アスファルト混合物の評価方法、評価装置及び供試体
【課題】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、評価装置及び供試体を提供する。
【解決手段】このアスファルト混合物４１を評価するための試験装置１は、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その供試体４の応答に基づいて、供試体４のせん断弾性係数、耐流動性及び耐久性の少なくとも一つを評価するように構成されたものである。
【解決手段】このアスファルト混合物４１を評価するための試験装置１は、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その供試体４の応答に基づいて、供試体４のせん断弾性係数、耐流動性及び耐久性の少なくとも一つを評価するように構成されたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスファルト混合物の評価方法、評価装置及び供試体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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【特許文献１】特開２００６−１７０６８０号公報
【非特許文献１】日本道路協会 舗装試験法便覧別冊ｐｐ１１７−１３４
【非特許文献２】日本道路協会 舗装試験法便覧別冊ｐｐ２４９−２５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、評価装置及び供試体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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たときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうちの少なくとも一つを評価することを特徴とするものである。
【００１２】
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たときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうち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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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剛性、耐久性及び流動性を適切に評価することができるようになる。
【００１６】
請求項２記載の発明のように、供試体の端面に直角方向の荷重をさらに加えたときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうちの少なくとも一つを評価することが好ましい。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、供試体の端面に直角方向の荷重をさらに加えたときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうち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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【数２】
ここに、Ｇはせん断弾性係数、Ｈは供試体高さ、Ｒは供試体半径、Ｔはトルク、Δθは回転角を示す。
【００２９】
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。
【００３０】
他方、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、請求項９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て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が好ましい。
【００３１】
請求項９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、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して、供試体の耐流動性を正確に評価することができるようになる。
【００３２】
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１０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。
【００３３】
請求項１０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。
【００３４】
請求項１１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。
【００３５】
請求項１１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。
【００３６】
請求項１２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、該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。
【００３７】
請求項１２記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、該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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
請求項１３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ることが好ましい。
【００４１】
請求項１３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たので、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。
【００４２】
請求項１４記載の発明に係る供試体は、アスファルト混合物を、直径が略１００〜２００ｍｍで、高さが略５０〜２００ｍｍである円柱形状に成形した上で、前記請求項１２又は１３に記載のアスファルト混合物の評価装置における載荷台に着脱自在にセットされるように構成したことを特徴とするものである。
【００４３】
請求項１４記載の発明によれば、アスファルト混合物を、直径が略１００〜２００ｍｍで、高さが略５０〜２００ｍｍである円柱形状に成形した上で、前記請求項１２又は１３に記載のアスファルト混合物の評価装置における載荷台に着脱自在にセットされるように構成したので、従来の試験装置では扱えないような大きさの供試体を使用して各評価を行うことができるようになる。
【００４４】
すなわち、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、本発明ではそのような制限がない。
【００４５】
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、本発明ではそのような制限がない。
【発明の効果】
【００４６】
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たときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうち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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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剛性、耐久性及び流動性を適切に評価することができるようになる。
【００５０】
請求項１２記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、該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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
請求項１４記載の発明によれば、アスファルト混合物を、直径が略１００〜２００ｍｍで、高さが略５０〜２００ｍｍである円柱形状に成形した上で、前記請求項１２又は１３に記載のアスファルト混合物の評価装置における載荷台に着脱自在にセットされるように構成したので、従来の試験装置では扱えないような大きさの供試体を使用してその各種評価を行うことができるようになる。
【００５４】
すなわち、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、本発明ではそのような制限がない。
【００５５】
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、本発明ではそのような制限がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
