応 力 緩 和 層 を 用 い た リフ レク シ ョ ン ク ラ ッ ク 抑 制 効 果 に 関 す る研 究
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(2) 図‑2温 度伸縮による水平 方向の変形 図‑1交. 用 した と きの コ ン ク リー ト版 の た わ み は,コ ン ク リ ー ト版 の 剛性 が低 い 場 合 や 路 床 や 路 盤 の 支 持 力 が 低. 通荷 重に よる垂直方 向の変形. ー トに比 べ て褥 層 工 法 の 優 位 性 は経 験 的 に 明 らか に. い と きに 大 き くな る.. な って い るが,こ れ らの 工 法 の定 量 的 な性 能 の 把 握 が な され て い な い.こ の 理 由 と して,室 内 試験 に お け る検 討 が 不 十 分 な こ とや,実 路 に お け る ひ び わ れ. (2)温 度 に よ る 水 平 方 向の 伸 縮 変 形 コ ン ク リー ト版 は,温 度 膨 張 に よ る伸 縮 で発 生 す. 発 生 の メ カ ニ ズ ム を 正 確 に シ ミュ レー トした 室 内 試. る座 屈 を 防 ぐた め に,一 定 の 間 隔 で 膨 張 目地 が 設 け. 験 方 法 が 確 立 して い な い こ と な どが あ げ られ る.. て あ る.コ ンク リー ト版 の 目地 部 分 は,図‑2の 様 に. 本 論 文 で は,実 路 に お け る リフ レク シ ョ ンク ラ ッ. コ ン ク リー ト版 の相 対 的 な水 平 方 向の 動 きに よ り目. ク発 生 を再 現 す る 室 内 試 験 お よび 有 限 要 素 法 に よ る. 地 幅 が 変 動 す る.ア ス フ ァル ト混 合 物 と コ ンク リー. 構 造 解 析 を行 う こ とに よ り,褥 層 工 法 の リフ レク シ ョ ン ク ラ ック抑 制 効 果 を評価 し,リ フ レク シ ョ ン ク. ト版 は ゴ ム入 りタ ック コ ー トに よ りお 互 い に接 着 し て 一 体 化 した構 造 に な って い る.こ の た め,コ ンク. ラ ック抑 制 の メ カ ニ ズ ム を把 握 す る こ とが 目的 で あ. リー ト版 に水 平 方 向 の 動 きが 生 じる と,摩 擦 の影 響. る。. に よ りア ス フ ァル ト混合 物層 には 応 力 や ひ ず み が伝 達 され る.コ ン ク リー ト版 の 目地 部 で は,相 対 的 な 変 形 量 が 大 き くな り,ア ス フ ァル ト混 合 物 層 に は応. 2.リ. 力 集 中が 起 こ る.目 地 直 上 の ア ス フ ァル ト混 合 物 に. フ レク シ ョン ク ラ ック. は 大 き な 変形 が 繰 返 さ れ疲 労 が 蓄 積 して い くも の と リフ レク シ ョ ンク ラ ック と は,既 設 舗 装 の ひ び わ れ や コ ン ク リー ト版 目地 部 の 直 上 に発 生 す る横 断 ひ. 考 え られ る.こ の よ うに水 平 方 向 の 変 形 が 繰 り返 さ れ,ク ラ ックが 発 生 す る もの と考 え られ る.. び わ れ の こ とで あ る 。 リフ レ ク シ ョン ク ラ ック は 一 般 的 に以 下 の3種 類 の 要 因 に よ って 引 き起 こさ れ る.. (2)リ フ レク シ ョ ンク ラ ッ ク抑 制 方 法 リフ レク シ ョ ンク ラ ック の抑 制 方 法 は,さ ま ざ ま. a)交. 通荷 重 服 よ るせ ん 断 変形. b)コ. ン ク リー トの 温 度 膨 張 収 縮. な 角 度 か ら多数 の対 策 方 法 が 考 え られ て い る 。抑 制. c)コ. ン ク リー ト版 の そ りに よ る変 形 な ど. 方 法 は 大 き く分 け る と表‑1に 示 す よ う に,オ ーバ ー. 実 際 の 舗 装 で は この 他 の 要 因 も複 雑 に絡 み合 って. レ イ層 の 処 置,コ. ンク リー ト版 お よび 目地 部 の処 置,. リフ レ ク シ ョ ンク ラ ッ クの 発 生 に至 る も の と考 え ら. ひ び わ れ 抑 制 層 の設 置 とい う3つ の タ イ プ に分 類 す. れ る 。本 研 究 で は,交 通 荷 重 に よ る垂 直 方 向 の 変 形. る こ とが で きる.. と,温 度 膨 張収 縮 に よ る水 平 方 向 の 変形 の2種 類 に. 第 一 に,オ ー バ ー レイ層 の厚 さ を増 加 させ ク ラ ッ. つ い て 検 討 を行 う.. ク に対 す る抵 抗 性 を 高 め る 方 法 が あ る.し か し,オ ー バ ー レ イ の層 厚 が増 加 す る とク ラ ッ ク に対 す る抵. (1)交 通 荷 重 の影 響. 抗 性 は高 くな る も の の,材 料 コ ス トの 増 加 やわ だ ち. コ ン ク リー ト版 の 目地 部 に 交 通 荷 重 が 載 荷 す る と, 目地 部 で は 図‑1の よ うな 垂 直 変 形 が 生 じる 。荷 重 が 目地 の 直 上 を通 過 す る場 合 に は,ア ス フ ァル ト混 合 物 層 に曲 げ 変形 が発 生 し,ア ス フ ァル ト混 合 物 層 下. 