Transcript パインダ(大竹)

2007.7.13 舗装材料小委員会資料
改質アスファルトによる
混合物の疲労性状への影響
内容 : 現在のSHRP試験法の問題点と
新評価法の提案
混合物のビーム疲労試験
◆試験条件
・空隙率 : 7.0±0.5%
・供試体寸法 : 380×50×63 [mm]
・劣化条件 : 135℃オーブン内で4時間
・ひずみ : 250～750 [μ]
※載荷回数N=50のときに再設定
・周波数 : 10Hz
・初期スティフネス(N=50)の1/2で
試験終了
スティフネス
初期スティフネス
試験終了
N50
載荷回数
バインダの種類と温度性状
ビーム試験温度
G*sinδ=5000kPaとなるときの温度
この温度でのG*sinδ(10Hz)
疲労応答例（同一バインダを使用)
９種のバインダでの疲労寿命
石灰石-粗粒
石灰石-細粒
砂利-粗粒
砂利-細粒
混合物の疲労寿命とG*sinδとの関係
R2=0.0895
R2=0.1887
R2=0.2323
どの骨材においても、相関関係が小さい
R2=0.1878
バインダの疲労試験の開発
◆従来の試験
・G・sinδと混合物の疲労寿命において相関性が低いのは、
線形粘弾性の範囲（微小ひずみ）で測定しているため
・疲労ひび割れはバインダから始まり、伝播するが
くり返し載荷による、疲労ダメージを考慮できていない
◆新しい試験方法
・バインダだけの疲労試験で、疲労現象をシミュレート
・選定した温度と載荷回数で応力またはひずみを
くり返し与える簡便な方法
Time-Sweep 試験
新しいバインダ試験法
◆試験条件
・使用バインダ : 9種
※RTFOで劣化（混合と締固めによる劣化を考慮）
・試験温度 : 混合物のビーム疲労試験温度と同じ
・載荷状態 : 10Hz、ひずみ3%(ひずみ制御)
バインダの疲労挙動 (10Hz、3%)
※試験温度は、混合物のビーム疲労試験の温度
50%G*
バインダと混合物の疲労寿命関係
バインダ
※試験温度は同じ、載荷はともに10Hz
R2=0.8412
相関関係あり
混合物
バインダと混合物の疲労寿命関係（骨材別）
※初期G*の50%となるときの回数Nを疲労寿命とする
石灰石-粗粒
砂利-粗粒
石灰石-細粒
砂利-細粒
例 : バインダの疲労試験結果
2005.12 ブリヂストン実施
◆試験条件
・使用機器 : ダイナミックシェアレオメータ(DSR)
・使用バインダ : StAs、改質Ⅱ型、高粘度改質アスファルト
・試験温度 : 20℃
・載荷状態 : 10Hz、ひずみ3%
改質Ⅱ型
G * [Pa]
1 .5 E+ 0 7
1 .0 E+ 0 7
TB0.4mm-12.5%
StAs
5 .0 E+ 0 6
高粘度
0 .0 E+ 0 0
1 .E+ 0 1
1 .E+ 0 2
1 .E+ 0 3
C ycles
1 .E+ 0 4
1 .E+ 0 5
・StAs、改Ⅱは類似の傾向が見られた
・高粘度は20℃では
G*の低下はほとんどない
バインダの疲労パラメータの開発
◆散逸エネルギーとは…
くり返し載荷時に消散するエネルギー → 疲労と関係あり
Wi    ( t )d ( t )    ( t )
d ( t )
dt
dt
n
Wc  Wi
i 1
Wi : 単位体積１サイクル当たりの散逸エネルギー
Wc: ｎサイクル後に蓄積された散逸エネルギー
◆疲労過程
Stage1 : ひび割れ発生
・疲労過程には Stage2 : ひび割れ伝播 がある
・くり返し載荷時（疲労過程）には散逸エネルギーが
大きく変動するときがある
→このとき、Stage1からStage2へ移行していると考えられる
バインダの疲労パラメータの開発
散逸エネルギーで評価するには…
『Dissipated Energy Ratio (DER)』が有効
n
DER 
Wi
i 1
Wi : サイクルiでの散逸エネルギー
Wc: サイクルnでの散逸エネルギー
Wn
※なぜ、散逸エネルギーの増減率の評価ではダメなのか…
・ひずみ制御では変曲点が不明確
・Stage1からStage2への移行にはかなり時間がかかる
散逸エネルギーの概念を
バインダの疲労試験解析に適用した例
ひずみ制御
疲労寿命
Time Sweep試験結果（応力制御）
応力制御
疲労寿命
バインダの疲労性状における応力の影響
エネルギー比の変化=ひび割れ発生
→有効面積減少により急速にひび割れ伝播
初期=散逸エネルギー一定
破壊 : 『DER=Nから20%外れるサイクル数』と定義
1サイクル当たりのエネルギー
異なる載荷条件でのバインダの疲労性状
ひずみ3%
ひずみ2%
ひずみ1%
疲労寿命
混合物およびバインダの疲労に関して
従来のG*sinδによる評価は混合物の寿命と相関性が低い
一方、Time Sweep試験は…
・混合物との相関性が見られる
・骨材の種類に影響されるが、
バインダのグレードや改質の影響よりは小さい
・この試験から得られる散逸エネルギー比による解析方法は
バインダの疲労寿命の評価に適している