樹脂補強による埋設ジョイント舗層体の耐久性改善に関する検討
道路研究室 浅野 正宗
指導教官 高橋 修
1． はじめにししていないものに加え，比較用に密粒度アスコ

道路橋におけるジョイント部に存在する伸ンを用意した．これらに対し，直接引張試験，静縮装置が段差を生み，振動騒音や車両走行性を的曲げ試験，曲げ疲労試験を実施して，これらの悪くするなどの問題を引き起こしていたこと

破壊抵抗性を比較することで，樹脂補強の有効性から解決策としてノージョイント化工法が進を評価した．

んだ．その一つに埋設ジョイントを用いる方法がある．これは桁の継ぎ目をアスファルト混合

2． 樹脂による補強方法の概要物(以下，アスコンと称す)で埋め込んで表面に樹脂による補強方法の概要は次のとおりであ現れないようにすることで，前後の舗装表面とる．開粒度アスファルト混合物の表面から，樹脂同一の材料を用いて舗装表面を連続化するもを骨材間の空隙に流し込み硬化させることで骨のである 1)．

材間の結合をより強くするものである．この場合，本検討ではその中に格子パネルを埋め込ん骨材間の空隙を完全に充填してしまうのではなだ伸縮分散型の埋設ジョイントを対象としてく，ある程度の空隙は残して透水機能は確保している．

おくものとする．樹脂による骨材相互結合力の増

近年，道路構造令の改正により，環境負荷の少大と浸透して基層との境界に形成されるある種ない舗装が積極的に取り入れられ，開粒度アスコの補強膜によって,強制伸縮変位に対する強度特ンを用いた排水性舗装が橋面舗装にも多く用い性や曲げ引張に対する抵抗性が改善されるものられるようになった．それに対応するためには埋と期待される．

設ジョイント舗層体の表層部も開粒度アスコンを用いる必要がある．
埋設ジョイント舗装体は一般の土工部とは異なり橋軸方向の伸縮変位と桁端部の回転変位が存在する．これらの変形作用に対し，開粒度アスコンは密粒度アスコンに比べ骨材飛散や骨材のa)割れ・磨耗といった破損が生じやすい．そこで，本検討での補強概念これらの問題を解決するために，舗装体を強化し埋設ジョイントの破壊抵抗性を改善する必要がある．
ここでは，開粒度アスファルト混合物の強化として骨材間の空隙に特殊樹脂を流し込んで硬化させる方法について検討している．
そこで，樹脂補強を施した開粒度アスコンと施b）

トップコート工法の補強概念
図-1 トップコート工法との違いここで，排水性舗装の表面に樹脂材料を散布・固表-1 配合設計の結果化させる既往の工法としてトップコートがある．

通過質量百分率（％）
フルイ目(mm)
開粒度アスコン 密粒度アスコン

トップコート工法の目的は排水表面に樹脂によって強固な皮膜を形成することによって，排水機19能を維持したまま摩擦抵抗性や骨材飛散などに13.2

96.2（90－100） 98.3(95－100)

対する耐久性を向上させることである．

4.75

18.5（11－35）

62.2(55－70)

トップコート工法はあくまでタイヤ荷重による

2.36

15.8（10－20）

42.2(35－50)

0.6

9.3

22.9(18－30)

0.3

7.2

16.0(10－21)

0.155.8

9.2(6－16)

0.075

4.7（3－7）

7.0(4－8)

アス量5.2（4－6）

5.8（5～7）

骨材飛散の防止が主目的であること，また表面から数ｃｍの部分のみを補強の範囲として考えていることから本研究の補強方法とは異なるものといえる．図-1 にトップコート工法との違いを模式的に示す．

100（100）（

3． 使用材料
使用材料
3.1 アスファルト混合物
開粒度アスコンの骨材配合は目標空隙率を100(100)）内は粒度範囲を示す

表-2 樹脂の液状での物性値

項目

物性値20%として，日本道路協会「排水性舗装技術指針

粘度（25℃，Mpa・s）

200～500（案）」2)示されている粒度範囲の中央値を参考に硬化特性した．アスファルトバインダーは高粘度改質アス可使時間（25℃，hr）

5～15

ファルトを使用し，その量は日本道路公団が規定
表-3 樹脂の硬化後の物性値している付着試験 3)に基づいて決定した．密粒度
アスコンの配合設計は日本道路協会「アスファルト舗装要綱」4)の中央値を参考にし，アスファルトバインダーに一般的に用いられるストレートアスファルト 60/80 を使用した．配合設計の結果を表-1 に示す．また高粘度改質アスファルトの物

