空 港 ア ス フ ァル ト舗 装 の被 災 時応 急 復 旧用 材 料
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(2) したが って,工 法1用 材料 と して はある程度 ま とまっ た数 量が容 易 に製 造で きる こと,工 法2用 材料 と して は 少 ない労力 で製造可能 なこ とが要求 され るが,空 港 内 に 備蓄 され た材料 によ り製造可 能で,破 損 箇所 を直 ちに応 急復 旧可能 となる もので なければ な らない こ とは共通 し ている.こ のほか,両 者 に対 して共通 に要求 され る事項 としては,以 下 の ものが挙 げ られる.. 図‑1応. 急復 旧用材料 開発 のフロー. 図‑2段. 差 ・陥没補修 用材料 の分類(. ① 通常 の表層用材料程度 の強度 特 性を有す る もの ② 施工後 短時 間で交通解放 可能 なもの ③ 広範 囲の 自然条件下 で製造 ・施工可能 な もの ④ 倉庫等 で数年 間保管可 能な もの ⑤ 本復 旧 まで の間十分 な耐 久 性を有す る もの ⑥ 通常 の補修工事 において も利 用可能 な もの 具体 的 に検討 すべ き項 目は,骨 材 ・バ イ ンダの材 料物 性,力 学 特 性,硬 化特性,施 工性,貯 蔵性 といった もの であ る. a)概 要. 段 差 ・陥没 ほ ど迅速 さが必要 とは され ない ひび割 れの 応急復 旧策 について は,材 料 の製 造や ひび割 れ部 の切削. 現在 市販 され てい る材料 の うちで本研 究の 目的 に適合. 作 業 を必 要 とせ ず,空 港 内 に備蓄 され てい る材料 をそ の. する と思 われ る もの は,そ の ほ とん どが カ ッ トバ ックア ス フ ァル トを使 用 した常温 混合物 で ある.こ の特徴 につ. ままひび割れ に注入す る方法 を考 えた.こ れは主要空港,. いては以下の ようにま とめ られ る.. 地方空港 によ らず 同一 と した.こ の材料 につ いて は以下 の特 性が要求 される.. ① 貯蔵可能 で必 要量 を現場 に運 んで補修で きる. ① 製造済 みで現地でそ のまま使用 可能 な もの. ② 施工時 の温度 管理が不要 で使 いやすい. ② アス ファル ト混合物 との付着 性が良好 な もの. ③ 小 規模 の補修 に対 しては経済 性 に優れてい る ④ 加熱 アス フ ァル ト混合物 に比べ安 定性 に劣 る. ③ ひび割 れ に直接注 入可能 な もの. そのた め,常 温混 合物 は暫 定的 に使用 され る場 合が多. ④ 交通 開放 時期,保 存 性,耐 久 性等 が段 差 ・陥没 補修. い ものの,最 近で は樹 脂 を用い た高強度 の常温 混合物が. 用材料 と同等 の もの. 開発 され てい る.こ の ほか,粉 末 アス フ ァル トを用い た. 具体 的 な検 討項 目は,材 料 物性,ひ び割 れ充填性,付. 加熱混合物 の製造 も可能 となってい る.. 着 性,硬 化特 性,施 工性,貯 蔵 性であ る. この ような要求性能 を満足 す る材料 を見 出す ため に,. 以 上の よ うな背景 を踏 まえて,本 研 究 の 目的 に適合 す る と思わ れる段 差 ・陥没補修 用材料 を分類 す る と図‑2の. 図‑1に 示す フロー に従 って試 験研 究 を実施 した.