改質アスファルトによる混合物の低温時クリープおよび破壊挙動への影響

2007.11.16 舗装材料小委員会資料

改質バインダーや骨材が混合物の低温時におけるクリープおよび破壊特性に与える影響を実験により検討

　

骨材やアス種類を変えた混合物に対する間接引張試験（ AASHTO TP9 ，クリープ試験と破壊試験の両方）の結果とバインダーに対する BBR 試験（曲げクリープ試験）や DTT 試験（直接引張破壊試験）の結果を対比して評価　　バインダー： PG グレード（数種類 ) ，

　　　　　　　　　　改質種類（ SBS, 酸化，蒸気，エチレンポリマーなど）

　　骨材：　粒度（細粒度と粗粒度），

　　　　　　　種類（石灰石と礫）

　　　（ AASHTO TP9 ： Test Method for Determining the Creep Compliance

　　　　　　　　　　　　　　　 and Strength of Hot Mix Asphalt (HMA) Using the

　　　　　　　　　　　　　　　 Indirect Tensile Test Device. ）

１．内容

２．検討手法

２．１　混合物の低温時試験◆ 試験項目および試験条件 　・間接引張クリープ試験（載荷時間： 1000 秒）　 ・間接引張強度試験 　・試験手法 : AASHTO 　 TP9 に記載 　・供試体作成方法 : ジャイレトリコンパクタ 　・空隙率： 7.0±0.5% 　・劣化条件加熱エージングを実施： 135℃ で４時間 　・供試体寸法 : φ150×50 [mm]

混合物の種類混合物の種類PG82-22 SBS LinearPG82-22 SBS Linear

PG82-22 SBS RadialPG82-22 SBS Radial

PG82-22 Steam DistilledPG82-22 Steam Distilled

PG78-22 Ethylene TerpolyPG78-22 Ethylene Terpoly

PG58-40 SBS LinearPG58-40 SBS Linear

PG58-40 OxidizedPG58-40 Oxidized

骨材の種類骨材の種類石灰石骨材石灰石骨材

礫礫骨材骨材

粒度の種類粒度の種類粗粒度粗粒度細粒度細粒度

２．２　バインダの低温時試験◆ 試験項目および試験条件　 ・クリープ特性の測定　：ＢＢＲ試験機　 ・破壊特性の測定　　　：ＤＴＴ試験機（直接引張試験機）　 ・温度特性の測定　　　：ガラス転移測定器

バインダの種類バインダの種類PG82-22 SBS LinearPG82-22 SBS Linear

PG82-22 SBS RadialPG82-22 SBS Radial

PG82-22 Steam DistilledPG82-22 Steam Distilled

PG78-22 Ethylene TerpolyPG78-22 Ethylene Terpoly

PG58-40 SBS LinearPG58-40 SBS Linear

PG58-40 OxidizedPG58-40 Oxidized

３．低温時のクリープ挙動に関する試験結果

この曲線の傾きが me

図 2.48 　３つの各温度における 1000 秒の間接引張試験結果の一例

・間接引張クリープ試験から得られたクリープコンプライアンスマスターカーブの傾きで定義される me が評価指標。混合物の温度応力緩和程度を表す指標と意味づけられており、高い値ほど応力緩和性能が高いことを意味する指標。

ＰＧ８２　ＳＢＳ　石灰石骨材，粗粒の例

３．１　低温時のクリープ特性に関する評価指標と結果

クリープコンプライアンスカーブの式

me: クリープコンプライアンスカーブの漸近線の傾き↓

バインダ規格値のｍ値に似た指標，温度応力の緩和程度を表す指標

kmkcg

eDD

//1

ここで、Dg =ガラスコンプライアンス

ξ c= 参考となる載荷時間

k,me= 形状係数

混合物の me 測定値結果

バインダの PG によって me が異なる細粒の方が me が小さい石灰石の方が me が小さい

石灰石粗粒

石灰石細粒

礫粗粒

礫細粒

バインダー種類や骨材種類や粒度によって me は有意に異なる．特に，バインダのグレートと骨材種類が me に大きく影響を与える．

混合物コンプライアンスとバインダーコンプライアンスの関係（石灰石骨材，粗粒度）

・混合物に対する間接引張試験と、バインダーに対する BBR 試験機で測定されたクリープのデータを用いて、同じ温度、載荷時間における混合物のコンプライアンス（ Dmi

x ）をバインダーのコンプライアンス（ Dbinder ）の関数としてプロットし、その傾き A と切片指標 B を評価指標にしている。

切片： A傾き： B

バインダのコンプライアンス　 Dbinder

混合

物の

コン

プラ

イア

ンス

　D

mix

・礫の方が傾き A が大きく、バインダの特性が混合物に反映されやすい．骨材の影響は大きい．・改質バインダーの種類によってもクリープ特性が影響され、改質の影響は無視できない。

石灰石骨材粗粒

石灰石骨材細粒

礫骨材細粒

礫骨材粗粒

PG58-40SBS

PG58-40Oxidized

４．低温時の破壊挙動に関する試験結果

混合物に対する間接引張強度試験と，バインダーに対する DTT で測定された０℃における破壊応力と破壊ひずみを比較．

混合物とバインダーの破壊特性（破壊ひずみ）の関係

４．１　低温時の破壊挙動に関する評価指標

４．２　低温時の破壊挙動に関する試験結果

・バインダの破壊強度と破壊ひずみが高いと、混合物の破壊強度とひずみも高い結果となる。

・バインダの改質と混合物の破壊挙動の間に明確な相関を認めるのは困難

・混合物の破壊ひずみのレンジはバインダーの破壊ひずみのレンジのおよそ１／１０

・混合物の破壊ひずみはバインダのレンジにくらべて非常に狭い（敏感でない）

（１）低温時のクリープ特性について

・バインダーの低温時クリープ特性は混合物のクリープ特性に反映され，改質の種類による影響を受ける．

・骨材の種類（石灰石か礫か）はバインダーと混合物のクリープ特性の関係性に影響を与える重要な要因である．

（２）低温時の破壊特性について

・バインダーの低温時破壊特性は混合物の低温時破壊特性に敏感に影響を与えるものではなく，バインダーの改質と混合物破壊挙動の間に明確な関係を決定するのは難しい．

・混合物の破壊ひずみのレンジはバインダーの破壊ひずみのレンジに比べて 10 分の 1 である．

５．まとめ