グ ラ ウ ト材 の 品 質 に 関 す る検 討
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(2) 西 側 エ フ ロン地 区 は平 成5年9月. (2)グ ラ ウ ト材 選 定 の 経 緯. の 供 用 開始 か ら. リフ トア ップ され たPC舗. 約3年 を経 過 しよ う と して い る が,そ の 残 留 沈 下 は. 装 版 と路 盤 との 間 に は,. 当初 の 予 想 を上 回 る早 さで 出現 してい る こ とが確 認. PC舗. され,特 に 不 同沈 下 の傾 向 が大 き い箇 所 の舗 装 高 修. 方 式 に よ る グラ ウ ト材 の 充填 が 一 般 的 で あ る.材 料. 正 は急 務 を要 す る状 況 とい え る.. に つ い て の 明確 な規 定 は な い が,流 動 性 が極 め て 良. リフ トア ップ,法 の概 要 は後 述 す る が,PC舗. 装 版 上 に 開 け られ た グ ラ ウ ト孔 よ り 自然 流 下. い 材 料 で あ り,空 港 施 設 な どの 閉 鎖 時 間 を 出来 る だ. 装. 版 の リフ トア ップ後 に 注 入 され る グ ラ ウ ト材 は,そ. け短 縮 す る 必要 の あ る場 合 に は,急 硬 性 の あ る材 料. の施 工 能 率,,事. が 望 まれ,そ れ 以外 の 場 合 に は1日 程 度 の養 生 で 走. 費 に 大 き く関与 す る.こ の グラ ウ. ト材 につ い て,施 工性 の 向上 を 目的 と した 改 良,さ. 行 荷 重 が 支 持 で き る材 料 が選 定 され て きた. PC舗. らに グラ ウ ト層 の発 生応 力 等 を整 理 し,構 造 の安 定. 装,法 開発 時 に は,,法. 全 体について十分. を 図 る こ とを 目的 に検 討 を行 っ た.本 論 文 は,こ れ. な検 討 が な され た とは い え,グ ラ ウ ト材 に つ い て は,. らの検 討 の概 要 と,得 られ た グラ ウ ト材 に つ い て 報. セ メ ン ト安 定 処 理 路盤 と して の 材 料規 定 が 適 用 され. 告 す る もの で あ る.. て き た.こ の 規 定 に 従 って 早 い 時 期 に 施 工 され た 事 例 の 中 で,交 通 荷 重 の 繰 り返 し作 用 に よ り,路 床 ・ 路 盤 材 料 が 目地 や ひ び 割 れ 部 分 か ら舗 装 表 面 に吹 き. 2.リ. フ トア ッ プ 工 法 の 概 要. 出す,い わ ゆ るポ ン ピ ン グ の 発 生 が認 め られ た.こ の事 例 か ら,従 来 の 規 定 下 の配 合 に よ る グ ラ ウ ト材 の耐 久 性 は 懸 念 され て い た.調 査 に よ る と,ポ ン ピ. (1)リ フ トア ップ工 法 に つ い て1) 装 の 沈 下 部 分 に所 定. ン グ 発 生 箇 所 の上 層 路 盤 に は水 硬 性 粒 度 調 整 ス ラ グ. の 間 隔 で 電 動 油 圧 ジ ャ ッキ(以 下 ジ ャ ッキ)を 取 り. 上 層 路 盤 材 が用 い られ て お り,十 分 な 強度 が確 認 さ. 付 け て,コ ン ピュー ター 制 御 に よ りこれ らを 同時 に. れ て い る.こ の こ とか ら,グ ラ ウ ト材 自体 が 雨水 や. 作 動 させ,そ の圧 力 をPC舗. 