Skid Resistance and Surface Texture Deterioration of Urban Asphalt Pavements in Algeria: Assessment and Service Life Estimation
本研究は、アルジェリアの都市部におけるアスファルト舗装の滑り抵抗性と表面テクスチャを評価することで、交通量に基づく機能的耐用年数モデルを提案し、摩擦力の劣化が構造的破壊に先立って発生することが多いことを実証するとともに、国家設計基準に対する最小骨材磨耗抵抗およびテクスチャ要件の更新を推奨するものである。
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車が濡れた路面を走行する際、タイヤとアスファルトの間のグリップは、瞬きをする間に行われる物理現象である。このグリップは「滑り抵抗」として知られ、二つの要素に依存している。一つは、舗装内の石粒の微細な粗さであり、これがサンドペーパーのようにゴムに食い込む役割を果たすこと。もう一つは、路面のより大きな目に見えるテクスチャ（質感）であり、これがタイヤの下から水を押し出す排水システムとして機能することである。もし路面が滑らかすぎると、水が逃げ場を失い、タイヤは液体の薄い膜の上に乗ることになり、トラクションを完全に失ってしまう。道路エンジニアにとっての課題は、新しい道路が交通量によって摩耗し、危険なほど滑らかになる前に、いつまで安全性を維持できるかを予測することである。アルジェリアでは、道路を再舗装する際の公式なルールは単純な推測に基づいている。どれほどの交通量があるか、あるいはどのような石材を使用して建設されたかにかかわらず、8年から10年ごとにトップレイヤー（表層）を交換するというものである。この手法は、時間だけが敵であると仮定しているが、トラックの多い道路は静かな脇道よりもはるかに早く摩耗することや、石の種類によってはガラスのような滑らかさに磨耗していくものもあれば、粗さを保つものもあるという現実を無視している。
研究チームは、この固定されたタイムラインがアルジェルの周辺にある賑やかな都市部の道路に対して理にかなっているかどうかを検証するために着手した。彼らは、濡れた路面をわずかに引きずるような特殊な測定ホイールを備えた車両を走行させ、61.1キロメートルの道路にわたって摩擦を連続的に記録した。また、路面のテクスチャの深さを測定するために、125個の小さな路面サンプルを採取し、実質的にアスファルトの溝がいかに深いかを確認した。結果は衝撃的なものであった。調査対象となった主要な高速道路や幹線道路では、路面区間の3分の2において、イギリスのような厳格な安全基準を持つ国であれば即座に調査を開始させるレベルの低い摩擦レベルを示していた。これらの道路のテクスチャは一様に浅く、中央値はわずか0.23ミリメートルであり、安全な走行に適切とされる0.60ミリメートルを大きく下回っていた。このテクスチャの欠如により、車が加速すると、濡れた路面に対するグリップはほぼ瞬時に消失することになる。研究者たちは、摩擦レベルがテクスチャと一致していないことを発見した。つまり、道路は単に滑らかなだけでなく、危険なほど滑りやすくなっており、これはアスファルトの混合物自体に欠陥があるか、あるいは表面がビチューメン（瀝青）で詰まってしまい、その下の粗い石が隠れてしまっていることを示唆していた。
なぜこれほどまでに道路の状態が悪化しているのかを理解するために、チームは交通量を調査した。彼らは明確なパターンを発見した。大型トラックが最も頻繁に使用する車線が、最も磨かれ、滑りやすくなっていたのである。これにより、商用車の重量と頻度が摩耗の主な要因であることが裏付けられた。しかし、最悪の状態にある一部の道路では、摩擦が非常に低いため、自然界に存在する最も耐久性の高い石であっても、その損傷を説明できないほどであった。このことから、研究者たちは、問題は単なる摩耗や消耗ではなく、路面の組成における根本的な問題、おそらくは粘着性の高いバインダー（結合材）が多すぎる混合物によって、建設された瞬間からテクスチャが滑らかになっていた可能性を疑った。研究は、低い摩擦が単に時間の経過とともに石が磨かれた結果であるという考えを否定した。最も状態の悪い区間においては、表面は最初から欠陥があった可能性が高い。
研究者たちはその後、固定された8年から10年のルールから脱却し、道路がどの程度長持ちするかを予測するための新しい方法を構築した。推測する代わりに、彼らは、道路が運ぶ特定の交通量に基づいて、その道路の「機能的寿命」を算出するモデルを作成した。その結果、中程度の交通量であれば、標準的な路面は確かに8年から10年間の全期間を維持できることが分かった。しかし、毎日数千台の大型車両が通行する最も混雑した道路については、使用される石が極めて高い耐摩耗性を持っていない限り、8年未満でグリップを失うことになる。具体的には、最も交通量の多いクラスの道路において、石がその期間を生き残るためには、少なくとも60以上の硬度等級が必要であることを突き止めた。もし石が柔らかければ、道路はより早く危険な状態になり、唯一の解決策は、より頻繁に再舗装を行うか、特別な高摩擦材料を使用することである。
この新しいアプローチは、道路管理者によるメンテナンスの考え方を変えるものである。この研究は、アルジェルの最も混雑した道路において、道路の寿命の限界は、その構造的な強さ（どれだけの重さに耐えられるか）ではなく、表面のグリップにあることを示唆している。道路が滑りすぎてしまった後で、修理のために8年待つことは安全上のリスクとなる。研究者たちは新しいルールを提案した。すなわち、摩擦とテクスチャを定期的に測定し、交通データを用いていつ道路を修理するかを決定することである。彼らはまた、公式の設計文書において、今後は特定の種類の硬い石と最小限のテクスチャ深度を要求すべきであるとも提案しており、これにより、新しい道路が十分なグリップを持ってスタートすることを保証するとしている。彼らのモデルはシミュレーションに基づいており、時間の経過とともに実世界のデータに対してテストされる必要があるが、初期の知見は明白である。現在の「一律のタイムライン」は、最も混雑する道路において機能不全に陥っており、ドライバーの安全を守るためには、よりスマートでデータに基づいたアプローチが必要である。
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