平成 28 年度アスファルト再生骨材の凍上抑制層材料としての検討国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム上野千草国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム安倍隆二国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム木村孝司道北地域ではアスファ

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いちえいひろなが
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平成 28 年度アスファルト再生骨材の凍上抑制層材料としての検討国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム上野千草国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム安倍隆二国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム木村孝司道北地域ではアスファルト塊のストック量が著しく増大しストックヤードの確保が困難な状況にあり

1 平成 28 年度アスファルト再生骨材の凍上抑制層材料としての検討国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム上野千草国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム安倍隆二国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所寒地道路保全チーム木村孝司道北地域ではアスファルト塊のストック量が著しく増大しストックヤードの確保が困難な状況にあり再生加熱アスファルト混合物用骨材としての使用量が減少傾向にある中アスファルト混合物以外の用途による利用促進が期待されているそこでアスファルト再生骨材を国道本線上の凍上抑制層に用いるため登坂車線の凍上抑制層材料としてアスファルト再生骨材 mm 級を用いて試験施工を行い DCP 試験および FWD 試験を実施し支持力等を確認した結果を報告するキーワード : アスファルト再生骨材凍上抑制層支持力 DCP 試験 FWD 試験 1. はじめに留萌開発建設部管内におけるアスファルト中間処理施設では受入量に比べ再生利用量が少ないため各施設のストック量が増大しストックヤードの確保が困難な状況にあるこのためアスファルト発生材の利用促進に向けた取り組みとして凍上抑制層材料にアスファルト再生骨材を用い試験施工を行った試験施工は図 -1 に示す初山別村金駒内における登坂車線の設置工事 ( 写真 -1) において実施した本文ではアスファルト再生骨材を凍上抑制層に使用するための適用性を判断するために凍上抑制層転圧後に DCP 試験を表層施工後に FWD 試験を行い支持力を評価した結果等について報告するなお同様の試験施工として平成 11 年度の寒地土木研究所による寒冷地におけるアスファルト再生骨材の路盤材への適用に関する検討 1) 平成年度の稚内開発建設部浜頓別道路事務所と寒地土木研究所によるアスファルト再生骨材の有効利用について 2) アスファルト再生骨材の凍上抑制層への適用に関する検討について 3) 及び平成 23 年度の留萌開発建設部によるアスファルト再生骨材の有効利用について 4) の報告があり本試験施工の参考としている 2. 管内の中間処理施設の現状留萌開発建設部管内におけるアスファルト中間処理施設の各施設の受入可能容量を図 -2 に示す地区全体としては 3 万 t 程度の受入可能な容量があるが施設毎に見ると受入可能容量が 3 千 t を切っておりこれ以上の受入がほぼ困難な施設が全 5 施設中 3 施設を占める受入可能容量 ( 千 t) 試験施工箇所初山別村金駒内図 -1 試験施工箇所図写真 -1 試験施工箇所 ( 登坂車線設置工事 ) A 社 1 B 社 D 社 A 社 2 C 社留萌管内全体 H21 H22 H23 H24 H25 H26 図 -2 留萌開発建設部管内の中間処理施設のストック量

