土木学会論文集 E1（舗装工学）, Vol.69, No.3（舗装工学論文集第 18 巻）, I_149-I_157, 2013.
鋼床版補強用新型ハイブリッド
ポーラスコンクリート舗装の開発
遠藤大樹
1・竹津ひとみ
2・久利良夫
3・鎌田 修
4・横田慎也
5 1正会員 住友大阪セメント株式会社 セメント・コンクリート研究所 （〒551-0021 大阪市大正区南恩加島7-1-55） E-mail : [email protected] 2正会員 住友大阪セメント株式会社 セメント・コンクリート研究所 （〒551-0021 大阪市大正区南恩加島7-1-55） 3 正会員 博（工）阪神高速道路技術センター 企画研究部 （〒541-0054 大阪市中央区南本町 4-5-7） 4 正会員 博（工）鹿島道路株式会社 技術研究所 （〒182-0036 東京都調布市飛田給 2-19-1） 5 正会員 鹿島道路株式会社 技術研究所 （〒182-0036 東京都調布市飛田給 2-19-1） 近年，鋼床版に発生する疲労ひび割れ低減に寄与させるため，アスファルト舗装の替わりに鋼繊維補強コン クリート（SFRC）が適用される事例がある．しかし，SFRC 上の表層としてアスファルト混合物を舗設した場 合，SFRC 層が薄くなると同時に，防水処理工，アスファルト混合物舗設工等の 2 つの工程が必要となる．そ こで，コンクリート中のモルタルにチクソトロピー性を付与し，1 層施工で表面はアスファルト舗装と同等な 騒音低減性と路面排水機能を有し，かつ底面は密実な状態でコンクリート版全体では遮水機能を併せ持つ，新 しいコンクリート舗装技術の開発について検討した．その結果，良好なフレッシュ性状，硬化性状を得ること ができ，実機により通常のポーラスコンクリートと同様な敷均しが可能であることを確認することができた．Key Words : steel plate deck, permeable, waterproof property, thixotopic workability
１．はじめに 近年，ライフサイクルコストの観点から，コンクリー ト舗装が注目されている．コンクリート舗装は，アスフ ァルト舗装に比べて流動わだち掘れが生じにくく，油漏 れが原因のポットホールや骨材飛散が起こりにくい等の 長所がある．また，鋼床版舗装の基層に鋼繊維補強コン クリート（SFRC）を適用して鋼床版の疲労ひび割れ低減 に寄与させる適用事例もある．しかし，一般的に表層と する場合，交通騒音が大きくなり易く，SFRC 上の表層 としてアスファルト混合物を舗設する複合体の場合は， コンクリート舗装厚が薄くなり疲労対策効果が低くなる と同時に，SFRC を打設後に防水処理工，アスファルト 混合物舗設工等の 2 つの工程が必要となる． 交通騒音の低減に効果のあるコンクリート舗装として は，ポーラスコンクリート舗装が有効であるが，鋼床版 上に適用する場合には，雨水が浸透することにより，鋼 床版に発錆が予想されるため，防水面に課題が生じる． 低騒音化舗装の既存技術として小粒径粗骨材を用いたコ ンクリートの洗い出し工法があるが，密粒度アスファル トと同等の騒音レベルという報告例 1)もあり，効果の確 実性に課題がある． 表面がポーラスコンクリートのような騒音低減機能や 路面排水機能を有し，舗装断面の中央から底面に遮水機 能を併せもつコンクリート舗装であれば，上記の課題が 解決でき，更に施工工程を減らすことが可能となれば， 非常に機能的かつ効率的なコンクリート舗装となる．ア スファルト舗装では，1 層施工で騒音低減機能と遮水機 能を併せ持つ混合物が開発され2) , 3)，NEXCO で「高機能 Ⅱ型用混合物」として適用されている．しかし，剛性の 関係から鋼床版補強には適さない． そこで筆者らは，供用中の既設鋼床版の補強を対象と して，コンクリートの打設から交通開放までを１日と設 定し，1 層施工で表面がポーラスな状態で騒音低減機能、 路面排水機能および遮水機能を併せ持つ，新しいコンク リート舗装技術を開発することとした． ２．チクソトロピー性を利用した新型ハイブリッド コンクリート舗装の開発