ま ず,. ようになる.. 市場調査,文 献調査 に よ り,今 回 の 目的 に適合 す る材 料 を数種 類選定 す る(一 次選定).段. b)ア スファル ト系常温混合物. 差 ・陥没補 修用材料. アス ファル ト系 常温 混合物 には,カ ッ トバ ックアス フ. につ いては概 略室内試験 によ り候補 を1,2種 類 に絞 り込 む(二 次 選定).そ. ァル トを用 いる もの,ア ス フ ァル ト乳剤 を用 い る ものの. して,詳 細 な室 内試験 を行 って,段. 2種 類がある.. 差 ・陥没補修 用(工 法‑1,工 法‑2)な らび にひび割 れ補. 段 差 ・陥没補修 用材料 と して使 用 され るこ との多 い カ. 修用材料 を選定 する(最 終選定).. ッ トバ ックアス フ ァル ト常 温混 合物 は,溶 剤 が完全 に蒸 発 す るまで は強度 が小 さい ものの方施工 は容易 で,接 着. 3.段 差 ・陥 没 補 修用 材 料. 性 ・耐久性 に優 れてい る.ま た,貯 蔵期 間 は1〜2箇 月の ものが多いが,6箇 月〜1年が可能 な もの もあ る.. 段差 な らび に陥没 を応急 的 に復 旧す る場 合 に使用 す る 材料 につ いて,図‑1に 示 した フロー に従 って検討 した.. アス フ ァル ト乳剤常 温混合 物 は以前か ら数1多く使用 さ. 以 下で は,そ の結果 を市場 ・文献調査,概 略室 内試 験,. れてい る ものの,分 解 ・硬化 が遅 く,強 度発 現 まで に長. 詳細室 内試 験の順 にま とめる.. い時 間 を必 要 とす る との欠点 が あ った.し か し方最近 に なって分解 ・硬化 が比較 的速 い ものが開発 されている. 以上 の調査 結果 に基 づ き,概 略室 内試験 に供 すべ き材. (1)市場 ・文献調査 検討 の対象 となる材料 につ いてその概 要 を示 したのち,. 料 と して,カ ッ トバ ックアス フ ァル ト常 温混 合物2種 類 (A,Bと 称す),ア. 主要 な ものについて詳述す る.. 定 した.. ― 258―. ス ファル ト乳剤常 温1混合物1種 類を選.
(3) c)樹 脂系常温混合物. 表‑1予. 備 選定 された段差 ・陥没補修用材料. 樹脂 系常温混 合物 に使用 され てい る樹脂 は,エ ポ キシ, メ タク リル酸 メチル,ポ リウ レタン,ポ リエス テル な ど であ る.こ の うち,本 研 究の 目的 に適合 す る もの は,硬 化 収縮特性,接 着性,施 工 性 を考慮 す る とエ ポキ シで あ る と考 え られ る.エ ポキシ樹脂常 温混合 物 は,主 剤,硬 化剤,骨 材 を混合 す るこ とに よって製造 され,強 度発現 時 間は20℃ で1時 間未 満 であ る.こ の材料 につい て も概 略室内試験 用に1種類を選定 した. d)加熱混合物 通常 の加 熱 アス フ ァル ト混合物 は,規 模 の大 きなアス フ ァル ト加熱溶 融設備 が必要 とな るため,本 研 究の条件 には適合 しない.こ れ に対 して,粉 末 アス フ ァル トを用 い れば加 熱混合 物が比 較的容易 に製造 可能 とな る.し か し,こ れ に よれ ば比較 的規模 の大 きい補 修が可 能 とな る 反面,被 災時 にお いて も使用 で きる簡 易製造機 械 を準備 してお く必要 があ るため,こ の材料 は主要 空港 を対象 と した補 修,す なわち,工 法‑1に限定 すべ き もの と考 え ら れる.