再生アスファルト混合物の長期供用性に関する研究

1. はじめにわが国では，舗装廃材は産業廃棄物に指定され交通工学研究室

和田 広海

指導教官

丸山 暉彦

伴う再生混合物中のバインダの劣化を評価することを目的とした．ており，環境保全等の見地から制約が厳しくなってきている．この様な状況のもと，リサイクルが2. 供試体作製

その有効な対応策として注目されており，「再生表-1 に示すように再生骨材混入率を変化させ資源の利用の促進に関する法律」が平成 3 年に施た，新規および再生密粒度アスファルト混合物行されたこともあって，各分野でリサイクルへの（13）をそれぞれ作製した．

新たな取組みが始められている． それを受けて，再生用添加剤を用いた再生混合物の配合設計はプ

廃材の適正処理および資源の有効利用を目的とラント再生舗装法技術指針 4）に準拠した．再生骨して，舗装廃材の再生利用に関する研究が始めら

材は，約 3 年半屋外暴露したアスファルト混合物

れ，全国各地で実用化に至っている．

を使用した．再生用添加剤を用いた再生混合物のしかしながら，舗装廃材の再利用方法の現状は，設計針入度は一般地域で用いられている路盤材や盛土材として再利用されていることが50(1/10mm)を目標値に設定した．なお，再生骨少なくない．これは，再生加熱アスファルト混合材混入率は，全国で 20〜50％の範囲内で施工さ物（以下，再生混合物）の評価方法と管理基準がれている現状を考慮し，最低値である 20％と全国明確になっていないことから，再生混合物の利用平均の 40％の 2 とおりとした． 添加剤の選定にに対して積極的になれず，このような現状になっついては，既往の研究によって明らかにされていているものと考えられる．また，再生混合物の長るストレートアスファルト 60/80 の劣化前と劣化期供用性を対象とした調査・研究は，試験施工に後の組成成分を考慮して，劣化して増加したアスおけるわだち掘れ，平坦性，たわみ量等の測定結

ファルテンを分散解膠させる芳香族分を多く含果に過ぎず，長期的な物理性状の把握が十分に行む添加剤を用いた．図‑1 に本研究で使用したスわれていないという経緯もあって，それについてトレートアスファルト（60/80）の代表的な成分の検証が急務とされている．

組成 5）と再生用添加剤の成分組成 6）を示す．

そこで 4 年前から，屋外暴露による再生添加剤を用いた再生混合物および新アスファルトのみ

アスファルテン飽和分

芳香族分

レジン分を用いた再生混合物の物理性状評価を行っており，名古屋 1），北村 2），平方 3）によって随時報告がなされている．しかし，現在までの報告は，暴露 2 年半までのものしかなく，舗装の疲労寿命が10 年と考えても，屋外暴露長期における再生混合物の性状については未解明である．
以上のことから本研究は，屋外暴露長期におけ劣化前
ストレート
アスファルト（60-80）
劣化後
Pen=28

再生用添加剤
ﾊﾞｲﾝﾄﾞｰﾙｻｲｸﾘｯｸ200
020406080

組成（%）

る再生混合物の性状を解明し，屋外暴露期間と再図-1 ストレートアスファルト 60/80 および生混合物の性状との関係，再生骨材混入率（以下，再生用添加剤の成分組成混入率）と供用性の関係，屋外暴露期間の経過に100

再生用添加剤を用いない再生混合物について験を実施した．試験項目を表-3 に示す．

は，新・旧アスファルトの配合比率は再生骨材の混入率に合わせた．また，使用するアスファルト

表-1 作製した供試体も混入率によって種類を変えず，ストレートアス

略称

ファルト 60/80 を用いることとした． 再生骨材

再生骨材

再生用O．A．C

混入率 （%）

添加剤（%）

混入率は，全国平均が 40％である現状， 再生用新規0×6.0

添加剤を用いている再生混合物との比較のため，再生 20 添20○6.0

また更なるリサイクルの積極的な取組みへの期

再生 40 添40○5.9待などから 20％，40％，60％の 3 配合とした．

再生 2020×5.3

再生 4040×5.1再生 6060×5.0

それぞれの最適アスファルト量（以下，O.A.C）はマーシャル安定度試験によって決定した．作製した試体寸法（縦×横×厚さ）は 300×300×40mm，300×400×40mm および 150×400×40mm とした．
3. 屋外暴露試験
作製した供試体を写真-1 のように 5 階建てビルの屋上に屋外暴露した．隣り合う供試体はできるだけ密着させ，端部においては合板を用いて横方向からの劣化を極力防止するように設置した．表-2 に示した所定の暴露期間経過後，それらの一部を回収し，各試験供試体寸法にカットして評価試験に用いた．本研究では，屋外暴露 48 ヶ月の試

