高 粘 度 改 質 ア ス フ ァル トの 紫 外 線 劣 化 に 関 す る研 究
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(2) 表‑1試. 混 合物. 料 性状. バ インダ 図‑1評. 価 手 法 フ ロー. 表‑2紫 外線劣化試験条件. 2.評. 価 方法. (1)紫 外 線 照 射 に よ る促 進 劣 化(UV) 排 水 性混 合 物 中 の ア ス フ ァル トは 薄 膜 で あ り、紫 外 線 の 作 用 を再 現 す るた め に は 、試 料 もま た 薄 膜 で な けれ ば な らな い.そ. こで,山 口 らが 考 案 に3)よる"プ. レス成 膜 試. 料 に よ るW劣 化試 験"を 実 施 した.こ れ は,所 定 量 の ア ス フ ァル ト試 料 を フ ッ素 樹 脂(PTFE)シ. ー トで挟 み 込 み,. 適 宜 プ レスす る事 に よ り薄 膜 に成 形 し,冷 却 後PTFEシ ー トの 片 面 を剥 が して 直 接 紫 外 線 照 射 を 行 うもの で あ る. 作 製 条 件 な らび に 紫 外線 照 射 条 件 を 表‑2に 示 す. 混 合物 供 試 体 は,表‑2に. 示 す 紫 外 線 劣 化 条 件 に従 い 上. 付 近の内部参照 吸光度 に対す る,1700cm‑1付近 に現れ るカ ル ボニル伸縮振動 に起因す る吸 光度 の比Rc=0を 用 いた.尚,. 下 面 と も に紫 外 線 照 射 を行 っ た. (2)カ ン タ ブ ロ試 験. スペ ク トル のバ ック グラウン ドは1825cm‑1〜550cm‑1とし. カ ン タブ ロ試 験 は,紫 外 線 照 射 前 後 の供 試 体 につ い て. た.. 試 験 温 度0℃ お よび20℃ で 実 施 した.試 験 方法 は,舗 装 試 験 法 便 覧 別 冊4)に準 拠 した. (3)動 的 粘 弾性 試 験. 3.試. 動 的粘 弾 性測 定 に は,DSR(dynamic を用 い た.DSRは. shear rheometer). (1)紫 外線照 射に よるカンタ ブロ損失率 の変化. 、 液 固体 の粘 弾 性 を測 定 す る た め の も. 紫外線 照射前後 でのカ ンタブ ロ損 失率の変化 を図‑2に. の で 、樹 脂 な どの研 究 開 発 用 途 に 用 い られ て き た もの で. 示す.こ れ に よる と,高 粘 度(白)を. あ る。 今 回 の評 価 に は、 材 料 が粘 性的 傾 向 に あ るか 弾 性. るこ とが判明 した.ま た,カ ーボ ンブラ ックの添加 に よ. た 。 測 定 条 件 と して は,試 験 温度 を20℃ と し,角 速 度. り,損 失率 の変 化 は小 さくなった.紫 外線 照射 に よ り骨. と した.. 材 飛散 が増加 し、かつ遮 光性材 料の有無 で差異 が生 じた こ とよ り,カ ンタブ ロ損失率 よ り観 察 され る骨材飛散 は,. (4)フ ラ‑ス 脆 化 点試 験 ア ス フ ァル トの脆 性破 壊 を評価 す る手 法 で あ る こ と よ. 紫外線 が一 因であ る と考 え られ る.. り,排 水 性 混 合 物 の低 温 時 の 骨 材 飛 散 の観 察 に は もっ と. (2)紫 外線照射 によ るバ インダ性状変化. も適 した 試 験 方 法 の ひ とつ で あ る た め に 今 回 の 調 査 項 目 に採 用 した.試 (5)FT‑IR(フ. 前項 にて紫外線 の影響 に よ りカ ンタブ ロ損失 率が増加. 験 方 法 は,舗 装試 験 法 便 覧5)に準 拠 した.. す るこ とが確認 された.そ こで,紫 外線 がバイ ンダ 性状. ー リエ 変 換 式 赤 外 線 分 光 光 度 計)試 験. に及 ぼす 影響 につ いて確認 を行 った.評 価 は動的粘 弾 性. ア ス フ ァル ト材 料 の 酸 化 劣 化 の指 標 とな る酸 素含 有 官 能 基 の 挙 動 を調 べ る た め に,FT‑IR分. 用 いた場合,試 験. 温度 に よ らず紫 外線照射後 にカ ンタブ ロ損失率 は増加す. 的 傾 向 に あ るか を 示 す 損 失 正 接(tanδ)に よ る評 価 を 行 っ 10rad/sec,0.2%歪. 験結果. での損失正接(tanδ)お よび フ ラース脆化 点を採用 した.. 析 を行 っ た.分 析 装. 動的粘弾 性の試 験結果 を図‑3に 示す.損 失 正接 は動的. 置 に(株)パ ー キ ンエ ル マ ー ジ ャパ ン製Spectrum Oneを 用 い, 0.03g/mlク ロ ロ ホル ム試 料溶 液 につ い て,KBr液 体 用 セ ル,. 粘 弾 性試験 に よ り得 られ る粘 性項 と弾 性項 との比 であ り, 値 が大 きいほ ど粘 性傾 向を示す.こ れ らの こ とを踏 ま え て損 失正接 の変化 を観 察す る と,紫 外線照射 によ りバイ. 0.1mmス ペ ー サ の 条件 で 測 定 を行 っ た.評 価 に は,1600cm‑1. 222.