こ れについて も概 略室 内試 験 に供 した. 段差 ・陥没 の応急復 旧 を対象 と した備 蓄可 能 な材料 と. 図‑3. 20℃ にお け る マ ー シ ャ ル安 定 度. 図‑4. 5℃ に お け る マ ー シ ャ ル安 定 度. して,上 記 の市場 ・文献 調査 に基 づ い て選定 した5種類 の特徴 をま とめ る と,妻1の. ようにな る.. (2)概略室内試験 (1)に示 した市 場調査 な らび に文 献調査 に よ り選定 し た5種類 の段 差 ・陥没補修 用材 料 につ い て,マ ー シ ャル 安定度試 験(を 行 った. a)試験 方法 マー シャル安定度試 験用供 試体 は,空 港 アス フ ァル ト 舗 装構造 設計 要領2)に記 され てい る突 固 め回数75回 の条 件 にて作製 した.供 試体作製 時の温度 は5,20℃の2種類 で ある. 作 製 した供 試体 は,引 き続 き同 じ温度 にて所定 の時 間 (1,5,24時 間)養 生 し,そ の温度 を保持 した まま試験 に. は,ア ス ファル ト系 常温 混合物 は20℃ の場合 に比較 す る. 供 した.マ ー シ ャル安 定度 試験 の方法 は舗 装試験 法便覧. と若 干大 きめ の値 を示す もの の,上 記 の空港 舗装 の規格. 3). に適 合す る まで には至 らない(図‑4).樹. 試 験温度 は除 く).な お,粉 末 アス フ ァル トを用 い る場. 物 は,供 試体 作製 後1時 間程 度 で は強度発 現 が不 十分 で. 合 は,170℃ にて供試体 を作製 後,5,20℃ に保 った恒温 室. あ るが,5時 間が経 過 す れば十 分 な強度 を示 す ようであ. 内にて養生 し,24時 間経過後試 験 に供 した.. る.. に記 されてい る方法 に準 じている(供 試体 の養生方 法,. b)試験結果. 脂系 常温混合. 以 上の結 果 か ら工法‑2用材 料 と して適 してい る と判 断. 温度 が20℃ の場合 のマ ー シャル安 定度 の経 時変化 につ. され る樹 脂系 常温 混合物 につ いて,施 工後 の交 通 開放 時. いて図‑3に示 した.ア ス フ ァル ト系常 温混 合物 は,乳 剤. 期 を明確 にす るために,温 度0,5,10,20℃. を用 い た ものが比 較的大 きなマ ー シャル安 定度 を有 す る. 時 間 を1,2,3,5時間 と した ときのマー シャル安定度 を測定. ものの,い ず れ も9kNと い う材料規格2)は満足 しない。 こ. した(図‑5).こ. れは時 間が経 過 して も同様で ある.こ れに対 して,樹 脂. では1〜2時 間経過す れば供 用可 能 となる こ と,10℃ 以 上. 系 常温 混合物 は,作 製 後1時 間経 過後 には極 めて大 きな. では1時間未 満で も供用可能 である こ とが わか る.. にお いて養生. れ よ り,温 度が0℃ で は2〜3時 間,5℃. 工 法‑1用材料 で あ る粉 末 アス フ ァル トを用 い た加熱 混. 値 を示 してい るこ とが わかる. 寒 冷期 を想 定 して実 施 した5℃ の温 度条 件下 にお い て. ― 259―. 合物 の マー シャル安定度 を図崎 に示す.マ ーシ ャル安 定.
