実測法と計算法によるアスファルト混合物の理論最大比重の違いと配合設計への影響- Difference between theoretical maximum density of asphalt mixture by calculation method andmeasurement method and, it’s influence to mix design 交通工学研究室 濱田 裕基*1
指導教員 高橋 修
１．はじめに道路や空港のアスファルト舗装に使用されく 設 計 法 は Superpave と 称 さ れ ， 米 国 で はAASHTO で基準化されている．ているアスファルト混合物（以下，混合物）にアスファルト混合物の配合設計や品質管理は，一般に以下の性能が必要とされている．

において，アスコンの空隙率は重要な評価パラ・ 安定性（変形作用に対する抵抗性）メータの一つである．アスコンの空隙率は，そ・ たわみ性（変形した場合容易に破壊しなの混合物の理論最大比重(以下 Gmm)によってい変形追従性）
・ すべり抵抗性（車両タイヤと舗装表面との摩擦抵抗性）
・ 耐久性（車両走行の繰り返し変形作用に対する破壊抵抗性）求められる．現在，Gmm の決定には二つの方法が用いられている．一つは，各種原材料の比重とそれらの配合割合から計算で求める方法である．しかし，この計算法では，骨材の表面空隙によるバインダの吸収を考慮できないとい・ 施工性（施工時における作業の容易性）う欠点が指摘されている．もう一つは，加熱混これらの性能は，混合物の配合，すなわち各種合した混合物をバラバラにほぐし，強制的に真骨材の組合せとアスファルトバインダの添加空状態にして混合物の重量と体積を測定する量によって左右される．混合物としての所定の方法で，実測法である．先進諸外国では主に実性能を満たすように，これらの配合割合を決定測法が採用されている．実測法試験装置の概略することを，一般に「アスファルト混合物の配図を図-1 に示す．

合設計」と称している．配合設計にはいくつか実測法が先進諸外国で運用されている背景の考え方とそれに基づく方法がある．我が国にに，計算法では骨材によるアスファルトバイン

おける従来の基本理念は，「適当な配合とは骨ダの吸収を考慮できないことが挙げられる．つ材が最も密に詰まった状態である」という考えまり実際の状態で直接測定して，真に近い値を方である．そして，その状態が得られるように求めるという現実的，かつ合理的な考え方が実各種骨材の組合せを規定し，それらの骨材を結測法にはあるということである．しかし我が国合するための適当なアスファルトバインダのでは， 実測法に関する基礎的検討が行われた量を，力学試験による評価値と空隙率や飽和度経緯がほとんどなく，現行の計算法と実測法か等の状態を表わすパラメータに基づいて決定ら求めた Gmm の違いが空隙率に与える影響にしている．これに対して，米国をはじめとするついて，全く知られていない状況である．米国，先進諸外国では，「混合物の耐久性には塑性流カナダが実測法に移行した経緯とその背景と動抵抗性が重要であり，充分な塑性流動抵抗性なる合理性を考慮すると，我が国の骨材に対すを得るためには，適度な空隙を有するように配る Gmm の決定方法について具体的に検討する合設計を行うことが重要である」という考え方必要がある．

が基本となっている．このような考え方に基づ*1

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建設工学専攻 大学院生

Graduate Student, Civil
Engineering Course,
Graduate School of Engineering, Nagaoka University of Technology

Gmm 
真空容器

A・・・・式（1.2）
A  (C  B)

試料

ここに，吸引ポンプ

A：試料の空中重量（g）

水分トラップ振動機
圧力ゲージ

B：真空容器の水中重量（g）
C：真空容器と試料の水中重量（g）

制御器

図-1 実測法試験装置の概略図

２．研究目的我が国では，計算法で Gmm を求める場合に，骨材の比重に見かけ比重（以下 Gsa）が用いら

本研究では，我が国で標準的な計算法と先進れる．しかしながら，Rice 法が開発された経緯諸外国で採用されている実測法で我が国の混において指摘されているように，混合物中にお合物の Gmm を求め，その差異を定量的に比較ける骨材の実際の状態は見かけ比重を求めるして，両者の関係を明らかにすることを目的と状態と異なっている．

する．本研究の具体的な目的として，以下の 3混合物における骨材の表面を模式的に表す点が挙げられる．と図-2 に示すとおりである．骨材には表面空隙・ 骨材におけるアスファルトの吸収性を評価と称される微細な凹凸が存在しており，加熱しし，そのばらつきの範囲と要因について検た混合物にアスファルトバインダを添加した討する．