(3) ンダは弾 性傾 向が強 くな り,カ ンタブ ロ試験 に よる骨材. (4)カ ルボニル吸光度 とフラ‑ス 脆 化点の関係. 飛散 は起 こ りやす くな る と予想 され る.し か し,こ の試. 改質 アスフ ァル トのバイ ンダ物 性の変化 がカル ボニル. 験 結果 では,粘 弾 性状 に大 きな違 いは認 め られ なか った.. 基の変化 となん らかの関係 があ り、改質 アスフ ァル トの. そ こで,別 の観 点か らバ イ ンダ 性状 変化 を観 察す るた. 評価 指標 として適 用で きるのではない か と考 えた.そ こ. めに,同 じ試 料 を用い てフ ラース脆化 点 を実施 した.そ. で,カ ル ボニル 基の変化 とフ ラー ス脆化 点の関係 につい. の結果 を図‑4に 示す.こ の結果 か ら,紫 外線 の影響 に よ. て観察 を行 った.そ の結果 を図‑6に示す.こ の結 果 よ り. り変化 が生 じ,遮 光 性材料 の添加 に よ りその変化 は抑 制. カル ボニル基 の生成量 とフ ラース脆化点 に相 関が認 めら. され るこ とがわか った.. れた.こ の こ とによ り,紫外線劣 化 によるバイ ンダ中のカ ル ボニル基 の増加 がバイ ンダ 性状 に も影響 を及ぼ してい. 粘弾 性状 よ りもフラー ス脆化点 の試 験 結果 との 関連 が 見 られ た理 由 として、骨材 飛散 は、劣化 に伴 うバイ ンダ. る と考 え られ る.材 料 に よ りそ の傾 向は異 な るで あろ う. の破 断伸 びの低 下 とい った強度指標 が深 くかかわ ってい. が 、カル ボニル基 の生成 量が一つ の指標 にな り得 る とい. るこ とが挙 げ られ る.. える.. (3)紫 外線照射 によるカルボ ニル基 吸光 度の変化 バイ ンダ劣化 が,化 学 的に は どの よ うな挙動 を示 して い るか を確認 す るた めに,FT‑IRを 用いて カル ボニル 基の 変化 を観 察 した.カル ボ ニル基 は有機 材料 が酸 素 と結 合 す るこ とによ り生成 され るこ とか ら,こ の変化 を観 察す るこ とに よ り,バ イ ンダの劣化状 態 を観 察す るこ とが可 能 であ る.そ こで,カ ル ボニル の生成量 を吸光度 比で観 察 し,そ の結果 を図‑5に 示す.こ の結果 に よれ ば,紫外線 照射初 期 にカル ボ ニル 基の生 成が大 きい傾 向 にあ り,そ の後 は,照 射 時間 によって カル ボニル基 の生成 量が緩や か に増加 す る こ とが判 明 した.ま た,遮 光性材料 の添加. 図‑4紫. によ りその変化 は抑制 され るこ とがわかった.. 図‑2紫. 外線照射 に よるカ ンタブ ロ損失率 の変化. 図‑3紫. 図‑5紫. 外線 照射に よる損失 正接の変化. 図‑6カ. 223. 外線照 射に よるフラー ス脆化 点の変化. 外線照 射に よるカル ボニル基の生成. ル ボニル基 生成量 とフラース脆化点 の関係.