(4) 図‑5マ. 図‑7曲 ー シ ャル安定度 の経時変化. げ強度 と温度. (樹脂系常温混合 物). 図‑8破. 断時 ひずみ と温度. 図‑6温 度 に よるマ ーシャル安定度 の違 い (粉末 アス ファル ト加熱混合物) 度 は,60℃. の 温度 に お い て も規 格 値 で あ る9kN以 上 と な. っ て い る こ とか ら,こ の 材 料 は強 度 で み れ ば 十 分 な もの であ る こ とが 認 め られ る.. (3)詳 細 室 内 試験 (2)の 概 略 室 内 試 験 の結 果,工 法1用 材 料 と して 粉 末 ア ス フ ァル トを用 い た加 熱 混 合 物,工. 法‑2用 材 料 と して 樹. 図‑9曲 げ強度の経時変化(樹 脂系常温混合物). 脂 系 常 温 混 合 物 の 適 用 性 が 高 い こ とが 認 め られ た の で, この材 料 の 性状 につ い て詳 細 な検 討 を加 え る こ とに した .. b)試験結果. a)試 験 方法 試 験 と して は,曲. 図‑7に 曲 げ強度 が温度 に応 じて変化 す る状 況 を まとめ. げ試 験 とホ イ ー ル トラ ッキ ン グ試 験. た.樹 脂 系常温 混合物,粉 末 アス フ ァル ト加 熱混合 物 と. を実 施 した. 供試. も,温 度 が高 いほ ど,ま た,載 荷 速度 が低 いほ ど,強 度. 央1点 載 荷 方 式 に よ り実 施 し た(樹 脂 系 常. も小 さ くなるこ とが わかる.後 都 は方前 都 よ りも強度 が. 曲 げ試 験 は,幅50mm,長 体 を用 い,中. さ300mm,厚. の と き の 載 荷 速 度 は1,. 小 さ く,し か も一般 的 な空 港用表 層加熱 アス ファル トコ. 験温 度 は5,20,40℃ の3種 類で あ. ンク リー トよ りも若干小 さい4).な お,破 断 時 の ひず み は,樹 脂系常 温混合物 のほ うが極 めて小 さ くな って いる. 温 混 合 物 の 材 齢 は7日).こ 100mm/minの2種. 類 で,試. さ50mmの. っ た.樹 脂 系 常 温 混 合 物 に つ い て は,施 工 後 の 時 間経 過 に伴 う性 状 変化 を調 べ る こ とを 目的 と して,施工. 後1,3,6,. (図‑8).. 24時 間 の 時 点 にお い て も試 験 を実 施 した(温 度20℃,載. 樹 脂系 常温混合 物 の曲 げ強 度 が施工 後 の時 間経過 に伴 って変化 す る状 況 を図‑9に 示 した .曲 げ強 度 と しては,. 荷 速 度100mm/min). ホ イ ー ル トラ ッキ ン グ試 験 は,舗 装 試 験 法1便覧 に準 拠 して60℃ の 温 度 にお い て 実 施 した(材 齢7日).こ. のほ. 施 工後6時間経 過す る と最終強度 にほぼ近 い値 が得 られ, 1時間程度 で も最 終強度 の60%程 度 の値 が得 られている.. か,樹 脂 系 常 温 混 合 物 に つ い て は,施 工 後 の 経 時 変 化 を 調 べ る た め に,1,3時. 間 経 過 後 に も試 験 を実 施 して い る. (供試 体 作 製 な ら び に試 験 時 の 温度 は20℃).. ホイ ール トラ ッキ ング試 験の結 果 として60℃ の温度 条 件 下 にお ける動的安 定度 をみ る と,樹 脂系 常温 混合物 が 48,000回/mm,粉. ― 260―. 末 アス フ ァル ト加 熱混 合 物 が1200回.