場合，表面空隙の一部にアスファルトが入り込・ 計算法と実測法の違いが配合設計におけるんで吸収される．アスファルトは混合温度の状設計パラメータに及ぼす影響を，実データ態でも水よりも粘性が高いことから，表面空隙に基づいて調査する．に吸収されるアスファルトの量は水の場合よ・ Gmm の差が大きい場合，他の評価指標からりも少ない．そのため，表面空隙においては，実測法の値を推定する方法を検討する．

「水分もアスファルトも吸収する部分」と，「水分は吸収するがアスファルトは吸収しない部

３．理論最大比重の求め方と計算法の問題点
計算法よる Gmm の求め方を式（1.1），実測法による Gmm の求め方を式（1.2）に示す．

分」（以下 Vvna）に分けられる．この Vvna は骨材やアスファルトの質や状態によって異なり，計算法では Vvna＝0 として計算を行っている．つまり， Gsa を用いて計算した Gmm は実際の混Gmm 100Pb
P ・・・・式（1.1）
  si
Gb
Gsi

ここに，Pb：アスファルトバインダの配合比（％）
Gb：アスファルトバインダの比重
Psi：骨材 i の配合比（％）
Gsi：骨材 i の比重
Pb+ΣPsi=100*1

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建設工学専攻 大学院生合物の Gmm よりも大きな値となってしまう．
骨材の表面空隙

骨材の固体粒子

水分は吸収するがアスファルトは吸収しない
空隙 Vvna
アスファルトを吸収する空隙（水分も吸収）

図-2 混合物中の骨材の状態
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４．計算法と実測法で求めた Gmm の差が配合

表-2 密粒 20 における Gmm の差が設計に与える影響

OAC に与える影響
骨材グループ B C D E
F
計算法 5.6 5.3 5.9 5.4 5.5
OAC
Rice法 5.5 5.1 5.8 5.2 5.2（％）
0.1 0.2 0.1 0.2 0.3
差

使用した骨材は，産地の異なる 6 つの骨材グループ（以下，骨材グループ A～F）である．
配合設計を行った最大骨材粒径 20mm のアスファルト混合物（以下，密粒 20）に対して，計算法と実測法で算出した Gmm の差を求めたもの

５．計算法と実測法による Gmm 差の影響因子を表-1 に示す．骨材グループ F を用いた場合は骨材の標準試験では，吸水率を測定している．

0.071 と比較的差が大きく，その他の骨材グル

本研究では吸水率に着目して考察を行った．そープでは 0.009～0.023 の差異であった．の理由としては，計算法と実測法の違いはアス計算法と実測法で求めた Gmm の差が，配合設ファルトで閉塞される骨材表面の空隙を考慮計に与える影響を検討した．我が国の配合設計するか否かである．すなわち，水は吸収するがでは，マーシャル安定度試験で求められる安定アスファルトは吸収しない空隙を無視するか，度，フロー値，空隙率，飽和度それぞれ基準範それとも骨材内部に存在する微細空隙と同じ囲すべてを満たすのアスファルト量を共通範ものとして考慮するかの違いである．水は吸収

囲法により決定し，これを最適アスファルト量するがアスファルトは吸収しない空隙の量的（以下 OAC）としている．Gmm は空隙率と飽なものは，骨材表面における微細孔の状態に依和度を算出する際に用いられるため，Gmm が異存している．そのため，骨材の吸水率によってなると OAC も異なる．例を図-3 に示す．これ

計算法と実測法による Gmm の差は影響を受けらの違いによる OAC の差をすべての骨材グルることが予想される．

ープについてまとめたものを表-2 に示す．Gmm

ここでは，式(1.1)に示した種々の素材の比重の差が OAC に対して，最大で 0.3％程度の影響から合成比重を求める考え方に準拠し，合成吸がある．

水率なる指標を導入して，評価を行った．その結果を図-4 に示す．合成吸水率が高いほど，Gmm の差も大きくなる傾向が見られる．

表-1 密粒 20 における計算法と実測法における Gmm の差

しかし，実際のアスファルト混合物は水ではABCDEF
骨材グループGmm （計算値） 2.507 2.463 2.479 2.484 2.505 2.518
Gmm （実測法） 2.487 2.446 2.456 2.475 2.492 2.447
0.020 0.017 0.023 0.009 0.013 0.071
Gmm 差なくアスファルトを用いている．そのため，吸水率同様に吸油率を考える必要がある．そこで
本研究では，すべての骨材に対し「アスファルト舗装材料の骨材のアスファルト浸漬比重試