温度（℃）

引張強度（kＰａ）

引張ひずみ（×10-6）

-10
010
23

27302
27900
21604
10503

150,000
200,000
280,000
1,360,000

性値を表-2 に示す．
3.3 供試体作成方法
供試体作成方法
3.2 補強用樹脂用意した供試体は樹脂を注入していない開粒補強に使用した樹脂は常温硬化型のビニル

度アスコン（樹脂なし），樹脂注入量の多い開粒エステル樹脂でモノマーにメチルメタクリレー度アスコン（樹脂多），樹脂注入量に少ない開粒トを使用しており，柔軟性，付着性，施工性に優度アスコン（樹脂少）と密粒度アスコン（密粒度）れている．液状での物性値および硬化後の物性値の 4 種類である．試験用供試体は各試験の供試体を表-2．表-3 に示す．硬化後の物性値において温寸法の型枠を用意し，ローラーコンパクターを用度依存性が確認される．後述するアスコンの引張いて板状のアスコンを作製する．一日養生の後，強度およびは断時ひずみと比較しても桁違いにダイヤモンドカッターで切り出す．樹脂補強を施大きい値である．

す供試体は，板状の状態で底面，側面から樹脂が流れ出ないようにし，表面から樹脂を流し込む．
硬化後，他の供試体同様に切り出す．樹脂を注入する供試体は，作製した供試体の空隙率が 17％でを 5Hz とした．ひずみ振幅は試験によって異なるあったため，その空隙率の 25％を充填する量（樹が，300μ～800μの範囲で 4 水準とした．試験温脂少）と 50％を充填する量（樹脂多）の 2 通り作

度は-10℃と 5℃の 2 水準とし，1 条件につき 5 回製した．の試験を行った．試験供試体は開粒度アスコンに樹脂を多く注入した（樹脂多）と樹脂を注入して4試験方法

評価方法として直接引張試験，静的曲げ試験，いない（樹脂なし）と密粒度アスコン（密粒度）の 3 種類で行った．

繰返し曲げ試験を実施した．

ロードセル

4.1 直接引張試験

恒温槽
供試体

試験は以下の手順で行った．供試体の両端面にエポキシ樹脂系接着剤で引張用の治具を固定する．接着剤の硬化後，空気恒温槽で設定温度になるまで充分に養生を行う．養生を終えた供試体から，試験装置にセットし，一定ひずみで供試体を10cm引き伸ばした．
試験条件は試験温度を 10℃，20℃，10cm

10cm

図-2 供試体設置状況30℃の 3 水準とし，変位速度を 0.1mm/min，1.0mm/min，10mm/min の 3 水準としてそれぞれの条件で行った．供試体の寸法は開粒度アスコ

5．試験結果および考察ンの供試体は幅 60mm，厚さ 40mm，高さ 240mm

5.1 直接引張試験とし，密粒度アスコンの供試体は幅を 40mm とし直接引張試験の結果例として，図-3 に試験温度

た．

30℃，変位速度 0.1ｍｍ/min における応力－ひず試験は各条件 3 回行った．

み曲線を示す．それぞれの供試体について引張強度が最も平均値に近いもの示した．応力は荷重を4.2 静的曲げ試験

供試体断面で除した値，ひずみは変形量を供試体

静的曲げ試験は，試験方法が舗装試験法便覧長さで除した値である．各曲線の最大値，最大値（日本道路協会）に規定されているためそれに準までの傾きから樹脂補強による補強効果が確認

拠して行った 5)．ただし，標準の試験法では試験される．

温度が-10℃のみであるが，より実際的な温度でここで，応力が最大となったときを破断と定も評価できるように-10℃，0℃，10℃，20℃の 4

義し，そのときのひずみとスティフネスについ条件で行った．供試体寸法は幅 100mm，厚さて整理した．30℃における試験結果を図-4，図50mm，高さ 300mm とし，各条件 3 回試験を行-5 に示す．図-4 は破断時ひずみと変位速度の関った．