地 下 水 に よ り水浸 した状 況 下 で 荷 重 が繰 り返 し作 用. リフ トア ップ工 法 は,PC舗. 装 版 と路 盤 上 の反 力 盤. に作 用 させ る こ とに よ り,所 定 の高 さにPC舗. 装版. した た め に 起 こっ た と もの と判 断 され た.. 装版 と. また,試 験 施 工 時 に グ ラ ウ ト材 の ブ リー ジ ン グに. 路 盤 との空 隙 に グ ラ ウ トを充 填 して復 元 す る もの で. よ り舗 装 版 と路盤 との 間 に一 部 微 細 な 空 隙 が認 め ら. あ る(図‑2).. れ た こ とか ら も,PC舗. を持 ち 上 げ,そ の後 リフ トア ップ したPC舗. 装 の 主 た る破 損 原 因 は,グ. ラ ウ ト材 で あ る こ とが 推 測 され た. PC舗. 装 版 下 の グ ラ ウ トは特 に 厚 さが 薄 い 場 合,. 従 来 の グ ラ ウ ト材 で は 比 較 的 変 形 係 数 が 大 きい こ と と相 ま っ て,大 き な 曲 げ 作用 を 受 け る とひ び 割 れ る 可能 性 が あ る 。そ の 対 策 と して,グ ラ ウ ト材 の 変形 係 数 を 小 さ く し,破 壊 ひ ず み を 大 き くす る こ とが 考 え られ る.ま た,路 盤 の 変形 係 数 が設 計 当 初 の値 が 確保 出 来 て い る場 合 に は,グ ラ ウ ト材 の 変形 係 数 が 小 さい 材 料 を 用 い る こ と も可 能 で は あ るが,ホ ン ビ ン グ防 止 とい っ た観 点 か ら現 行 の セ メ ン ト安 定 処 理 材 程 度 の もの が 必 要 と も考 え られ,さ. らに,路 盤 の. 支 持 力係 数 が 何 らか の 原 因 で低 下 した 場 合 は高 変 形 係 数 を 有 す る材 料 選 定 が必 要 と も考 え られ る.3) 図‑2電. この よ うに グ ラ ウ ト材 の 強度,耐 久 性,変 形 係 数. 動 油 圧 ジ ャ ッキ. 等 の 関係 が 明確 に は な っ て い な い のが 現 状 で あ る. リフ トア ップ 時 に は,反 力 盤 の 上 に 設 け られ た鋼 性 台 座 が 積 み 重 ね られ,ジ. ャ ッキ の荷 重 を反 力 盤 に. 伝 達 す る.所 定 の リフ トア ップ終 了後,PC舗. 装版. 3.検. 討概要. は仮 留 め され,ジ ャ ッキ は次 の ジ ャ ッキ ア ップ 地 点 (1)望 まれ る グラ ウ ト材 に つ い て. に移 され る.. 施,性. よ り望 ま れ る グ ラ ウ ト材 の 品 質 に つ い て は. 以 下 の よ うに整 理 した. ―300―.
(3) 各 層 の 諸 元 は 表‑1の. a)グ ラ ウ トの 注 入 は 充 填 性 か ら 自 然 流 下 方 式 を 採 用 し て い る.こ. の た め,施. とお り と し た.. 表‑1各. 工 性 か ら極 め て 流 動 性 の. 層の諸元表. 良 い も の が 望 ま れ る. b)夜 間 施 工,昼. 間 解 放 の 設 定 の 場 合,望. まれ るグ. ラ ウ ト材 は 短 時 間 で 強 度 発 現 す る も の で あ り,さ. ら. に 可 使 時 間 が あ る 程 度 確 保 され る 材 料 が 望 ま れ る. ポ ン ピ ン グ 現 象 が 認 め られ て い る こ と よ り,構 性 の 面 か ら,繰. 