2 アスファルト再生骨材工区 L=1m 比較工区 L=1m 図 -3 試験施工工区割 P=54~545 アスファルト再生骨材 mm 級 P=5428~54 切込砕石 8mm 級図 -4 試験施工箇所定規図切込砕石 m 級 3. 試験施工箇所の概要初山別村金駒内における登坂車線設置工事の切土部のうち 1m の区間において凍上抑制層材料としてアスファルト再生骨材 mm 級を使用した ( 図 -2) また一般的に凍上抑制層材料に用いられている切込砕石 8mm 級を採用した比較区間もあわせて設けたなお凍上抑制層の厚さはどちらの工区とも図 -3 に示すとおり 15cm となっており置換厚は初山別地域の年確率置換厚に相当する 8cm 5) としている 4. 使用材料今回凍上抑制層に使用したアスファルト再生骨材 mm 級および切込砕石 8mm 級の品質を表 -2 に示すまた参考として下層路盤に用いた切込砕石 mm 級の値も併せて示すなお表 -1 に示した規格値は北海道開発局道路河川工事仕様書平成 27 年度版北海道開発局独自 6) に記されている凍上抑制層材料および下層路盤材料の品質規格であるアスファルト再生骨材は凍上抑制層材料の規格値である洗い試験における 4.75mm 以下に対する.75mm 通過率 15% 以下を満足する 5.15% となっているまた凍上抑制層に用いる切込砕石 8mm 級の 14.6% および下層路盤に用いる切込砕石 mm 級の 14.7% と比較して少ない表 -1 使用材料の品質凍上抑制層下層路盤 As 再生骨材切込砕石規格値切込砕石規格値 mm 級 8mm 級 mm 級 9mm % 1-75mm % mm % mm % 84 7~ mm % 74 7~ 2 7~ 31.5mm % 通 26.5mm % 過重 19mm % 量 16mm % 百 13.2mm % 分率 9.5mm % mm % ~65 42 ~ mm % mm % mm % mm % mm % mm % 単位容積質量 kg/m 絶乾密度 g/cm 表乾燥密度 g/cm 見掛密度 g/cm 吸水率 % 全量に対する.75mm 通過率 % mm 以下に対する.75mm 通過率 % % 以下 % 以下 PI - NP - NP 6 以下安定性試験損失量 % % 以下すりへり減量 % 以下修正 CBR 試験 % 以上最適含水比 % 最大乾燥密度 g/cm は8mm 級の粗粒材料の規格値 2はmm 級の粗粒材料の規格値

値となっている図 -5 に骨材の粒度分布を示すアスファルト再生骨材の粒度は概ね切込砕石 mm 級と同様の粒度分布となっているなおアスファルト再生骨材は表 -2 に示した切込砕石 mm 級の粒度の規格値範囲を満足している通過重量百分率 (%) 9 8 7 6 5 切込砕石 mm 級の粒度規格切込砕石 8mm 級の粒度規格砕石 mm 級砕石 8mm 級 As 再生骨材 mm 級 5.

3 値となっている図 -5 に骨材の粒度分布を示すアスファルト再生骨材の粒度は概ね切込砕石 mm 級と同様の粒度分布となっているなおアスファルト再生骨材は表 -2 に示した切込砕石 mm 級の粒度の規格値範囲を満足している通過重量百分率 (%) 切込砕石 mm 級の粒度規格切込砕石 8mm 級の粒度規格砕石 mm 級砕石 8mm 級 As 再生骨材 mm 級 5. 施工状況凍上抑制層の転圧条件を表 -2 に示すアスファルト再生骨材を用いた工区と通常の切込砕石 8mm 級を用いた比較工区の機械の構成および転圧回数は同一条件で行われアスファルト再生骨材を用いた工区の締固め度は 97.6% と規格値の 9% 以上 7) を満足し比較工区の 92.6% よりも高い締固め度が得られた凍上抑制層施工後に作業性についてアンケートを実施したところアスファルト再生骨材を用いることによる施工性の低下はなく通常の材料と同一の機械編成および転圧回数で良好な施工が行えたとの回答を得たまた夏期施工において心配された運搬時および施工時の再生アスファルト骨材同士の固結は見られず外気温 17.~21.7 の条件においてはさらさらとした状態で良好な施工性であったふるい寸法 (μm mm) 図 -5 使用骨材の粒度範囲表 -2 転圧条件使用機械転圧回数振動コンバインドローラー 4t 5 回振動タイヤローラ9t 7 回 6. 凍上抑制層施工後の支持力確認支持力を確認する一般的な方法として現場 CBR 試験や平板載荷試験など強固な反力と試験に一定の時間を有する試験方法があるが今回は登坂車線の施工であり比較的狭いスペースでも簡易かつ迅速に支持力を確認できる方法として DCP 試験を用いて行った試験は凍上抑制層施工直後に凍上抑制層表面にて実施した DCP(Dual-mass Dynamic Cone Penetrometer) とは和訳すると動的円錐貫入試験機であり円錐の貫入量から地盤の支持力 CBR(California Bearing Ratio) を簡易的に推定するもので対象は路床路盤凍上抑制層等 (CBR=~% 程度 ) となっている本試験は図 -6 に示すように 8kg のハンマーを 57.5cm 落下させることによりコーンの付いた試験機を対象となる地盤に貫入させてその貫入量を計測するものである DCP 貫入量から CBR を式 (1) に示す相関式により推定することができる CBR 貫入量. (1) DCP 試験による貫入量が小さいほど支持力が高く CBR 値が大きくなる関係にある試験は凍上抑制層を貫通するまで行い層全体の支持力を評価した推定 CBR(%) 試験結果 27.5 砕石 8m 級図 -6 DCP 試験の概要 41.8 As 再生骨材前日施工図 -7 DCP 試験結果凍上抑制層敷設終了後に凍上抑制層上面および路床面で DCP 試験を実施し式 (1) より CBR を推定した試験実施時は外気温.4 であり凍上抑制層の表面で 39.9 h=-5cm で 36.8 層の中間の深さとなる h=- 7.5cm で 35.7 h=-cm で 34.1 凍上抑制層下面となる深さ h=-15cm で 32.5 であった試験結果を図 -7 に示すスファルト再生骨材を凍上 31.4 As 再生骨材当日施工平均値最大値最小値路床土 14.6