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の構成を示す斜視図であって、（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、
【数３】
となる。
【００７３】
供試体４に作用するせん断応力τｚθについて考える。
【００７４】
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。
【００７５】
したがって、
【数４】
【数５】
【数６】
最大値τｍａｘはｒ＝Ｒのときで、
【数７】
となる。
【００７６】
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、
【数８】
となる。
【００７７】
さらに、面積平均を平均せん断応力τａｖｅと仮定すると、
【数９】
【数１０】
となる。
【００７８】
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、
【数１１】
となる。
【００７９】
せん断ひずみγｚθは、
【数１２】
となる。
【００８０】
なお、ｒ＝Ｒのとき最大値
【数１３】
となる。
【００８１】
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、
【数１４】
【数１５】
となる。
【００８２】
ｒ＝Ｒ／２の位置でのγｚθを平均値と考えると、（数１２）から、
【数１６】
となる。
【００８３】
せん断ひずみεｚは、
【数１７】
となる。
【００８４】
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、
【数１８】
したがって、以下、
（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、
【数１９】
となる。
【００８５】
（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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）。
【００８８】
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）。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
（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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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）。
【０１０８】
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）。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
（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。
【０１１２】
（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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
したがって、
【数２０】
となるから、平均せん断応力τａｖｅは、
【数２１】
となる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るアスファルト混合物を評価するための試験装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】供試体の構成を示す斜視図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】供試体を構成するアスファルト混合物（排水性アスファルトの場合）の組成例を示す図表である。
【図４】供試体を構成するアスファルト混合物（密粒度アスファルトの場合）の組成例を示す図表である。
【図５】円柱形状の供試体に作用する力と変位との関係を示す説明図である。
【図６】円柱形状の供試体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である。
【図７】せん断応力の円筒座標上での分布を示す説明図である。
【図８】試験装置を用いてアスファルト混合物の各種試験を行う手順を示すフローチャートであって、（ａ）はメインフローチャート、（ｂ）は（ａ）におけるステップＳ１のサブフローチャートである。
【図９】試験装置を用いてアスファルト混合物の各種試験を行う手順を示すフローチャートであって、（ａ）は図８（ａ）におけるステップＳ３のサブフローチャート、（ｂ）は図８（ｂ）におけるステップＳ４のサブフローチャートである。
【図１０】単調ねじり試験を行った場合（排水性アスファルト混合物、供試体温度２０℃、水浸の場合）での実測値を示すグラフである。
【図１１】単調ねじり試験を行った場合（排水性アスファルト混合物、供試体温度６０℃、水浸の場合）の実測値を示すグラフである。
【図１２】単調ねじり試験を行った場合（密粒度アスファルト混合物、供試体温度２０℃、水浸の場合）の実測値を示すグラフである。
【図１３】繰り返しねじり試験を行った場合（微小トルクの繰り返し載荷）の推定を示すグラフである。
【図１４】繰り返しねじり試験を行った場合（中トルクの繰り返し載荷）の推定を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２６】
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスファルト混合物の評価方法、評価装置及び供試体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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【特許文献１】特開２００６−１７０６８０号公報
【非特許文献１】日本道路協会 舗装試験法便覧別冊ｐｐ１１７−１３４
【非特許文献２】日本道路協会 舗装試験法便覧別冊ｐｐ２４９−２５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、評価装置及び供試体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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たときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうちの少なくとも一つを評価することを特徴とするものである。
【００１２】
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たときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうち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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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剛性、耐久性及び流動性を適切に評価することができるようになる。
【００１６】
請求項２記載の発明のように、供試体の端面に直角方向の荷重をさらに加えたときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうちの少なくとも一つを評価することが好ましい。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、供試体の端面に直角方向の荷重をさらに加えたときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうち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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【数２】
ここに、Ｇはせん断弾性係数、Ｈは供試体高さ、Ｒは供試体半径、Ｔはトルク、Δθは回転角を示す。
【００２９】
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。
【００３０】
他方、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、請求項９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て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が好ましい。
【００３１】
請求項９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、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して、供試体の耐流動性を正確に評価することができるようになる。
【００３２】
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１０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。