造. り返 し荷 重 に 対 して の 耐 久 性 に つ い. て も グ ラ ウ ト材 の 品 質 と して 望 ま れ る 要 素 で あ る.. (2)強. (4)計 算 手 法. 度設 定方法について. a)多 層 弾性 版 理 論(BISAR)に. 従 来 グ ラ ウ ト層 の 強 度 の 規 定 は 基 本 的 に セ メ ン ト 安 定 処 理 路 盤 を 前 提 に 設 定 さ れ て お り,一. 般 的には. 強 度 に 関 す る 規 定 は 圧 縮 強 度 の み と し て お り,そ 値 に つ い て も 明 確 で は な か っ た,実. の. よ る解 析. 多 層弾 性 版 で は,表 層 以 下路 床 ま で の 各 層 を評 価 し解 析 を 行 った.解 析 モ デ ル を図‑4に. 示 す.. 際には グラウ ト. 層 に は そ の 他 の 応 力 が 発 生 してい る こ とが 予 測 され る.こ. れ ら の 発 生 応 力 を 求 め る こ と に よ り,グ. ト材 の 強 度 設 定 を す る べ く,整. ラウ. 理 を 行 っ た.. 発 生 応 力 の 算 出 に は 以 下 の 方 法 に よ る 結 果 よ り判 断 した. a)多 層 弾 性 版 プ ロ グ ラ ム(BISAR)に. よ り,グ. ラ. よ り,グ. ラ. 装 版 の 中 央 部 に 航 空 機 荷 重 を 載 荷 し,グ. ラ. ウ ト層 の 各 応 力 を 算 出 す る. b)有 限 要 素 法(3次. 元FEM解. 析)に. ウ ト層 の 各 応 力 を 算 出 す る. PC舗. ウ ト層 変 形 係 数 を 変 化 さ せ た 場 合 の 発 生 応 力 を 試 算 し これ を 整 理 ・比 較 した.. (3)計. b)有 限 要 素 法(3次. 算条件. 設 計 荷 重 は,「 領 」4)に. 空 港 コ ン ク リー ト舗 装 構 造 設 計 要. 基 づ い て設 計 対 象 機 種 を ボ ー イ ン グ. 747‑4001脚4輪 は1日. 図‑4BISARに. と した(図‑3).グ. ラ ウ ト層 厚. の 最 大 リ フ トア ッ プ 量 よ り10cmと. 設 定 し,. 3次 元FEMで 2層(PC舗. 元FEM)に. よ る解 析. は バ ネ に て 支持 され た 弾 性 床 上 の 装 版+グ. 行 っ た.こ. よ る解 析 モ デ ル 図. ラ ウ ト層)の. の 際 の バ ネ 定 数 に つ い て は,路. 各 層 を 評 価 し,「. 領 」 に 示 され る,PC舗. 10,000,50,000,100,000,200,000kgf/cm2(0.98,. 支 持 力 係 数K75=7kgf/cm3(68.6N/cm3)に の7種. 類. し た.解. 盤 以下の. 空 港 コ ン ク リー ト舗 装 構 造 設 計 要. グ ラ ウ ト層 の 変 形 係 数 は1,000,3,000,5,000,. 2.9,4.9,9.8,49,98,196N/m2). 版 と して解 析 を. 装 の 際 に必 要 と され る路 盤. 析 モ デ ル を 図‑5に. 示 す が,境. よ り設 定 界条件 とし. て 一部 水 平 方 向 の 移 動 を 拘 束 し た.. と し た.. 図‑3. 図‑5. 1主 脚 車輪 の配 置 型 式 図 ―301―. 3次 元FEMに. よ る解 析 モ デ ル図.