掘 れ な ど耐 流 動 性 の低 下 や 嵩 上 げ 高 さの 制 限 な どの 問 題 が 出て くる. 第 二 に,次 に コ ン ク リー ト版 お よ び 目地 部 の 処 置 が あ る.こ の方 法 は,コ ンク リー ト版 下 を 安定 させ,. 面 に 引 張 り応 力 が 生 じ る.ま た,目 地 か ら離 れ た 位. 目地 部 に発 生 す る動 きを 小 さ くし よ う と す る も の で. 置 で 荷 重 が作 用 す る場 合 に は,左 右 の コ ン ク リー ト. あ る.コ ン ク リー ト版 の 目地 付 近 は,ポ ン ピ ン グ な. 版 の 変 形 量 の差 に よ り,曲 げ 応 力 とせ ん断 応 力 の 両. どの 影 響 で 路 盤 との 問 に空 隙(エ ロー ジ ョン)を 生. 方 が作 用 す る こ とに な る.こ の よ う に,実 際 の舗 装. じて い る こ とが 多 い.こ れ を抑 制 す るた め に,コ ン. には 交 通 荷 重 服 よ る版 の 曲 げ や せ ん断 が 繰 り返 さ れ,. ク リー ト版 と路 盤 との 間 に ブ ロー ンア ス フ ァル トを. ク ラ ック が発 生 す る もの と推 測 され る.輪 荷 重 が作. 注 入 す る ア ン ダー シー リ ング エ 法 や 目地 に 目地 材 を 充 填 す る方 法 が あ る.. ―120―.
(3) 表‑1リ. フ レ クテ ィ ブク ラ ッキ ング抑 制 方法. 表‑2RC防. (1)RCシ. ート. RCシ (a)RCシ. ー ト. 止 シ ー トの 力 学 特 性. ー トの 構 造 は,特 殊 ゴ ム化 ア ス フ ァル トコ. ンパ ウ ン ドとア ス フ ァル ト含 浸 ポ リエ ス テ ル 不 織 布 で構 成 さ れ て い る.ア ス フ ァル トコ ンパ ウ ン ドは 合 成 ゴ ム や合 成 樹 脂 等 が 添 加 され た もの で,既 設 舗 装 とシ ー トを接 着 す る役 割 を果 た す.ポ リエ ス テ ル 不 織 布 は 強靭 な もの で,引 張 りに対 す る抵 抗 性 を増 加. (b)SAMI. させ る こ とが で き る(表‑2参 照).RCシ. ー トは 不. 織 布 と柔 軟 な コ ンパ ウ ン ドの組 み合 せ に よ り,コ ン ク リー ト版 の複 雑 な 動 きに対 して追 従 す る こ とが で き,リ フ レク シ ョ ンク ラ ックの 発 生 を抑 制 す る. RCシ ー トは 防水 の機 能 も有 して お り,目 地 お よび (C)SAMIの 図‑3試. 既 存 の ひ び われ を覆 う よ う に設 置 し,路 盤 へ の水 の. 種類. 浸 入 を も 防 ぐこ とが で き る.. 験 に用 い た 供 試体 の形 状. リー ト版 を落 ち着 か せ る 方法 の他 に,逆 に 不 安 定 な. 第 三 に,目 地 部 分 を拘 束 す る事 に よ って,コ ン ク. (2)応 力緩 和 層 こ の 方法 は,既 設舗 装 の ひ び わ れ や コ ンク リー ト. コ ンク リー ト版 に意 図 的 に ク ラ ック を挿 入 し ブ ロ ッ. 版 の 目地 上 にSAMIを. ク化 さ せ,転 圧 に よ り落 ち着 か せ る プ レ ク ラ ッキ ン. 物 に よ る オ ーバ ー レイ を行 う工 法 で あ る.応 力緩 和. グ工 法 が あ る.. 層 の機 能 は 次 の よ うな も ので あ る.. 第 四 に,表 層 と基 層 の 間 に ひ び わ れ抑 制層 を設 け. 施 工 し,そ の上 に表 層 用 混 合. 交通 荷 重 に よ る垂 直 方 向 の変 形 に対 して,ク. ッシ. る 方 法 が あ る.ひ び わ れ 抑 制 層 は,弾 性 係 数 の 大 き. ョ ン層 の役 割 を 果 た し,ア ス フ ァル ト混 合 物 に発 生. な 固 い材 料 を使 用 す る こ とに よ り既 設 舗 装 の 動 きを. す る不 連続 な 変 形 を吸 収 す る.つ ま り,荷 重 に よ る. 抑 制 す る もの と,逆 に弾 性係 数 の 小 さな 柔 らか い材. 応 力 を 下層 に 均 一 に分 散 させ る こ とに よ り,応 力 の. 料 を使 用 し既 設 舗 装 の動 きを 吸 収 す るタ イ プの2種. 集 中 を抑 え よ う とす る も ので あ る.ま た,温 度 膨 張. 類 が あ る.前 者 は シー トや グ リッ ドまた は メ ッシ ュ. 収 縮 に よ る既 設 舗 装 の 水 平 方 向 の動 きに 対 して,応. を ひ び わ れ や 目地 部 に設 置 す る もの で あ り,後 者 は. 力緩 和 層 が応 力 や ひ ず み を吸 収 す る こ とで,表 層 に. 粘 性 の 高 い ア ス フ ァル トや 開 粒 度 ア ス フ ァル ト混 合. 伝 わ る 応 力 を低 減 させ る も の で あ る.. 物 に よ るSAMIを. 中 間層 と して 設 け る褥 層 工 法 な ど. が あ る.. SAMIに. は,混 合 物 タ イ プ と散 布 タ イ プ の2種 類. が あ る.