2021 Fiscal Year Annual Research Report
Sustainable recycling technology for rejuvenating aged bitumen by hydrothermal decomposition
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19H02219
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
加納 陽輔 日本大学, 生産工学部, 准教授 (50451315)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新田 弘之 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(つくば中央研究所), 上席研究員 (00355869)
秋葉 正一 日本大学, 生産工学部, 教授 (10267031)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アスファルト / 水熱分解 / 持続的利用 / 亜臨界水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度の研究では，令和2～3年度計画における学術的問い「老化したアスファルトの性状回復に適した反応条件は？」の総括として，繰り返し再生したアスファルト（以下，繰り返し再生As.）に対する水熱分解法の有効性をアスファルトの性状およびアスファルト混合物の性能から多面的に評価した．供試体は，一般的なストレートアスファルト60-80を用い，薄膜加熱試験および加圧劣化試験による促進劣化（目標針入度20）と再生用添加剤による再生（目標針入度70）を１～３回繰り返した繰り返し再生As.を供した．水熱分解実験は，前回助成（JPI26820179）により開発した亜臨界水反応装置を活用し，前年度成果から反応温度を350℃，反応時間を15分として同手順により実施した．水熱分解法の有効性は，以下のとおり水熱分解後のアスファルトのa)化学的性状，b)物理的性状に加え，これを配合したc)混合物性能より評価した．
a) 化学的性状
化学的性状に対する回復効果を赤外吸光度および組成分析より確認した．赤外吸光度は，フーリエ変換赤外分光光度計を用いた全反射測定法により，酸化に伴う酸素含有官能基の増加に着目してカルボニル・インデックスを求め，酸化還元効果を確認した．組成分析は，薄膜クロマトグラフ法により測定し，構成成分比率およびコロイダル・インデックスを求めて軽質化効果を確認した．
b) 物理的性状
物理的性状に対する回復効果を針入度，軟化点，伸度（15℃）より確認した．各試験は，舗装調査・試験法（JIS K2207）に準じて実施し，さらに各結果から針入度指数を求めてアスファルトの感温性に及ぼす影響を確認した．
以上から，繰り返し再生As.に対する水熱分解法の有効性が認められ，既往技術における持続的再生の課題をブレイクスルーできる可能性を確認し，令和4～5年度計画においては実用・実装に向けた知見の蓄積を目指す．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和３年度までの研究では，新型コロナウィルス感染症等の影響により一部の資材等調達および実験実施に支障をきたしたものの，初期計画（令和2～3年度）の目標としていた水熱分解法による最適条件の究明に加え，次期計画（令和4～5年度）の目標達成につながる繰り返し再生As.への有効性を確認することができ，全体としておおむね順調に進展している．以下に，現在までの進捗状況を概説する．
令和３年度までの研究実施にあたり，特に資材等調達においては感染症拡大や国際情勢の影響による納期遅延，価格高騰の可能性を鑑み，次年度以降の計画，さらに目標達成を見据えた内容・順序等の調整を行うことで，計画全体の円滑な遂行に努めた．これに伴い，令和4～5年度に計画していた混合物性能に関する調達および実験を一部前倒しして実施し，令和3年度までに計画していたアスファルトの分子量分布および粘弾性状の評価を令和4年度にも継続して実施する予定である．なお，これらの計画調整は全体の目標達成を維持するものであり，一部前倒しの実施により成果の拡充を期待している．また，令和3年度までの実績により多様なアスファルトおよび繰り返し再生されたアスファルトに対する水熱分解法の有効性が認められ，当初目標である最適条件に関する知見が得られたことから，一連の成果をオープンアクセスジャーナルに発表し，研究成果の積極的な発信に努めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
「研究実績の概要」および「現在までの進捗状況」において述べたとおり，現在までの研究実績・進捗ともおおむね順調に進展している．これらを踏まえて，今後の推進方策においては引き続き感染症拡大等の影響に留意するとともに，適宜柔軟に内容の精査，計画の調整にも取り組みながら研究成果の維持・向上に努める．以下に，次期計画（令和4～5年度）に向けた研究の推進方策を概説する．
次期計画における学術的問い「老化と回復を繰り返したアスファルトの性状は？」に対しては，令和3年度までの実績から最適条件の絞り込みに加え，水熱分解法による連続式反応の有意性および繰り返し再生As.に対する有効性を確認している．そのため，令和4年度においては，当初計画の遂行と並行し，これらの知見を資源としたより効率的かつ実用的な水熱分解装置を検討するとともに，老化と再生・回復を繰り返したアスファルト混合物の供用性を振動分布計による新たな着眼点から評価するなどして，本研究の推進ならびに成果の増進に努めることとする．
以上の方策により本研究課題においては，引き続き核心的問いである「老化したアスファルトの性状を水熱分解により若返らせ，持続的利用を実現できるか？」の究明を目指す．
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Research Products
(5 results)