ポーラスコンクリートは，粗骨材の周りにモルタル被 膜を作り，締固め時に空隙を確保しつつ，モルタル被膜 が結合して強度が得られる．このモルタル被膜を配合上 で厚くし，コンクリート内部の空隙を十分に埋めるとと もに表面付近のモルタル被膜のみをポーラスコンクリー ト並みにできれば，アスファルト舗装の機能性 SMA や 高機能Ⅱ型用混合物のような性状のコンクリートができ るものと考えられる． しかし，ポーラスコンクリートの被膜を単純に厚くす るといった配合にするには，粗骨材に対するモルタルの 量が多くなり，材料分離が生じ易くなる．そこで，この 課題を解決するために筆者らはチクソトロピー性を利用 することに着目した． (1) チクソトロピー性混和材 チクソトロピー性とは，図-1 に示すように，物質にあ るせん断速度で振動等を与えた場合に粘度が低下し，静 止させると粘度が回復する現象をいう．図-2 に新たに開 発したハイブリッドコンクリートのイメージ図を示す． 新型ハイブリッドコンクリートは，通常のポーラスコン クリート4)よりモルタルの量を多くし，チクソトロピー 性を有した混和材を混入することにより，舗設時の敷均 しや締固め時の振動を加えることでモルタルの粘性が小 さくなり，表面付近の余剰なモルタルを下部に落とし込 むことが可能となる．また，振動除去後はモルタルの粘 性が大きくなるため，過度のモルタルの流動を防ぐこと によって，表面付近がポーラスコンクリートと同等の状 態となり，下面には落とし込んだモルタルが遮水性を確 保するものである． 写真-1 に新型ハイブリッドコンクリートの硬化性状 を示す．結果，表面がポーラスの状態となり，透水層を 有し，底面は密実な状態となり，版全体では遮水層を有 する構造となる． チクソトロピー性を付与する混和材は，減水成分とチ クソトロピー性を付与させた樹脂を主成分とする新たに 開発した専用の粉体特殊混和材である．低水セメント比 での混合を可能とさせ，静止状態ではモルタルの流動を 防ぎ，振動を加えた際にモルタルの流動性を向上させる ことができるものである． (2) 目標性能 鋼床版疲労対策への適用や重交通路線への適用を考慮 した場合，密実なコンクリート層は厚い方が良いことか ら，厚さ方向には上部から粗骨材数個分のみをポーラス な状態とし，それより下部は遮水性を持たせるようにし， 同時に，ポーラス部の骨材飛散抵抗性を確保することを 目標とした．表面付近のポーラスな部分の透水層の厚さ やモルタルの被膜厚さは，モルタル量や振動を加えた際 のモルタルの流動性が寄与し，配合で調整できる．モル タルの流動性は，混和材量やモルタルに対する細骨材の 量等で調整することが可能である．ただし，細骨材で調 整する場合，骨材の産地や細骨材の粒度が極端に変われ ば，モルタルの流動性も異なる． 本論文では，室内試験により骨材種類がフレッシュ性 状および硬化性状に及ぼす影響を確認し，実機試験によ り製造，運搬，敷き均しの可否，硬化性能を確認した． ３．室内試験 室内試験における検討は，それぞれ産地が異なる細骨 材と粗骨材を組み合わせた 2 種類の骨材を使用してフレ ッシュ性状および硬化性能を確認した． (1) 使用材料 使用材料を表-1 に示す．本研究では 1 日での交通開放 時間 粘 度 ← せん断 → ← 静止 → ← せん断 → 図-1 チクソトロピー性概念図 粗骨材 モルタル沈降 底面：密実な状態 表面：ポーラスな状態 チクソトロピー性を 有したモルタル 振動を加えている状態 振動除去後の静止状態 図-2 新型ハイブリッドコンクリート概念図 写真-1 新型ハイブリッドコンクリート硬化性状 底面 側面 表面