【００３３】
請求項１０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。
【００３４】
請求項１１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。
【００３５】
請求項１１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。
【００３６】
請求項１２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、該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。
【００３７】
請求項１２記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、該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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
請求項１３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ることが好ましい。
【００４１】
請求項１３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たので、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。
【００４２】
請求項１４記載の発明に係る供試体は、アスファルト混合物を、直径が略１００〜２００ｍｍで、高さが略５０〜２００ｍｍである円柱形状に成形した上で、前記請求項１２又は１３に記載のアスファルト混合物の評価装置における載荷台に着脱自在にセットされるように構成したことを特徴とするものである。
【００４３】
請求項１４記載の発明によれば、アスファルト混合物を、直径が略１００〜２００ｍｍで、高さが略５０〜２００ｍｍである円柱形状に成形した上で、前記請求項１２又は１３に記載のアスファルト混合物の評価装置における載荷台に着脱自在にセットされるように構成したので、従来の試験装置では扱えないような大きさの供試体を使用して各評価を行うことができるようになる。
【００４４】
すなわち、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、本発明ではそのような制限がない。
【００４５】
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、本発明ではそのような制限がない。
【発明の効果】
【００４６】
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たときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうち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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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剛性、耐久性及び流動性を適切に評価することができるようになる。
【００５０】
請求項１２記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、該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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
請求項１４記載の発明によれば、アスファルト混合物を、直径が略１００〜２００ｍｍで、高さが略５０〜２００ｍｍである円柱形状に成形した上で、前記請求項１２又は１３に記載のアスファルト混合物の評価装置における載荷台に着脱自在にセットされるように構成したので、従来の試験装置では扱えないような大きさの供試体を使用してその各種評価を行うことができるようになる。
【００５４】
すなわち、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、本発明ではそのような制限がない。
【００５５】
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、本発明ではそのような制限がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
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の構成を示す斜視図であって、（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、
【数３】
となる。
【００７３】
供試体４に作用するせん断応力τｚθについて考える。
【００７４】
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。
【００７５】
したがって、
【数４】
【数５】
【数６】
最大値τｍａｘはｒ＝Ｒのときで、
【数７】
となる。
【００７６】
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、
【数８】
となる。
【００７７】
さらに、面積平均を平均せん断応力τａｖｅと仮定すると、
【数９】
【数１０】
となる。
【００７８】
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、
【数１１】
となる。
【００７９】
せん断ひずみγｚθは、
【数１２】
となる。
【００８０】
なお、ｒ＝Ｒのとき最大値
【数１３】
となる。
【００８１】
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、
【数１４】
【数１５】
となる。
【００８２】
ｒ＝Ｒ／２の位置でのγｚθを平均値と考えると、（数１２）から、
【数１６】
となる。
【００８３】
せん断ひずみεｚは、
【数１７】
となる。
【００８４】
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、
【数１８】
したがって、以下、
（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、
【数１９】
となる。
【００８５】
（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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）。
【００８８】
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）。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
（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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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）。
【０１０８】
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）。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
（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。
【０１１２】
（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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
したがって、
【数２０】
となるから、平均せん断応力τａｖｅは、
【数２１】
となる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るアスファルト混合物を評価するための試験装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】供試体の構成を示す斜視図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】供試体を構成するアスファルト混合物（排水性アスファルトの場合）の組成例を示す図表である。
【図４】供試体を構成するアスファルト混合物（密粒度アスファルトの場合）の組成例を示す図表である。
【図５】円柱形状の供試体に作用する力と変位との関係を示す説明図である。
【図６】円柱形状の供試体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である。
【図７】せん断応力の円筒座標上での分布を示す説明図である。
【図８】試験装置を用いてアスファルト混合物の各種試験を行う手順を示すフローチャートであって、（ａ）はメインフローチャート、（ｂ）は（ａ）におけるステップＳ１のサブフローチャートである。