係を表し，図-5 は破断時スティフネスと変位速4.3 繰返し曲げ試験度の関係を表している．温度変化に伴う桁伸縮

繰返し曲げ試験は 2 点支持 2 点載荷のひずみ制は非常に緩慢な速度であることから，変位速度御方式で試験を行った．供試体の設置状況を図-2の遅い 0.1mm/min に注目すると，開粒度アスに示す．

コンは高粘度改質アスファルを用いているた与えたひずみは両振りの正弦波で振動数め破断時ひずみが密粒度アスコンと比べて大きいことが分かる．樹脂を注入した供試体の破伸縮分散型の埋設ジョイントの場合，桁の伸縮断時ひずみは補強を施すことで小さくなって変位により舗装体が引き伸ばされる際に，埋設いるが， 密粒度アスコンを少し下回った程度

ジョイント舗装体はひずみ分散機能 6)を有するで極端に小さくはならなかった．

ため，引張に対する舗層体の強度特性は非常に開粒度アスコンの破断時スティフネスは非常重要になってくる．特に，スティフネスが小さに小さいが，樹脂による補強を施すことで 8 倍いとひずみが舗装体全体に分散されず，桁の遊以上の値となった．さらに，その値は密粒度ア間部に集中するため，早期の破壊につながるこスコンを上回る値となった．とになる．
本検討では，樹脂補強によりスティフネスを大応 力 （ kPa ）60

試験温度：30℃
変位速度0.1mm/min

樹脂多きく改善した．

以上より，ひずみ分散機能の観点から樹脂補樹脂少40強を施すことでその機能が向上し発生するひ密粒度ずみを小さくすることがでる．結果的に耐久性20改善につながることから樹脂補強の有効性が樹脂なし確認された．

0005000

1000015000

ひ ずみ （ ×1020000-62500030000）

5.2

図-3 直接引張試験の結果例

静的曲げ試験

静的曲げ試験の結果は，舗装試験法便覧に示し
破断時ひずみ ( ×10 -6 )20000
試験温度：30℃てある破壊時の曲げ強度とそのときのひずみを算出して整理した．曲げ強度と温度の関係を図-615000に示し，破断時ひずみと温度の関係を図-7 に示す．
10000

樹脂注入量の違いによる差は明確ではないが，全樹脂なし
樹脂少
樹脂多
密粒度

5000

00.00.1
1.010.0
載荷速度 ( mm/min )100.0

体的に樹脂補強を施すことで曲げ強度は増加している．破断時ひずみにおいては，開粒度アスコンに注入した樹脂量の違いによる差は表れなかった．また，補強の有無による差もみられなかっ

図-4 は破断ひずみと載荷速度たが，密粒度アスコンよりも全体として大きい値をとっている．

破断時スティフネス ( kPa )105104

埋設ジョイント舗層体が受ける変形作用の樹脂なし
樹脂少樹脂多密粒度

試験温度：30℃

うち回転変位は，曲げによるものであるがこの変形作用は，動的なものであることから，繰返し曲げ試験を行い評価する．

1031020.00.1
1.010.0
載荷速度 ( mm/min )100.0

図-5 破断時スティフネスと載荷速度の関係

そのため最小 2 乗法で近似直線を引いて交点か曲げ強度 （ MPa ）12ら破壊点を求めるのではなく，応力が 50％減少
し た と き を 破 壊 点 と す る 米 国 の SHRP