を可能とする補修工事を対象とし，超早強セメントを使 用した．骨材は，粗粒率，実積率の異なる細骨材および 粗骨材を組み合わせた 2 種類を使用した．組み合わせた 骨材の性状を表-2 に示す．骨材①は，細骨材の粗粒率が 小さく細かいものであり，骨材②は，細骨材の粗粒率が 骨材①より大きく，粗めであるが，粗骨材は骨材①より も実積率が大きく締固め易い骨材を使用した． (2) コンクリートの配合 検討した配合を表-3 に示す．配合は，粗骨材に対する モルタルの容積比（Vm/Vg）でおおよその締固め率を調 整し，モルタルに対する細骨材の容積比（Vs/Vm）でモ ルタルの流動性等のフレッシュ性状を調整した．それぞ れの骨材を用いて Vs/Vm を変化させ，静止状態で材料分 離をせず，かつ振動を加えたときに敢えて材料分離を起 こすようなモルタルの流動性を確保できる配合を決定し た． (3) フレッシュ性状評価方法 新型ハイブリッドコンクリートのフレッシュ性状の評 価方法を写真-2 に示し，以下に試験方法について述べる． a) 動的ダレ試験 新型ハイブリッドコンクリートの施工時における必要 なフレッシュ性状として，静止状態ではモルタルの流動 性が低く，振動時ではモルタルの流動性を増大させる必 要がある．動的ダレ試験は，施工時の振動により，表面 付近の余剰なモルタルを下部に落とし込むことを模擬し た試験方法であり，振動を加えた際のモルタルの流動性 を評価するためのものである． 試験は，試料 2kg を 4.75mm ふるい上に投入し，型枠 バイブレータを使用して 30 秒間振動を与える．振動によ って 4.75mm ふるいを通過したモルタルの質量を測定し， 試料の質量との割合を動的ダレ率として評価する．動的 ダレ試験により，静止状態では材料分離せず，振動を加 えることでモルタルが流動する最適なフレッシュ性状を 決定することができる． b) タンパ締固め試験 タンパ締固め試験は，新型ハイブリッドコンクリート の締固め性を評価するためのものである． 試験は，圧縮強度試験用供試体型枠（φ=100mm）を 使用し，型枠内に供試体厚さ 100mm で理論的締固め度 が 100 となる重量の試料を投入する．試料の上から電動 タンパで 10 秒間締固めた際の締固め度を算出し， 締固 め率とする．タンパ締固め試験により，締固め性の良い 配合を決定することができる． (4) 配合の決定方法 新型ハイブリッドコンクリートの配合を決定する方法 として，動的ダレ試験と Vs/Vm の関係から最適な Vs/Vm を決定した．なお，Vm/Vg は締固め率が 100±5％にな る 52.5%および 55.0%とした． a) 動的ダレ率と Vs/Vm の関係 動的ダレ率と Vs/Vm の関係を図-3 に示す．骨材の種 類に関わらず，Vs/Vm が大きくなるに従い，動的ダレ率 は低下した．それに伴い，モルタルを下部へ落とし込み にくくなる．また，Vs/Vm が小さくなるに従い，動的ダ レ率は増加し，それに伴い静止状態でモルタルの材料分 離が生じ易い結果となった． b) 骨材種類の影響 骨材①では，図-3 の動的ダレ率と Vs/Vm の関係から Vs/Vm=21%を境に動的ダレ率が大きく変わることが認 められ，Vs/Vm=21%よりも小さい場合は，モルタルが軟 らかくなり，ダレ易い．