(4) (5)解. 析結果. 向 を 示 し た(図‑7).. a)多 層 弾 性 版 理 論(BISAR)に. よ る解 析 結 果. 解 析 結 果 は 変 形 係 数 毎 の 応 力 度 の 変 化 と して 図‑ 6に 示 す が,発. 生 応 力 は 圧 縮,引. 張 と も変形 係 数 が. 大 き く な る に 従 い 増 加 す る 傾 向 と な っ た.圧. 縮応 力. は グ ラ ウ ト層 上 縁 に 発 生 す る 鉛 直 方 向 圧 縮 応 力 度 が 支 配 的 で あ り,変. 形 係 数200,000kgf/cm2(196N/m2). で 応 力 度 は5.2kgf/cm2(0.51N/mm2)と 平 方 向 に 関 し て は,変 発 生 す る も の の,支. な っ た.水. 形 係 数 の 小 さい 場 合 に 微 小 に. 配 的 で は な く グ ラ ウ ト材 の 変 形. 係 数 が 大 き く な る に 従 い 消 散 す る.引 係 数3,000kgf/cm2(29N/m2)程 生. 張 応 力 は変 形. 度 か ら水 平 方 向 に 発. し,200,000kgf/cm2(196N/m2)で. 28kgf/cm2(2.7N/mm2)程. 応 力 表 は. 度 と な る.. 図‑6(1)BISARに. よ る 解 析 結 果(圧. 縮 応 力 度). 図‑7(1)3次. 元FEMに. よ る 解 析 結 果(圧. 縮 応 力 度). 図‑7(2)3次. 元FEMに. よ る 解 析 結 果(引. 張 応 力度). (6)解 析 結 果 の ス ペ ック へ の 反 映 前 述 の解 析 結 果 を得 て,求 め られ る グ ラ ウ ト材 の スヘ ッ クに つ い て 検 討 を行 っ た.ス ペ ックは,施 工 ハ ター ン に よ り強 度 発 現 材 齢 を2種 類 に 大 別 した . 昼 ・夜 間 に て 施 工 可 能 な状 況 に お い て は 強度 発 現 時 期 を24時. 間 と した.夜. 合 に つ い て は,1サ. 間 施 工 の み に 限 定 され る場. イ クル の 最 終 グ ラ ウ ト注 入 後,. す ぐに供 用 開 始 す る こ とを考 慮 し,急 速 な 強度 発 現 が 必要 とな る,こ の た め発 現 時 期 を2時 間 と した. 所 要 強度 の設 定 に 関 して,ま ず,圧 縮 強度 に つ い て は,昼 図‑6(2)BISARに. よ る 解 析 結 果(引. b)有 限 要 素 法(3次. 元FEM)に. 結 果 的 に はBISARに 示 し た.た. だ し,BISARで. 方 向 の 応 力 が 発 生 し,圧. グ ラ フ の 大 きい 部 分 を取 り,図‑8を. よ る もの と 同 じよ うな 値 を は 見 られ な か っ た 水 平 縮 応 力 は,水. 向 応 力 度 と 交 叉 し支 配 的 と な る.引. 平方向応力度 上 で鉛 直方 張応 力 は 鉛 直 方. 向 に 一 定 し た 微 小 な 応 力 が 得 られ た が,水 応 力 度 はBISARに. み の場 合 の 各 々の 発 現 時 期 での 強 度 規 定 を,2手 法 の解 析 結 果 よ り得 られ た,変 形 係 数‑圧 縮 応 力 表 の. 張 応 力 表). よ る解 析 結 果. が 変 形 係 数30,000kgf/cm2(29N/m2)以. ・夜 間施 工 可 能 な場 合,お よ び夜 間施 工 の. 作成 し,こ の. 範 囲 内 に 入 る材 料 と した.ま た,長 期 材 令 強度(7 日)と して は,施 工 パ ター ン にか かわ らずPC舗. 装. の設 計 思 想 を確 保 す る こ とを考 慮 し,上 層 路 盤 材 と しての セ メ ン ト安 定 処 理材 の一 軸 圧 縮 強 度 で あ る値, 20kgf/cm2(1.96N/mm2)以. 上 と した.. 平方向 の. 引張 強 度 につ い て は,初 期 材 齢 で変 形 係 数 の小 さ. よ る もの と極 め て 同 じ よ うな 傾. い 材 料 につ い て は 引 張 強 度 の 測 定 方 法 等 に問 題 が あ. ―302―.