(5) a)充填 性試 験 図‑10ひ. び割 れ補修用材料 の分類. 図‑11ひ. b)引張せ ん断試 験. び割 れ補修 用材料 に関す る試験. 表‑2ひ び割れ補修用材料の性状. 図‑12充 填 時 間 室内試 験 に供 す る もの として,ア ス フ ァル ト系材料 か ら1種類,樹 脂系 材料 か らは作 業 性が 良 く,比 較 的接 着 /mmと な ってい る.後 都 につ いて はアス フ ァル ト舗 装 要. 性 もあ る と思 われる ウレタ ン系 の もの を1種類選定 した.. 綱5)に示 され てい る流 動対 策用 材料 と して の規格 を満 た. 選定 した アス ファル ト系 材料 は,加 熱注入材料 と比 較 し. す までに は至 らないが,空 港舗 装の応急復 旧 を対象 と し. て はるか に優 れた浸透 性 を有 してお り,施 工 後短 時間で. た もの と しては十分で あ る と思われ る.な お,樹 脂系 常. 交通 開放が可 能で ある ほか,ゴ ム成分 を有 して いるた め. 温混合物 について温度20℃ で施工後1,3時 間における動的. 接着性 に優 れてい る.ま た,選 定 した ウ レタン系材料 は, 一液性 の ため計 量や混合 の手 間が必 要 な く ,作 業 性 に富 み,し か も接 着 性に も優 れてい る.. 安定度 を測定 した結果 か らは非常 に高 い値 が得 られてお り,こ の材料 に よれば施 工後 短時 間での供用 開始が 可能 であ る と考 え られる.. (2)室内試験. 以上 の検 討結果 を総括 す れば,段 差 ・陥没補 修用材 料 と しては,主 要空港,地 方空港 の それぞ れ を対 象 とした 場合,粉 末 アス フ ァル トを用 いた加熱 混合物,樹 脂系 常 温混合物が適 している とま とめ られる.. 上記 の市 場 ・文 献調査 に よ り選定 した2種類 の常 温注 入材料,す なわ ち,ア ス ファル ト系 材料 とウ レタ ン系材 料 に対 して,充 填 性試 験 と引張せ ん断試 験 を実施 した. a)試験 方法 充填 性試 験 の方 法 は,図‑11a)に. 4.ひ び 割 れ補 修 用 材 料. 示 す よ うに,2個 の. アク リル製 の箱 を,両 者 の間 に1,3,5mmの 隙 間が で きる よ うに並べ(ひ び割 れ に相 当),そ. ひび割 れ を応急復 旧 す る場合 に使用 す る材料 につ いて は,市 場 ・文献 調査 に よ り選 定 した2種 類 の材料 を室 内 試験 に供 し,最 終 的 に1種類 を選定 した.. して,注 入材 料 を,. 各材料 ご との指定 の方法 に従 って,隙 間上 部 か ら充填 す る とい う もので ある.試 験結果 は隙 間が全部充 填 される まで に必要 となる時間 として得 られ る.な お,試 験時 の. (1)市場 ・文 献調査 ひび割 れ補修用 注入材料 を,そ の使用 形態 で分類 す る. 温度 は5,20℃の2種類を用 いた.. と図‑10の ように なる.こ の うち,本 研 究 の 目的 に適 合. 填 し,十 分 に固化 した後 にス レー ト板 を両方 に引張 る と. す る と考 え られる樹 脂系,ア ス フ ァル ト系 の常 温注 入材. い う もので あ る(図‑11b)).こ. 料 の性状 を比較 した ものが表‑2で ある.こ れか ら,ア ス. 20℃,載 荷 速度が1mm/minの 条件 で実施 した.. フ ァル ト系材料 は樹脂系 材料 と比較す る と,浸 透 性,付. b)試験結果. 引 張せ ん 断試 験 は,2枚 のス レー ト板 の 間 に材料 を充. 着性,耐 水 性 とい った点で優 れている こ とが わかる.. の試験 は,温 度1が5,. 充 填性 試験 の結 果 を図‑12に 示 した.ウ レタン系材料. ―261―.