逆に Vs/Vm=21%よりも大きい 表-1 使用材料 材料 略記 仕様 密度（g/cm3） 水 W 上水道水 1.00 セメント C 超早強セメント 3.11 細骨材 S1 栃木県佐野産 陸砂 2.64 S2 佐賀県唐津産 海砂 2.59 粗骨材 G1 栃木県佐野産 6 号砕石 2.65 G2 兵庫県西島産 6 号砕石 2.62 混和材 TA 特殊混和材 1.20 鋼繊維 Fi 防錆型鋼繊維 7.85 表-2 組み合わせ骨材の性状 材料 略記 粗粒率 実積率 骨材① S1 1.93 --- G1 6.29 59.3 骨材② S2 2.82 ---- G2 6.08 61.3 表-3 配合表 骨材 種類 配合 No. W/C (%) Vm/Vg (%) Vs/Vm (%) Void (%) 単位量（kg/m3） W C TA S1 S2 G1 G2 骨材① 1 27.5 55.0 16.0 12 119 433 17 130 1480 2 21.0 112 407 17 170 1480 3 23.5 108 394 17 191 1480 4 26.0 105 381 17 211 1480 骨材② 5 27.5 52.5 17.0 12 114 415 17 131 1488 6 55.0 21.0 112 407 17 167 1464 7 55.0 23.5 108 394 17 187 1464 Vm/Vg：粗骨材に対するモルタル容積比，Vs/Vm：モルタルに対する細骨材容積比，void：空隙率
場合は，硬くなり，動的ダレ率が小さくなる傾向となっ た．そのため，Vs/Vm＝21.0%を最適な Vs/Vm として決 定した．しかし，骨材①と骨材②を比較すると動的ダレ 率が大きく異なる結果となり，骨材性状の違いによりモ ルタルの流動性が変わることがわかった． 目標とするフレッシュ性状は，静止状態で材料分離を 生じず，かつ動的ダレ率も確保されるものである．骨材 ①の細骨材は，粗粒率が小さいためモルタルの粘性が強 く，静止状態では材料分離は生じにくい．逆に振動を加 えると，動的ダレ試験用の 4.25mm ふるいをモルタルが 通過し易くなり，動的ダレ率が得やすい傾向にあった． 一方，骨材②の細骨材は，骨材①よりも粗粒率が大きい ためモルタルの粘性が低く，静止状態で材料分離が生じ 易い結果となった．粘性を確保するために Vs/Vm を増加 させると，振動を加えてもダレにくくなる傾向にあった． その中でも静止状態で材料分離を生じず，動的ダレ率が 確保できるVs/Vm＝17.0%を最適Vs/Vm として決定した． (5) 硬化性能 鋼床版上での施工を考慮して，決定した配合に鋼繊維 を 60kg/m3外割りで添加し，曲げ強度および曲げじん性 を確認した．なお，事前に配合 No.2 に鋼繊維を添加した ところ動的ダレ率が 7.5%から 6.7%となり，その差は 0.8%であった．このため，鋼繊維 60kg/m3の場合，動的 ダレ率等のフレッシュ性状に大きな変化がないことを確 認している．使用する鋼繊維は，ポーラス部からの雨水 の浸入による発錆を想定して，亜鉛メッキを施した防錆 型鋼繊維とした． a) 供試体作製方法 曲げ供試体は，示方配合の設計密度から 100mm× 100mm×400mm の角柱供試体容積分の重量を計量し， 上面をコテで軽く抑え，その上面を均すように型枠バイ ブレータで 30 秒間振動を加えて作製した． b) 曲げ強度試験結果 曲げ強度試験結果を図-4 に示す．曲げ強度試験は，供 試体の作製上，打設面にそのまま載荷し，目標値は 1 日 強度で 4.5N/mm2とした．骨材①と骨材②とでは，曲げ 強度に大きな違いはなく，動的ダレ率の小さかった骨材 ②でも曲げ強度に問題はないことがわかった． また，鋼床版上に適用する場合，条件によっては負曲 げ状態の応力が発生する箇所が存在する．供試体打設下 面から載荷する方法を「負曲げ」として骨材①に対して 試験を実施した．新型ハイブリッドコンクリートは，上 部にポーラスな部分が存在するために，負曲げ強度が下 がることが懸念されたが，負曲げ強度も通常の曲げ強度 と同程度に確保できることがわかった． さらに，比較として SFRC と骨材①の材齢 7 日におけ る曲げ強度試験結果を図-5 に示す．