【図９】試験装置を用いてアスファルト混合物の各種試験を行う手順を示すフローチャートであって、（ａ）は図８（ａ）におけるステップＳ３のサブフローチャート、（ｂ）は図８（ｂ）におけるステップＳ４のサブフローチャートである。
【図１０】単調ねじり試験を行った場合（排水性アスファルト混合物、供試体温度２０℃、水浸の場合）での実測値を示すグラフである。
【図１１】単調ねじり試験を行った場合（排水性アスファルト混合物、供試体温度６０℃、水浸の場合）の実測値を示すグラフである。
【図１２】単調ねじり試験を行った場合（密粒度アスファルト混合物、供試体温度２０℃、水浸の場合）の実測値を示すグラフである。
【図１３】繰り返しねじり試験を行った場合（微小トルクの繰り返し載荷）の推定を示すグラフである。
【図１４】繰り返しねじり試験を行った場合（中トルクの繰り返し載荷）の推定を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２６】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうちの少なくとも一つを評価することを特徴とするアスファルト混合物の評価方法。
【請求項２】
供試体の端面に直角方向の荷重をさらに加えたときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうちの少なくとも一つを評価することを特徴とする請求項１記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項３】
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を特徴とする請求項１又は２記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項４】
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を特徴とする請求項３記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項５】
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を特徴とする請求項３記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項６】
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を特徴とする請求項１又は２記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項７】
前記ねじり剛性は、前記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を特徴とする請求項６記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項８】
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を特徴とする請求項４又は７記載のアスファルト混合物の評価方法。
【数１】
ここに、Ｇはせん断弾性係数、Ｈは供試体高さ、Ｒは供試体半径、Ｔはトルク、Δθは回転角を示す。
【請求項９】
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請求項１又は２記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項１０】
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を特徴とする請求項９記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項１１】
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を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項１２】
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、該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。
【請求項１３】
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たことを特徴とする請求項１１記載のアスファルト混合物の評価装置。
【請求項１４】
アスファルト混合物を、直径が略１００〜２００ｍｍで、高さが略５０〜２００ｍｍである円柱形状に成形した上で、前記請求項１２又は１３に記載のアスファルト混合物の評価装置の載荷台に着脱自在にセットされるように構成したことを特徴とする供試体。
【請求項１】
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、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうちの少なくとも一つを評価することを特徴とするアスファルト混合物の評価方法。
【請求項２】
供試体の端面に直角方向の荷重をさらに加えたときの該供試体の応答に基づいて、前記供試体のねじり剛性、耐久性及び耐流動性のうちの少なくとも一つを評価することを特徴とする請求項１記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項３】
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を特徴とする請求項１又は２記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項４】
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を特徴とする請求項３記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項５】
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を特徴とする請求項３記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項６】
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を特徴とする請求項１又は２記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項７】
前記ねじり剛性は、前記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を特徴とする請求項６記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項８】
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を特徴とする請求項４又は７記載のアスファルト混合物の評価方法。
【数１】
ここに、Ｇはせん断弾性係数、Ｈは供試体高さ、Ｒは供試体半径、Ｔはトルク、Δθは回転角を示す。
【請求項９】
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請求項１又は２記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項１０】
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を特徴とする請求項９記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項１１】
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を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアスファルト混合物の評価方法。
【請求項１２】
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、該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。
【請求項１３】
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たことを特徴とする請求項１１記載のアスファルト混合物の評価装置。
【請求項１４】
アスファルト混合物を、直径が略１００〜２００ｍｍで、高さが略５０〜２００ｍｍである円柱形状に成形した上で、前記請求項１２又は１３に記載のアスファルト混合物の評価装置の載荷台に着脱自在にセットされるように構成したことを特徴とする供試体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１９２３９１（Ｐ２００９−１９２３９１Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３９４１（Ｐ２００８−３３９４１）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（５０４１５０４５０）国立大学法人神戸大学 (421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（５０４１５０４５０）国立大学法人神戸大学 (421)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]