JP5051847B2 - Evaluation method and apparatus for asphalt mixture - Google Patents
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Description
本発明は、アスファルト混合物の評価方法及び評価装置に関するものであって、特にアスファルト混合物の開発設計に好適なものである。 The present invention, which relates to the evaluation method and evaluation equipment of the asphalt mixture, in particular those suitable for the development and design of asphalt mixture.
アスファルト混合物は、主として歴青材料と骨材とから構成されている。アスファルト混合物の配合設計を行うにあたっては、これら2種類の材料の個々についての材料試験を行い、この材料試験が終了すると、これら2種類の材料の混合物を試験して、耐流動性などを評価することとなる。 The asphalt mixture is mainly composed of bituminous material and aggregate. In designing the composition of the asphalt mixture, a material test is performed for each of these two types of materials. When this material test is completed, the mixture of these two types of materials is tested to evaluate the flow resistance and the like. It will be.
アスファルト混合物の耐流動性は、従来、ホイールトラッキング試験を行って得られる動的安定度で評価されていた(例えば特許文献1、非特許文献1参照)。このホイールトラッキング試験では、300mm四方×50mm厚さのアスファルト混合物の板供試体の表面に試験輪を当てて水平前後運動を繰り返し作用させ、単位時間当たりの変形量から動的安定度を求める。
The flow resistance of asphalt mixtures has heretofore been evaluated by dynamic stability obtained by performing a wheel tracking test (see, for example,
また、アスファルト混合物を用いた構造設計を行うにあたっては、アスファルト混合物の弾性係数などを評価することとなる。 Further, in designing a structure using an asphalt mixture, the elastic modulus of the asphalt mixture is evaluated.
アスファルト混合物の弾性係数は、従来、間接引張モードの試験から求められていた(例えば非特許文献2参照)。この間接引張モードの試験では、直径略100mm、厚さ略50mmの円柱供試体を横に寝かした状態で鉛直方向に繰り返し荷重を作用させたときの鉛直荷重、供試体の鉛直変位と水平変位とを測定して弾性係数を求める。ポアソン比が分かれば、せん断弾性係数が求まる。供試体の温度が40℃以上になると供試体が軟らかくなるため、試験精度が急落して試験ができなくなるといった欠点があった。 The elastic modulus of the asphalt mixture has heretofore been obtained from an indirect tensile mode test (see, for example, Non-Patent Document 2). In this indirect tensile mode test, the vertical load, the vertical displacement and the horizontal displacement of the specimen when a cyclic load is applied in the vertical direction with a cylindrical specimen having a diameter of about 100 mm and a thickness of about 50 mm lying on its side. To determine the elastic modulus. If the Poisson's ratio is known, the shear elastic modulus can be obtained. When the temperature of the specimen became 40 ° C. or higher, the specimen became soft, so that there was a drawback that the test accuracy dropped sharply and the test could not be performed.
この間接引張モード試験に類似するものとしては、American Association of State Highway and Transportation Officials(米国交通運輸行政官試験)の試験法がある(AASHTO
Designation 320−03)。これは直径150mm、厚さ38mm〜50mmのアスファルト混合物の円柱供試体の上下面の鉛直動が生じないように鉛直荷重を制御しながら、上下面を水平方向にせん断させる試験装置を用いて水平変位、鉛直荷重及び水平荷重を測定して、せん断弾性係数及び塑性せん断ひずみを求める試験である。
Designation 320-03). This is a horizontal displacement using a test device that shears the top and bottom surfaces in a horizontal direction while controlling the vertical load so that vertical movement of the upper and lower surfaces of the cylindrical specimen of asphalt mixture with a diameter of 150 mm and a thickness of 38 mm to 50 mm does not occur. This is a test for measuring a vertical load and a horizontal load to obtain a shear elastic modulus and a plastic shear strain.
ところで、現実のアスファルト舗装道路においては、夏場での温度が60℃を超えることがあり、またねじりせん断が発生することがあるが、上記試験方法では、これらに対する剛性、耐久性及び流動性を直接求めることができなかった。すなわち、高温下で、アスファルト混合物のねじりせん断による剛性、耐久性及び流動性を適切に評価することのできる評価方法がこれまでは無かった。 By the way, on an actual asphalt paved road, the temperature in summer may exceed 60 ° C, and torsional shear may occur. However, in the above test method, the rigidity, durability and fluidity of these are directly measured. I could not ask. That is, until now, there has been no evaluation method that can appropriately evaluate the rigidity, durability, and fluidity of the asphalt mixture by torsional shearing at high temperatures.
また特許文献1、非特許文献1のホイールトラッキング試験を行うためには、アスファルト混合物の板供試体の表面に試験輪を当てて水平前後運動を繰り返し作用させるための特殊な試験装置が必要であるという欠点があった。また試験装置で扱える供試体の大きさが300mm四方×50mm厚さのアスファルト混合物の板供試体であって、大きな供試体が扱えないという欠点もあった。
In addition, in order to perform the wheel tracking test of
さらに非特許文献2の間接引張モードの試験及び類似方法では、供試体の温度が40℃以上になると供試体が軟らかくなるため、試験精度が急落して試験ができなくなるといった欠点があった。また試験装置で扱える供試体の大きさが直径150mm、厚さ38mm〜50mmのアスファルト混合物の円柱供試体であって、この場合も大きな供試体が扱えないという欠点もあった。
Furthermore, in the indirect tension mode test of Non-Patent
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、高温下で、アスファルト混合物のねじりせん断による剛性、耐久性及び流動性を適切に評価することのできるアスファルト混合物の評価方法及び評価装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an asphalt mixture evaluation method and evaluation device capable of appropriately evaluating the rigidity, durability, and fluidity of the asphalt mixture by torsional shearing at high temperatures. It is intended to provide a device.
ところで、アスファルト混合物を円柱形状に成形した供試体の軸心まわりにねじりを加えたときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体の耐流動性を評価する場合、前記供試体の耐流動性の指標となる各トルクでの累積回転角と載荷回数との関係は、その弾性域を超えたところまで当該トルクを繰り返し載荷させるにより変化してくる。そこで、本発明は、アスファルト混合物の評価方法であって、アスファルト混合物を円柱形状に成形した供試体の軸心まわりにねじりを加えるためのトルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させたときの各トルクでの累積回転角と載荷回数との関係に基づいて、前記供試体の耐流動性を評価することを特徴とするものである。 By the way, when evaluating the flow resistance of the specimen based on the response of the specimen when twisted around the axis of the specimen formed into a cylindrical shape of the asphalt mixture, the flow resistance of the specimen is measured. The relationship between the cumulative rotation angle and the number of times of loading at each torque, which is an index of sexuality, changes as the torque is repeatedly loaded until it exceeds the elastic range. Accordingly, the present invention is an evaluation method of asphalt mixture, when the asphalt mixture repeatedly loading while increasing the torque of the order added twist around the axis of the specimen was formed into a cylindrical shape stepwise The fluid resistance of the specimen is evaluated based on the relationship between the cumulative rotation angle at each torque and the number of times of loading .
