Cement and Concrete Research,Cement and Concrete Composites,Construction and Building Materials を中心に、キーワード「Alkali-activated materials」に関連する新着論文 1 本の要点をまとめました。
Texture evolution and skid resistance in polymer-modified asphalt mixtures for runway pavements during wear process
滑走路の安全性確保において、舗装の滑り抵抗は極めて重要な要素です。航空機の安全な離着陸には十分な摩擦が不可欠であり、使用による摩耗や劣化が滑り抵抗を低下させ、重大な事故につながるリスクがあるため、滑走路舗装材料の選定では耐久性の正確な評価が求められていました。特に、長期的な摩耗挙動とそれに伴う滑り抵抗の変化を、効率的かつ精密に評価する包括的な手法はこれまで十分に確立されていませんでした。本研究は、この課題に対し、独自開発の室内加速摩耗試験装置と多角的な「全スペクトルテクスチャ解析」を組み合わせた新たな評価手法を提案。材料の摩耗プロセスにおける表面特性の変化と滑り抵抗性能の関連性を詳細に解明することを目指しました。
研究では、SBS改質アスファルト、ポリウレタン（PU）改質アスファルト、エポキシアスファルトという3種類のポリマー改質アスファルト混合物を試験対象に選定。これらに対し、重航空機の離着陸時に発生する1.5 MPaという高い接地圧を模擬し、加えて高温条件と常温条件の両方で加速摩耗試験を実施しました。摩耗の進行に伴う表面テクスチャの変化は、平均プロファイル深さ（MPD）、パワースペクトル密度（PSD）、そして路面テクスチャの複雑さを定量化するフラクタル次元といった複数のテクスチャ特徴量を用いて詳細に分析されました。同時に、滑り抵抗の耐久性はブリティッシュ振り子試験機（BPN）で評価され、得られたデータは灰色関連度解析によって、表面テクスチャの変化が滑り性能に与える影響が統計的に明らかにされました。
試験の結果、従来のSBS改質アスファルト混合物では、重航空機荷重下で5mmを超える早期の塑性変形が生じることが判明しました。これはSBSアスファルトが持つ熱可塑性という特性に起因するもので、この塑性変形が滑り抵抗の急速な喪失を加速させることが示唆されました。対照的に、エポキシアスファルトおよびポリウレタン改質アスファルト混合物は、その熱硬化性特性により、優れた滑り抵抗と耐摩耗性を長期間にわたって維持できることが実証されました。これらの材料は、過酷な運用条件下でも路面テクスチャを安定的に保持し、高い安全性能を確保する可能性を秘めています。また、アスファルト混合物の配合設計も重要であり、ストーンマトリックスアスファルト（SMA-13）配合は、一般的なアスファルトコンクリート（AC-16）よりも優れた耐摩耗性とテクスチャ保持能力を持つことが確認されました。さらに、本研究で導入されたテクスチャ解析指標の中でも、フラクタル次元はMPDと強い相関を示し、摩耗による表面テクスチャ変化の特性評価に極めて有用な指標であることが示されました。
本研究で確立された評価手法と得られた知見は、滑走路舗装材料の選定基準を大きく向上させるものであり、航空機の運航安全性の向上に直接的に貢献します。特に、熱硬化性ポリマーを用いたアスファルト混合物の優れた耐久性が示されたことは、将来の滑走路舗装材料の開発において重要な指針となるでしょう。これにより、より安全で耐久性の高い滑走路インフラの構築が加速され、地球規模での航空輸送を支える持続可能な技術開発への道筋を開くことが期待されます。
出典: DOIリンク（Cement and Concrete Research,Cement and Concrete Composites,Construction and Building Materials）