Transcript 疲労破壊(向後)
土木学会 舗装工学委員会 舗装材料小委員会 アスファルト分科会 報告書目次 【担当】 1. バインダの種類と性状 1.1 バインダの種類と用途 【伊藤，大道，森嶋】 1.2 バインダの品質規格 【大谷，林，焼山】 2. バインダの評価方法 2.1 永久変形 【千原，村山】 2.2 疲労ひび割れ 【大竹，向後】 2.3 低温ひび割れ 【安倍，丸山】 2.4 締固め特性，材料分離ほか 【上野，大河内】 3. まとめ 【未定】 2.2 疲労ひび割れ （進捗状況） 【内容】 ① バインダ性状と実路でのひび割れ／国内の検討例 * ② PGの指標 G sin ，改質Asへの適用／海外の検討例 ③ AASHTO Design Guide でのバインダ性状の取扱い 担当：大竹，向後 ① バインダ性状と実路でのひび割れ／国内の検討例 国道16号線，幕張試験舗装(1967) 回収Asの性状とひび割れ率 ⇒ 針入度≦40，伸度（15℃）≦10でひび割れ増加の傾向 名神高速道路調査結果(1967) ⇒ 針入度≦45，伸度（15℃）≦20でひび割れ増加の傾向 高速道路／ＪＨ福岡 ⇒ 針入度≦35，軟化点≧54℃，60℃粘度≧1000Pa･sで ひび割れ増加の傾向 室内疲労試験 ⇒ 針入度指数（PI）が大きいバインダは疲労抵抗性に優れる傾向 ＰＡＶ後の性状 ⇒ PAV後の性状(供用5～10年相当)は，ひび割れが発生しやすい とされる範囲にある ② Performance Grade (SUPERPAVE) ○ 疲労ひび割れはバインダで始まり伝播する ↓ ○ バインダが関与する損傷はバインダの仕様で(ある程度)コントロールされるべき ○ PGでは，アスファルト混合物の疲労ひび割れ抵抗性に対するバインダの寄与を G * sin によって評価している * 【現行の指標／ G sin 】 G * sin ≦ 5MPa アスファルト舗装の疲労現象は，アス ファルト混合物層の厚さが比較的小さ い舗装における典型的なひずみ制御現 象であるという仮説に基づいて，散逸 エネルギ(W)の上限を定めている． W 0 2 G * sin Zaca-Wigmore 試験舗装 改質バインダへのＰＧの適用 G * sin が等しくなる温度 での疲労試験結果 → バインダ種により破壊回数 に大きな差がある G * sin と破壊回数の 相関は低い ↓ 改質バインダの疲労ひび 割れ抵抗性を評価するた めの適切な指標とはいえ ない？ バインダの疲労試験 DSR （Dynamic Shear Rheometer） 【試験条件】 載荷モード：ひずみ制御，3％ 試験温度 ：G*sinδ＝5MPa 周波数 ：10Hz G*sinδと比べ破壊回数（混合物）との相関は高い 新たな指標／Np ● NCHRP Project 9-10で提案された新たな指標（H.U.Bahia） バインダの疲労試験で， DER（Dissipated Energy Ratio） が急激に変化する載荷回数 → Np n DER W i 1 i Wn 載荷モード（応力制御，ひずみ 制御）が異なっても，初期の散 逸エネルギが等しければNpは同 じ値となる 載荷モードとNp ● Npは載荷モード（応力制御，ひずみ制御）に依存しない →改質バインダ（ストアスも含め）の疲労ひび割れ抵抗性を評価 するための適切な指標 ③ AASHTO Design Guide でのバインダ性状の取扱い 動的弾性係数（E*）の推定に用いるバインダ特性 ○ AASHTO Design Guideでは，パフォーマンスの予測に用いる E*(動的弾性係数) をバインダの粘度，混合物の粒度，混合物の容積特性から下式により推定する (レベル1では間接引張り試験またはSSTにより測定） log E 3.750063 0.02932 200 0.001767 200 2 Vbeff 0.002841 4 0.058097Va 0.802208 Vbeff Va 3.871977 0.0021 4 0.003958 38 0.000017 38 2 0.005470 34 1 e 0.6033130.313351log f 0.393532 log バインダの粘度： log log A VTS log TR A と VTS は，DSR（AASHTO T315）で測定した複素弾性率と位相角から推定する AASHTO Design Guide エージングの影響 ① 短期エージング（混合物の製造・施工時の劣化） log log t 0 0.054405 0.004085 code 0.972035 0.010886 code log log orig code（-1，0，1，2）は， log log RTFO log log orig をもとに定める ② 供用中のエージング log log aged log log t 0 At 1 Bt ○バインダ特性 複素弾性率，位相角／DSR (オリジナル，RTFO)→粘度 ○混合物の粒度，容積特性 ③ 空隙率の影響 log log aged Fv log log aged ④ 深さの影響 ある温度，エージング状態， 位置（深さ)，載荷速度での 動的弾性係数を推定して パフォーマンスを予測 t 4 23.83e 0.0308Maat 23.83e 0.0308Maat t 0 1 4 z t , z 41 23.83e 0.0308Maat z AASHTO Design Guide 疲労破壊規準 1 N f 0.00432 k1 C t 3.9492 1.281 1 E ある温度，エージング状態，位置(深さ)，載荷速度でのE*を用いて疲労解析 【底面ひび割れ】 着目点：アスファルト混合物層底面 k1 1 0.000398 0.003602 1 e (11.023.49hac) 【表面ひび割れ】 着目点：舗装表面，深さ0.5in k1 1 0.01 12.0 1 e (15.6762.8186hac)