高度に変性されたバインダーおよびアスファルトコーティングの減少した厚さ。

高度に変性されたバインダーおよびアスファルトコーティングの減少した厚さ。

アスファルトコーティング（VPMS）用の高分子変性バインダーの使用は、非常に密集した交通状況であっても従来のコーティングを用いたアスファルトのより強力な層の特性を維持または上回って、コーティング層の厚さを減少させる。 アスファルト技術センター（NCAT）は、試験を実施した結果、そのような結果に達しました。

米国アラバマ州オペリカのNCATテスト範囲で実施された第4回調査（2009-2012）は、アスファルトがVPMSに基づいて配置されたポリゴンの実験区間では、トラックの深さが平均でコントロールセグメントの1/3以下であることを示していますトレース（対照区画上の層の厚さは実験区域の厚さより18％大きい）。 VMPSをベースにしたアスファルトセグメントとコントロールセクションにはSuperave [1]の1つの技術プロセスで製造されたコーティングが施されています。

試験結果は、Auburn University HotelとAuburn、AlabamaのDickson Convention Centreで研修会場（2012年2月28日〜29日）に発表されました。

埋立地の研究能力

NCATテストトラックは2000年に建設されました。 その長さは2.7kmで、トラックの形は楕円形です。 このルートの目的は、60m間隔での加速試験であり、その間に全サービス寿命中のトラックの減価償却が2年間シミュレートされる。 テストサイトにより、エンジニアや研究者は、より経済的で効果的なコーティングを開発するために、高荷重に対するコーティング応答を測定、記録、分析することができます。

フェデラル・ハイウェイ・アドミニストレーション（FHWA）、州の輸送部門、民間企業などのスポンサーには、サイクルごとに舗道の混合物をテストするためのサイトが用意されています。 現場での建設、運営、研究は、それぞれ独自のリサーチプログラムを実施している代理店と民間企業の共同努力によって資金提供されています。

最近の研究サイクルの目的は、コーティングの構造および表面特性であった。 研究の準備には、ルートの17の区画の再建または修復が含まれた（合計46のうち）。 そのうちの1つはサイトN7になりました。このサイトでは、セクションのスポンサーであるKraton Performance Polymersが開発した技術であるVPMSに基づいてアスファルトが敷かれました。

1つの研究サイクルの期間は3年です。 この間、敷地を建設または復元し、2年間貨物輸送の流れをシミュレートし、データを分析し、レポートを作成することが可能です。 現在、5番目の研究サイクルは、未使用領域を解体し（2012年春）、新しいものを構築する（2012年夏の終わり）、テストサイトで実施する予定です。 埋立地の打ち上げは2012年8月に予定されています。

極端な負荷、厳しいテスト

運動シミュレーションは、以下のプログラムに従って実行されます。8.2トンの等価推定アキシアル荷重（ESAL）の1,000万サイクルが2年間の埋立地のセクションに適用されます。 トラックは2つのシフトで交通を行います。 これらは8軸70トントラックで、毎日5.00から23.00の連続運動を行うトレーラーがあります。 5台のトラックのそれぞれは約1100km /日を走行します。

試験を容易にするために、様々な補機が設置されています。サーミスタはアスファルト舗装の異なる深さに設置され、施設の自動気象ステーションに接続されています。 これらのデータは、各サイトの動作条件を評価するのに役立ちます。 荷重に対するコーティングの反応は、一定の深さに設置されたひずみゲージおよび圧力センサによって測定される。 パス全体に沿ってインストールされたワイヤレスネットワークは、メインサーバーへの高速データ転送を提供します。