混 合 物 タ イ プ のSAMIは,開. 粒度 混合物で. あ り,排 水 性 舗 装 と同等 の空 隙 率 を もつ 配 合 とな っ て い る.こ の 空 隙 に よ り応 力 や ひ ず み を 分 散 ま た は 3.試. 験 に用 いた供 試 体. 吸 収 さ せ よ う と す る も の で あ る.な お,バ イ ン ダー に は ゴム 系 ポ リマ ー を 添加 した 改 質 ア ス フ ァル トを. 本 検 討 で は,リ フ レ クシ ョ ン ク ラ ック抑 制 工 法 の 供 試 体 と して,リ フ レ ク シ ョ ン ク ラ ック 防止 シ ー ト (以降RCシ. ー ト)や2種 類 のSAMIに. ついて検討 を. 使 用 して い る(表‑3参. 照).. 散 布 タ イ プ のSAMIは,プ. レ コー トした単 粒 の6. 号 砕 石 と7号 砕 石 を2層 に 分 けて 散 布 す る前 後 に, 高 ゴム 化 ア ス フ ァル トバ イ ンダ ー を噴 霧 し,そ の後. 行 っ た(図‑3参 照).. に転 圧 を行 っ た ア ー マ ー コー ト層 で あ る.バ イ ンダ. ―121―.
(4) 表‑3SAMIに. 用 い たバ イ ン ダ ー特 性. 図‑5接. 図‑4繰. 地 圧 と繰 返 し載 荷 回数 の 関係. 返 し載 荷 試 験 の概 念 図. 一 は 多 量 の ゴ ム粉 を 含 有 して い る の で ,弾 力 性 に富 表 層 のみRCシ. んみ 強 力 な 骨材 把 握 力 を発 揮 す る.単 粒 の 骨 材 を用 い る こ とに よ り高 い 空 隙 率 を確 保 し,応 力緩 和 効 果 を期 待 で きる もの とな って い る.. 4.繰. ー トSAMI(混)SAMI(散). リフレクテ ィブクラッキ ング 抑 制 工 法 図‑6接. 地 圧1.25MPaの. 時の 繰 返 し載 荷 回数. ア ス フ ァル トと改 質II型 と高 粘 度 バ イ ン ダ ー を 用 い. 返 し載 荷 試 験. た排 水 性 混 合 物(13)を 比較 す る と,改 質 して い な い 密 粒 度 と排 水 性 混 合 物 が ほ ぼ 同 程 度 と な っ て お り,. (1)ク ラ ック貫 通 まで の 載 荷 回数 参 考 文 献3)で は,接 地 圧755kPa(荷. 排 水 性 混 合 物 は空 隙 が 多 い た め に高 接 地 圧 時 の ク ラ. 重880N)時. の繰 返 し載 荷 試 験 で検 討 を行 って い た.し か し,コ. ック抵 抗 性 が 小 さ い.こ れ に 対 し,変 形 抵 抗 性 の 高. ンク リー ト版 の損 傷 して い る 区 間 は重 荷 重 に よ り破. い 改 質II型 を用 い る と接 地 圧1.25MPaの. 損 して い る個 所 が 多 い の で,表 層 に改 質 ア ス フ ァル. とス トレー トア ス フ ァル トの 密粒 度 の0.93MPaの. 載 荷 回数. トを 用 い て 接 地 圧 を増 加 さ せ た 場 合 に つ い て も検 討. 載 荷 回 数 が ほ ぼ 一 致 す る.こ の た め,荷 重 や 接 地 圧. を行 っ た.た だ し,供 試 体 に 発 生 す るわ だ ち掘 れ 量. に 対 す る抵 抗 性 を接 地 圧 の 比 率 に 基 づ く関数 と見 な. の測 定 が 目的 で な い た め,試 験 温 度 を30℃. と した.. し,両 者 の 比 率1.3倍 に輪 荷 重 の 換 算 輪 数 で あ る4. 繰 返 し載 荷 試 験 に用 い た供 試体 の 概 念 図 を 図‑4に. 乗 則 を 適 用 す る と2.86倍 とな る.こ れ よ り,同 一. 示 す.車 輪 の 接 地 圧 に対 す る 混合 物 表 面 に ク ラ ック. の接 地圧 の場 合 には 改 質II型 を用 い た 方 が ス トレー. が貫 通 す る まで の 繰 返 し回数 の 関係 を図‑5に 示 す.. トア ス フ ァル トの2.86倍 の繰 返 し抵 抗 性 が あ る と. 接 地 圧1.25MPaの. 時 の表 層 に樹 脂 入 り改 質 ア ス フ. 推 定 さ れ る.. ァル トを 用 い た 密 粒 度(13)と 排 水 性 混 合 物 を用 い た (2)ひ ず み の測 定 結果. と きの繰 返 し回数 の 関 係 を 図‑6に 示 す. これ よ り,接 地圧 が 小 さ い場 合 に は 混合 物 タ イ ブ や 散 布 タ イ プ のSAMIを. 用 い た 場 合 に ク ラ ッ クの 発. 生 が 遅 い も の の,接 地圧 が 高 くな る とRCシ. ー トの. ク ラ ッ ク発 生 が最 も遅 くな る. 接 地 圧1.25MPaの. 輪 荷 重 を載 荷 した と き に,ア ス フ ァル ト混 合 物側 面 に発 生 す る ひ ず み の 測 定 結 果 を 図‑7に 示 す.ひ ず み の測 定 は載 荷 を 開始 した 直 後 の も ので あ り,動 ひ ず み 計 に よ り波 形 デ ー タ の 収 集 を行 っ た.ひ ず み の. 時 の 密 粒 度(13)の ス トレー ト. ―122―. 測 定 時 間 は4.8秒 で あ り,輪 荷 重 が コ ンク リー ト版.