本発明によれば、アスファルト混合物を円柱形状に成形した供試体の軸心まわりにねじりを加えるためのトルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させたときの各トルクでの累積回転角と載荷回数との関係に基づいて、前記供試体の耐流動性を評価するので、現実のアスファルト舗装道路において発生することのある、ねじりせん断を直接求めることにより、実情に応じた評価ができるようになる。 According to the present invention, loading the accumulated rotation angles of the respective torque when the asphalt mixture repeatedly loading while increasing the torque of the order added twist around the axis of the specimen was formed into a cylindrical shape stepwise Since the flow resistance of the specimen is evaluated based on the relationship with the number of times, it is possible to evaluate according to the actual situation by directly obtaining the torsional shear that may occur on an actual asphalt paved road. .
また特許文献1、非特許文献1のホイールトラッキング試験を行うためには、アスファルト混合物の板供試体の表面に試験輪を当てて水平前後運動を繰り返し作用させるための特殊な試験装置が必要であるという欠点があったが、本発明ではそのような特殊な試験装置が不要である。また、この試験装置ではその扱える供試体の大きさが300mm四方×50mm厚さのアスファルト混合物の板供試体であって、大きな供試体が扱えないという欠点があったが、本発明ではそのような制限がない。
In addition, in order to perform the wheel tracking test of
さらに非特許文献2の間接引張モードの試験及び類似方法では、供試体の温度が40℃以上になると供試体が軟らかくなるため、試験精度が急落して試験ができなくなるといった欠点があったが、本発明では供試体の温度が60℃を超える場合でも、試験精度が急落して試験ができなくなることはない。また、この試験装置で扱える供試体の大きさが直径150mm、厚さ38mm〜50mmのアスファルト混合物の円柱供試体であって、この場合も大きな供試体が扱えないという欠点があったが、本発明ではそのような制限がない。
Furthermore, in the indirect tension mode test of Non-Patent
その結果、高温下で、アスファルト混合物のねじりせん断による流動性を適切に評価することができるようになる。 As a result, under high temperature, so that the we that liquidity in torsional shear asphalt mixtures can be appropriately evaluated.
この場合に、供試体の耐流動性を正確に求めるには、急激に変化した累積回転角と載荷回数との関係を示すトルクを使用するのが好ましい。そこで、請求項2記載の発明のように、前記耐流動性は、前記累積回転角と載荷回数との関係において当該累積回転角が急激に増大したときのトルクで評価されることが好ましい。
In this case, in order to accurately determine the flow resistance of the specimen, it is preferable to use a torque indicating the relationship between the sudden change in the cumulative rotation angle and the number of times of loading. Therefore, as in the invention of
請求項2記載の発明によれば、前記耐流動性は、前記累積回転角と載荷回数との関係において当該累積回転角が急激に増大したときのトルクで評価されるので、各トルクの中で急激に変化した累積回転角と載荷回数との関係を示すトルクを把握することで、供試体の耐流動性をより正確に評価することができるようになる。 According to the second aspect of the present invention, the flow resistance is evaluated by the torque when the cumulative rotational angle suddenly increases in the relationship between the cumulative rotational angle and the number of times of loading. By grasping the torque indicating the relationship between the sudden change in the cumulative rotation angle and the number of times of loading, the fluid resistance of the specimen can be more accurately evaluated.
ところで、供試体のねじり剛性は、その弾性域で求める必要がある一方、耐久性は、その塑性域をも超えたところで求める必要がある。そこで、請求項3記載の発明のように、供試体に前記ねじりを加えるためのトルクを単調に増大しつつ載荷させたときの当該トルクと回転角との関係に基づいて、前記供試体のねじり剛性及び耐久性の少なくとも一方を評価することが好ましい。
By the way, the torsional rigidity of the specimen needs to be obtained in its elastic region, while the durability needs to be obtained in a region beyond its plastic region. Therefore, as in the invention according to
請求項3記載の発明によれば、供試体に前記ねじりを加えるためのトルクを単調に増大しつつ載荷させたときの当該トルクと回転角との関係に基づいて、前記供試体のねじり剛性及び耐久性の少なくとも一方を評価するので、供試体のねじり剛性を、その弾性域で確実に求めることができるとともに、耐久性を、その塑性域をも超えたところで確実に求めることができ、これにより両者の正確な評価ができるようになる。
According to the invention described in
また、供試体のねじり剛性を正確に求めるには、その弾性比例域での初期応答を使用するのが好ましい。そこで、請求項4記載の発明のように、前記ねじり剛性は、前記トルクと回転角との関係における初期値付近の値を用いて計算されるせん断弾性係数で評価されることが好ましい。
Further, in order to accurately obtain the torsional rigidity of the specimen, it is preferable to use the initial response in the elastic proportional range. Therefore, as in the invention described in
請求項4記載の発明によれば、前記ねじり剛性は、前記トルクと回転角との関係における初期値付近の値を用いて計算されるせん断弾性係数で評価されるので、供試体のねじり剛性を弾性比例域で正確に求めることができ、供試体のねじり剛性のより正確な評価ができるようになる。
According to the invention of
請求項5記載の発明のように、前記耐久性は、前記トルクと回転角との関係における当該トルクのピーク値で評価されることが好ましい。 Preferably, the durability is evaluated by a peak value of the torque in the relationship between the torque and the rotation angle.
請求項5記載の発明によれば、前記耐久性は、前記トルクと回転角との関係における当該トルクのピーク値で評価されるので、耐久性をより正確に評価できるようになる。
According to the invention described in
一方、供試体のねじり剛性の指標となる各トルクと回転角との関係は、その弾性比例域で当該トルクを繰り返し載荷させるによりそれぞれ一定化してくる。そこで、請求項6記載の発明のように、供試体に前記ねじりを加えるためのトルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させたときの各トルクと回転角との関係に基づいて、前記供試体のねじり剛性を評価することが好ましい。
On the other hand, the relationship between the torque and the rotation angle, which is an index of the torsional rigidity of the specimen, becomes constant by repeatedly loading the torque in the elastic proportional range. Therefore, as in the invention described in
請求項6記載の発明によれば、供試体に前記ねじりを加えるためのトルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させたときの各トルクと回転角との関係に基づいて、前記供試体のねじり剛性を評価するので、それぞれ一定化した各トルクと回転角との関係を使用して、供試体のねじり剛性の正確な評価を行うことができるようになる。 According to the sixth aspect of the present invention, the torsion of the specimen is based on the relationship between the torque and the rotation angle when repeatedly loading while increasing the torque for applying the torsion to the specimen. Since the rigidity is evaluated, it becomes possible to accurately evaluate the torsional rigidity of the specimen by using the relationship between the torque and the rotation angle that are made constant.
この場合に、供試体のねじり剛性を正確に求めるには、最も一定化した各トルクと回転角との関係が得られる各トルクでの終期応答を使用するのが好ましい。そこで、請求項7記載の発明のように、前記ねじり剛性は、各トルクと回転角との関係におけるトルクごとの最終値付近の値を用いて計算されるせん断弾性係数で評価されることが好ましい。
In this case, in order to accurately obtain the torsional rigidity of the specimen, it is preferable to use the final response at each torque at which the relationship between the most constant torque and the rotation angle is obtained. Therefore, as in the invention described in
請求項7記載の発明によれば、前記ねじり剛性は、各トルクと回転角との関係におけるトルクごとの最終値付近の値を用いて計算されるせん断弾性係数で評価されるので、最も一定化した各トルクと回転角との関係を使用して、供試体のねじり剛性のより正確な評価を行うことができるようになる。
According to the invention of
請求項8記載の発明のように、前記せん断弾性係数は、次式で表現されるものであることが好ましい。
請求項8記載の発明によれば、前記せん断弾性係数は、上式(数2)で表現されるものであるので、このせん断弾性係数を用いて、供試体のねじり剛性のさらに正確な評価を行うことができるようになる。
According to the invention described in
請求項9記載の発明のように、供試体を0℃よりも高く、かつ100℃よりも低い温度に設定した恒温槽に浸漬した状態で前記評価を行うことが好ましい。 As in the ninth aspect of the invention, the evaluation is preferably performed in a state where the specimen is immersed in a thermostatic bath set at a temperature higher than 0 ° C. and lower than 100 ° C.