SFRC は， 超速硬セメントを用いて W/C=40%，鋼繊維を 100kg/m3 添加した通常鋼床版で使用されている配合とした．その 結果、骨材①は単体の SFRC の 70％程度の曲げ強度とな ったが、骨材①の密実部（5cm）と SFRC（5cm）を比較 すると、寸法効果の影響5)はあるものの密実部には空隙 部が少なくなったことにより，曲げ強度が大きくなり， SFRC と同程度の曲げ強度を有していた．このことから 新型ハイブリッドコンクリートの遮水層は，SFRC と同 程度の曲げ強度を有していることがわかった． 動的ダレ試験 タンパ締固め試験 写真-2 フレッシュ性状評価方法 0 5 10 15 5 10 15 20 25 30 35 Vs/Vm(%) 動的 ダ レ 率 (%) 骨材① 骨材② 図-3 動的ダレ率と Vs/Vm の関係 0 2 4 6 8 材齢１日 材齢7日 曲げ 強度 (N / m m 2 ） 骨材① 骨材② 骨材①負曲げ 図-4 曲げ強度試験結果 0 2 4 6 8 10 骨材① SFRC 骨材① （密実部） SFRC 供試体厚さ10cm 供試体厚さ5cm 曲 げ 強度( N / mm 2 ) 図-5 曲げ強度試験結果（SFRC 比較）
c) 曲げじん性試験結果 曲げタフネス試験 6)により，曲げ強度試験同様に骨材 ①の密実部（5cm）と SFRC（5cm）の材齢 7 日の変位量 と荷重の関係を求めた代表的な曲げタフネス試験結果を 図-6 に示す．その結果、骨材①の密実部（5cm）の曲げ じん性は 3.8N/mm2であり，単体 SFRC の曲げじん性は 6.2 N/mm2であったことから，単体の SFRC の方が新型 ハイブリッドコンクリートよりも曲げじん性が大きい結 果となった．しかし，図-7 に示すように近年鋼床版の疲 労対策として採用されている SFRC と密粒度アスファル ト混合物との複合体と新型ハイブリッドコンクリートを 比較した場合，剛性と曲げじん性は，新型ハイブリッド コンクリートが大きく上回っていることが確認できた． また，新型ハイブリッドコンクリートの骨材①と骨材② は同様な挙動を示しており，曲げじん性においても骨材 の違いによる大きな差はなかった． d) 骨材飛散抵抗性試験結果 往復チェーン型ラベリング試験 7)を骨材①の配合で実 施し，骨材飛散抵抗性を確認した．試験時のすり減り量 は，0.31cm2であり，過去に車道用ポーラスコンクリート の測定値が概ね 0.3～0.6cm2であったことから，骨材飛散 抵抗性も確保していることがわかった． e) タイヤ落下試験結果 タイヤ落下試験8)を骨材①の配合で実施し，騒音低減 効果を確認した．目標値を密粒度アスファルト混合物の 実測値 99.5dB(A)以下とした．その結果，95.2dB(A)とな り，密粒度アスファルト混合物よりも 4.3dB(A)程度騒音 値が低く，開発目的である騒音低減効果を確認できた． f) 乾燥収縮試験結果 試験方法は JISA1129-2 を参考に，ゲージプラグのみ供 試体表面のポーラス部と底面の密実部に貼り付け測定し た．供試体は脱型後 20±2℃の水中に浸せきし，材齢が 7 日になるまで養生し，材齢 7 日を測定開始材齢とした． 新型ハイブリッドコンクリートの乾燥収縮試験結果を図 -8 に示す．保存期間が 6 か月までの乾燥収縮量は表面と 底面ともに 500μ以下となった．また，表面のポーラス 部の収縮量が底面に比べて約 100μ程度小さい結果とな った．これは，底面の密実部に比べてセメント量が少な いことや，節点で構成している粗骨材量が多く，骨材の かみ合わせによる影響であるものと考えられる． ４．実用化に向けた検証 室内試験で骨材の種類に関わらず，良好な結果が得ら れたため，実用化に向けてアジテータ車による運搬，排 出方法および敷均し方法による検証を実施した． (1) 使用材料 使用材料を表-4 に示す．