(5) る た め,長. 期 材 齢 強 度(7日)の. れ に 対 し て も,解 様 に 図‑9の. グ ラ ウ トの 充填 は,自 然 流 下 方式 で行 われ るた め,. み の 規 定 と し,こ. グ ラ ウ ト材 は極 め て流 動 性 が よ く,さ らに 可使 時 間. 析 結 果 の グ ラ フ か ら圧 縮 強 度 と 同. に つ い て は 長 い 方 が よ い と考 え られ る.1回. 範 囲 内 に あ る こ と と した.. での充. 填 量 と充 填 時 間 の 関係 か ら可使 時 間 を設 定 し,流 動 性 に 関 して は,流 下 時 間 の規 定 を設 定 した(表‑2). 表‑2施工. 性 に 関 す る スペ ッ ク 表. *1. JAロ. ー トに よ る. 尚,ブ リー ジ ン グ率 は1.0%以 下 と した が,ブ リ ー ジ ン グに よ る空 隙 の 可 能 性 を 考 え,基 本 的 に は認 め られ な い こ とが望 ま しい との注 釈 を加 え規 定 した. また,耐 久 性 を確 認 す る た め,「 繰 返 し荷 重 に 対 図‑8変. 形係 数‑圧 縮 強 度 図. す る安 全 性 確 認 試 験 」 と して,応 力 レベ ル を解 析 結 果 よ り求 め られ た,そ の材 料 の 変 形 係 数 に 対す る 発 生 応 力 と し,水 浸 状 態 で繰 返 し回 数10万. 回 と して. 目視 に よ る破 壊 が認 め られ な い こ と と して 規 定 した. 以 上 の条 件 を も とに材 料 の抽 出 を 行 った.. 4.グ. ラ ウ ト材 料 に つ い て. 前 出 の スペ ッ クに適 合 す る と考 え られ る材 料 の試 験 結 果 の 一 例 を 表‑3に. 示 す.得. られ た材 料 はA,. Bに つ い て は,耐 久性 等 を考 慮 し,特 殊 な 無機 質 フ ィ ラー(粉 体)を 骨 材 と した モ ル タル 系 グ ラ ウ ト材 図‑9変. 形 係数‑引. で あ り,材 料Cに つ い て は ア ス フ ァル ト乳 剤 を結 合. 張強度図. 表‑3(1)グ. ラ ウ ト材 試 験 結 果. 一 覧 表(昼. 表‑3(2)グ. ラ ウ ト材 試 験 結 果 一 覧 表(夜. ・夜 間 施 工 の 場 合). 間 施 工 の 場 合). *2. 結 合材 とはセ メン ト,混 和 剤,石 ―303―. 粉.フィラ. ー、 ア スフ ァ ル ト乳 剤 等 を 含ん た もの とす る.
(6) 材 と した,セ メ トアス フ ァル トヘ ー ス トで あ る.. 載 荷 時 に 大 き な応 力 が 発 生 す る も の と考 え られ る.. 圧 縮 強表 に 多 少 の ば らつ きが あ っ た もの の,そ の 変 形 係 数 は,い ず れ も さ ほ ど高 い もの で は な く,強 表 に 関 して もス ベ ックを 満 足 す る もの で あ った.ま た,繰. た だ し,得 られ た材 料 に 関 して は,隅 角 部 載 荷 時 の 試 算 結 果 に対 して も概 ね満 足 す る もの で あ っ た. 確 立 され た 解 析 手 法 が な い 現 状 で は3次 元FEM. り返 し荷 重 に 対 す る安 全 性 確 認 試 験 は,応 力. に よる解 析 結 果 につ い て の検 証 は 十 分 な検 討 を 要 す. レベ ル が低 い た め試 験 が 困 難 な材 料 も あ り,明 確 な. る もの と思 わ れ る.ま た,グ ラ ウ ト材 の スヘ ッ クに. 結 果 は得 られ な か っ た の が 現 状 で あ る.. 関 して も,実 証 試 験 の 必 要性 を感 ず る もので あ る.. 5.お わ りに. 謝 辞:グ. グ ラ ウ ト層 に 発 生 す る応 力 は,BISARと3次 FEMの2つ. 元. の手 法 に よ り求 め た が,結 果 は概 ね 同. 様 の 傾 向 を示 した.解 析 結 果 を基 に設 定 した グ ラ ウ ト材 の スペ ック に対 して,得. ラ ウ ト材 の 調 査 に あ た っ て は(社)セ. ト協 会 の ご協 力 を得 た.さ. らに,PC舗. メン. 装 の リフ ト. ア ップ工 法 の 施 工 性 向上 に 関 して は,「 東 京 国 際 空 港 エ フ ロ ン舗 装 勾 配 修 正 調 査 検 討 委 員会(委 員 長:. られ た材 料 はセ メ ン ト. 佐 藤 勝 久 長 岡 工 業 高 等 専 門 学 校 教 授)」 の 中で ご審. 系 グ ラ ウ ト材 が ほ とん どで あ り,そ の 特性 に 大 差 な. 議 頂 い た.委 員長 を は じめ,各 委 員 の皆 様 方 に 厚 く. は か っ た が,流 動 性 が よ く低 弾 性 で所 要 の 強 度 を有. 