毎週、NCATはダブルスキャニングレーザー軌道計を用いて慣性プロファイルをチェックします：各ホイール経路の粗さ、右ホイールトラックのマクロテクスチャー、各テストセグメントの各ホイールのトラックを測定します。 他の測定値：非破壊密度およびプロファイルセクション。 毎週衝撃試験を落下荷重と偏向計で行い、表面割れの写像も作成する。 1ヶ月に1回、摩擦試験が行われます（フルサイズの摩擦ロガーを使用）。 完全性と浸透性に関する試験は、四半期に1回開催されます。 各コーティング層の圧縮を決定するためのサンプリングも、四半期毎に行われる。

実験室と現場でのパラメータ測定間の相関を単純化するために、NCATスタッフは、各試験場の建設中にプラントで混合物の大部分を選択し、続いて実験室試験用の試料を作るために混合物を使用する。 例えば、ベース層のための混合物は、疲労試験（ロッド試料）および逆相負荷を受ける。 上層用の混合物は、動的モジュール試験、流動性、アスファルト分析装置およびホイールローリング装置の試験に合格し、不可逆変形に対する抵抗を計算する。 上層のための混合物もまた、クリープ変形および伸張、エネルギー係数を調べるために重ね合わせによって試験する。 この全てが、混合物がひび割れる可能性を決定することを可能にする。

構造パラメータの調査

4回目のNCATテストサイクルには、拡張された現地調査（スポンサーの継続研究が先に開始）、新しい混合物からのコーティングによる調査、構造研究が含まれていました。 2009年8月には、競技会の結果によって指名された請負業者によって、17のサイトの再建と修復が完了した。 これらのサイトのうち6つは、6つの州の運輸省が主催する構造試験用に設計されています。 その中にはクレイトンのサイトがあります。 セクション上のコーティングは、Superpaveの熱アスファルト混合物の技術を用いて作られる。 構造試験用の層の厚さは、175mm~140mm（クラトン（Kraton）断面）の範囲であり、225mm（そのうちの150mm以上は高密度材料のベースであり、剛性の基材）である。 コーティングの再構成のために使用される全てのビチューメンは、0.5％の添加剤を含んでいた。

Kraton（N7）サイトのコーティングはVPMSを使用して作成され、層の厚さは140mmです。 バインダーは7.5％の変性スチレン - ブタジエン - スチレン（SBS）ポリマーを含有する。 制御部は175mmの厚さを有し、2つの上部層は3％SBS-ポリマーを使用して作られる。

連邦道路管理局は、ポリマー改質の利点を確認しています

三成分SBSコポリマーのようなポリマーで変性されたバインダーは、HS（連邦道路管理情報）の製造にますます使用されている。 2010年9月の技術報告[2]では、改質されたバインダーは、弾性と弾性率が高く、Superpaveクラスのアスファルトの高品質な収斂剤の仕様に沿った低温と高温での剛性（靭性） 。 これらの仕様は、特定の施設の環境条件および道路条件に関連しています。 ポリマー変性バインダーは、一般に、PG指数（高温でのグレード+高温でのグレード）が90を超える場合（例えば、PG 70-22）に分類され、使用される。

さらに、この報告書は、「アスファルト混合物の純粋なバインダーよりも多少高価であるため、熱い混合物中のポリマー改質アブストレンツは性能の明白な増加をもたらします - 轍が少なく、疲労亀裂が減少し、高い負荷と困難な気候条件。 特定の地域（すなわち、地理的条件）に特有のコストおよび性能特性に依存して、ライフサイクル中のポリマー改質バインダーに基づく混合物のコストは、未修正の収斂剤を含む混合物のコストよりも著しく低くなり得る。

報告書はまた、このようなコーティングを操作する経験は肯定的であり、時にはそれが技術の発展に従ってより良いものに変化したと述べている。

ポリマーによって課される制限を克服し、薄いアスファルト舗装を敷設する

Kraton Performance Polymersは、コーティングの強度を高め、ラッテイング、バンプおよびクラッキングに対する耐性を高め、コーティングの厚さを薄くするDGVC技術を開発しました。

