

本試験の実施手順について以下に記述する．
① 供試体を－10℃で 12 時間以上養生する．
② 霧吹きを使用して供試体表面に水を均一③ホイールトラッキング試験機にて載荷に散布する．散布する水は，凍り易くす④⑤BPN 測定るため，氷で 0℃近くまで冷やしたものを使用する．
③ 試験温度を－10℃とし，ホイールトラッキング試験機によって繰返し走行を行う．

NO⑥BPN＜30YES
END

図-2 試験フロー４．試験結果および試験結果および考察および考察
各散布水量に対する氷膜破砕試験の結果を図
図100-3～図
図-5 に示す．横軸に経過時間，縦軸に測定密粒度混合物（散水前）

80した BPN をとり，凍結抑制舗装と密粒度混合物

凍結抑制舗装（散水前）についての試験結果，および比較対象として散BPN

水前に測定した各供試体の氷膜が全く生成され6040ていない状態での BPN を示す．

BPN はすべり抵抗値であり，BPN が大きい

20

凍結抑制舗装(載荷)
凍結抑制舗装(非載荷)
密粒度混合物(載荷)ほど滑りにくく，小さいほど滑りやすい路面であるといえる．凍結抑制舗装については，0010 分おきに BPN の測定を行い，実質走行時間

1020304070

図-3 試験時間と BPN の関係（散布水量 36 cc/hr）

験開始から 10 分の時点で供試体表面に氷板が完全に生成されていたため，BPN は 30 程度と100低い値をとっている．これ以上に，BPN が低密粒度混合物（散水前）下することは考えにくいため，試験開始から8030 分の時点で試験を終了した．

凍結抑制舗装（散水前）60

BPN経過，すなわち供試体表面の散水量の増加に60経過時間(分)は 60 分とした．密粒度混合物については，試図-3 より，凍結抑制舗装の BPN は，時間の5040伴い低下する傾向を示している．また，凍結20抑制舗装の結果は，50 分経過時までは載荷お凍結抑制舗装(載荷)
凍結抑制舗装(非載荷)
密粒度混合物(載荷)

よび非載荷に関係なく，密粒度混合物の BPN0より大きい値となった．以上より，凍結抑制

010203040506070

経過時間(分)舗装は密粒度混合物よりも，凍結抑制に効果があると考えられる．

図-4 試験時間と BPN の関係（散布水量 20cc/hr）

さらに，凍結抑制舗装において，時間の経過とともに，載荷箇所の BPN と非載荷箇所の100BPN の差が大きくなっている．これは，荷重密粒度混合物（散水前）載荷によって氷膜が破砕され，凍結が抑制さ80れたためと考えられる．とすると，図図-3 と同様に凍結抑制舗装の BPN

60

凍結抑制舗装（散水前）BPN

図-4 より，1 時間当たりの散布水量を 20cc/hr

40は，時間経過とともに低下しているが，密粒度混合物の BPN より高い値をとっている．しかし，凍結抑制舗装の結果において，非載荷箇所の BPN が載荷箇所の BPN より高い値をとっており，荷重載荷によって氷膜が破砕されたことによる凍結の抑制は確認できない．

凍結 抑制舗 装(載 荷)凍結 抑制舗 装(非 載荷)
密粒 度混合 物(載 荷)200010203040506070

経過時間(分)図-5 試験時間と BPN の関係（散布水量 10cc/hr）

図-5 より，1 時間当たりの散布水量を 10 cc/hr

ヤが同じ走行面を通過する試験条件で行とすると，凍結抑制舗装の結果において，経過時ったため，実道と異なった条件であると間 30 分より後は BPN の低下は見られなかった．

いえる．よって，これらの条件を満たす

また， 20cc/hr の結果と同様に，非載荷箇所のことが可能となれば，走行面と非走行面BPN が載荷箇所の BPN より高い値をとっておの BPN の差がより顕著になると予想されり，荷重載荷によって氷膜が破砕されたことにる．

よる凍結の抑制は確認できない．これは，散布

６．今後の今後の課題

水量が少ない場合，水分が粒状の氷となり表面に以上の結論を踏まえ，本研究で行った物理系点在するのみで，氷膜が生成されず，結果，破砕凍結抑制舗装の氷板破砕機能の評価について，が起こらなかったものと考えられる．

今後の課題を以下に示す．

５．結論① 1 時間当たりの散布水量を 36cc/ hr よりも本研究で得られた知見を以下にまとめる．

多い場合の試験を行い，氷板破砕機能を① 凍結抑制舗装は，供試体表面の水分量の検証する必要がある．

増加に伴い，BPN は低下するが，密粒度② 本研究では，凍結抑制舗装に用いたゴム混合物と比較し，高い値であることから，チップ入りレジンモルタルの配合や材料凍結の抑制に効果があることが確認されに，現時点で一般的に使用されているもた．のを用いた．氷板破砕のメカニズムの解② 散布水量が 36 cc/hr の条件において，凍結明および，更なる凍結抑制効果の向上の抑制舗装の載荷箇所の BPN と非載荷箇所ため，ゴムチップ入りレジンモルタルのの BPN に有意な差が見られた．BPN の違配合や材料についても検証を行う必要がいは，荷重載荷によって氷膜が破砕されある．

たことにより，すべり抵抗値が変化した③ 除雪のし易さの観点から，圧雪の剥がれことを意味している．このことから，凍易さに関する検証を行う必要がある．

結抑制舗装における氷板破砕機能を検証④ 今回は評価値として BPN のみを用いたが，することができた．

他の評価方法を考慮して，相対的に検証③ 1 時間当たりの散布水量が少ない 20 cc/hrを行う必要がある．

や 10 cc/hr の条件では，供試体表面に氷膜⑤ 本研究では，供試体を用いた実験室内のが生成されず，的確な評価ができなかっ

みでの試験により検証を行ったが，よりた．このことより，凍結抑制舗装の氷板実路の現象を再現するためには，実舗装

破砕機能を検証するためには，ある水量レベルでの検証を行う必要がある．

以上の表面水の存在が必要であることが参考文献確認された．

1)④ 実道においては，破砕された氷がタイヤにより巻き上げられ飛散することによっ

2)て，走行面の氷が取り除かれると考えられるが，本試験では再現することは困難であった．さらに，本研究で用いたホイールトラッキング試験機では，同じタイ

3)4)

凍結抑制舗装技術研究会：凍結抑制舗装ポケッ
トブック，2003
西川寛朗：パームス多機能工法を用いた凍結抑制効果の評価に関する研究，長岡技術科学大学
大学院修士論文，2009
社団法人日本道路協会：舗装試験法便覧，
pp960-970，1988
社団法人日本道路協会：舗装調査･試験法便
覧，pp39-56