(5) 図‑8温 度膨張伸縮試験の供試体寸法. 図‑7ひ. ずみの波形データ. の 目地 上 を3回 通過 した と きの例 で,表 層 に は ス ト レー トア ス フ ァル トを用 いて い る. ひ ずみ 量 は,い ず れ の 場 合 も300×10‑6程 な っ て い る が,散 布 タ イ プ のSAMIを. 度と. 用 い た場 合 に. は や や大 き くな って い る.ひ ず み の デ ー タ は ク ラ ッ クが 発 生 す る前 の もの で あ り,散 布 タ イ プ のSAMI. 図‑9温 度 膨張収縮 試験 の結果. が 非 常 に柔 らか い 材 料 で あ る こ とを 示 して い る. ひ ずみ 波形 を 比 較 す る と,SAMIを. 用 いて い な い. 場 合 に は,輪 荷 重 が コ ン ク リー ト版 の 目地 上 を1回. に ア ス フ ァル ト混 合 物 をオ ー バ ー レ イ した供 試 体 を. 通 過 す る 際 に振 幅 の ピー クが2回 発 生 して い るが,. 作 成 し,こ れ に40℃ の 温度 変 化 を与 え コ ン ク リー. SAMIを. 用 い た場 合 は振 幅 の ピー クは1回 だ け とな. っ て い る.SAMIを. 用 い て い ない 場 合 は輪 荷 重 が 目. ト版 や ア ス フ ァル ト混 合 物 に 発 生 す る膨 張 収 縮 量 を 計 測 した.. 地 上 を通 過 す る際 の せ ん断 変形 が 吸 収 され な い た め. 供 試 体 寸法 を 図‑8に 示 す.な お,比 較 の た め コ ン. に この よ うな 波 形 を示 す も の と考 え られ る.こ れ に. ク リー ト版 単体 と,ア ス フ ァル ト混 合 物 単 体 の供 試. 対 してSAMIを. 用 い た場 合 に は,せ ん 断 変 形 が 吸 収. 体 も用 意 した.寸 法 は ホ イ ー ル トラ ッキ ング 試験 に. され る た め,曲 げの ひ ず み だ け が観 測 され た もの と. 使 用 した も の と同 じ もの で あ り,コ ン ク リー ト版 の. 考 え られ る.RCシ. ー トを用 い た場 合 は,表 層 の み. 縦 横 の 比率 は実 際 の舗 装 に近 い3:1で あ る.. の場 合 とSAMIを. 用 い た場 合 の 中 間 の 動 き を示 して. い る.RCシ. ー トを用 い る こ とに よ っ て,せ ん 断 変. 試 験 は,矩 形 的 な 温 度 変 化 で 実 施 した.ス タ ー ト 時 の温 度 を20℃. と し,は じ め の3時 間 で40℃ ま で. 温 度 を上 昇 させ,こ. 形 が 軽 減 され る こ と を 示 して い る.. こで6時 間温 度 を一 定 に した後,. 次 の6時 間 で温 度 を0℃ まで 下 降 させ る とい うサ イ クル で実 験 を行 っ た.温 度 変 化 は24時 5.水. 間で1サ イ. クル で あ り,こ れ を7サ イ クル 繰 り返 した.ひ ず み. 平 方 向の 伸 縮 試 験. の計 測 は試 験 開始 か ら終 了 まで20分 間 隔 で 行 い, (1)収 縮 試 験 コ ンク リー ト版 や ア ス フ ァル ト混 合 物 の 温 度 膨 張. 計 測 した ひ ず み は デ ー タ レ コー ダー に 自動 的 に 記録. 収 縮 に よ る水 平 方 向 の 変形 で 発 生 す る リフ レ ク シ ョ. 均 化 した も の で あ る.. した.な お,測 定 デ ー タは 供 試 体 両 側 の ひ ず み を 平. ンク ラ ッ ク を再 現 す る試 験 と して,実 際 に温 度 変 化. 図‑9に 温 度 膨 張 収 縮 試 験 の 測 定 結 果 を 示 す.コ ン. を作 用 さ せ リフ レク シ ョ ンク ラ ッ ク を発 生 させ る こ. ク リー ト版 の 温度 膨 張 収 縮 は,ア ス フ ァ ル ト混合 物. とは 非 常 に 困難 で あ る.こ の た め,コ ン ク リー ト版. と接 着 した複 合 体 と単 体 の 場 合 で,両 者 は ほ とん ど. に水 平 方 向 の振 幅 を強 制 的 に 与 え る試 験 方 法 が 一 般. 同様 な 挙 動 を 示 して い る.コ ンク リー ト版 は 剛性 が. 的 に 用 い られ て い る.水 平 方 向の 伸 縮 試 験 を行 う に. 高 い た め に,ア ス フ ァル ト混 合 物 の接 着 に 影 響 され. 前 に 実 際 の 舗 装 に温 度 変化 が作 用 した と きのひ ず み. ず に膨 張 収 縮 を繰 り返 す も の と考 え られ,コ ン ク リ ー ト版 上 に ア ス フ ァル ト混 合 物 の オ ーバ ー レイ を施. を 把 握 す る必 要 が あ る3).そ. こで,コ ン ク リー ト版. 工 した場 合 で も,コ ン ク リー ト版 自体 に作 用 す る温. ―123―.