この製品の実地試験を実施するために、同社は、2009〜2012年の研究サイクルで、サイトN7で厚さ140mmのコーティング層を建設するためにNCATを連続して発行しました。

バインダー配合物に使用される変性SBSポリマー（7.5％）の含有量は、バインダーを変性するために使用される従来のポリマーの1.5〜2倍である。

バインダー中のポリマーの量がこのレベルよりも高いと、バインダーの粘度が上昇し、その結果、混合物が非常に生成しにくくなり、サイト上に置くのが非常に困難になる。 Kratonはバインダーの粘度を上げることなく、ビチューメンバインダーと7.5％以上の量で混合できるSBSポリマーD0243を開発しました。

この新しいポリマーの開発は、2004年にDelft University of Technology（オランダ）のロード・エンジニアリング・ラボラトリー（ロード・エンジニアリング・ラボラトリー、オランダ）の専門家と協力して、2004年に始まった作業の継続です。 この研究の主な目的は、路面のベース層の耐用年数をSBS改質で延長することが可能であるか、および/またはアスファルトコーティングの厚さを減少させることが可能かどうかを調べることでした。

研究方法 - 4点曲げによる疲労および剛性のアスファルトサンプルの試験、引き裂きおよび圧縮のための複雑な機械的試験。 異なるタイプのポリマー（SBS）およびその異なる濃度を評価した。 疲労試験は、 アスファルト混合物の 特性を大きく変えるためにより多くのSBSポリマーが必要であることを示している。 このことから、試験の最終段階の目的は、SBS含有量が6％および7.5％のバインダーであった。

アスファルト混合物の複雑な機械的試験は、非改質混合物と比較してSBSで改質された混合物の改善された特性を示した。 この結果は、改質されたおよび変性されていないバインダーをベースとする塗膜の破壊（累積不可逆変形）の分布にいくつかの差異も示した。 SBS改質アスファルトからのより薄いコーティング層（150mm）でさえ、損傷は未改質アスファルトの250mm層の体積の4倍の体積で固定される。 改変されていない、より強力なコーティングは、改質アスファルトの薄いコーティングより4.5倍の不可逆変形を示した。

セグメントN7の構築、管理区域との比較

テストサイトN7のコーティングは、3層の熱い混合物から構成された（表1）。 直径19mmの花崗岩粒子との混合物を基準にして、公称ベース層（55mm）および中間層（55mm）を作製した。 最上層（30mm）は、花崗岩（9.5mm）の混合物を基に作られています。 全ての3つの層は、7.5％のSBS含有量を有する変性バインダーをベースとする混合物から製造される。 混合物の配合、圧縮および他のパラメータは、対照部位と同様である（唯一の違いは、結合材料および層の厚さにある）。

制御セクションS9のコーティングは、175mmの合計厚さを有し、75mmの底辺、70mmの中間層、および30mmの最上層の3つの層からなる（表2）。 上層および中層は、3％SBSで改質された収斂剤を用いて混合物から作られる。 試験およびコントロールセクションでは、同じ材料を使用してSUPERPAVE法[1]に従って混合物を調製したが、N7セクションではコーティングはコントロールセクションS9よりも18％薄く、使用したバインダーはPG76-22の代わりにHiMA（コントロールセクションで使用） 。 両方のサイトは厳格なキャンバス上に構築されています。

結果：より深いゲージ

試験地での輸送試験は、推定アキシアル荷重に相当する1000万サイクルの荷重が実施された2011年9月に完了した。 NCATのスタッフは専門家の調査を行い、収集したデータを調査しました。 2012年2月の会議では、他のデータに加えて、ホイールの経路に沿った平均変形（トラックの形成）に関する情報が提供された。