アスファルト再生骨材については最大粒径が mm であったため骨材の粒径の影響は小さく切込砕石と比較して推定 CBR のばらつきは小さかったものと考えられる図 -8~9 に DCP 試験により得られた深さ方向の推定 CBR を示す図 -8 は調査日に施工された再生アスファルト工区の試験結果である深さ方向に均等に支持力が得られており 1 層当たり 15cm

4 抑制層に使用した工区の推定 CBR の平均値は調査の前日に施工した箇所で 41.8% を調査当日に施工した箇所で 31.4% を示し切込砕石 8mm 級の工区の 27.5% と比較すると高い値を示したなお切込砕石の推定 CBR の値にばらつきが大きいのは骨材の最大粒径が 8mm と層厚に対して大きいため CDR 試験の先端のコーンと骨材の当たり方により貫入量が大きく変動したものと考える層厚が比較的厚い場合骨材による影響は平均化されるが本施工箇所の凍上抑制層厚が 15cm と薄いためこのような数値のばらつきが見られたと推測されるアスファルト再生骨材については最大粒径が mm であったため骨材の粒径の影響は小さく切込砕石と比較して推定 CBR のばらつきは小さかったものと考えられる図 -8~9 に DCP 試験により得られた深さ方向の推定 CBR を示す図 -8 は調査日に施工された再生アスファルト工区の試験結果である深さ方向に均等に支持力が得られており 1 層当たり 15cm の巻出し厚において良好な品質で施工が行われていることが確認できた図 -9 に調査日前日に施工された再生アスファルト工区の試験結果を示す図 -8 と比較して比較的浅い位置の推定 CBR が高くなっていることが分かるこれは凍上抑制層施工後にアスファルト再生骨材の温度が比較的高い条件で転圧機械等の重機が往来したため表面付近の再生アスファルト骨材同士が付着し一体化したためと考えられる図 -9 の調査箇所の凍上抑制層表面の写真を写真 -2 に図 -8 の調査箇所付近の表面写真を写真 -3 に示す写真 - 3 においてはアスファルトが骨材と骨材を付着しているように見られる一方写真 -2 においてはそのような状況は見られない調査前日に施工された区間で行った DCP 試験より得られた推定 CBR の平均値は 41.8% であるのに対し調査日に施工された区間の推定 CBR は 31.4% であり % 以上の差が見られたことから気温や日射の影響で材料が温められ材料温度が比較的高い条件下で転圧作用が加われば支持力が向上する可能性が示唆された地表面からの深さ (mm) 推定 CBR(%) 図 -8 調査当日施工箇所の深さ方向の推定 CBR 地表面からの深さ (mm) 推定 CBR(%) 図 -9 調査前日施工箇所の深さ方向の推定 CBR 写真 -2 調査日施工箇所の凍上抑制層上面の状態 8. アスファルト再生混合物の温度と支持力の関係稚内開発建設部浜頓別道路事務所が実施した凍上抑制層にアスファルト再生骨材を用いた試験施工箇所における凍上抑制層の中間温度と支持力の関係を図 - に示すこれによると材料温度が上昇すると推定 CBR が低下し支持力が小さくなる傾向が確認できるまた再生骨材の温度が概ねを超えると推定 CBR が % を切る値となることが分かるなおこの測定を行った箇所は工事用道路として 1 層の巻出し厚を cm として施工され写真 -3 調査前日施工箇所の凍上抑制層上面の状態

