石灰石と砂岩のすべり抵抗差の原因調査

37 3.3.2 石灰石と砂岩のすべり抵抗差の原因

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写真3-3-8 LC（有光沢部分）

写真3-3-7 LB（有光沢部分）

写真3-3-10 LA（無光沢部分）

写真3-3-12 LC（無光沢部分）

写真3-3-9 硬質砂岩（無光沢部分）

写真3-3-11 LB（無光沢部分）

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（4）試験方法（サーフテスタ・有光沢面積率）

表面凹凸の数値化はサーフテスタを用いて行なった。サーフテスタ（写真3-3-17）は 接触式の表面粗度計であり、鉛直方向0.0125µm、水平方向0.15µmの分解能で物体表面 の凹凸を測定する機材である。凹凸の評価にはミクロテクスチャの指標としてBPNと の相関あるといわれている算術平均粗さを用いた^（3-1）。算術平均粗さとは、長さLの凹 凸を評価するとき、表面形状を、鉛直方向成分をY軸、水平方向成分をX軸にとり、

表面の凹凸曲線を y=f(x) で表したときに、式 3-3-1 で表される表面凹凸の合計面積を 測線長で除した値のことである。有光沢面積率の測定は、鉄筋の発錆面積の測定方法 を参考にした。測定は、供試体表面にフィルムを貼り、目視にて光沢部分を塗りつぶ し、PC上で2値化して有光沢面積をカウントした。得られた有光沢面積を用いて、全 面積に対する有光沢面積の割合を、有光沢部分面積率として示した。

Ra =1

𝑙∫ |𝑓(𝑥)|

𝑙

0 𝑑𝑥 式3-3-1

写真3-3-13 硬質砂岩（タイヤ非通過部） 写真3-3-14 LA（タイヤ非通過部）

写真3-3-15 LB（タイヤ非通過部） 写真3-3-16 LC（タイヤ非通過部）

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ここに Ra：算術平均粗さ（µm）

l：測線長（mm）

f(x)：凹凸曲線

（4）試験結果（サーフテスタ・有光沢面積率）

結果を表3-3-5に示す。有光沢部分は全ての試料において、無光沢部分と比較して算 術平均粗さは小さく、石灰石と砂岩の間に大きな違いは認められない。しかし、無光 沢部分は、石灰石3種を比較してもばらつきがあり、特にLCは砂岩と同程度であった。

このことから、母岩表面の平坦な部分については岩種にかかわらず同程度の粗さであ ったが、光沢がない部分については表面の粗さにばらつきが認められた。また、母岩 表面における有光沢部分面積率は石灰石3 種は平均で19.7％であり表面の約2 割を凹 凸の少ない部分が占めており、砂岩の光沢部分の面積率は9.9％と約半分であった。

（5）すべり抵抗の相違

以上の結果より、母岩供試体のすべり抵抗が異なった原因を表面の凹凸から考察す ると、石灰石ミクロテクスチャが削られやすく、平坦になりやすい性質がある事が原

写真3-3-17 サーフテスタ、測定針部分

表3-3-5 母岩供試体表面性状

有光沢部分 無光沢部分

LA 0.54 1.63 20.1

LB 0.56 1.26 17.5

LC 0.76 2.59 21.4

硬質砂岩 0.78 2.71 9.9

算術平均粗さ（µm） 有光沢部分面積率 岩種 （％）

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因であると考えられる。これにより石灰石表面は、砂岩と比較して平坦な面積が占め る割合が多くなりやすい。このため、表面とBPN測定用ゴムとの摩擦が少なくなり、

すべり抵抗が低くなったと考えられる。

3.3.3 モルタルによる検討