(6) 図‑10水 表‑4各. 条 件 にお け る材 料 の 線 膨 張係 数. 度 変 化 に よ っ て,膨 本 実 験 で は40℃. 張 収 縮 を す る も の と考 え られ る。. の 温 度 変 化 に 対 し て 約300×10‑6. の ひ ず み が 発 生 して い る.実 は,膨. 平伸 縮 試 験 装 置の 概 略 図. 際 の コ ン ク リー ト版 で. 張 に よ る座 屈 を 防 ぐ た め に 一 定 間 隔 で 目 地 が. 設 け られ て お り,コ の 場 合 に は,40℃. ン ク リー ト版1枚. の 長 さ が10m. 図‑11伸. 縮試験用供試体の寸法. の 温度 変 化 で 目地 部 分 に発 生 す. る 移 動 量 は お よ そ3mmと. な る.. ア ス フ ァ ル ト混 合 物 の 複 合 体 と 単 体 の 挙 動 は 明 ら. ト混 合 物 自体 の動 きは,コ ン ク リー ト版 に よ る拘 束. か に 異 な っ て お り,ア ス フ ァ ル ト混 合 物 と コ ン ク リ ー ト版 の 複 合 体 の ア ス フ ァ ル ト混 合 物 の ひ ず み 量 は. の 影 響 を強 く受 け て い る 。. 500・10‑6で. 縦 断 方 向 に連 続 した構 造 に な って い る こ とか ら,舗. の900×10‑6よ. 、 ア ス フ ァ ル ト混 合 物 単 体 の ひ ず み 量 りか な り小 さ い.複. 合 体 で は,ア. 実 際 の 舗 装 で は,表 層 の ア ス フ ァル ト混 合 物 層 は 装 体 に温 度 変 化 が 生 じた場 合 に は ア ス フ ァル ト混 合. ス フ ァ ル ト混 合 物 と コ ン ク リー ト版 と の 摩 擦 の 影 響. 物 には ひ ず み が 発 生 せ ず に,内 部応 力 が 発 生 す る も. を 受 け て,ア. の と考 え られ る.. ス フ ァ ル ト混 合 物 の 膨 張 収 縮 が 抑 制 さ. れ て い る.. 図‑9の 膨 張 収 縮 結 果 よ り,コ ンク リー ト版 で は原. (2)水 平伸 縮 試 験 に よ る評 価. 点 に 対 して 対 称 な形 状 とな って い るが,ア ス フ ァル. こ こで 開発 した 水 平 方 向 の伸 縮 試 験 装 置 の 概 略 を. ト混 合 物 は測 定 結 果 の 変動 が 大 き く,実 験 終 了時 に. 図‑10に 示 し,試 験 に用 い た供 試 体 寸 法 を 図‑11に 示. ひ ず み が0に 戻 らず,残 留 ひ ず み が 発 生 して い る.. す.こ の 試験 装 置 は,コ ン ク リー ト版 中 に 埋 め 込 ん. 各 条 件 にお け る材 料 の線 膨 張係 数 を表‑4に 示 す.. だ ア ンカ ー に て 片側 を 固 定 し,片 側 を可 動 とす る装. ア ス フ ァル ト混 合 物 の 線 膨 張 係 数 は,コ ンク リー ト. 置 で あ る.こ れ は,モ ー タ ー の 回転 数 を 変速 機 で 減. 版 の線 膨 張 係数 の2〜3倍. 速 し,カ ム ロ ー ラ に よ って1周 期2時 間 の遅 い伸 縮. と な っ て い る.ア ス フ ァ. ル ト混 合 物 の線 膨 張 係 数 は 大 きい も の の,応 力 や ひ ずみ を緩 和 す る性 質 を持 って い る た め,ア ス フ ァル. ―124―. 変 位 を強 制 的 に与 え る 変位 制御 式 の 試 験 装 置 で あ る. 供 試 体 は,目 地 間 隔5mmと. な る よ うに ア ンカ ー.