(6) とす るシステム を考 えた.こ れ に対 して,ひ び割 れ補 修 用 には,空 港 規模 に よらず に適用可 能 な常 温材料 による システム を考えた. (2)主 要空 港,地 方 空港 にお け る段差 ・陥没補 修用 材料 について は,そ れ ぞれ,粉 末 アス ファル ト加 熱混合 物, 樹 脂系 常温混合 物 の適 用性 が高い.こ れ らは,特 に,強 度発現 の点 で優 れてい る. (3)ひ び割 れ補修 用材 料 と して は,特 に充 填性 の点 で優 れ ているアス ファル ト系常温注 入材料 が適 している. 図‑13引. 張せ ん断強度 6.お わ り に. は流 動 性 が ほ と ん どな く,今 回 対 象 と した ひ び 割 れ補 修 用 には 不 適 当 で あ っ た の で,こ. こ で は ア ス フ ァ ル ト系 材. 料 の み を示 して あ る.充 填 時 間 は,ひ び 割 れ 幅 が 小 さい ほ ど,温 度 が 低 い ほ ど,長. くな る こ とが わ か る.こ. のこ. 急復 旧用 材 料 を 選 定 した.し. か し,こ れ らは こ こ で考 え. て しま うお そ れ もあ る.今 後 は,こ. 度 が,. 間 の経 過 と と も に徐 々 に増 加 して い く傾. 向 が み ら れ る.ま. 港 ア ス フ ァル ト舗 装 に 生 ず る恐 れ の あ る破 損 に対 す る 応. を完 全 に満 た す もの で は な く,補 修 不 可 能 な破 損 が 残 っ. こ の方 法 で は対 応 が 難 しい もの と思 わ れ る.. 施 工 開 始 後,時. 震 に よ り空. て い る被 災 時 応 急 復 旧 シス テ ム 用 材 料 と して の 要 求 性 能. とか ら,幅 が 小 さ い ひ び 割 れ につ い て は,冬 季 の 場 合,. 引 張 せ ん 断 強 度 につ い て 図‑13に ま とめ た.強. 以 上 で 述 べ た 室 内 試 験 結 果 に 基 づ い て,地. た,温 度 に よ る強 度 の 差 は ほ と ん どみ. られ な い.な お,こ こで 得 られ た 強 度 の 値 は,タ ック コ ー ト用 アス フ ァル ト乳 剤 と比 較 して も大 幅 に異 な る もの. る と と も に,試 験 施 工 も実 施 して,所 期 の 目的 を達 成 す る所 存 で あ る.. 参 考文 献 1) 大野修 由, 八谷 好高: FWDに. で は な い と推 定 され る6).. の 点 を さ ら に検 討 す. よる空 港 アス フ ァル ト舗装 の. 補修方法 の評価, 土木 学会第51回 年次学術講演 会講演集 第V 以 上 の こ とか ら,ひ び 割 れ補 修 用 材 料 と して は,ア. ス. フ ァ ル ト系 の もの が適 して い る もの と ま とめ られ る.. 部, pp.38‑39,1996. 2) 運 輸省 航空局: 空港 アス ファル ト舗 装構造設計 要領,. (財). 航空振興財 団, 78p.,1990. 3) (社)日 本 道路協会:舗 装試験法便覧, 1069p.,1989.. 5.結 論. 4) Sato, K, Hachiya, Y. and Abe, Y.: Changes in Properties of Asphalt Concretes due to Aging, Mini-Workshop on Paving in Cold Areas,. 地震 に よ り空港 アス ファル ト舗 装 に生 ず る恐 れの ある 破損 を補 修す る場 合 の材料 に関 して,以 下 に示 す主要 な. Canada/Japan Science and Technology Consultations, pp.85-116, 1987. 5) (社). 結論 が得 られた. (1)段 差 ・陥没補修 用 に は,簡 易機械 施 工 に よる主 要空 港用 な らび に人力施 工 に よる地方 空港用 の もの の二種 類. 日本 道 路協 会: ア ス フ ァル ト舗 装 要 綱, 324p., 1993.. 6) Hachiya, Y., Sato, K.: Effect of Tack Coat on Bonding Characteristics at Interface between Asphalt Concrete Layers, 8th International Conference on Asphalt Pavements, Vol.d, pp.349-362, 1997.. MATERIALS FOR URGENT REPAIR OF EARTHQUAKE INDUCED DAMAGES IN AIRPORT ASPHALT PAVEMENTS. Yoshitaka HACHIYA, Jianjun YIN and Masanori MUROZONO It is strongly required to establish an urgent repair system for earthquake induced damages such as cracks , faults and potholes in airport asphalt pavements. This paper discusses both the buildup of the system framework and the selection of materials as its first part. First, the framework was developed. Then , based on this, the possible materials were preliminary selected, and finally the materials suitable for the system were decided. As a result, the following conclusions were obtained: (1)As a material for repairing faults and potholes, hot mixed asphalt material with pulverized asphalt, cold mixed polymer material is applicable to major airports, local airports, respectively. (2) Cold asphalt material is appropriate for sealing cracks .. ― 262―.
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