6.04.0

計算Gmm

2.0

実測Gmm
0.0

実測Gmm

材，細骨材ともに吸水率と吸油率の相関が見ら90.080.0

れる．アスファルト混合物はバインダにアスフ計算Gmm

70.0

ァルトを使用しているため，本来であれば骨材

60.0
5.0

5.56.0アスファルト量図-3

験法」を行った．その結果を図-5 に示す．粗骨100.0

飽和度 （％）

空隙率 （％）

8.0

6.5

7.0

5.0（％）

5.5

6.0

アスファルト量6.57.0（％）

Gmm の差が空隙率と飽和度に与える影響の吸油率で様々な考察を行うほうが理論的には正解である．しかし先述したように骨材の吸油率を求める試験は標準的に行われていない．
また，試験が煩雑であり，ばらつきが大きいこ*1

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とも問題点として挙げられる．従って吸油率と推定 Gmm を用いて OAC との差を求めると相関が得られ，また我が国で標準的に行われて0.1％と同等以下である．この結果からも推定式

いる吸水率での評価が妥当であると考えられの信頼性が確認できる．

る．

0.080

計算法と実測法Gmm の差

0.070
0.080
0.070
2R = 0.740

Gmm の差

0.060
0.050
0.040
0.030
0.020

0.060
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010

0.010
0.000

0.000
0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

0.00

合成吸水率（％）

0.50

1.00
合成吸水率

図-4 合成吸水率と Gmm の差の関係

図-6

1.50

2.00（％）

実測法と計算法 Gmm の差と合成吸水率との関係

3.00
2R = 0.66

3.50
2.50
1.50

吸油率（％）

吸油率（％）

4.50

表-3 密粒 20 における推定値と実測値

2R = 0.67
2.00

1.00

0.00

0.500.250.75
1.25
吸水率（％）

1.25

1.75

2.25

吸水率（％）

骨材グループGmm （計算法）
Gmm （実測法）
Gmm 差
合成吸水率（%）
補正式で求めたGmm 差補正式で求めた推定値
推定値と実測値の差

A
2.507
2.487
0.020
0.90
0.003
2.504
0.017

B
2.463
2.446
0.017
1.52
0.034
2.429
0.017

C
2.479
2.456
0.023
1.12
0.014
2.465
0.009

D
2.484
2.475
0.009
1.18
0.017
2.467
0.008

E
2.505
2.492
0.013
1.06
0.011
2.494
0.002

F
2.518
2.447
0.071
1.75
0.046
2.472
0.025図-5 粗骨材（左），細骨材（右）における吸水率と吸油率の関係

７．まとめ・計算法と実測法によって求めた密粒 20 の６．計算法で求めた値から実測法の値の推定

Gmm の差は，おおむね 0.015 前後である．対

本研究のまとめとして，骨材の合成吸水率かして，骨材グループ F のみ，他の骨材グルーら，実測値の Gmm を推定することを考える．

プと比較して Gmm の差が大きく 0.071 である．

本研究の実測法の Gmm と合成吸水率との関係

・粗骨材，細骨材ともに吸水率と吸油率には相を図-6 に示す．このグラフから式（1.3）を導関関係が確認できた．骨材の吸油性を試験にくことができる．

よって確認したが，試験が煩雑であり，結果

y  0.051x  0.043 ・・・式（1.3）
ここに，x ：合成吸水率（％）
y ：実測法と計算法における Gmm の差式（1.3）を用いると実測法で求める Gmm をにばらつきが生じた．そのため吸水率で評価を行った．
・ 提案した推定式を使用し，算出した Gmm は，従来の計算法とり実測法の値に近く，OAC の差に換算しても 0.1％と同等以下であり，信頼性が確認できた．

合成吸水率より推定可能となる（以下，推定Gmm）．式（1.3）の精度について検討を行った．
その結果を表-3 に示す．推定 Gmm の値は計算法と実測法での Gmm の差より誤差が少ない．
*1

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