アスファルト混合物
マーシャル安定度試験は、骨材最大粒径25ミリメートル以下に適用されるもので、直径100ミリメートル、厚さ63ミリメートルの供試体を60℃の水中に30分間養生したのちに、試験機を用いて直径方向に荷重を加えて、供試体が破壊されたときの最大荷重(安定度)と変形量(フロー値)を測定するものである。
ホイールトラッキング試験は、耐流動性、すなわち、わだち掘れの出来やすさを評価する試験である。長さ・幅300ミリメートル、厚さ50ミリメートルのアスファルト混合物の供試体上を加重調整した小型のゴム車輪を繰り返し走行させ、時間単位当たりの変形量(わだち掘れ量)から1ミリメートル変形するのに要する車両通過回数を計算して、動的安定度(DS: Dynamic Stability )を算出するものである。
アスファルト混合物は、温度管理が行き届いた製造プラント(アスファルト合材工場)で製造されており、製造プラントを大きく分けると、アスファルト混合物用の製造プラントと、再生アスファルト混合物の製造プラントがある。アスファルト混合物用のプラントは、混合物の原料を貯める貯蔵サイロ、骨材を加熱処理するための骨材ドライヤーおよび、ふるい分けをする骨材ホッパー施設、配合のための計量施設(ミキシングタワー)、骨材・石粉(フィラー)・アスファルトの各材料を混合するミキサー、および製造されたアスファルト混合物を一時ストックする加熱貯蔵サイロからなっている。アスファルト混合物の製造プラントは、骨材の乾燥や加熱に大量の熱を必要とする点で、生コンクリート工場とは異なっている。
再生アスファルト混合物は、一般の製造プラント設備に、アスファルトコンクリート再生骨材を製造する施設が加えられたプラント施設で製造される。アスファルト舗装の工事現場で発生した既存の古いアスファルト混合物を回収して、骨材とするためプラント施設(再生骨材製造設備)で破砕して粒径13 - 0ミリメートルの再生骨材を製造し、これに石粉、新規骨材を加え、再生骨材に含まれる古いアスファルトを再利用できるように軟化させる働きを持つ再生添加剤を混合させる。再生骨材の配合率を変えて、アスファルトコンクリート再生骨材を主体として、新アスファルト、再生用添加剤、補足材などを加える場合と、新しい骨材や新アスファルトを材料の主体としてアスファルトコンクリート再生骨材を補足的に使用する場合、およびこれらの中間的な場合とがある。
製造プラントは、工程ごとに作業を進めるバッチ方式と、各工程を連続して行う連続方式があり、日本では1つのアスファルトプラントで数十種類のアスファルト混合物を製造するため、バッチ方式のプラントが多く採用されている。バッチ式プラントでは、アスファルト混合物を1回練る(1バッチ)ごとに材料を計量して混合する製造方法がとられている。製造プラントはアスファルト混合物の安定供給が重要であり、製造には規格に適合しているか、品質が一様であるかについて注意を払い、適切な温度管理と品質管理のもとで製造されている。一般に、混合時の温度は185度を超えない範囲で、アスファルトの動粘度150 - 300センチストークス (cSt) の時の温度から選ぶ。プラント内での製造過程は、骨材は貯蔵サイロからドライヤーに投入されて乾燥・加熱されたあと、ミキシングタワーで計量された後に1バッチ分ずつミキサーに投入されて、これにフィラーとアスファルトが供給されて、ミキサー内にて約170度の温度で1分程度混ぜ合わされる。混合されて出来上がったアスファルト混合物は、ダンプトラックに積み込まれて出荷されるか、貯蔵サイロに移動する。製造されたアスファルト混合物を、舗装工事現場までダンプトラックで出荷する際は、輸送中に冷え固まってしまうことを防止するために、シートなどで保護しながら運搬される。