請求項9記載の発明によれば、供試体を0℃よりも高く、かつ100℃よりも低い温度に設定した恒温槽に浸漬した状態で前記評価を行うので、夏場での温度が60℃を超えるわが国でのアスファルト舗装道路の実情に応じた評価ができるようになる。 According to invention of Claim 9 , since the said evaluation is performed in the state immersed in the thermostat set to the temperature higher than 0 degreeC and lower than 100 degreeC, the temperature in summer is set to 60 degreeC. The evaluation according to the actual situation of the asphalt paved road in Japan that exceeds.
請求項10記載の発明は、ベース上に立設された載荷台と、アスファルト混合物を円柱形状に成形した上で該載荷台に着脱自在にセットされるように構成した供試体と、前記載荷台にセットされた供試体の軸心まわりにねじりを加えるためのトルクを載荷するトルク載荷ユニットと、前記トルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させるように前記トルク載荷ユニットの動作を制御する制御ユニットとを備えたことを特徴とするアスファルト混合物の評価装置に係るものである。
The invention according to
請求項10載の発明に係るアスファルト混合物の評価装置によれば、ベース上に立設された載荷台と、アスファルト混合物を円柱形状に成形した上で該載荷台に着脱自在にセットされるように構成した供試体と、前記載荷台にセットされた供試体の軸心まわりにねじりを加えるためのトルクを載荷するトルク載荷ユニットと、前記トルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させるように前記トルク載荷ユニットの動作を制御する制御ユニットとを備えたので、現実のアスファルト舗装道路において発生することのある、ねじりせん断を直接求めることにより、実情に応じた評価ができるようになる。
According to the asphalt mixture evaluation device of the invention described in
また特許文献1、非特許文献1のホイールトラッキング試験を行うためには、アスファルト混合物の板供試体の表面に試験輪を当てて水平前後運動を繰り返し作用させるための特殊な試験装置が必要であるという欠点があったが、本発明ではそのような特殊な試験装置が不要である。
In addition, in order to perform the wheel tracking test of
さらに非特許文献2の間接引張モードの試験及び類似方法では、供試体の温度が40℃以上になると供試体が軟らかくなるため、試験精度が急落して試験ができなくなるといった欠点があったが、本発明では供試体の温度が60℃を超える場合でも試験精度が急落して試験ができなくなることはない。
Furthermore, in the indirect tension mode test of
請求項11記載の発明のように、前記載荷台にセットされた供試体の端面に直角方向の荷重を載荷する荷重載荷ユニットをさらに備え、前記制御ユニットは、前記トルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させるときに、前記荷重を載荷するように前記荷重載荷ユニットの動作をも制御することが好ましい。 As in the invention described in claim 11 , further comprising a load loading unit for loading a load in a direction perpendicular to the end surface of the specimen set on the loading platform , wherein the control unit increases the torque stepwise. when to cyclic loading, Rukoto controls also the operation of the load loading unit to loading the load is preferred.
請求項11記載の発明によれば、前記載荷台にセットされた供試体の端面に直角方向の荷重を載荷する荷重載荷ユニットをさらに備え、前記制御ユニットは、前記トルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させるときに、前記荷重を載荷するように前記荷重載荷ユニットの動作をも制御するので、現実のアスファルト舗装道路において発生するような、荷重をも加味することにより、より実情に応じた評価ができるようになる。 According to an eleventh aspect of the present invention, the apparatus further includes a load loading unit that loads a load in a direction perpendicular to the end surface of the specimen set on the loading platform, and the control unit increases the torque stepwise. Since the operation of the load loading unit is also controlled so as to load the load when repeatedly loaded, the evaluation according to the actual situation can be performed by taking into account the load as occurs on an actual asphalt paved road. Will be able to.
請求項12記載の発明のように、前記供試体を浸漬可能な恒温槽を備えることが好ましい。 As in the invention described in claim 12, it is preferable to provide a thermostatic bath capable of immersing the specimen.
請求項12記載の発明によれば、前記供試体を浸漬可能な恒温槽を備えたので、該恒温槽を0℃よりも高く、かつ100℃よりも低い温度に設定することにより、夏場での温度が60℃を超えるわが国でのアスファルト舗装道路の実情に応じた評価ができるようになる。 According to the twelfth aspect of the invention, since the thermostatic bath capable of immersing the specimen is provided, by setting the thermostatic bath to a temperature higher than 0 ° C and lower than 100 ° C, Evaluation according to the actual situation of asphalt paved roads in Japan where the temperature exceeds 60 ° C can be performed.
本発明によれば、アスファルト混合物を円柱形状に成形した供試体の軸心まわりにねじりを加えるためのトルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させたときの各トルクでの累積回転角と載荷回数との関係に基づいて、前記供試体の耐流動性を評価するので、現実のアスファルト舗装道路において発生することのある、ねじりせん断を直接求めることにより、実情に応じた評価ができるようになる。 According to the present invention, loading the accumulated rotation angles of the respective torque when the asphalt mixture repeatedly loading while increasing the torque of the order added twist around the axis of the specimen was formed into a cylindrical shape stepwise Since the flow resistance of the specimen is evaluated based on the relationship with the number of times, it is possible to evaluate according to the actual situation by directly obtaining the torsional shear that may occur on an actual asphalt paved road. .
また特許文献1、非特許文献1のホイールトラッキング試験を行うためには、アスファルト混合物の板供試体の表面に試験輪を当てて水平前後運動を繰り返し作用させるための特殊な試験装置が必要であるという欠点があったが、本発明ではそのような特殊な試験装置が不要である。また、この試験装置ではその扱える供試体の大きさが300mm四方×50mm厚さのアスファルト混合物の板供試体であって、大きな供試体が扱えないという欠点があったが、本発明ではそのような制限がない。
In addition, in order to perform the wheel tracking test of
さらに非特許文献2の間接引張モードの試験及び類似方法では、供試体の温度が40℃以上になると供試体が軟らかくなるため、試験精度が急落して試験ができなくなるといった欠点があったが、本発明では供試体の温度が60℃を超える場合でも、試験精度が急落して試験ができなくなることはない。また、この試験装置で扱える供試体の大きさが直径150mm、厚さ38mm〜50mmのアスファルト混合物の円柱供試体であって、この場合も大きな供試体が扱えないという欠点があったが、本発明ではそのような制限がない。
Furthermore, in the indirect tension mode test of
その結果、高温下で、アスファルト混合物のねじりせん断による流動性を適切に評価することができるようになる。 As a result, under high temperature, so that the we that liquidity in torsional shear asphalt mixtures can be appropriately evaluated.
