アスファルトバインダ疑似引張試験によるアスファルト混合物の流動抵抗性評価に関する研究

1. はじめに

交通工学研究室

安田 裕也

指導教員

丸山 暉彦

以下に疑似引張試験の特徴を示す．

アスファルト舗装の耐久性に影響を与えるのはアスファルトバインダの品質である．しかし， ① 循環する水の温度を変える事で，低温から舗装の耐久性がアスファルトバインダの品質と，高温まで幅広い領域での適用が可能

どのような関係にあるのか明確になっていない． ② 体積を不変とすることで断面積の変化を一よって，舗装の耐久性に関連した評価方法が必要である．

様にできる③ エネルギー算出に個人差が生じない

現在，改質アスファルトの使用は一般的とな④ 再現性に問題なしっており，その力学的性質の評価にはタフネス・テナシティ試験が用いられている．この試

本研究では，これらの疑似引張試験の特徴を確

験はアスファルト中に埋め込んだ鋼製半球を一認し，タフネス･テナシティ試験に代わる再現性定速度で引き抜く時のエネルギーを測定するこの良い試験である事が分かった．とで，骨材とバインダの付着力を測定する試験である．しかし，この試験には以下のような欠

2. 本研究の目的点がある．

本研究では疑似引張試験を改質アスファルトの耐久性評価試験に導入する事を最終目的として① 試験温度が常温に限られているいる．特に，耐久性のなかでも流動抵抗性に特化② 試験中の試料の断面積を一様にできないした評価指標の導入を検討した．

③ エネルギーを求める際，接戦の引き方によって，エネルギー値が変動する

3. 検討概要④ 再現性が悪い

本研究で使用する6 種類のバインダに対して，バインダの性能を評価するための疑似引張試

これらによりタフネス・テナシティ試験は改質験を行う．さらに，それらのバインダを使用しアスファルトの力学的性質を評価する明確な指て混合物を作製し，混合物の流動抵抗性を評価標とはなっていない．

するための APA 試験を行う．両試験から得ら

舗装試験法便覧には，伸度と耐久性が関連づれた各物性値を様々なパターンで組み合わせ，けられている記述があるが，伸度と耐久性を関相関をとった．これにより，バインダのどの物係づけるだけでは，軟らかいアスファルトの方性値が混合物の耐久性に影響を与えているかが望ましい事となり不十分である．そこで本研検討した．

究で提案する疑似引張試験では，荷重を測定しながら引張る事で切断に要するエネルギー等の物理的性質を求めることとした．
1

4. 使用バインダられる．よって，試験中変化していく断面積を

本研究ではストレートアスファルト，改質Ⅱ考慮することで図 2 に示す応力－ひずみ曲線に型アスファルト，高粘度アスファルト，ストレ変換する．

ートアスファルトにゴム粉を添加するアスファルトラバー(AR)を添加量 10%，12.5%，15%の計 6 種類のバインダを対象とした．
5. 疑似引張試験
表 1 に疑似引張試験の試験条件を示す．
また，
図 1 に疑似引張試験の結果として得られた 荷重－変位曲線の一例を示す．
図 2 応力－ひずみ曲線

表 1 疑似引張試験の試験条件
試験温度

5℃ 15℃ 25℃ 35℃

この曲線から最大応力（ピーク時の応力）と試験速度150mm/分ピークまでのエネルギーEp（曲線と横軸の間の養生時間90 分ピークまでの面積）を物性値として取り上げた．

試験数

N=3

最大応力の温度・バインダごとの結果を図 3 に示す．同様に Ep を図 4 に示す．

図 1 荷重－変位曲線
このように荷重－変位曲線にはピークが 2 つ

図 3 最大応力の比較現れるものがあった．これは，第 1 ピークがバインダの基となるストレートアスファルト，第2 ピークが改質材の効果によるものと考えられる．しかし，これではストレートアスファルトよりも改質材による効果が小さい事となる．これは試験中に断面積が減尐する事が原因と考え
2

6. APA 試験
APA 試験は，空気圧調整したゴムホース上を車輪が走行することで，混合物にわだち掘れを生じさせ，流動抵抗性を評価する試験である．
APA 試験の試験条件を表 2 に示す．また，
APA 試験から得られた わだち掘れ量とサイクル数の関係を図 5 に示す．
表 2 APA 試験の試験条件混合物の種類
図 4 Ep の比較