(7) 表‑5伸. 縮試験 の供試体の種類. 図‑13減. 衰 エ ネ ル ギー とばね 定 数 の 概 念 図. 等 価 ば ね定 数E:. 減 衰 エ ネ ル ギ ー ΔW:履. 歴(ヒ ス テ リシ ス)曲 線 に 囲 まれ る面 積. 等 価 弾 性 エ ネ ル ギ ーW:. 図‑12伸. 履 歴 減 衰 率h:. 縮 試 験 で 得 られ た 荷 重. と な るボ ル トを 挿 入 しコ ン ク リー トを打 設 し,養 生 後 にSAMIと. 表 層 を 打 設 した,ア ス フ ァル ト混 合物. の 転 圧 に は,振 動 ロー ラ(自 重300kg)を 用 い て 表‑5 に示 した4種 類 の 供 試 体 を作 成 した.伸 縮 試験 は, 1周 期2時 間 の サ イ ン波 を10サ イ クル 載 荷 し,比 較 検 討 を行 った. 伸 縮 試 験 で 測 定 され た荷 重 を 図‑12に 示 す.荷 重 の正 の値 は 圧 縮,負 の値 は 引 張 を 示 して い る. 伸 縮 で 発 生 す る荷 重 は,供 試体 の 種類 の 違 い に よ り異 な り,RCシ. ー トを用 い た場 合 で は載 荷 開 始 直. 後 に お い て,圧 縮 時 の荷 重 よ りも引 張 の 荷 重 が や や 大 きい.こ れ はRCシ. ー トが 引 張 りに強 い こ とを 示. して い る が,伸 縮 が 繰 り返 さ れ てRCシ み,引 張 り抵 抗 が減 少 す る た め,SAMIな. 図‑14各. ー トが た る. 供 試体 の荷 重 変 位 曲線. しの 結 果. と同様 な 反 応 を 示 して い る.混 合 物 タ イ プ と散 布 タ. さ くな っ て い る.変 位 一定 条 件 に お い て,伸 縮 で 発. イ プ のSAMIは,表. 生 す る荷 重 が 小 さ くな る と減 衰 エ ネ ル ギ ー も小 さ く. 層 の み の場 合 と比 較 して 伸 縮 で. な る.ま た,等 価 弾 性 率 は材 料 の 堅 さ を 示 す もの で. 発 生 す る荷 重 の減 少 が ほ とん どな い.. あ り,こ の 値 が 小 さ け れ ば材 料 の 変形 が 容 易 に な る. 荷 重 一変 位 曲線 か ら得 られ る伸 縮 時 の 損 失 エ ネ ル ギ ー に つ いて の概 念4)は 図‑13の 様 に な る.弾 性 体 の. こ とを 示 して い る.つ ま り,SAMIを. 用 い る とコ ン. 荷 重‑変 位 曲線 は1本 の 直線 状 に な るが,粘 弾 性 体. ク リー ト版 が 伸 縮 した 時 に発 生 す るエ ネ ル ギ ー が 抑. で は 伸 縮 の際 に エ ネ ル ギ ー を 消 費 す る た め,荷 重‑. 制 され て い る こ と を表 して い る. また 履 歴 減 衰 率 は,一 定 の 等価 弾 性 エ ネ ル ギー の. 変 位 曲 線 はル ー プ状 の ヒス テ リシ ス曲 線 とな る.. も とで 減 衰 す るエ ネル ギ ー の 割 合 を 示 す もの で,応. 各 供 試 体 の荷 重 変位 曲線 を図‑14に 示 す.各 供 試 体. の 履 歴 減 衰 率 と減衰 エ ネ ル ギ ー の比 較 を 図‑15に 示 す. 力 の 緩 和 能 力 を表 す指 標 と考 え られ る. これ を見 る と,減 衰 エ ネ ル ギー ΔWお 弾 性 エ ネ ル ギ ーWは,表. 層 の み やRCシ. 試 体 よ りも い ず れ のSAMIを. この 結 果,い ずれ のSAMIを. よび 等 価. の み やRCシ. ー トの供. 用いた供試体 の方が小. ―125―. 用 い た場 合 で も表 層. ー トよ りも履 歴 減 衰 率 が10%以. く,厚 み の あ るSAMIが. 最 も効 果 的 で あ る.. 上大 き.
(8) 表 層 の みRCシ. 図‑15履. ー トSAMI(混)SAMI(散). 歴 減 衰 率 と減 衰 エ ネル ギ ー の比 較. 図‑16有. 6.モ. 限 要 素 解 析 に用 い た モ デ ル. デル解析 リ フ レク シ ョ ン ク ラ ック の要 因 とな る こ とが わ か っ. (1)は じめ に. た.. コ ン ク リー ト版 とア ス フ ァル ト混 合 物 層 の 間 に 設 け たRCシ. ー トやSAMIの. 効 果 に つ い て,理 論 的 な. SAMIの. 有 無 に つ い て 比較 す る と,載 荷 点 付 近 の. 圧 縮 領 域 で は水 平 ひ ず み の 分 布 に大 きな差 は 見 られ. 