写真-1 屋外暴露状況

表-2 試験頻度
試験 No．

12345678

暴露期間（months）

013612183048

試験年月 再生用添加剤あり 98/398/498/698/999/399/900/902/3（年/月） 再生用添加剤なし

99/7

99/9

99/1200/600/12-03/699/6

表-3 評価試験

バインダ性状試験
混合物性状試験て針入度試験と軟化点試験を行った．また，アス

針入度試験
軟化点試験
静的曲げ試験
繰返し曲げ試験
カンタブロ試験

ファルトを回収する際に，供試体を上下 2 層に分割して回収し，上層・下層における針入度・軟化点も併せて測定した．
4.2 静的曲げ試験
供試体を 40mm×40mm×300mm の寸法にダイ

4. 試験方法

ヤモンドカッターにより切り出し，静的曲げ試験

4.1 針入度試験・軟化点試験を行った．試験は舗装試験法便覧 7）に準拠して行切り出した供試体から，アブソン法を用いてアスファルトを回収し，舗装試験法便覧

7）に準拠しい，試験温度は-10℃，-5℃，0℃，5℃，10℃，20℃の 6 条件を基本とし，脆化点付近と予想され

る 1 条件を加えて全 7 条件で行った．

さい結果となった．また，再生 40 を例にすると，作製直後の予想針入度は 49（1/10mm）であった

4.3 繰返し曲げ試験が，実際には 39（1/10mm）であった．これは，本試験で用いた繰返し曲げ試験用治具のスパ加熱混合時にバインダが受ける熱劣化によるもン長は 300mm で ， 供試体を 40mm× 40mm×のであると考えられ，加熱混合時の針入度の大幅400mm の寸法になるように切り出した．載荷方式な低下も考慮に入れて配合設計しなければならには 2 点支持 1 点載荷方式を用いた．また， 試ないということがいえる．

験の制御はひずみ制御方式を用いた．
試験方法として，試験温度は-10℃，0℃および80-6×10-6 および 700×10-6 の 3 条件を基本とした．ただし，暴露期間が進むにつれ，大きなひずみに耐えられないことから，暴露期間 48 ヶ月の供試体-6-6のみ 200×10 ，300×10 および-6400×10 の 3

針入度（1/10mm）

10℃の 3 条件であり，設定ひずみは 300×10 ，5006040

新規20再生20添
再生40添条件とした．載荷周波数は 5Hz に固定した．

00101104.4 カンタブロ試験
図-2

供試体から，直径 100mm，厚さ 40mm のコアを8）切り取り，舗装試験法便覧（別冊） に準拠して210暴露期間（days）

103104

暴露期間と針入度の関係（再生用添加剤を用いた再生混合物）

骨材飛散抵抗性の評価のためにカンタブロ試験を行った．

新規
再生40

5. 試験結果
5.1 バインダ性状
再生用添加剤を用いた再生混合物の屋外暴露
期間と針入度の関係を図-2 に示す．暴露期間の経過に伴う針入度は，どの混合物もややバラつきがある．しかしながら，それらを比較するため，舗装業界において慣例的に用いられている，片対数

針入度（1/10mm）

80

再生20再生606040200010110210
暴露期間（days）

103104

紙上での直線近似を行った．
再生 40 添の針入度は，暴露 48 ヶ月が経過しても，新規混合物のそれとほぼ等しいといえる．ま図-3

暴露期間と針入度の関係（再生用添加剤を用いない再生混合物）

た，再生 20 添については，近似直線がやや下回っているものの，作製直後の針入度が 2（1/10mm）

図-4 に，暴露期間と上層・下層の針入度の関係低いことや，針入度試験の精度から考えてもほぼを示す．なお，再生用添加剤を用いない再生混合等しいといってよい．

物については作製直後の針入度に差がありすぎ

図-3 に，再生用添加剤を用いない再生混合物の屋外暴露期間と針入度の関係を示す．

るため，作製直後の針入度が等しい，新規と再生
40 添 と を 比 較 し た ． 新 規 は 上 下 層 で 最 大 16

再生混合物の針入度は，作製直後から新規混合（1/10mm）の差があるのに対し，再生 40 添は最物よりも大幅に小さく，また混入率が高いほど小大でも 4（1/10mm）しかない．近似直線を見ても，