請求項10載の発明に係るアスファルト混合物の評価装置によれば、ベース上に立設された載荷台と、アスファルト混合物を円柱形状に成形した上で該載荷台に着脱自在にセットされるように構成した供試体と、前記載荷台にセットされた供試体の軸心まわりにねじりを加えるためのトルクを載荷するトルク載荷ユニットと、前記トルクを段階的に増大しつつ繰り返し載荷させるように前記トルク載荷ユニットの動作を制御する制御ユニットとを備えたので、現実のアスファルト舗装道路において発生することのある、ねじりせん断を直接求めることにより、実情に応じた評価ができるようになる。
According to the asphalt mixture evaluation device of the invention described in
また特許文献1、非特許文献1のホイールトラッキング試験を行うためには、アスファルト混合物の板供試体の表面に試験輪を当てて水平前後運動を繰り返し作用させるための特殊な試験装置が必要であるという欠点があったが、本発明ではそのような特殊な試験装置が不要である。
In addition, in order to perform the wheel tracking test of
さらに非特許文献2の間接引張モードの試験及び類似方法では、供試体の温度が40℃以上になると供試体が軟らかくなるため、試験精度が急落して試験ができなくなるといった欠点があったが、本発明では供試体の温度が60℃を超える場合でも、試験精度が急落して試験ができなくなることはない。
Furthermore, in the indirect tension mode test of
図1は本発明の一実施形態に係るアスファルト混合物の評価を行うための試験装置1の全体構成を示す模式図であり、図2は供試体4の構成を示す図であって、(a)は正面図、(b)は(a)におけるA−A断面図である。また、図3及び図4は供試体4を構成するアスファルト混合物の組成例を示す図表である。
Figure 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a
図1に示すように、本実施形態に係るアスファルト混合物の評価を行うための試験装置(評価装置に相当する。)1は、主として、ベース2上に立設された載荷台3と、載荷台3の中央付近に着脱自在に設定される供試体4と、載荷台3の上部に配置され、供試体4の上面に鉛直荷重を負荷する鉛直荷重載荷ユニット(荷重載荷ユニットに相当する。)5と、載荷台3の下部に配置され、供試体4の軸心まわりにねじりを加えるためのトルクを負荷するトルク載荷ユニット6と、供試体4を水浸する恒温槽7と、制御ユニット8とからなっている。
As shown in FIG. 1, a test apparatus (corresponding to an evaluation apparatus) 1 for evaluating an asphalt mixture according to this embodiment mainly includes a loading table 3 erected on a
載荷台3は、中間部材31と、下部部材32と、ベース2上に直立し中間部材31及び下部部材32をそれぞれ第一、第二の所定高さに支持する下部支柱33と、上部部材34と、中間部材31上に直立し上部部材34を第三の所定高さに支持する上部支柱35とからなっている。
The loading table 3 includes an
供試体4は、図2に示すように、アスファルト混合物41を直径略100〜200mm、厚さ略50〜200mmの円柱形状に成形したものであり、このアスファルト混合物41の上下面をそれぞれ接着剤44,45にてフランジ状の上下キャップ42,43に固定してなっている。上下キャップ42,43の適所にはそれぞれ孔部46,47が開口されている。アスファルト混合物41としては、例えば図3に示すような組成を有する排水性アスファルトと、例えば図4に示すような組成を有する密粒度アスファルトとを試験に用いることとした。
As shown in FIG. 2, the
鉛直荷重載荷ユニット5は、コンプレッサー51と、コンプレッサー51からの圧縮空気で往復駆動される空圧シリンダ54と、空圧シリンダ54の駆動軸に付設された荷重計57と、荷重計57の下部に設けられた2軸ピストン58とを備えている。
The vertical
そして、コンプレッサー51からの圧縮空気は、それぞれエアーレギュレータ52と圧力計53とを付設した空圧ライン55,56を介して空圧シリンダ54に給排気されるようになっている。2軸ピストン58は、前記中間部材31を貫通してその直下に取り付けた上載荷板59に連結されている。この上載荷板59には図示しない孔部が形成されており、この孔部と前記上キャップ42の孔部46とを平面的に整合させた上で、上載荷板59と上キャップ42とをボルト結合可能となっている。
The compressed air from the
トルク載荷ユニット6は、油圧ポンプ61と、油圧ポンプ61で往復駆動される油圧シリンダ62と、油圧シリンダ62の駆動軸に付設された荷重計63と、荷重計63の前部に設けられ、前記油圧シリンダ62の駆動軸の往復運動をねじり運動に変換するねじりアーム64と、ねじりアーム64に付設されたねじり変位計65とを備えている。ねじり変位計65としては、例えば巻き込み式ワイヤ変位計を用いた。
The
そして、油圧ポンプ61からの圧油は、油圧ライン66aを介して油圧シリンダ62に付設されたサーボバルブ66に供給されるようになっている。ねじりアーム64は、その回転軸がスラストベアリング67を介装された状態で前記下部部材32を貫通しており、その直上に取り付けた下載荷板68に連結されている。この下載荷板部68には図示しない孔部が形成されており、この孔部と前記下キャップ43の孔部47とを平面的に整合させた上で、下載荷板68と下キャップ43とをボルト結合可能となっている。
The pressure oil from the
恒温槽7は、供試体4を水浸するための水槽71と、水槽71から溢れた水を受けるウオータパン72と、このウオータパン72に貯留され、設定温度に自動制御される電気ヒータ73で加熱された水(温水)を水槽71に供給する水中ポンプ74とを備えている。なお、水槽71又は供試体4の適所には温度計77が装備されている。
The
そして、水槽71を水浸する場合には、ウオータパン72内で所定温度に調整された水は、水中ポンプ74を駆動することで、水ライン76を介して水槽71に供給され、水槽71から溢れた水は、水ライン75を介してウオータパン72に戻るようになっている。水槽71を水浸しない場合には、その下部に設けられた水ラインを介してウオータパン72に水槽71内の水を回収すればよい。
When the
制御ユニット8は、ファンクションジェネレータ81と、サーボアンプ82と、データロガー83とを備えている。ファンクションジェネレータ81は、0.01〜10Hzでの載荷制御ができるものであって、サーボアンプ82に向けて単調載荷(単調増加)信号と、載荷時間0.1秒〜任意に設定可能で、かつ休止時間0.1秒〜任意に設定可能な繰り返し載荷(例えば載荷時間0.1秒、休止時間0.6秒のハーバーサイン波)信号とを入力することができる。なお、この入力信号は、三角波、矩形波その他の波形であってもよい。
The
データロガー83には、荷重計63からトルク信号が入力され、ねじり変位計65からねじり変位信号が入力され、荷重計57から垂直荷重信号が入力され、温度計77から温度信号が入力されるとともに、このデータロガー83からは、サーボアンプ82にフィードバック信号が出力されるようになっている。なお図1中では、便宜上、各センサ63,65,57,77からデータロガー83に入力される信号ルートは省略している。
A torque signal is input from the
そして、サーボアンプ82は、ファンクションジェネレータ81からの入力信号と、前記データロガー83からのフィードバック信号とに基づいて、前記油圧シリンダ62のサーボバルブ66を動作させることで、油圧シリンダ62を往復駆動して単調載荷又は繰り返し載荷する所定のトルクを発生させるようになっている。また、エアーレギュレータ52と圧力計53とを用いて、前記空圧シリンダ54を動作させることで、空圧シリンダ54を往復駆動させて所定の鉛直荷重を発生させるようになっている。
The
このようにして、鉛直荷重載荷ユニット5で負荷される鉛直荷重により上キャップ42に鉛直荷重をかけながら、あるいは上キャップ42の上下動を止めながら、トルク載荷ユニット6によって下キャップ43にトルクを単調増加あるいは繰り返し負荷している状態におけるトルク、下キャップ43の回転角、鉛直荷重の各測定値をデータロガー83で収集する。そして、データロガー83より、載荷時間との関係、鉛直荷重と載荷時間との関係、回転角と載荷時間との関係、トルクと回転角との関係、及び鉛直荷重と回転角との関係を示す各データが出力され、これらの出力データに基づいて、単調載荷試験又は繰り返し載荷試験を行ったときの、アスファルト混合物41のせん断弾性係数(ねじり剛性)、ねじりせん断抵抗(耐久性)、累積回転角(耐流動性)が評価されるようになっている。
In this way, torque is monotonously applied to the