検 討 を行 う た め に 有 限 要 素 法 を用 い て モデ ル 解 析 を. な いが,目 地 部 の切 欠 け 部 分 にお いてSAMIを. 行 う. コ ン ク リー ト版 の 目地 付 近 に輪 荷 重 が作 用 す る と,. た 場 合 の ひ ずみ 量 が大 きい.特 に,柔 らか い散 布 タ. 目地 部 直 上 の アス フ ァル ト混 合 物 層 に応 力 集 中が 発. き くな って い る.ま た,SAMIを. 生 す る 。 この 応 力 集 中 が リ フ レク シ ョ ン ク ラ ック発. 中 立 軸 が 上 方 に移 動 し,引 張 ひ ず み が発 生 す る領 域. 生 の要 因 とな る.本 解 析 で は,4章. が 広 が っ て い る.SAMIは. で 検 討 を行 った. イ プ のSAMIを. 用い. 使 用 した場 合 に引 張 ひ ずみ が 最 も大 使 用 した場 合 に は. 表 層 の 弾1生係 数 に比 べ 小. 室 内試 験 の場 合 で,輪 荷 重 が 目地 直 上 に位 置 す る場. さ く,柔 軟 な材 料 で あ る ため,荷 重 が 作 用 した 瞬 間. 合 の ア ス フ ァル ト混 合 物 層 内部 の応 力 とひ ず み の 分. の ひ ずみ 量 が 大 き くな る こ とが わ か る. ア ス フ ァル ト混 合 物 層 下 面 の 水 平 ひ ずみ の 分布 を. 布 を調 べ た. モデ ル 解 析 には,MSC社 グ ラ ムNASTRAN. の 汎用 有 限 要 素 法 プ ロ. for Windowsを. 図‑18に 示 す 。 ア ス フ ァル ト混 合 物層 底 面 の 引 張 り. 使 用 し,ア ス フ ァ. ひ ず み は 目地 部 の 切 欠 け部 分 で 最 大値 と な り,目 地. ル ト混 合 物層 に生 じる垂 直 ひ ず み お よび 水 平 ひ ず み. か ら離 れ るに つ れ て 減 少 して い る.ま た,目 地 か ら. につ い て 検 討 した.こ の モ デ ル で は,8節. 点 アイ ソ. 離 れ た位 置 に お い て は 水 平 ひ ず み は ほ とん ど作 用 し. パ ラ メ トリ ック 要 素 と し,載 荷 点 付 近 の 要 素 を細 か. て い な い.こ れ よ り,ア ス フ ァル ト混 合 物層 に生 じ. く分 割 して い る 。各 層 の 境 界 は粗 で,す べ りが発 生. る 曲 げ 変形 が 目地 部 に 集 中 して い る こ とが わ か る.. しな い条 件 で検 討 した 。. 引 張 りひ ずみ の大 きさ は,SAMIを. 用 い た場 合 に大. きい が,引 張 ひ ずみ の 影 響範 囲 はSAMIの. 拘 束条 件 は,底 面 に つ い て は 剛 性 結 合 と し,側 面. 有無 に関. に つ い て はy方 向非 拘 束 と した.. わ らず 同様 な もの に な っ て い る.. (2)解 析 結 果. 目地 付 近 の 引 張 ひ ず み が 発 生 す る範 囲 と一 致 して お. 室 内 試験 に お け る ク ラ ック の発 生状 況 を見 る と, 目地 部 直 上 に お け る ア ス フ ァル ト混合 物層 の 水 平. り,ク ラ ック の発 生 は アス フ ァル ト混 合 物 の 引 張 ひ. ひ ずみ の 分 布 を 図‑17に 示 す.ア ス フ ァル ト混 合 物. ずみ の影 響 が大 きい もの と考 え られ る.. 層 には 曲 げ が作 用 す る こ と に よ り,表 面 に は圧 縮 ひ. 目地 直 上 にお け る ア ス フ ァル ト混 合 物 層 の垂 直 ひ. ず み が 発 生 し,底 部 に は 引 張 ひ ずみ が 発 生 して い る.. ず み の 分 布 を図‑19に 示 す.こ れ よ り,載 荷 点 付 近. 水 平 ひ ず み の分 布 形 状 を 見 る と,ア ス フ ァル ト混 合. で は圧 縮 ひ ず み が 分 布 して い るが,底 部 の 方 で は圧. 物 層 は圧 縮 ひ ずみ が 生 じる領 域 が や や 広 く,目 地 部. 縮 と引 張 りが 逆 転 す る た め 引 張 ひ ず み が 発 生 して い. 直上 の切 欠 け部 分 に は大 きな 引 張 ひ ず み の 集 中が 見. る.ア ス フ ァル ト混 合 物 層 は コ ンク リー ト版 と接 着. られ る.こ の 切 り欠 き部 分 へ の 引 張 ひ ず み の 集 中 が. して 一体 化 した構 造 に な って い る た め,ア ス フ ァル ト混 合 物 層 は コ ンク リー ト版 の 変形 に追 従 しな け れ. ―126―.