骨材は，実機プラント所有の 骨材を使用した． 0 2 4 6 8 10 0 0.5 1 1.5 2 2.5 変位量(mm) 荷重 (k N) 骨材①（5cm） SFRC（5cm） 図-6 曲げじん性試験結果（単体 SFRC 比較） 0 5 10 15 20 25 0 0.5 1 1.5 2 2.5 変位量(mm) 荷重 (k N) 骨材① 骨材② SFRC+密粒度アスファルト 図-7 曲げじん性試験結果（複合体比較） -800 -600 -400 -200 0 0 50 100 150 200 保存期間（日） 長 さ 変化 率（ ×1 0 -6 ） 表面 底面 図-8 乾燥収縮試験結果 表-4 使用材料 材料 略記 仕様 密度（g/cm3） 水 W 上水道水 1.00 セメント C 超早強セメント 3.11 細骨材 S2 佐賀県唐津産 海砂 2.59 粗骨材 G2 兵庫県西島産 6 号砕石 2.62 混和材 TA 特殊混和材 1.20 鋼繊維 Fi 防錆型鋼繊維 7.85 表-5 配合表 W/C (%) Vm/Vg (%) Vs/Vm (%) Void (%) Fi (kg/m3) 27.5 55.0 21.0 12 60 単位量（kg/m3） W C TA S2 G2 112 407 17 167 1464 Vm/Vg：粗骨材に対するモルタル容積比， Vs/Vm：モルタルに対する細骨材容積比，void：空隙率
(2) 配合試験結果 決定した配合を表-5 に示す．表-3 の配合 No.5 でフレ ッシュ性状を確認したところ，粗骨材に付着している細 粒分（5mm 以下）が室内試験時より 2%程度小さく，動 的ダレ率が 6.1%（室内試験時 3.1%）となった．このた め，Vs/Vm=17%から 21%に変更した結果，動的ダレ率 3.5%となったため，最適 Vs/Vm を 21%に決定した． (3) 製造方法の検討 室内ミキサで練混ぜる際は，練落とし直後にコンクリ ートを採取するために，経過時間による材料分離は生じ にくい．しかし，実際のアジテータ車運搬では，運搬中 の振動や経過時間によるモルタルの分離が懸念させる． そこで，新型ハイブリッドコンクリートを実際のプラン トのミキサで製造し，製造した 3m3分をアジテータ車に 積載し，運搬方法および排出方法について検討した． a) 運搬方法 実機プラントのミキサからアジテータ車へ練り落とし， アジテータ車のドラムを低速回転させて一般道を 30 分 間運搬走行させた場合と，ドラムを回転させずに同様に 30 分間運搬走行させた場合のドラム内のモルタルの付 着状況を確認した． アジテータ車のドラム内の状況を写真-3 に示す．回転 の有無に関わらず，大量のモルタルの付着は認められな かった．ただし，ドラムの回転なしの場合は，運搬走行 中にドラムの下部に材料が留まった状態にあったため， ドラムを回転させた場合よりもドラム内へのモルタルの 付着が認められた．そのため，運搬方法は，低速で回転 させながら運搬することが望ましいことがわかった． b) 排出方法 新型ハイブリッドポーラスコンクリートは，通常のポ ーラスコンクリートに比べ，粘性が高く，かつモルタル の量が多い．そのため，運搬走行中に材料分離が生じて しまう場合は，ドラム内にモルタルが残留し，アジテー タ車から均一な材料を排出することが困難となる．そこ で，均一に材料が排出できる方法を検討した． 排出方法を表-6 に示す．評価方法は，運搬方法の検討 と同様に 30 分間運搬走行させた後，各排出方法で排出さ れた材料に対して，4.75mm ふるい通過量を測定した． 測定結果を表-7 に示す．排出前に撹拌を実施しなかっ たケース 1 は，排出されたモルタルが少なくなり，粗骨 材が多くなった．排出前に撹拌を実施しないと，運搬中 に徐々に材料分離を生じ，ドラム内にモルタルが残った まま排出されることを確認した．