D-5 低針入度の改質アスファルト発生材に対する再生用添加剤の性状回復効果に関する基礎的研究長岡技術科学大学工学研究科 ○小林岳史長岡技術科学大学環境・建設系高橋修 1. はじめにアスファルトコンクリート再生骨材（以下，再生骨材）の品質は，従来の「舗装再生便覧」にて，旧アスファルト（以下，旧アス）の針入度が 20(1/10mm)以上と規定されてきた．しかし，その規格値はストレートアスファルト(以下，ストアス)からなる舗装発生材を対象としたものであり，改質アスファルトを含む発生材については，この規格値に適合しなくても利用価値があるとされてきた．そのような中，発生材に含まれる旧アスの針入度が，近年，低下傾向にある．その要因には，再生アスファルトの繰返し使用だけでなく，年々増加している改質アスファルトを含む再生骨材の混入が挙げられる．このような状況を踏まえ，旧アスの針入度だけで再生利用の可否を判断することは困難であるとし，平成 22 年に「舗装再生便覧」が改訂された．改訂版では，使用する再生骨材に含まれる旧アスの針入度が 20(1/10mm)以上，もしくは圧裂係数が 1.70(MPa/mm)以下であることとし，どちらかが満足すれば使用可能であるとされている．既往の研究では，針入度試験にかわるバインダ評価試験として荷重測定型伸度試験を用い，そこから得られるエネルギー値で改質アスファルトを含む発生材のバインダ性状を評価した．また，特に再生混合物において，性状の低下が懸念される混合物の疲労破壊抵抗性に焦点を置き，混合物評価を行った．その結果，バインダのエネルギー値と混合物の疲労破壊抵抗性は高い相関を示し，エネルギー値はバインダ種にとらわれずにバインダ性状から混合物性状への推測が可能であることが確認できた．また，エネルギー値 800(N・mm)以上を有するバインダを用いた混合物であれば，新規ストアス混合物以上の疲労破壊抵抗性を有する混合物の作製が可能であるという新たな指標を提案した．しかし既往の研究では，発生材に残存する改質効果を検証し，その有用性を確認するため，再生用添加剤を混入せずに試験を実施してきた．そのためワーカビリティに関する検討はされておらず，実利用にあたっては，従来通りに再生用添加剤等を用いた調整が必須と考えられる．また一方で，新たに導入された圧裂係数を用いた評価に関しても未検討で，エネルギー値による評価と圧裂係数による評価の双方が両立するか検証する必要がある．それらを踏まえ，本研究での目的を以下に示す． (1) 改質アスファルトを含む発生材の再生利用を念頭に置き，再生用添加剤を用いた場合のバインダおよび再生混合物の物理性状の検証． (2) 既往の研究で提案したエネルギー値による評価と新たに導入された圧裂係数による評価の双方が両立するかの検証． (1)は調整の必要性が生じる針入度 20(1/10mm)未満の改質アスファルトを含む再生骨材を検討材料とし，バインダのエネルギー値，再生混合物の疲労破壊抵抗性，塑性変形抵抗性を評価項目とした．また(2) は針入度 20(1/10mm)程度，エネルギー値 800(N・mm)以上の劣化した改質アスファルトを検討材料とし，バインダのエネルギー値，再生混合物の圧裂係数を評価項目とし，検証を行った 2. 荷重測定型伸度試験 16 日間促進劣化を行い，作製した発生材よりバインダを抽出し，荷重測定型伸度試験でエネルギー値を評価した．図 1 に回収したアスファルトの荷重測定型伸度試験の結果を示す． 12000 エネルギー値(N・mm) 10000 8000 6000 4000 2000 800 0 ストアス改質Ⅱ型無添加 15.3%添加図 1 荷重測定型伸度試験結果抽出したバインダは再生用添加剤の有無に関わらず，エネルギー値 800(N・mm)以上を有している．また，再生用添加剤添加のバインダは，無添加のバインダと比べ，エネルギー値が低下している．このことより，再生用添加剤にはバインダのエネルギー値を回復させる効果はないと考えられる． 3. 