御 礼 申 し上 げ る.. す る材 料 は得 られ た と考 え る. 今 回,グ ラ ウ ト層応 力表 の 算 出 は荷 重 載 荷位 置 を PC舗. 参 考 文 献. 装 版 中央 と した が,版 端 部 は 版 厚 が25cmに. 増 厚 され て お り,さ らに 枕 版(コ ン ク リー ト製 で 幅. 1) 常 陸 壮 介,. 1m,厚. 港 に お け る プ レ ス ト レ ス トコ ン ク リー ト(PC)舗. さ18cm)に. 特 にPC舗. て 支 持 され て い る と は い え,. 装 版 縁 部,隅 角部,お. よび 枕 版 境 界 位 置. 塩 見 雅 樹, 池 田 直 太, 梅 野 修 一:. リ フ ト ア ッ プ 工 法,. 土 と 基 礎,. 等 に 荷 重 が 載 荷 され た 場 合 は,局 部 的 に 応 力 が発 生. Ser.No.445,. PP.28‑31,. 1995.2.. して い る こ と は 予 測 で き,整 理 され る 必 要 が あ る.. 2) 佐 藤 勝 久,. 八 谷 好 高,. 上 中 正 志,. こ の 際,応 力 算 出手 法 が 明確 で は な い が,3次. 塚 田 悟:. EMに. 元F. よ る解 析 が 考 え られ る.試 算 で は 隅 角 部 載 荷. リ フ トア ッ プ 工 法 の 開 発,. と同 様 なモ デ ル で 解 析 を 行 う と(枕 版 の 効 果 を考 慮. 3) 八 谷 好 高,. し,路 盤 支 持 力 係 数 は20kgf/cm3(196N/cm3)相. 舗 装 用 グ ラ ウ ト材 の 品 質,. 2〜6倍. 角部 載 荷 時 は 中央 部 載 荷 時 に 比 べ,約. PP.1‑27,. の圧 縮 応 力 表 を示 した.八 谷 等3)に よ る と,. Westergaard公 式 と有 限 要 素 法 に よ る グ ラ ウ ト材 強. PP.49‑76,. 犬 飼 晴 雄,. No.2,. 川 本 幸 広,. 第28巻. 1989.6.. 福 手 勤,. 梅 野 修一,. 田 中 順:. コ ン ク リー ト. 港 湾 技 研 資 料,. No.818,. 1995.12.. 4) 運 輸 省 航 空 局: (財)航. Vol.43,. 港 湾 技 術 研 究 所 報 告,. 第2号,. と した),隅. 装の. 沈 下 し た プ レ ス トレ ス ト コ ン ク リ ー ト舗 装 版 の. を想 定 した 場 合,中 央 部 載 荷 解 析 時 の3次 元FEM 当. 東京国際空. 空 港 コ ン ク リ ー ト舗 装 構 造 設 計 要 領,. 空 振 興 財 団,. 1990.. 度 の検 証 の 中 で,隅 角 部 載 荷 時 は 中央 部 の 約5倍 の 応 力 を 示 して お り,発 生頻 表 は 低 い も の の,隅 角 部. STUDY ON QUALITY OF GROUT MATERIALS FOR PC PAVEMENT LIFT-UP METHOD Akira UEZONO, Tadashi NAKASIMA, Takeshi MIYAUCHI, Yasuo IMAI and Masahiro INADA ABSTRACT; In case of lifting up a large scale PC pavement, grout injection is an important factor for construction and economy. In case that it is necessary that shorten closing time of airport facilities as it is possible, high-early-strength materials were hoped, and without that case grout materials that can support with 1 day curing was selected. For a lift-up method construction at PC pavement, we reviewed about a quality of grout materials for a purpose that considers improvement of construction and arranges stress of grout layer to stabilize of structure. This paper reports summary of examinations about grout materials_ ―304―.
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