5 た箇所である今回初山別においては 15cmの巻出し厚で施工されており浜頓別よりも巻出し厚が薄いことからより転圧の効果が得られたことが凍上抑制層の中間部の温度が 35.7 の条件でも平均で 31.4~41.8%と高い推定CBR となった要因と考えられる推定CBR y =.289x x R² = 凍上抑制層内の温度..... As再生骨材層中間部の温度供用後の支持力の推移や路面の変形の推移を長期的に計測するため表層施工後に横断凹凸量および FWD試験によるたわみ量の初期値の測定を行った横断凹凸量については今回の計測値を初期値として今後の検討に用いる FWD試験によるたわみ量は初期値および施工後の支持力の確認に用いるここで FWD Falling Weight Deflectmeter とは和訳すると重錘落下式たわみ測定装置であり重錘を落下した際の舗装のたわみを測定することにより非破壊で舗装の支持力を測定することができる装置である(写真-4 5) 調査においては寒地土木研究所所有の試験車両を用いたが全国で約台が稼働中である FWD試験の概念を図-15に示す路面に落下ウェイトを落としたときに舗装表面に生じるたわみ量を複数点で同時に測定する装置である複数点で同時にたわみ量を測定するため路面のたわみ形状が得られ測定は非破壊で舗装を傷つけることがなく一箇所毎に5分程度と短時間で調査が可能な試験である測定したたわみ形状や大きさは舗装の各層の構造的な強弱により変わるため測定結果を解析することにより舗装各層の強度や路床の支持力などを推定することができ舗装の支持力が判定できるたわみ量の初期値を表層施工後の平成28年11月14日に計測した結果を図-16に示す 1工区当たり測線で測年 7年 8年 9年 13年 14年 15年 5月1日 6月1日 7月2日 8月2日 9月2日月3日図-12 凍上抑制層温度稚内市声問凍上抑制層中間部温度. 供用性状の支持力等の確認凍上抑制層中間部温度凍上抑制層中間部温度一般国道 231 号留萌市浜中交通区分N5 一般国道図- アスファルト再生骨材層の中間部の温度と支持力の関係 238 号稚内市声問交通区分N5 一般国道 238 号稚内. 市頓別交通区分N5 に埋設されている温度計より整理した凍上抑制層の中間部の温度の年間変動を図に示す. 11年道北地域の3箇所において温度計測を行っているが 12年 15. 凍上抑制層の中間温度がを超える年は現在のところ 13年. 14年確認されていない状況にある 15年アスファルト再生骨材の支持力は図-に示したとお 5. 16年り材料温度の影響を大きく受け変動するこのため. 5月1日 6月1日 7月2日 8月2日 9月2日月3日本試験施工箇所においても凍上抑制層の温度を確認す図-11 凍上抑制層温度留萌市浜中るため図-14のように熱電対を用いた温度計を埋設した今後経年的に温度データを採取していく予定である年 15年 16年 5 5月1日 6月1日 7月2日 8月2日 9月2日月3日図-13 凍上抑制層温度浜頓別町頓別層厚(cm) アスファルト舗装 t=15cm 下層路盤 t=5cm 凍上抑制層 t=15cm 路床上面凡例熱電対設置位置 (舗装表面からの深さ(cm) アスファルト舗装 t=15cm 下層路盤t=5cm 切込み砕石mm級凍上抑制層t=15cm 再生As骨材mm級熱電対図-14 温度計設置位置路床土

写真 -4 自走式 FWD 試験車両全景 D たわみ量 (μm) 35 25 15 5 図 -15 FWD 試験の概念 2 228 211 最大値最小値平均値 229 8 191 As 再生骨材工区比較工区写真 -5 FWD 試験装置設置状況定を実施し D たわみ量の平均値と最大値および最小値を示しているアスファルト再生骨材工区の平均値は 228μm であり比較工区の 8μm

今後の課題図 -16 FWD 試験結果今後は現在未確認である供用による車輌の影響や融解期の支持力低下夏期の高温期におけるアスファルト再生骨材の軟化に伴う支持力低下の影響を把握し当該地域における凍上抑制層材料としての適用性を評価していく予定である 11.