再生混合物の物理性状 1000000 疲労破壊に至る破壊回数(回) 100000 10000 1000 100 10 1 ストアス改質Ⅱ型 20%(無添加) 40%(無添加) 60%(無添加) 図 2 曲げ疲労試験結果 20%(添加) 40%(添加) 60%(添加) 8 7 わだち掘れ量(mm) 6 5 4 3 2 1 0 ストアス改質Ⅱ型 20%(無添加) 40%(無添加) 60%(無添加) 20%(添加) 40%(添加) 60%(添加) 図 3 APA 試験結果再生混合物の物理性状は，再生用添加剤添加の混合物と無添加の再生混合物の 2 種類に分け，さらにこれらを再生骨材配合率 20%，40%，60％に分けた計 6 種類の混合物で評価した．図 2 に曲げ疲労試験の結果を示す．再生用混合物は以上の疲労破壊抵抗性を有する．また，再生用添加剤添加の混合物は添加剤無添加の混合物に比べ，疲労破壊抵抗性が向上しており，性状回復が確認できた．次に疲労破壊抵抗性の回復に伴い塑性変形抵抗性の低下が懸念されたため，APA 試験により確認を行った．図 3 に APA 試験の結果を示す．こちらも再生混合物は再生用添加剤の有無に関わらず，新規ストアス混合物以上の塑性変形抵抗性を有している． 4. 圧裂係数 4 3.5 圧裂係数(MPa/mm) 3 2.5 2 1.7 1.5 1 0.5 0 ストアス改質Ⅱ型図 4 圧裂試験結果劣化アスファルト図 4 に圧裂試験によって得られた圧裂係数の結果を示す．図に記載されている劣化アスファルトは， 96 時間促進劣化を行い，エネルギー値 5700(N・mm)，針入度 20(1/10mm)まで性能を低下させた改質アスファルトである．この結果から，既往の研究で提案したエネルギー値が 800(N・mm)以上のバインダを用いたとしても，圧裂係数 1.70(MPa/mm)以下を満足させることはできなかった． 5. まとめ再生時に再生用添加剤を加えることで，疲労破壊抵抗性の回復に伴い塑性変形抵抗性の低下が懸念されたが，エネルギー値 800(N・mm)以上のバインダを用いていれば，両項目において新規ストレートアスファルト混合物以上の性能を有することが確認できた．また，エネルギー値 800(N・mm)以上，かつ針入度 20(1/10mm)程度の改質アスファルト発生材を対象に実施した圧裂試験では，新たな規格値である圧裂係数 1.70(MPa/mm)以下を満足することができなかった．このことから，圧裂試験だけでは再生骨材の性能を正しく評価することは困難であることが考えられる． 6. 今後の課題本研究より得られた結果をもとに今後の検討課題を以下にまとめる．・今回用いた促進劣化方法は，恒温槽による熱劣化を施したものである．舗装の劣化因子として，熱劣化の他に紫外線劣化や酸化劣化などがある．実舗装では，紫外線劣化がアスファルトの性状変化に強く影響すると言われている．今後は，熱劣化だけでなく，実際の経年劣化を再現するためには，他の促進劣化方法を考慮していかなければならない．・本研究では，改質アスファルトを含む再生骨材を使用して再生混合物を評価したが，現在の指針であるストアス再生骨材を使用した再生混合物の評価をさらに行い，比較検証をする必要がある．・本研究では，荷重測定型伸度試験をアスファルトの評価試験として用いた．しかし，荷重測定型伸度試験は，日本においては舗装試験法便覧に記載されておらず，正式な試験として認められていない．そのため荷重測定型伸度試験の評価手法を確立していく必要性がある．・再生用添加剤の添加量を変化させずに再生混合物の物性評価を行ったため，再生用添加剤の添加量の違いによる混合物性状への影響を把握することができなかった．また，改質材を含む舗装発生材の劣化日数を変化させずに，再生混合物の評価を行ったため，劣化日数の違いによる再生用添加剤の性状回復効果を把握できていない．・本研究では，改質アスファルトを含む再生骨材を使用して再生混合物を評価したが，促進劣化を施した再生混合物，それを使用して再々生混合物を作製することで，混合物性状を検証する必要性がある．また，促進劣化を施した再生混合物，それを使用して再々生混合物に対して，再生用添加剤を添加し，性状回復効果を検証していく必要性がある．