(4) 4.ま. ブ ラ ッ ク が,改. とめ. 質 ア ス フ ァ ル トに 使 用 され て い る 改 質 材. に 作 用 し耐 劣 化 性 が 向 上 し て い る も の と思 わ れ る 。. 高粘度 改質 アスファル トを用 いた排水 性舗 装用混合物 は、紫外線 の影響 によ りカ ンタブロ損失 率が増大す る こ. 参考 文献. とが確認 された.こ れ は,紫 外線 によ り高粘 度改質 アス. 1) 村 山 雅 人, 伊 藤 達 也, 羽 入 昭 吉, 菅 野 宏:高 粘 度 改 質 ア ス フ. ファル トのカル ボニル基 が増加 して いる ことに起因 して. ァル トの 開 発 経 緯 と研 究 開 発 の 現 状, 改 質 ア ス フ ァル ト. お り,フ ラース脆化点 の変化 との相関 も認 め られた.紫. No21pp8〜19,. 外線の影響 が大 きい こ とは,比 較 対象 として用 いた遮光. 2). 性 材料で あ るカーボ ンブラ ックを添加 した高粘度 改質 ア ス ファル トで は劣 化が抑制 された ことか らも確認 できた.. 2003.. 佐 々木 厳, 山 口勝 之, 焼 山 明 生: 排 水 性 舗 装 の 骨 材 飛 散 の 要 因 に 関 す る一 検 討‑改. 質 ア ス フ ァル トの 紫 外 線 劣 化‑,. 木 学 会 第60回 年 次 学 術 講演 会, 5‑125,. 今 回の調査 は,高 粘 度改質 アスフ ァル トを用 いた排 水. 3). 土. 2005.. 山 口勝 之, 佐 々木 厳, 明 嵐 政 司: ア ス フ ァル ト材 料 の紫 外 線. 性 混合物 に主眼 を置 き骨材飛散 抵抗性 との 関連 について. 劣 化 とカ ー ボ ンブ ラ ック 添 加 効 果, 土 木 学 会 舗 装 工 学 論 文 集. 調 べたが,こ の現象 はすべ ての有機 材料 に共通 してお り, ス トレー トアスフ ァル トな どに も適用 され る.す なわ ち,. 第8巻, 4). アス ファル ト材料 を用いた舗装 の耐 久性 を考 える上 で紫. pp251‑260,. (社) 日本 道 路 協 会: 舗 装試 験 法 便 覧 別 冊 (暫定 試 験 方 法), pp4‑13,. 外線 の影響 は無視 できず,紫 外線対策 を考慮す るこ とに. 5)(社)日. よ り,さ らに高 い耐 久性 の舗装 が提 供で きるもの といえ. 6). る.. 1998. 本 道 路 協 会:舗 装 試 験 法 便 覧, pp418‑426,. 2002.. 明 嵐 政 司, 佐 々 木 厳, 焼 山 明 生: ア ス フ ァル トの劣 化 に関 す る 一 考 察,. 今 回の調査で採用 したカー ボンブラ ックな どの遮光性. 2003.. pp311,. (社) 石 油 学 会. 第31回 石 油 ・石 油化 学 討 論会,. 2001.. 材料 の適用 は,紫 外線対 策の手法 として有効な一つ の方 法 ではないか と考 え られ る.こ れ は、 ゴムや樹 脂 な どの 高分子材 料の分野 にお いて広 く用 い られ てい るカー ボ ン. RESEARCH. ON THE ULTRAVIOLET THE HIGH. Akio. YAKIYAMA,. Iwao. VISCOSITY. SASAKI,. RAYS. MODIFIED. Katsuyuki. DETERIORATION. OF. BITUMEN.. YAMAGUCHI. and Tomoko. TAKAHASHI. Aggregate pop-out is one of the major damages of porous asphalt pavement. As for the causes of pop-out damage, initial performance of modified binders such as shear strength and brittleness at low temperature must be an important factor, but the author focus on the deterioration of modified binders due to ultra-violet rays (UV) in this study. The results of Cantabro-loss after UV irradiation showed that accelerated UV aging induced the aggregate pop-out damage of porous asphalt mixtures.. Binder properties after UV irradiation also showed the increase of Fraas Breaking Point. and oxygen containing functional group. Furthermore, it was confirmed that there is a good correlation between the increase of oxygen containing functional group and Fraas Breaking Point.. 224.
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