密粒アスファルト混合物(13mm)

図 3 をバインダごとで見ると，高温になるに従試験温度60℃って最大応力が減尐している事が分かる．これはサイクル数

8000 回バインダが高温になると軟らかくなり，応力も減試験数

N=2尐したためだと考えられる．
図 4 では温度の変化による一様な傾向は見られないが，15℃において Ep が最大になるものが多く見られる．つまり，15℃において改質効果が最も発揮されることが分かる．また，5℃における AR10%と AR12.5%には大きな差が生じている．
これは AR 添加量が 12.5%において低温時の改質効果が大きく発揮された事を示しており，AR 添加量ごとの物性値の差を確認できた．疑似引張試
験からは「最大応力」と「Ep」を物性値として取図 5 APA 試験結果り上げた．

図 5 より，APA 試験の物性値として変形率を算出する．変形率は曲線の傾きより算出でき，1 サイクルに対するわだち掘れ量（mm／回）の形で得られる．傾きは対象とするデータ範囲の取り方により変わるが，APA 試験には範囲の規定がされていない．そこで規定の存在するホイールトラッキング試験との関係を利用する．ホイールトラッキング試験では試験開始から45 分と60 分の間のデータにおいて傾きを取ることとしている．それぞれサイクル数に変換すると1890 と2920 となる．
これと両試験の輪荷重を用いて，輪荷重とサイク3ル数の積が等しくなるようにして，APA 試験の評 7.相関の検討
価指標を算出する．これより算出した変形率を図

疑似引張試験と APA 試験から得られた物性6 に示す．また 8000 サイクル終了時のわだち掘値を全てのパターンで組み合わせ，どの組合せれ量を図 7 に示す．

で相関が良いか検討した．検討の方法として，縦軸に APA 試験の物性値（変形率，最大わだち掘れ量），横軸に疑似引張試験の物性値（最大応力，Ep）を取り，相関係数の値を参考に検討した．また， APA 試験のデータが 60℃の 1種類に対して，疑似引張試験は 4 種類の温度で行ったため，温度ごとの相関も同時に検討していく．図 8，9 に最大わだち掘れ量との関係を示す．

図 6 変形率の比較

図 8 最大わだち掘れ量と Ep の関係

図 7 最大わだち掘れ量の比較
図 6，7 ともに改質，高粘度の流動抵抗性が高いことが分かる．また，AR についてみると，添加量が 12.5%の時に最も流動抵抗性が高く，改質効果が表れたことが分かる．APA 試験からは「変形率」と「最大わだち掘れ量」を物性値

図 9 最大わだち掘れ量と最大応として取り上げた．

力の関係

4

図 8，9 より，最大わだち掘れ量との比較は，どちらも幅広い温度で相関が良い結果となっ8.結論

た．一方，変形率との比較は相関が取れない結疑似引張試験を改質アスファルの流動抵抗性評果となった．これは APA 試験の評価指標の算価試験に導入できる．

出において規定した範囲では曲線の立ち上がり部分を考慮できていない事が影響している

9.今後の課題と考えられる． そのため，評価指標の導入に① 他の評価試験と併せて，ひび割れ抵抗性，対は使用しないこととした．評価指標の導入には，劣化性といった多様な観点から混合物の耐久様々な種類のバインダを平等に評価すること性を評価するができ，相関も確認できた最大わだち掘れ量と② APA 試験において使用材料，混合物の種類をEp の関係を用いることとし，疑似引張試験の結変えた場合の評価指標の検討

果から流動抵抗性を評価できる指標を定める．
方法としては，まず図 8 において Ep を仮に 1と仮定する．そのとき，4 種類の直線に Ep=1を代入すると，それぞれの温度とわだち掘れ量の関係が求められる．これをいくつかの Ep を代入してまとめたものを図 10 に示す．

図 10 最大わだち掘れ量と疑似引張試験の実施温度の関係
この関係を用いることで，疑似引張試験の結果よりわだち掘れ量を評価できる．方法としては，まず疑似引張試験を 5℃から 35℃の範囲で行い，Ep を算出する．次に，求められた Ep に相当する曲線を内挿して求める．
この曲線に疑似引張試験の実施温度を与える
ことで，最大わだち掘れ量が評価できる．
5