84（Strategic Highway Research Program）で樹脂なし
樹脂少示されている規定に準拠した．1000 回載荷時

樹脂多密粒度点でのスティフネスを初期スティフネスとし，

0-20-10010温 度 （℃）

2030としている．また，そのときの載荷回数を破壊

図-6 曲げ強度と曲げ強度の関係

回数とし，破壊回数とひずみの関係についてまとめると図-9,図-10 となる．図-9 は試験温度が40000）

樹脂なし
樹脂少
樹脂多
密粒度

-630000-10℃，図-10 は試験温度が 5℃における結果である．プロットした点が各試験結果を表し，直線がそれを近似したものである．近似した直線

20000

が，より右側にあれば破壊抵抗性が高いといえ
10000

る．
1000

0-20

-10010
温 度 （℃）

20

繰返し曲げ試験

樹脂なし

400

密粒度

200

樹脂あり

0
1.E+03

アスファルト混合物は，バインダーに高粘度改質アスファルトを用いているため，密粒度アスファルト混合物のように応力が急激に低下せず大きスティフネス（Mpa）

1.E+04

試験温度：5℃

ひずみ（×10 -6 ）

樹脂あり

600

1000

密粒度
樹脂あり
樹脂なし

400

密粒度
200

1.E+04

1.E+05
破壊回数（回）

1.E+06

1.E+07図-10 破壊回数の比較（5℃）

樹脂なし
樹脂多01.E+03

1.E+07

樹脂なし

01.E+031500

1.E+061000
800

温 度 ：5℃-6
ひずみ：575×10500

1.E+05
破壊回数（回）図-9 破壊回数の比較（－10℃）な弧を描きながら低下する．

2500

樹脂あり
樹脂なし

600

繰返し曲げ試験の結果例を図-8 に示す．開粒度

2000

密粒度

800

図-7 破断時ひずみと温度の関係
5.3

試験温度：-10℃

30
ひずみ（×10 -6 ）破断時ひずみ （ ×10

初期スティフネスが 50％低下した時点を破壊

1.E+04
1.E+05載荷回数（回）

1.E+06図-8 曲げ疲労試験結果の一例-10℃の結果では，試験結果がかなりばらついており樹脂補強による明確な差は確認できなかった．注目すべきは密粒度アスコンとの差異である．開粒度アスコンを用いた供試体は，密粒度アスコンに比べて大きく右側に位置しており，非常に疲労抵抗性が高いといえる．これは，密粒度ア樹脂による補強効果は大きく耐久性向上においスコンのバインダーはストレートアスコンを用て必要な工法といえる．

いているのに対し，開粒度アスコンのバインダー

7. 今後の課題

は，高粘度改質アスファルトを用いているためと本検討は単純化された変形作用に対するもの考えられる．5℃の試験条件においては，試験結である．実際の埋設ジョイント舗装体が受ける変果はばらついているものの樹脂補強により多少形作用は複雑であり，それらが同時に作用した場右側にシフトしており，疲労破壊抵抗性が改善さ合は考えていない．今後はこれらを総合的に捕られているものと考えられる．密粒度アスコンと比え，さらに詳しい耐久性を明らかにしていく必要

べた場合，-10℃の試験結果と同様，かなり右側がある．に位置しており破壊抵抗性が高いことが確認された．以上から，樹脂補強による疲労破壊抵抗性

参考文献

への効果は明確な結果が得られなかったが，密粒1) 高橋修，稲葉武男：埋設ジョイントの度アスコンと比べた場合，いずれの温度域におい概要と現状について，舗装，Vol.32，ても高粘度改質アスファルトを用いることで優No.6，pp21-26，1997．

れた疲労破壊抵抗性を有していることから，埋設ジョイント舗層体の表層に開粒度アスコンを用いた場合，動的な変形作用においては充分な疲労破壊抵抗性があると評価された．

2) (社)日本道路協会：排水性舗装技術指針(案)，p.30，1996
3) 日本道路公団試験方法，JHS232-1992，
排水性アスファルト混合物の付着試
験6. 結論
本検討では，埋設ジョイント舗層体の表層部の開粒度アスコンに樹脂補強を施し，その効果を評価するため，直接引張試験，静的曲げ試験，繰返し曲げ試験を実施した．
これらの試験結果から，樹脂を注入することで，

4) (社)日本道路協会：アスファルト舗装
要項，p.92，1993
5) (社)日本道路協会：舗装試験法便覧，
pp.562-567，1988
6) 高橋修，丸山暉彦，稲葉武男：格子パネルを用いた埋設ジョイントのひず静的な変形作用に対し，破断時ひずみが多少小さみ分散機能に関する基礎的検討，土木くなるもののスティフネスが大きくなることが学会論文集，No.532/V-30，pp.77-87，確認された．このことは，ひずみ速度の遅い変形1996．

作用に対し顕著に表れていた．
この結果を，実際の埋設ジョイントにおきかえた場合，桁伸縮の緩慢な速度における変形作用に対しひずみ分性能を向上させるのに非常に効果である．
繰返し曲げ試験の結果から，開粒度アスコンは密粒度アスコンよりも疲労破壊抵抗性が高かった．
以上のことから，伸縮分散型の埋設ジョイント舗層体の表層部に開粒度アスコンを用いる場合，