ここで、本試験装置1を用いて、せん断弾性係数Gを算出する方法を説明する。図5は円柱形状の供試体4に作用する力と変位との関係を示す説明図、図6はその微小要素に作用する応力とひずみとの関係を示す説明図、図7はせん断応力の円筒座標上での分布を示す説明図である。以下、各図中におけるRは供試体4の半径、Hは高さ、ΔHは高さの変化量、Tはトルク、Fvは鉛直荷重、Δθは回転角、rは半径方向(r方向)の距離、zは鉛直方向(z方向)の距離、θは周方向(θ方向)の角度である。
Here, a method for calculating the shear elastic modulus G using the
なお、試験装置1では鉛直荷重Fvが供試体4の上面に載荷され、トルクTが下面に載荷されているが、その試験装置1の取り扱い上、鉛直荷重FvとトルクTとの両方が供試体4の上面に載荷されるようにすることが好ましく、図5中では、そのような場合を想定している。
In the
図5、図6に示すように、円柱形状の供試体4の微小要素に作用する応力をσr,σθ,σz,τzr,τzθ,τθrとすると、軸に加えるトルクTは、
供試体4に作用するせん断応力τzθについて考える。
Consider the shear stress τ zθ acting on the
このとき、上式から、まずせん断応力τzθのr方向の分布を仮定する必要があるが、例えば図7の下段に示すように、せん断応力τzθがrに対して線形分布であると考えると、
τzθ(r)=αr
である。なお、αは係数である。
At this time, from the above equation, it is first necessary to assume the distribution of the shear stress τ zθ in the r direction. For example, as shown in the lower part of FIG. 7, the shear stress τ zθ is considered to have a linear distribution with respect to r. When,
τ zθ (r) = αr
It is. Α is a coefficient.
したがって、
さらに、r=R/2でのせん断応力を平均せん断応力τaveと仮定すると、
さらに、面積平均を平均せん断応力τaveと仮定すると、
つぎに、円柱形状の供試体4の微小要素の変位をur,uθ,uzとし、ひずみをεr,εθ,εz,γrz,γzθ,γrθとすると、
せん断ひずみγzθは、
なお、r=Rのとき最大値
平均値γzθ,aveについては、γzθが軸中心からrとともに直線的に増加すると仮定し(数12)、面積平均をとると、
r=R/2の位置でのγzθを平均値と考えると、(数12)から、
せん断ひずみεzは、
すなわち、せん断弾性係数Gを求めるには、線形弾性体と仮定すると、
(1)τaveとγaveとして平均値(数10、数15)を用いる場合を左側に表示し、
(2)τaveとγaveとしてr=R/2での値(数8、数16)を用いる場合を右側に表示すると、
(1) The case where average values ( Equation 10 and Equation 15) are used as τ ave and γ ave is displayed on the left side,
(2) When the case of using values (
(数19)の最終式より、供試体4の高さHと半径Rとは既知であるので、トルクTと回転角Δθとを与えることで、せん断弾性係数Gを計算できることがわかる。
Since the height H and radius R of the
図8、図9は試験装置1を用いて供試体4の各種試験を行う手順を示すフローチャートである。以下、説明する。
FIG. 8 and FIG. 9 are flowcharts showing procedures for performing various tests on the
図8(a)に示すメインフローにおいて、まず供試体4を載荷台3の上下載荷板59,68間に設置する(ステップS1)。ここでは、同図(b)に示すサブフローにおいて、図3及び図4に示した組成を有するアスファルト混合物41を円柱形状に形成しておく。このアスファルト混合物41の上面に上キャップ42を接着剤44で接着し、下面に下キャップ43を接着剤45で接着することにより供試体4とする(ステップS11)。ついで、供試体4を載荷台3にセットして、上載荷板59の上下動を調整しながら、上下キャップ42,43と上下載荷板59,68とをボルトにて固定する(ステップS12)。そして、ウオータパン72に貯留しておいた水を電気ヒータ73で所定温度(例えば20℃又は60℃)に昇温しておき、水中ポンプ74でウオータパン72から水槽71に温水を供給することにより供試体4の温度調整を行う(ステップS13)。
In the main flow shown in FIG. 8A, first, the
メインフローに戻り、単調載荷試験と繰り返し載荷試験とのいずれを行うかを選択する(ステップS2)。いま、単調載荷試験を行うものとする(ステップS3)。このときには、図9(a)に示すサブフローに示すように、鉛直載荷ユニット5により任意の鉛直荷重Fvを加えるか、上キャップ42の上下動を固定する(ステップS31)。ここで、鉛直荷重Fvを加える場合は、鉛直荷重載荷ユニット5のコンプレッサー51からの圧縮空気をエアーレギュレータ52と圧力計53とを用いて制御し、この制御された圧縮空気で空圧シリンダ54を往復駆動し、その荷重計57、2軸ピストン58及び上載荷板59を介して供試体4の上面に鉛直荷重Fvを載荷する。ついで、荷重計63でトルクTの初期値を読み取り、ねじり変位計65で回転角Δθの初期値を読み取り、荷重計57で鉛直荷重Fvの初期値を読み取り、温度計77で供試体4の温度Teの初期値を読み取る(ステップS32)。
Returning to the main flow, it is selected whether to perform a monotonous loading test or a repeated loading test (step S2). Now, a monotonous loading test is performed (step S3). At this time, as shown in the subflow shown in FIG. 9A, an arbitrary vertical load Fv is applied by the
ついで、トルク載荷ユニット6により下キャップ43にトルクTを与え、ねじりせん断を開始する(ステップS33)。このとき、サーボアンプ82は、ファンクションジェネレータ81からの入力信号と、データロガー83からのフィードバック信号とに基づいて、トルク載荷ユニット6の油圧シリンダ62のサーボバルブ66を動作させて、その油圧シリンダ62を往復駆動し、その荷重計63、ねじりアーム64、ねじり変位計65、スラストベアリング67及び下載荷板68を介して供試体4の下面に単調に増大するトルクTを載荷する。ねじりせん断中、荷重計63でトルクTを計測し、ねじり変位計65で回転角Δθを計測し、荷重計57で鉛直荷重Fvを計測し、温度計77で供試体4の温度Teを計測する(ステップS34)。そして、回転角Δθが45度に達するか、供試体4がねじり破壊した時点での試験を終了し(ステップS35)、リターンする。
Next, torque T is applied to the
図10〜図12は単調ねじり試験を行った場合の実測値を示すグラフであって、図10は排水性アスファルト混合物(供試体温度20℃、水浸)の場合、図11は排水性アスファルト混合物(供試体温度60℃、水浸)の場合、図12は密粒度アスファルト混合物(供試体温度20℃、水浸)の場合をそれぞれ示している。以下、説明する。
10 to 12 are graphs showing actual measurement values when a monotonous torsion test is performed. FIG. 10 is a drainage asphalt mixture (
(1)排水性アスファルト混合物(供試体温度20℃、水浸)の場合
図10の左上に示すトルクTと載荷時間tとの関係において、載荷時間t=20秒未満では、トルクTはこの載荷時間tに比例して徐々に増加しており、20秒でT=380N・mとなったときにピークを示し、その後はトルクTが急激に減少し、30秒でT=0N・mとなっている。このことは、t=20秒で供試体4が破断したことを意味する。
(1) In the case of drainage asphalt mixture (
ここでは、同図の右上に示す鉛直荷重Fvと載荷時間tとの関係においては、鉛直荷重Fvを加えておらず、上キャップ42を固定しているものとする。トルクTを加えたときの反力により、載荷時間t=20秒未満では、鉛直荷重Fvはこの載荷時間tに比例して徐々に増加している。そして、20秒で鉛直荷重Fv=20Nとなったときにピークを示し、その後は鉛直荷重Fvが急激に減少し、30秒後には鉛直荷重Fv=0Nとなっている。このことは、t=20秒で供試体4が破断したことに一致する。