・被覆厚さ175mmの制御部S9の変形は7.1mmであった。 コーティング厚さ144mmのセクションN7（HiMA）では、トラックの深さは2.2mmであった。

- サイトN7の亀裂マップは、コーティングに亀裂がないことを示しました。 実際の荷重データに基づいてNCATによって実施された分析および測定値に基づく計算は、また棒材の疲労耐久限界を考慮して、セクションN7の皮膜の疲労強度が一桁改善したことを示した。 さらに、被膜の特性は、疲労亀裂の底からの伝播の点を含めて、制御部分よりも良好であり得る。

HiMAに基づく混合物による損傷領域の修復

ハイパフォーマンス特性を確保しながらアスファルトコーティングの厚さを薄くする能力は、HiMAバインダーの利点の1つであり、テストサイトの隣接セクションで確認されています。

オクラホマ州運輸省主催のセクションN8は、2009〜2012年の調査期間中に破損しました。 これはこのサイトで記録された最初のダメージではありませんでした。

2006〜2009年の研究サイクルの終わりに、 現場では、広範な疲労割れが認められた。 セクションN8の建設中、契約者は、1.2mの厚さの薄いシート上に厚さ250mmのコーティングを施したが、これはコントロールセクションの剛性ウェブとは異なった。

建設段階中であっても、オクラホマ州交通省はNCATに、特定の種類の土壌をカンバスとして使用するよう要求しました。 コーティングが崩壊し、損傷領域が修復された：125mmの最上層が切断され、その代わりに同じ組成の混合物が置かれた。 回収された層もまた崩壊したが、今回は2009〜2012年の研究サイクルのわずか8ヶ月で完了した。 同時に、ポリゴンの6つの実験サイトと4つの私的スポンサーサイトがクラッキングとして特定されなかった。

サイトを繰り返し破壊した後、NCATの管理は隣接セクションN7の良好な性能を示し、損傷部位での挙動の分析を可能にするN8部位を修復するためにHiMA結合剤に基づく混合物を使用することを示唆した。

オクラホマ州の輸送部の代表は、N7地点から混合物を適用することに同意したが、ベース層には、直径9.5mmの混合物（上層の混合物の組成に類似しているが、厚さ55mmの組成物）を使用した。 再構築の間、145mmの損傷したコーティングが切断され、約105mmの損傷したベース層が残った。 その後、145mmの新しい混合物をHiMAに基づいて置いた。

新しい塗装を施した後、トラックは再びセクションN8の修理されたセクションを通って運転され、NCAT装置は再び実験現場でデータの記録を開始した。

4サイクルにわたってトラフィック負荷が2.7ミリメートル深N8部の変形を固定した2011年9月に。 直接比較で4ミルの後に形成された最初のトラックと有意な修復クラック後ことがわかる。サイクル等価アキシアル荷重、一方修復ヒマ・バインダーの塗布後にクラック、5.7ミルの後に最小ゲージ等価アキシアル荷重サイクル。 運輸省は2012年から2014年におけるサイクル中に、このサイトのスポンサーオクラホマしていきます。 コーティングの動作特性を監視します。

結論

アスファルト混合物中の高分子量の変性ポリマーバインダーの使用は、極端な負荷の下でのコーティングの厚さを減少させることが示されています。 この意志は、同等または類似の材料で作製した未修飾のブレンドと同様の粒径のものよりも優れた特性のいずれかを提供しました。

実験的な試験条件に従って重いトラフィック負荷を受ける2年以内HIMAポリマーと熱混合物のコーティング、およびこの期間中は、制御部に、より強力な固定コート層上に歪レベルの1/3未満に観察されました。

HIMAポリマーはまた、パイロットの損傷部分を修復するために低減層の厚さの構築に使用しました。 対照区に比べ著しく低いゲージ深さもありました。

優れた事後テストや地域で現在の時刻に、HIMAのポリマーを使用して構築されているという事実は、クラックが固定されていない、それは、私たちは新しい技術はボトムアップからの疲労亀裂伝播の態様では、などの、伝統的に上回ることを願っています。

記事：性の高いアスファルトバインダーを修正し、コーティング厚を減少させました。

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