再生 40 添は厚さに対する性状のバラつきが小さみの関係を示す．

いことがわかる．

新規混合物と比べて再生混合物の破断ひずみは

なお，針入度と軟化点は強い相関関係があり，小さく，混入率が高くなるほど破断ひずみが小さ同様の試験結果が得られたため，軟化点試験結果くなっていることがわかる．このことから，再生については割愛する．

用添加剤を用いない再生混合物の硬化は新規混合物よりも早く進行しており，曲げ特性は新規混合物と比べて劣るといえる．

6050

10 540

新規30

再生40添

20
10 010 1

図-410 2
暴露期間(days)

10 3

10 4

上層・下層の針入度

新規
再生20
再生40
再生60

破断ひずみεf（μ）

針入度(1/10mm)70

10 4 0105.2 混合物性状図-6(1) 曲げ特性
図-5 に，再生用添加剤を用いた再生混合物の，10 1

試験温度 20℃

10 2
10 3
暴露期間（days）

10 4

暴露期間と破断ひずみの関係（再生用添加剤を用いない再生混合物）

試験温度 20℃における暴露期間と破断ひずみの関係を示す．再生混合物の破断ひずみが新規混合(2) 疲労特性物とほぼ一致していることがわかる．混入率の違

まず，ここで採用した繰返し曲げ試験結果の整いによる明確な差も無く，混入率 40％でも暴露理方法について説明する．それぞれの暴露期間ご48 ヶ月まで新規混合物と同等の曲げ特性が得らとに温度，あるいは設定ひずみなど，条件を種々れることが明らかとなった．

変化させて繰返し曲げ試験を実施したが，これらの結果から，図-7 のように各暴露期間について破壊時のひずみと破壊回数の回帰直線を得る．それ510
破断ひずみεf（μ）

新規再生20添
再生40添

を，ある設定ひずみで切断し，破壊回数，暴露期

試験温度 20℃間の平面に投影することで，あるひずみにおける破壊回数と暴露期間の関係を表している．
図-8 に，再生用添加剤を用いた再生混合物の試
験温度 10℃，設定ひずみ 400×10-6 の暴露期間と疲労破壊回数との関係を示す．再生混合物の疲労410 010110

図-5210
暴露期間（days）

103104

破壊回数は，新規混合物とほぼ同等である．疲労
破壊回数は，どの混合物も暴露 360 日（1 年）を暴露期間と破断ひずみの関係経過した頃から低下し始めており，このままの傾（再生用添加剤を用いた再生混合物）向で破壊回数が低下していくとすれば，およそ暴露 10 年程度で供用不可能になると予想される．

また，図-6 に再生用添加剤を用いない再生混合物の，試験温度 20℃における暴露期間と破断ひず

これは，舗装の疲労寿命と一致する．

10 6

新規

疲労破壊回数（回）

再生2010 4
試験温度 10℃
設定ひずみ 400μ10 310 0

図-710 110 2暴露期間（days）

10 3

10 4

繰返し曲げ試験結果整理方法の概念図
図-910 6

疲労破壊回数（回）

再生40

10 5

新規
再生20添
再生40添

10 5

暴露期間と疲労破壊回数の関係（再生用添加剤を用いない再生混合物）(3) 骨材飛散抵抗性
図‐10 に，再生用添加剤を用いた再生混合物の暴露期間とカンタブロ損失率の関係を示す．どの

10 4

混合物も暴露 1 年を経過した頃からカンタブロ損

試験温度 10℃
設定ひずみ 400μ
10 310 0

図-810 1

10 2
暴露期間（days）失率が増加し始める傾向にある．また，再生混合
10 3

10 4物のカンタブロ損失率が，新規混合物よりも小さ
く，混入率が大きい再生 40 添のほうが，カンタ暴露期間と疲労破壊回数の関係ブロ損失率が小さいということがわかる．したが（再生用添加剤を用いた再生混合物）って，再生用添加剤を添加することで，再生混合物は新規混合物よりも骨材飛散抵抗性が優れて