Here, in the relationship between the vertical load Fv and the loading time t shown in the upper right of the figure, it is assumed that the vertical load Fv is not applied and the
さらに、同図の中央に示す回転角Δθと載荷時間tとの関係においても、載荷時間t=20秒未満では、回転角Δθはこの載荷時間tに比例して徐々に増加しており、20秒でΔθ=45度となったときにピークを示し、その後は回転角Δθ=45度(一定)となっている。このことも、t=20秒で供試体4が破断したことに一致する。
Further, also in the relationship between the rotation angle Δθ and the loading time t shown in the center of the figure, when the loading time t = less than 20 seconds, the rotation angle Δθ gradually increases in proportion to the loading time t. A peak is shown when Δθ = 45 degrees in seconds, and the rotation angle Δθ = 45 degrees (constant) thereafter. This also corresponds to the fact that the
そして、トルクTと回転角Δθとの関係を求めると、同図の左下に示すようになる。すなわち、初期の回転角θとトルクTとは比例関係にあるので、これらの初期値(又はその付近の値)を上記(数19)の最終式に代入することで、供試体4のせん断弾性係数Gを計算することができる。これによりねじり剛性が評価される。また、回転角Δθ=5度でトルクT=380N・mのピークとなっており、このピーク値により供試体4のせん断抵抗が得られる。これにより耐久性が評価される。
When the relationship between the torque T and the rotation angle Δθ is obtained, it is as shown in the lower left of the figure. That is, since the initial rotation angle θ and the torque T are in a proportional relationship, by substituting these initial values (or values in the vicinity thereof) into the final formula of (Equation 19), the shear elasticity of the
さらに、鉛直荷重Fvと回転角Δθとの関係を求めると、同図の右下に示すようになる。すなわち、回転角Δθで鉛直荷重Fv=20Nのピークとなっており、このピーク値により供試体4のダイレイタンシー(せん断による体積変化)特性が得られる。
Further, when the relationship between the vertical load Fv and the rotation angle Δθ is obtained, it is as shown in the lower right of FIG. That is, the peak of the vertical load Fv = 20 N is obtained at the rotation angle Δθ, and the dilatancy (volume change due to shear) characteristic of the
(2)排水性アスファルト混合物(供試体温度60℃、水浸)の場合
図11の左上に示すトルクTと載荷時間tとの関係において、載荷時間t=5秒未満では、トルクTはこの載荷時間tに比例して徐々に増加しており、5〜10秒でT=80N・mとなったときにピークを示し、その後はトルクTが徐々に減少し、20秒でT=0N・mとなっている。このことは、t=10秒で供試体4が破断したことを意味する。
(2) In the case of drainage asphalt mixture (
また、同図の右上に示す鉛直荷重Fvと載荷時間tとの関係において、鉛直荷重Fvを加えておらず、上キャップ42を固定している。このときには、トルクTを加えたときの反力により、載荷時間t=2秒未満では、鉛直荷重Fvはこの載荷時間tに比例して僅かに増加している。そして、2〜10秒で鉛直荷重Fv=5Nとなったときにピークを示し、その後は鉛直荷重Fvが急激に減少して鉛直荷重Fv=0Nとなっている。このことは、t=10秒で供試体4が破断したことと一致する。
Further, in the relationship between the vertical load Fv and the loading time t shown in the upper right of the figure, the vertical load Fv is not applied and the
さらに、同図の中央に示す回転角Δθと載荷時間tとの関係においても、載荷時間t=35秒未満では、回転角θはこの載荷時間tに比例して徐々に増加しており、42秒で回転角Δθ=45度となったときにピークを示し、その後は回転角Δθ=45度(一定)となっている。このことは、前記したように、載荷時間t=10秒で供試体4が破断したことと一致しない。これは、高温下のアスファルト混合物41のねばりが出たためであると推察される。
Further, in the relationship between the rotation angle Δθ and the loading time t shown in the center of the figure, when the loading time t is less than 35 seconds, the rotation angle θ gradually increases in proportion to the loading time t. A peak is shown when the rotation angle Δθ = 45 degrees in seconds, and then the rotation angle Δθ = 45 degrees (constant). As described above, this does not coincide with the fact that the
そして、トルクTと回転角Δθとの関係を求めると、同図の左下に示すようになる。すなわち、初期の回転角ΔθとトルクTとは比例関係にあるので、これらの初期値(又はその付近の値)を上記(数19)の最終式に代入することで、供試体4のせん断弾性係数Gを計算することができる。これにより、前記(1)の場合よりも、ねじり剛性がかなり小さくなっているものと評価される。また、回転角θ=5度でトルクT=80N・mのピークとなっており、このピーク値により供試体4のせん断抵抗が得られる。これにより、前記(1)の場合よりも、耐久性がかなり小さくなっているものと評価される。
When the relationship between the torque T and the rotation angle Δθ is obtained, it is as shown in the lower left of the figure. That is, since the initial rotation angle Δθ and the torque T are in a proportional relationship, the shear elasticity of the
さらに、鉛直荷重Fvと回転角Δθとの関係を求めると、同図の右下に示すようになる。すなわち、回転角Δθ=5度で鉛直荷重Fv=5Nのピークとなっており、このピーク値により供試体4のダイレイタンシー特性が得られる。
Further, when the relationship between the vertical load Fv and the rotation angle Δθ is obtained, it is as shown in the lower right of FIG. That is, the rotation angle Δθ = 5 degrees and the peak of the vertical load Fv = 5N, and the dilatency characteristic of the
(3)密粒度アスファルト混合物(供試体温度20℃、水浸)の場合
図12の左上に示すトルクTと載荷時間tとの関係において、載荷時間t=35秒未満では、トルクTはこの載荷時間tに比例して徐々に増加しており、35秒でT=680N・mとなったときにピークを示し、その後はトルクTが急激に減少し、40秒でT=0N・mとなっている。このことは、t=35秒で供試体4が破断したことを意味する。
(3) In the case of a dense particle size asphalt mixture (