(9) 図‑19目. 図‑17目 地 部 直 上 の ア ス フ ァル ト混合 物 の水 平 ひ ず み. 図‑18ア. 地 直 上 の ア ス フ ァル ト混 合 物 の 垂 直 ひ ず み. 図‑20ア. ス フ ァル ト混 合物 下面 の水 平 ひ ず み. ば な らな い.ア ス フ ァル ト混 合 物 は横 方 向 に連 続 的. 7.ま. ス フ ァル ト混合 物 層 下面 の垂 直 ひ ず み. とめ. な構 造 で あ る に対 し,コ ンク リー ト版 は 目地 部 で 不 連続 な 構 造 で あ る.ま た,コ ン ク リー ト版 は剛 性 が. リフ レク シ ヨ ン ク ラ ック上 にSAMIを. 用 いたオー. 高 く,変 形 の形 状 は 直線 的 な もの で,目 地 部 分 の 垂. バ ー レイ の 効 果 につ い て ま とめ る と以 下 の よ うに な. 直 方 向 の 変 形 量 は大 き くな る.し た が って,目 地 部. る.. 直 上 の ア ス フ ァル ト混 合 物 層 下 面 に は,垂 直 方 向 に. 1.交 通 荷 重 が大 きい場 合 に は,垂 直 方 向 の 変 形 に. も引 張 ひ ず み が作 用 す る こ と にな る.引 張 ひ ず み は,. 対 してRCシ. 柔 らか い材 料 で あ るSAMIで. ク ラ ック の抑 制 効 果 が 見 られ るが,SAMIを. 大 きな 値 を 示 して い る.. ア ス フ ァル ト混合 物層 下 面 の垂 直 ひ ず み の分 布 を. ー トを用 い た 場 合 に リフ レク シ ョ ン 用い. た場 合 に は ク ラ ッ クの抑 制 効 果 は な く,逆 に ク ラ ック の発 生 が 早 い もの に な る.. 図‑20に 示 す.目 地 部 分 で は 引張 ひ ずみ が作 用 して い るが,目 地 か ら離 れ た 場 所 で は圧 縮 ひ ず み が発 生. 2.温 度 膨 張 収 縮 試 験 に よ る各 材 料 のひ ずみ 量 を 比. して い る.ひ ず み の 分 布 形 状 を見 る と,表 層 の み と. 較 す る と,ア ス フ ァル ト混 合 物 の ひ ずみ 量 は コ ン. 混 合 物 タ イ プ のSAMIを. ク リー ト版 の ひ ず み 量 の 約3倍 の 値 とな っ て い. 用 い た場 合 で は 大 きな差 が 用 い た場 合 で. る.ア ス フ ァル ト混 合 物 の 温 度 膨 張 収 縮 量 は大 き. は 明 らか な 違 い が 見 られ る.柔 らか い散 布 タ イ プ の. い が,応 力 や ひ ず み を緩 和 す る性 質 を持 っ て い る. SAMIを. た め,ア ス フ ァル ト混 合 物 自体 の動 きは,コ ンク. 見 られ な い が,散 布 タ イ プ のSAMIを. 用 い る と圧 縮 ひ ず み が 大 き くな るが,圧 縮. ひ ずみ の ピー クが 目地 か ら離 れ た位 置 に 移 動 して い る.こ の こ とは,SAMIが. 曲 げ変 形 を広 範 囲 に分 散. リー ト版 に よ る拘 束 の影 響 を強 く受 け る. 3.コ ンク リー ト版 の水 平 方 向 の移 動 に対 して は, SAMIを. させ て い る こ とを示 す も の で あ る.. 用 い る こ とに よ りSAMIが. コ ン ク リー ト. 版 の 動 き を吸 収 し,表 層 に伝 達 さ れ る応 力 が 緩 和 され る.こ れ よ り,ア ス フ ァル ト混合 物 に 発 生 す. ―127―.
(10) る ひ ず み が 抑 制 され る.こ れ に 対 し,RCシ. ー ト. 参 考 文 献. を用 い た場 合 で は応 力 やひ ず み を緩 和 す る効 果 が. 1). 見 られ な い.. 阿 部 長 門,. 雑 賀 義 夫,. 上 浦 正 樹: 応 力 緩 和 層 を 用 い た. コ ン ク リー ト舗 装 の オ ー バ ー レ イ 設 計 と 供 用 性, Vol. 31,. 4.輪 荷 重 に よ るせ ん断 変形 に対 す る有 限 要 素 法 解. No. 6, pp. 8‑11, 1996.. 析 か ら,目 地 付 近 の ア ス フ ァル ト混 合 物底 部 に は. 2) Nagato Abe, Yoshio Saika, Masaki Kamiura, Teruhiko. 垂 直 方 向お よ び水 平 方 向の 双 方 に 引 張 ひ ず み が 集. Maruyama: Design and performance of overlay combined. 中す る こ とがわ か った.ま た,SAMIを. with SAMI for concrete pavement, Reflective Cracking in. 合 で はSAMI自 SAMIが. 用いた場. 体 の 変 形 量 が 大 き くな る た め,. Pavement, E & FN Spon, London, 1996.. 早 期 に破 壊 して しま う危 険性 が あ る.. 3). 阿 部 長 門: リ フ レ ク シ ョ ン ク ラ ッ ク に 対 す る 欧 米 の 新 し い 試 み, 舗 装, Vol. 32, No. 10, PP. 17‑23, 1997. 4). 謝 辞:本 研 究 は,長 岡 技 術 科 学 大 学 建 設 系修 士2年. 土 木 学 会: 動 的 解 析 の 方 法,動 巻,. PP. 76‑99,. 的 解 析 と 耐 震 設 計 第2. 1989.. の 品 田 昌義(現 在,新 潟 県 庁)が 主 に実 験 な どを行 っ た成 果 で あ り,感 謝 の 意 を 表 しま す.. THE. RESEARCH USING. Nagato. ON REFLECTIVE. STRESS. ABE,. (1998.8.20受. CRACKING. ABSORBING. Hironobu. INHIBITION. MEMBRANE. MAEHARA. and Teruhiko. EFFECT. INTERLAYER. MARUYAMA. The crack is caused on the surface of the overlay layer at an early stage by the movement of the pavement with the temperature change in the pavement and the traffic load . Using the Stress Absorbing Membrane Interlayer (SAMI) for the middle layer as a method of delaying the crack generated on the surface of this overlay layer. To understand the effect of overlay using the SAMI, the examination by which the movement by the traffic load and the temperature in the direction by horizontal shearing movement was simulated and evaluated. As a result, the effect of high stress absorbing by SAMI became clear for the movement of horizontal direction based on the temperature.. ―128―. 付).
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