アスファルト混合物の敷き均しは、工事の規模によって人力工法と機械工法が選択されるが、ほとんど場合は機械工法によって行われている。このとき、アスファルト舗装工事現場へダンプトラックで運び込まれたアスファルト混合物は、一般に平らに転圧されてアスファルト乳剤が散布された路盤または基層の上に、舗装工事で使用されるアスファルトフィニッシャという重機を用いて、平坦で所定の幅や厚さが得られるように均一に敷きならされる。このときのアスファルト混合物の温度は、一般に110 - 140度程度であり、敷き均し時の温度が約110度を下回らない温度で転圧し締め固める。アスファルト舗装の表層と基層には、それぞれ粒径が異なるアスファルト混合物が用いられる。アスファルトフィニッシャは、アスファルト混合物を積載するホッパーと、再加熱しながら敷均しをするスクリードを装備する専門的な機械で、ダンプトラックで運び込まれた合材がホッパーへ供給される。タンパやスクリードで初期の締め固めを行うので、所定の厚さで施工が可能となる。
敷き均されたアスファルト混合物は、舗装の仕上げで十分に締固めを行う必要から、ローラ式の機械であるロードローラー(コンバインドローラ)やタイヤローラ、平板式の機械である振動コンパクターが用いられて所定密度になるまで転圧施工され、継ぎ目転圧、初期転圧、二次転圧、仕上げ転圧の順で行う。初期転圧では、アスファルト混合物の温度が110 - 140度ぐらいの時に鉄の車輪を持った10 - 20トンのロードローラーによる2回程度の転圧で合材を安定させ、二次転圧でゴムのタイヤを持った8 - 20トンのタイヤローラまたは、6 - 10トンの振動ローラーでこね返し作用を抑えて、混合物に含まれる粗骨材の配列を安定させる。二次転圧が終了するときのアスファルト混合物の温度は70 - 90度ほどある。初期転圧時の温度が高かったり、転圧し過ぎたりすると舗装表面にヘヤークラックや不陸が生じてしまうことがある。最終の仕上げ転圧は、不陸の修正とローラマークを消すために行うものであり、ロードローラーとタイヤローラを用いて2回程度行われる。施工中のアスファルト混合物は温度が低いと固まってしまい、固まった状態では締固めが不十分となってしまうことから、製造プラントから運搬されてくる合材の到着時刻の把握が重要となる。
近年では、地中生態系への影響や地下水枯渇などの環境問題に対応できる舗装として、透水性舗装、排水性舗装といった舗装も行われており、これらに用いるアスファルト混合物は、表層に空隙の大きいアスファルト混合物を用いている。
アスファルトは施工時や供用後に、直射日光や熱の影響を受けて劣化が進行するため、アスファルト混合物の品質にも影響が出てしまう。舗装後に供用されることによって徐々に舗装としての機能は低下し、高温時にアスファルト混合物が変形しやすくなるため、わだち掘れなどによる舗装面の平坦性の低下が早く、コンクリートに比べて寿命が短い。この対策として、日本では一般地域、積雪寒冷地域、道路の交通量に応じた混合するアスファルトの品質が規定されている。
劣化した現場のアスファルト混合物は、既設舗装面を削り取って舗設する工法や、舗装全体を破砕して新しくする工法、もしくは、既設のアスファルト混合物を現場で破砕して、新しいアスファルト混合物を混ぜて表層のみ再構築する工法などの様々な工法により、アスファルト舗装としての機能修繕が図られている。
劣化が進み、傷んだアスファルト舗装は撤去されて、主に再生骨材として再利用するために再生骨材製造所があるアスファルト合材製造プラントに運び込まれる。集められたアスファルト混合物の塊は、大きさが様々で、そのままでは再利用できないため、プラントの破砕機を通して破砕し、大きさが整えられた上で、再生骨材として使用される。なお、日本におけるアスファルト混合材の再資源化率は98%以上に達し、循環資源として広く普及している。