また、同図の右上に示す鉛直荷重Fvと載荷時間tとの関係において、ここでは鉛直荷重Fvを加えておらず、上キャップを固定している。このときには、トルクTを加えたときの反力により、載荷時間t=5秒未満では、鉛直荷重Fvはこの載荷時間tに比例して僅かに増加している。そして、5〜10秒で鉛直荷重Fv=20Nとなったときにピークを示し、その後は鉛直荷重Fvが急激に減少し、20秒後には鉛直荷重Fv=0Nとなっている。このことは、t=35秒で供試体4が破断したことと一致する。
Further, in the relationship between the vertical load Fv and the loading time t shown in the upper right of the figure, the vertical load Fv is not applied here, and the upper cap is fixed. At this time, due to the reaction force when the torque T is applied, the vertical load Fv slightly increases in proportion to the loading time t when the loading time t is less than 5 seconds. A peak is shown when the vertical load Fv = 20 N in 5 to 10 seconds, and then the vertical load Fv decreases rapidly, and after 20 seconds, the vertical load Fv = 0 N. This is consistent with the
さらに、同図の中央に示す回転角Δθと載荷時間tとの関係においても、載荷時間t=35秒未満では、回転角θはこの載荷時間tに比例して徐々に増加しており、42秒でΔθ=45度となったときにピークを示し、その後は回転角Δθ=45度(一定)となっている。このことも、t=35秒で供試体4が破断したことに一致する。
Further, in the relationship between the rotation angle Δθ and the loading time t shown in the center of the figure, when the loading time t is less than 35 seconds, the rotation angle θ gradually increases in proportion to the loading time t. A peak is shown when Δθ = 45 degrees in seconds, and the rotation angle Δθ = 45 degrees (constant) thereafter. This also corresponds to the fact that the
そして、トルクTと回転角Δθとの関係を求めると、同図の左下に示すようになる。すなわち、初期の回転角ΔθとトルクTとは比例関係にあるので、これらの初期値(又はその付近の値)を上記(数19)の最終式に代入することで、供試体4のせん断弾性係数Gを計算することができる。これにより、前記(1)の場合よりも、ねじり剛性が若干小さくなっているものの、(2)の場合よりも、ねじり剛性が大きくなっていると評価される。また、回転角Δθ=5度でトルクT=680N・mのピークとなっており、このピーク値により供試体4のせん断抵抗が得られる。これにより、前記(1)(2)の場合よりも、大きな耐久性があると評価される。
When the relationship between the torque T and the rotation angle Δθ is obtained, it is as shown in the lower left of the figure. That is, since the initial rotation angle Δθ and the torque T are in a proportional relationship, the shear elasticity of the
さらに、鉛直荷重と回転角との関係を求めると、同図の右下に示すようになる。すなわち、回転角Δθ=5度で鉛直荷重Fv=20Nのピークとなっており、このピーク値により供試体4のダイレイタンシー特性が得られる。
Further, when the relationship between the vertical load and the rotation angle is obtained, it is as shown in the lower right of the figure. That is, the rotation angle Δθ = 5 degrees and the peak of the vertical load Fv = 20 N, and the dilatency characteristic of the
一方、上記図8(a)のメインフローにおける、ステップS2での選択により、繰り返し載荷試験を行うものとする(ステップS4)。ここでは、図9(b)に示すサブフローにおいて、鉛直載荷ユニット5により任意の鉛直荷重Fvを加えるか、上キャップ42の上下動を固定する(ステップS41)。ここで、鉛直荷重Fvを加える場合は、鉛直荷重載荷ユニット5のコンプレッサー51からの圧縮空気をエアーレギュレータ52と圧力計53とを用いて制御し、この制御された圧縮空気で空圧シリンダ54を往復駆動し、その荷重計57、2軸ピストン58及び上載荷板59を介して供試体4の上面に鉛直荷重Fvを載荷する。
On the other hand, it is assumed that the repeated loading test is performed by the selection in step S2 in the main flow of FIG. 8A (step S4). Here, in the subflow shown in FIG. 9B, an arbitrary vertical load Fv is applied by the
ついで、繰り返しトルクT、載荷時間t、載荷回数Nを設定する(ステップS42)。荷重計63でトルクTの初期値を読み取り、ねじり変位計65で回転角Δθの初期値を読み取り、荷重計57で鉛直荷重Fvの初期値を読み取り、温度計77で供試体4の温度Teの初期値を読み取る(ステップS43)。
Next, the repetitive torque T, the loading time t, and the loading number N are set (step S42). The initial value of the torque T is read by the
ついで、トルク載荷ユニット6により繰り返しねじりを開始する(ステップS44)。このとき、サーボアンプ82は、ファンクションジェネレータ81からの入力信号と、データロガー83からのフィードバック信号とに基づいて、トルク載荷ユニット6の油圧シリンダ62のサーボバルブ66を動作させて、その油圧シリンダ62を往復駆動し、その荷重計63、ねじりアーム64、ねじり変位計65、スラストベアリング67及び下載荷板68を介して供試体4の下面に、所定のタイミングで繰り返すようにトルクTを載荷する。繰り返しねじり中、荷重計63でトルクTを計測し、ねじり変位計65で回転角Δθを計測し、荷重計57で鉛直荷重Fvを計測し、図略のカウンタで載荷回数Nを計測し、温度計77で供試体4の温度Teを計測する(ステップS45)。
Next, the
そして、回転角Δθ=45度に達するか、供試体4がねじり破壊した時点での試験を終了して(ステップS46)、リターンする。もし、上記ステップS46で回転角Δθが45度に達せず、かつ供試体4がねじり破壊せずに所定載荷回数に達したとすると、その時点で試験を終了して(ステップS47)、リターンする。
Then, the test at the time when the rotation angle Δθ = 45 degrees is reached or the
図13、図14は繰り返しねじり試験を行った場合の推定を示すグラフであって、図13は微小トルクの繰り返し載荷(複数のトルクTq1,Tq2,・・・Tqnを載荷する場合)、図14は中トルクの繰り返し載荷(トルクTq1<Tq2の場合)を示す。以下、説明する。 FIG. 13 and FIG. 14 are graphs showing estimations when a repeated torsion test is performed, and FIG. 13 shows repeated loading of a minute torque (when a plurality of torques T q1 , T q2 ,... T qn are loaded). FIG. 14 shows repeated loading of medium torque (when torque T q1 <T q2 ). This will be described below.