図-9 に，再生用添加剤を用いない再生混合物のいるということが言え，混入率が大きい，すなわ

試験温度 10℃，設定ひずみ 400×10 の暴露期間

ち再生用添加剤の添加量が多いほど骨材飛散抵と疲労破壊回数との関係を示す．

抗性が優れると言える．また，暴露 4 年までどの-6新規混合物と同様に，暴露 360 日（1 年）を経混合物も JH の規格値である 20％以下をすべて満過した頃から破壊回数は低下し始める．また，再たしており，再生用添加剤を用いた再生混合物は，生混合物の方が新規混合物よりも著しく減少

暴露 4 年まで新規混合物よりも優れた骨材飛散抵する傾向にある．再生 20 と再生 40 の暴露 48

抗性を有することが明らかになった．

ヶ月における供試体を見ると，すでに大きなク

図-11 に再生用添加剤を用いない再生混合物のラックを生じているものもあり，繰返し曲げ試

暴露期間とカンタブロ損失率の関係を示す．ただ験に耐え得る供試体は少なかった．すなわち，し，再生 60 に関しては，試験を行った回数が少暴露 48 ヶ月の試験結果はあるものの，かろうなく，暴露期間との明確な傾向がつかめないためじて繰返し曲げ試験を行うことができた供試割愛した．図-10 と同様に，どの混合物も暴露 1体の結果であり，実際にはもっと破壊回数は小年を経過した頃からカンタブロ損失率が増加しさいものと考えられる．このような状況を考慮始め，再生混合物の増加割合は非常に大きい．試すると，暴露 48 ヶ月でほぼ供用不可能である験を行った供試体については，JH の規格値であといえる．

る 20％以下をすべて満たしているが，前述したような暴露 48 ヶ月における供試体の状況を考慮すると，再生 20，再生 40 については，暴露期間 4年において 20％を上回ると予想される．

する性状のバラつきが小さい．
③ 再生混合物は適する再生用添加剤を添加することで，曲げ特性が新規混合物と同等である．
④ 再生混合物は適する再生用添加剤を添加する

カンタブロ損失率（%）

25

ことで疲労特性は向上し，新規混合物のそれ

新規再生20添
再生40添2015とほぼ同等である．
⑤ 再生混合物は適する再生用添加剤を添加することで，骨材飛散抵抗性が新規混合物よりも10優れる．

5以上より，再生混合物は長期供用性に問題があ010

図-10010121010
暴露期間（days）

3104

剤を添加することで，長期供用性の面から見ても暴露期間とカンタブロ損失率の関係（再生用添加剤を用いた再生混合物）

カンタブロ損失率（%）

新規混合物と同等に扱うことができることが明らかとなった．
参考文献

251） 名古屋和史：ライフサイクルを考慮したアス

新規
再生20
再生402015

ファルト混合物のリサイクルに関する研究，長岡技術科学大学修士論文，1999.22） 北村浩靖：持続可能なリサイクルシステムの10構築に関する研究， 長岡技術科学大学修士論

50るのではないかと懸念されていたが，再生用添加

文，2000.23） 平方和幸：舗装用再生混合物の評価方法の開10 0

図-1110 1
10 210 3暴露期間（days）

10 4

暴露期間とカンタブロ損失率の関係（再生用添加剤を用いない再生混合物）

発に関する研究， 長岡技術科学大学修士論文，
2001.24） （社）日本道路協会：プラント再生舗装技術
指針，1992.12
5） 山田優：再生アスファルト混合物の性質と6. まとめ
本研究では，再生混合物のバインダ性状・混合供用性に関する一研究，土木学会論文集第348 号/V-1，pp.51-60，1984.8

物性状について，暴露期間の経過による傾向，再6） 野村健一郎，鍛冶邦弘：再生添加剤の選定お生用添加剤の有無による傾向を，長期の暴露期間よびその添加・混合方法，道路建設，pp57-65，と各パラメータから評価した．本研究で得られた

1989.10

知見をまとめると，以下のとおりである．

7） （社）日本道路協会：舗装試験法便覧
8） （社）日本道路協会：舗装試験法便覧（別冊）① 再生混合物中のバインダ性状は，再生用添加剤を用いることで，新規混合物と暴露 48 ヶ月まで同等である．
② 再生用添加剤を用いたバインダは，厚さに対