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アスファルト・コンクリート塊の 空港基本施設への再利用方策
All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management アスファルト・コンクリート塊の 空港基本施設への再利用方策 国土技術政策総合研究所 空港研究部空港施設研究室 八谷 好高 背景 z リサイクル法・建設リサイクル法施行 z 空港と建設廃棄物 {空港舗装:高品質 高品質材料の再生利用 {低品質材料の再生利用も必要 z 現行規定 {アスファルト塊:アスコン・粒状路盤材 {コンクリート塊:粒状路盤材 {大量再利用不可能 より有効な利用方法 2 1 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 建設廃棄物種類別物排出量 建設発生 プラスチック、 紙くず、金属くず 木材 建設配合 廃棄物 10 36 35 建設 汚泥 10 平成7年度 全国計 9,900万トン アスファルト・ コンクリート 塊 平成12年度 全国計 8,500万トン コンクリート 塊 37 42 再資源化率 58% 85% 3 建設廃棄物の再資源化等の状況(H12) アスファルト・コンクリート塊 98 2 コンクリート塊 96 4 建設汚泥 建設配合廃棄物 建設発生木材 廃棄物全体 0% 20% 40% 再資源化 60% 縮減 80% 100% 最終処分 4 2 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 空港舗装のボリューム z 滑走路:3,000m×60m/本 { アスファルト・コンクリート塊 →30万トン/本 表層 70cm 上層路盤 下層路盤 z エプロン:70m×190m/スポット { コンクリート塊 →14万トン/10スポット { アスファルト・コンクリート塊 → 8万トン/10スポット 基層 42cm 25cm 路床 (1 - 2 m) コンクリート層 上層路盤 下層路盤 路床 (1 m) 5 東京国際空港の基本施設舗装 6 3 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 目的 z新たな再生利用方法の検討 zアスファルト・コンクリート塊 {表・基層用アスファルトコンクリートとして {安定処理路盤材として zコンクリート塊 {コンクリート版として {粒状路盤材として 7 アスファルト・コンクリート塊 z 東京国際空港から入手:高品質 8 4 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 表・基層材としての利用 z現行規定 {基層以下 {再生率最大40% z検討内容 {再生率増加の可能性 (<70%) {再生材料の滑走路表層への適用性 (< 40%) {完全再生化の試み (=100%) 9 材料の配合 項目 新規 OAC (%) 再生率 (%) 規格 40 70 100 5.6 5.5 5.7 6.0 - 空隙率 (%) 3.0 3.2 3.0 3.3 2~5 飽和度 (%) 81.1 79.8 81.6 80.9 75~85 安定度 (kN) 12.2 13.4 13.9 14.2 8.80以上 8.80以上 フロー値 (1/100cm) 28 35 37 38 20~40 残留安定度 (%) 84.4 90.2 95.9 96.0 75%以上 10 5 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 性能評価:現行方法 z PRI = 10 - 0.450CR - 0.0511RD - 0.655SV {CR:ひび割れ,RD:わだちぼれ,SV:平坦性 11 性能評価:その他 層間/骨材剥離 グルービング変形 12 6 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 要求性能に対する照査 要求性能 照査内容 照査方法 耐荷性 耐候性 強度 変形特性 物理特性 耐水性 骨材剥離抵抗性 排水性 グルービング安定性 曲げ試験 アスファルト単体試験 ラベリング試験 カンタブロ試験 ラベリング試験 ホイールトラッキング試験 新規材料との比較 13 促進老化試験方法 真空乾燥炉 供試体 酸素 60 ℃ 真空ポンプ 14 7 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 自然環境下放置の状況 新規 再生率40% 15 基本的力学特性:曲げ試験 供試体:300×50×50mm 載荷速度:50mm/min 温度:ー10∼30℃ 16 8 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 老化後の曲げ強度/破断ひずみ 曲げ強度 (MPa) 破断ひずみ (%) 100 10 10 1 1 促進 自然 促進 自然 新規 再生40 再生70 0.1 -10 0 10 20 試験温度 (℃) 30 新規 再生40 再生70 0.1 -10 0 10 20 試験温度 (℃) 30 17 骨材剥離抵抗性:ラベリング試験 18 9 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 自然老化後の摩耗量(3年間) 摩耗量 (cm 2) 1.5 新規 再生40 再生70 1 0.5 0 表面 下面 19 促進老化による損失率の変化 新規 再生40 再生70 損失率 (%) 6 4 2 0 0 5 10 15 促進老化サイクル数 20 20 10 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management アスファルト単体特性:針入度試験 21 アスファルト単体特性:伸度試験 22 11 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 自然老化(3年間)後のアスファルトの性状 種類 針入度 (1/10mm) 軟化点 (℃) 伸度 (cm) 新規 23 61.5 5 再生40 29 58.0 7 再生70 36 55.5 9 23 グルービング安定性:ラベリング試験 滑走路への適用性 24 12 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 走行に伴う溝形状変化率の変化 溝形状変化率 (%) 140 新規 再生40 120 100 80 60 0 5 10 15 20 走行時間 (分) 25 30 25 グルービング安定性: ホイールトラッキング(WT)試験 26 13 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 走行に伴う溝形状消失度の変化 溝形状消失度 (%) 60 新規 再生40 40 20 0 0 2000 4000 走行回数 6000 27 横断方向高さ/グルービング溝幅(3年後) 溝幅 (mm) 高さ変化量 (mm) 8 8 35ヶ月 4 6 0 4 -4 -8 2 新規 再生40 再生70 -12 12 8 4 0 4 中心線からの距離 (m) 8 12 新規 再生40 再生70 0 10 5 0 5 中心線からの距離 35ヶ月 10 28 14 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 完全再生化の試み 曲げ強度/破断ひずみ 破断ひずみ (%) 曲げ強度 (MPa) 10 100 再生70 (0サイクル) 再生100 (0サイクル) 再生70 (20サイクル) 再生100 (20サイクル) 1 10 再生70 (0サイクル) 再生100 (0サイクル) 再生70 (20サイクル) 再生100 (20サイクル) 1 -10 0 10 試験温度 (℃) 20 0.1 -10 0 10 試験温度 (℃) 20 29 まとめ:表・基層 z 再生率増加の可能性(<70%) {老化少,骨材剥離抵抗性確保 z 再生材料の滑走路表層への適用性(<40%) {グルービングOK,透水性等検討 z 完全再生化(=100%) {70%との違いあまりなし,今後詳細検討 z 市中プラント材料の検討必要 30 15 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 安定処理路盤材としての利用 z現行規定 {再生粒状材 {再生加熱アスファルト安定処理材 z検討内容 {大量使用可能 {コスト縮減 →再生セメント安定処理材 31 再生粒状材 z 材料 {破砕材(RC-20)と補足材:C-40 z 再生骨材混入率 {100,75,50,25,0% z 力学試験 {温度(20,40℃) {水浸(有,無) 32 16 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 配合 修正CBR (%) 100 基準値 上層 (A) 80 破砕材混入率 (%) A C 上層 下層 上層 下層 60 上層 (C) 40 下層 (A) 下層 (C) 20 0 25 25 00 50 50 3 75 75 28 18 37 100 100 アスファルト破砕材混入率(%) 33 温度・水浸の影響 修正CBR (%) CBR (%) 100 250 温度 (℃) 20 40 80 60 200 . 150 40 100 20 50 0 上層(A) 上層(C) 下層(A) 路盤材料 下層(C) 20℃(水浸) 20℃(非水浸) 40℃(水浸) 40℃(非水浸) 0 上層(A) 上層(C) 下層(A) 下層(C) 路盤材料 34 17 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 再生セメント安定処理材 z 材料 {破砕材(RC-20),補足材(C-40),ポルトランドセメント z 再生骨材混入率 {一次試験:100,75,50,25% {詳細試験:100% z 一次試験 {一軸圧縮特性:温度、水浸 {耐久性:凍結融解、乾湿繰返し z 詳細試験 {一軸圧縮特性:混合方法、締固め方法 35 セメント添加量~強度 一軸圧縮強度 (MPa) 10 破砕材混入率 (%) 25 50 75 100 8 25 3.9 6 4 A上層 規定 2 0 A下層 C上層 0 2 4 6 8 10 セメント添加量 (%) 12 14 A上層 50 75 5.7 8.8 100 12.4 A下層・C上層 25 50 75 100 2.8 4.2 6.4 8.7 添加量 (%) 36 18 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management 温度・水浸の影響 一軸圧縮強度(MPa) 一軸圧縮強度の減少率 (%) 6 40 上層路盤材 下層路盤材 20℃ 5 30 4 . 3 20 上層路盤材 2 7日気中 6日気中 1日水浸 91日気中 28日気中63日水浸 10 1 20→40℃ 0 25 50 75 0 100 25 アスファルト破砕材混入率(%) 50 75 100 アスファルト破砕材混入率(%) 37 詳細試験:条件別強度 一軸圧縮強度(MPa) 6 上層路盤材 5 4 2 4 5 6 7 8 30 日 1 10 7日 0 95.0% 92.5% ℃ 3 1 規 定 97.5% ℃ 3 秒 30 分 15 秒 手混合 2 ジャイレトリー 3 91 9 10 11 12 13 No. 38 19 All Rights Reserved, Copyright (C) 2004, National Institute for Land and Infrastructure Management まとめ:安定処理路盤材 z 再生粒状材 {混入率調整により再利用可能:混入率大→CBR低下 {高温・水浸により低下 z 再生セメント安定処理材 {混入率によらず再利用可能:混入率大→添加量増加 {高温・長期水浸により強度低下 {混入率100%でも再利用可能 混合方法 締固め方法 39 技術基準化の方針 z表・基層 {空港舗装の建設廃棄物 {再生率上限70% {基層・誘導路表層 z安定処理路盤 {セメント安定処理材 {再生率100% 40 20