(1)微小トルクの繰り返し載荷(複数のトルクTq1,Tq2,・・・Tqnを載荷する場合)
図13に示すトルクTと回転角Δθとの関係において、供試体4に微小トルクTq1,Tq2,・・・Tqnをそれぞれ繰り返し載荷した時には、回転角ΔθとトルクTq1,Tq2,・・・Tqnとのなす傾きが略一定となった時点での値(各トルクの最終値又はその付近の値)を上記(数19)の最終式にそれぞれ代入することで、供試体4の各せん断弾性係数Gを計算することができ、これにより、ねじり剛性が評価される。
(1) Repeated loading of minute torque (when loading a plurality of torques T q1 , T q2 ,... T qn )
In the relationship between the torque T and the rotation angle Δθ shown in FIG. 13, when the minute torques T q1 , T q2 ,... T qn are repeatedly loaded on the
(2)中トルクの繰り返し載荷(トルクTq1<Tq2の場合)
図14の左上に示すように、供試体4に中トルクTq1を載荷したときのトルクTと回転角Δθとの関係においては、回転角ΔθとトルクTq1とのなす傾きが徐々に大きくなって一定となるが、図14の右上に示すように、供試体4に中トルクTq2を載荷したときのトルクと回転角との関係においては、回転角θとトルクTq1とのなす傾きが徐々に小さくなって一定とならない。
(2) Repetitive loading of medium torque (when torque T q1 <T q2 )
As shown in the upper left of FIG. 14, in the relationship between the torque T and the rotation angle Δθ when the medium torque T q1 is loaded on the
したがって、図14の下に示す載荷回数Nと累積回転角θとの関係において、トルクTq1が載荷された場合には累積回転角θが一定となるのに対し、トルクTq2が載荷された場合には累積回転角θが、ある載荷回数Nで急激に大きくなる。これにより、供試体4の耐流動性が評価される。
Accordingly, in the relationship between the loading number N and the cumulative rotation angle θ shown in the lower part of FIG. 14, when the torque T q1 is loaded, the cumulative rotation angle θ is constant, whereas the torque T q2 is loaded. In this case, the cumulative rotation angle θ increases rapidly at a certain loading number N. Thereby, the fluid resistance of the
以上説明したように、この実施形態によれば、アスファルト混合物41を円柱形状に成形した供試体4の軸心まわりにねじりを加えたときの該供試体4の応答に基づいて、前記供試体4のせん断弾性係数G、耐流動性及び耐久性の少なくとも一つを評価するので、現実のアスファルト舗装道路において発生することのある、ねじりせん断を直接求めることにより、実情に応じた評価ができるようになる。
As described above, according to this embodiment, the
また特許文献1、非特許文献1のホイールトラッキング試験を行うためには、アスファルト混合物の板供試体の表面に試験輪を当てて水平前後運動を繰り返し作用させるための特殊な試験装置が必要であるという欠点があったが、本実施形態ではそのような特殊な試験装置が不要である。また特許文献1、非特許文献1の試験装置ではその扱える供試体の大きさが300mm四方×50mm厚さのアスファルト混合物の板供試体であって、大きな供試体が扱えないという欠点があったが、本実施形態ではそのような制限がない。
In addition, in order to perform the wheel tracking test of
さらに非特許文献2の間接引張モードの試験及び類似方法では、供試体の温度が40℃以上になると供試体が軟らかくなるため、試験精度が急落して試験ができなくなるといった欠点があったが、本実施形態では供試体4の温度が60℃を超える場合でも、試験精度が急落して試験ができなくなることはない。また非特許文献2等の試験装置で扱える供試体の大きさが直径150mm、厚さ38mm〜50mmのアスファルト混合物の円柱供試体であって、この場合も大きな供試体が扱えないという欠点があったが、本実施形態ではそのような制限がない。
Furthermore, in the indirect tension mode test of
その結果、高温下で、アスファルト混合物41のねじりせん断による剛性、耐久性及び流動性を適切に評価することができるので、実情に応じた評価を行うことができるようになる。
As a result, it is possible to appropriately evaluate the rigidity, durability, and fluidity of the
なお、上記実施形態では、トルクTと回転角Δθとの関係に基づいて評価を行っているが、(数19)の式から、トルクTと回転角Δθとを、せん断応力τaveとせん断ひずみγaveとにそれぞれ置き換えて評価を行ってもよいのはもちろんである。 In the above embodiment, the evaluation is performed based on the relationship between the torque T and the rotation angle Δθ. However, from the equation (Equation 19), the torque T and the rotation angle Δθ are expressed by the shear stress τ ave and the shear strain. Of course, the evaluation may be performed by replacing each with γ ave .
また、上記実施形態では、(数3)の式から、まずせん断応力τzθのr方向の分布を線形弾性と仮定したが、例えば図7の上段に示すように、τzθのがrにかかわらず一様分布(完全塑性)であると考えると、
τzθ(r)=τmax=const
である。
In the above embodiment, wherein the, first is the r direction of the distribution of shear stress tau z [theta] was assumed linear elastic, for example, as shown in the upper part of FIG. 7, the tau z [theta] is matter r of equation (3) Considering a uniform distribution (perfect plasticity)
τ zθ (r) = τ max = const
It is.
したがって、
また、上記実施形態では、供試体4の側圧を大気圧(一定)としているが、側圧を可変として繰り返し側圧を与えることとしてもよい。また、供試体4の上キャップ42を拘束しているが、鉛直荷重載荷ユニット5を往復駆動することで、静的又は繰り返し変化する軸圧を与えることとしてもよい。これらを実験することにより、供試体4のさらなる評価が可能となる。また、鉛直荷重載荷ユニット5の駆動源を、圧空シリンダ54に代えて油圧シリンダ等としてもよいし、トルク載荷ユニット6の駆動源を、油圧シリンダ62に代えて圧空シリンダ等としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the side pressure of the
また、上記実施形態では、恒温槽7に供試体4を水浸して温度制御を行っているが、供試体4まわりの空調を行うこととしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、ねじり変位計65として、巻き込み式ワイヤ変位計を使用しているが、これに代えて例えばレーザ変位計を用いることで、供試体4の微小な回転角Δθの計測精度をさらに向上させることができる。さらに、供試体4の体積変化量ΔVや、供試体4の損失量ΔWを計測することとしてもよい。これらにより、供試体4のさらに精密な評価が可能となる。
Further, in the above embodiment, a winding-type wire displacement meter is used as the
また、上記実施形態では、データロガー83からは、トルクTと載荷時間tとの関係、鉛直荷重Fvと載荷時間tとの関係、回転角Δθと載荷時間tとの関係、トルクTと回転角Δθとの関係、鉛直荷重Fvと回転角Δθとの関係がデータ出力されているが、各データを予め所定の演算プログラムを入力しておいたパーソナルコンピュータ(不図示)に入力して、せん断弾性係数G、せん断弾性抵抗及び累積回転数Nを算出し、これらの計算値に基づいて供試体4のねじり剛性、耐久性、耐流動性の少なくとも1つを自動的に評価するようにしてもよい。
In the above embodiment, from the
1 試験装置(評価装置に相当する。)
2 ベース
3 載荷台
4 供試体
41 アスファルト混合物
42 上キャップ
43 下キャップ
44,45 接着剤
5 鉛直荷重載荷ユニット(荷重載荷ユニットに相当する。)
54 空圧シリンダ
57 荷重計
59 上載荷板
6 トルク載荷ユニット
62 油圧シリンダ
63 荷重計
64 ねじりアーム
65 ねじり変位計
68 下載荷板
7 恒温槽
71 水槽
72 ウオータパン
73 電気ヒータ
77 温度計
8 制御ユニット
81 ファンクションジェネレータ
82 サーボアンプ
83 データロガー
T トルク
Fv 鉛直荷重
Δθ 回転角
1 Test device (corresponds to evaluation device)
2
54
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