32.5~39.9 の条件においても概ね % 以上の値が得られることを確認した FWD 試験による施工後の D たわみ量は比較工区と同等の値を示し十分な支持力を保持していることを確認した参考文献 1) 安倍隆二高橋守人早坂保則 ; 寒冷地におけるアスファルト再生骨材の路盤材への適用に関する検討土木工学会舗装工学論文集第 4 巻 1999 年 12 月 PP.

6 写真 -4 自走式 FWD 試験車両全景 D たわみ量 (μm) 図 -15 FWD 試験の概念最大値最小値平均値 As 再生骨材工区比較工区写真 -5 FWD 試験装置設置状況定を実施し D たわみ量の平均値と最大値および最小値を示しているアスファルト再生骨材工区の平均値は 228μm であり比較工区の 8μm とほぼ同等の値となり十分な支持力を有していることを確認したまた最大値と最小値の差はアスファルト再生骨材工区で 29μ m 比較工区で 38μm と同程度のばらつきであった 12. 今後の課題図 -16 FWD 試験結果今後は現在未確認である供用による車輌の影響や融解期の支持力低下夏期の高温期におけるアスファルト再生骨材の軟化に伴う支持力低下の影響を把握し当該地域における凍上抑制層材料としての適用性を評価していく予定である 11. まとめ今回の試験施工においてアスファルト再生骨材を凍上抑制層に使用した工区において以下のことを確認した通常の凍上抑制材料である切込砕石 8mm 級と同一の施工条件で良好な転圧作業を行うことができ所定の締固め度が得られることを確認したまた通常の凍上抑制材料である切込砕石 8mm 級を用いた比較工区よりも高い締固め度を得られたことを確認した DCP 試験による推定 CBR は材料温度 32.5~39.9 の条件においても概ね % 以上の値が得られることを確認した FWD 試験による施工後の D たわみ量は比較工区と同等の値を示し十分な支持力を保持していることを確認した参考文献 1) 安倍隆二高橋守人早坂保則 ; 寒冷地におけるアスファルト再生骨材の路盤材への適用に関する検討土木工学会舗装工学論文集第 4 巻 1999 年 12 月 PP.127~134 2) 杉田和之高見和弘佐藤義臣 ; アスファルト再生骨材の有効利用について - 凍上抑制層への利用手法の考察 - 第 57 回北海道開発局技術研究発表会 14 年 2 月 3) 高見和弘村田俊一上野千草 ; アスファルト再生骨材の凍上抑制層への適用に関する検討について第 58 回北海道開発局技術研究発表会 15 年 2 月 4) 十河陽一古城学荒木恒也 ; アスファルト再生骨材の有効利用について - 基礎材路盤材への利用手法の考察 - 第 55 回北海道開発局技術研究発表会 12 年 2 月 5) 北海道開発局 : 道路設計要領第 2 集 15 年 4 月 p. 参 27 6) 北海道開発局 : 北海道開発局道路河川工事仕様書平成 27 年度版 15 年 4 月 pp.3-29~ 7) 北海道開発局 : 北海道開発局道路河川工事仕様書平成 27 年度版 15 年 4 月 p.2-5

(Microsoft Word - \215\234\215\336\216\216\214\261.doc)

$(Microsoft Word - \215\234\215\336\216\216\214\261.doc)$ 4 骨材試験骨材試験は平成 21 年度に受託したうち受託数の多いコンクリート用骨材と道路用骨材について統計解析を行ったものである 4 1 コンクリート用骨材用骨材について生コンクリートの体積の 7 割を占める骨材はその品質が極めて重要でありコンクリートの強度を支配するばかりでなく耐久性や力学的性質に大きく影響することが知られているしかし最近のコンクリート用骨材は資源的地域的な制約から多種多様化しており