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2001年度・AAPT・アスファルト舗装技術目次へ
技術セッション 03

RHEOLOGICAL MODELING OF MODIFIED ASPHALT BINDERS AND MIXTURES

改質アスファルトバインダと混合物についてのレオロジーモデル

Menglan Zeng, Hussain U. Bahia, Huachun Zhai, Michael R. Anderson, Pamela Turner

Abstract

 アスファルトバインダと混合物とのレオロジー特性は、それらの材料の挙動を理解するための基礎を提供する。これらの特性は舗装材料の評価および選択において、アスファルト舗装の解析および設計においても重要な役割を果たす。舗装材料のレオロジー特性のモデル化については、多くの研究がなされてきた。資料を眺めてみると、これまでの研究はほとんどアスファルトバインダに焦点を当てている。これらのモデルはたいてい非改質のアスファルト材料での試験データに基づいている。動的荷重の場合については、ひずみのレベルの影響をモデル化することは、あまり考慮されてこなかった。もっと大事なこととして、バインダと混合物の両方に適用できるユニバーサルなモデルは、無かったことが挙げられる。
 各種の周波数、温度および、ひずみの関心のある範囲での動的せん断荷重載荷下での、改質バインダと改質バインダを用いた混合物の現象論的特性に関するモデルを開発した。このモデルでは複素モデュラス (大きさ)のマスターカーブ、位相角のマスターカーブ、温度依存性、および、ひずみ依存性の4つについて定式化している。 このモデルは粘弾性流体としてのアスファルトバインダと粘弾性個体としてのアスファルト混合物の両方を普遍的にモデル化することができる。
 モデルの中での複素モデュラスのマスターカーブは羃乗則の一般化として記述されている。位相角のマスターカーブは試験データの見当に基づく経験式で表現されている。バインダの場合の位相角の表現は、改質アスファルトを用いたシステムで観察された、周波数の対数と位相角との間の関係の変曲を取り入れている。そのほか、位相角関係のパラメータは複素モデュラスのそれとは独立であり、両極の間の中間的周波数での行き過ぎた単純化の恐れを避けられる。 温度シフト係数としては WLF式が用いられるが、この式はひずみシフト係数として用いている。この研究で開発したモデルは、他の荷重モードに対する特殊なケースとして、縮減した形式での粘弾性材料の特性評価の複雑な場合を表している。(ちんぷんかんぷんです。原文をつけます。The model developed in the study represents a complex case in characterizing viscoelastic materials with reduced forms as special cases for other loading modes.)
 9種類の改質アスファルトバインダと、9種類のバインダと4種類の骨材を用いた36種類の混合物のデータについての解析では、このモデルが計測と非常によく一致することが示された。さらに、材料特性の温度および周波数などに対する感受性などについてもモデル化による結果の分析を行った。加えて、バインダと混合物の特性との関係をモデル化による結果を用いて検討し、その関係の近似式を作成した。

 非常に難解の理論モデルのようですが、粘弾性物質としてのアスファルト混合物の内部を表現するモデルが、実験と対比して地に足がついた感じで開発されているようです。ともすれば理論屋さんは実験を軽視しがちですが、ちゃんと融合してるように見えます。本文を見ても私は理解できかねると思いますが。