一方，排出前に撹拌を 実施したケース 2 およびケース 3 は，材料分離が低減さ れ，さらに低速から中速で排出口まで巻き上げられるこ とによって，粗骨材周りに適度な粘性を保ったモルタル の被膜が形成され，均質な材料を排出することができた． 特に，練混ぜ計量値に最も近い値となったケース 3 を最 適な排出方法として決定した． (4) 硬化性状の検討 決定した製造および排出方法により作製した供試体を 用いて硬化性状を確認した． a) 決定した排出方法による硬化性状 排出方法ケース 3 で排出した際の表面性状の確認をす るため，アジテータ車ドラム内の排出初期，中盤（残量 1.5m3程度）および後半（残量 0.3m3程度）で 500×500 ×80mm の供試体を作製した．型枠は，底板への振動の 回転なし 回転あり 写真-3 アジテータ車ドラム内状況 表-6 排出方法 条件 方法 ケース 1 ケース 2 ケース 3 排出 方法 排出事前 攪拌方法 攪拌 なし 2 分間 中速攪拌 1 分間 高速攪拌 排出口までの巻き 上げ方法 低速～ 中速 低速～ 中速 低速~ 中速 表-7 排出結果 試験 条件 4.75mm ふるい通過質量（%） ケース 1 30.3 ケース 2 33.4 ケース 3 34.4 練り混ぜ計量値 34.2 表-8 排出方法による硬化性能試験結果 試験 測定項目 アジテータ車ドラム残量 初期 中盤 後半 現場透水試験9) 透水量 (ml/15 秒) 1183 1190 1190 すべり抵抗性10),11) BPN 64 67 67 DFT（μ80） 0.44 0.43 0.41 往復チェーン型 ラベリング7) すり減り量 (cm 2 ) 0.46 0.35 0.26 加圧透水試験12) 透水係数 (cm/s) 不透水 不透水 不透水 排出初期 排出後半 写真-4 排出別の平板表面状況
影響を無くすため，側面だけ木枠を設置し，既設コンク リート版にビニールシートを敷き，直接材料を投入した． 仕上げは，220×220mm の平面プレートを取り付けた型 枠バイブレータを 1 回だけ通過するように統一し，作業 時の振動による差がでないように注意した．それぞれの 供試体で現場透水試験，すべり抵抗性試験（BPN および DF テスタ）を実施し，その後，切り出して往復チェー ン型ラベリング試験および加圧透水試験を実施した． 試験結果を表-8 に示す．この結果から，アジテータ車 ドラム内の残量に影響されず，同等の性能を有している ことが確認できた．また，初期排出分と後半排出分で作 製した供試体の表面性状を写真-4 に示す．何れも表面性 状に大きな違いはなく，ポーラス部が確保されていた． b) 経時変化による硬化性状 経時変化による表面性状の影響を確認するため，アジ テータ車に 3m3積載し，練り落しから 70 分および 100 分後の材料を採取し，硬化性状の検討と同様に，500× 500×80mm の供試体を作製した．作製した供試体で現場 透水試験とすべり抵抗性試験（BPN および DF テスタ） を実施し，その後，切り出して往復チェーン型ラベリン グ試験を実施した． 試験結果を表-9 に示す．練り落し 70 分から 100 分経 過しても，作製した供試体の硬化性状に大きな差はなか った．この結果から，新型ハイブリッドコンクリートは， 通常の舗装工事で想定される範囲で十分に施工可能であ ることが確認できた． (5) 敷均し実験結果 施工性を確認するため，敷均し実験を実施した．敷均 し実験概要を表-10，平面図を図-9 に示す．実施場所は， 通常アジテータ車およびバラセメントローリー車が往来 している構内道路であり，大型車交通量としては，100 台/日程度である．既設コンクリートを 8cm 切削し，新型 ハイブリッドコンクリートを舗設した．人力施工には， 同配合で繊維なしの配合も敷均した．既設コンクリート 版との付着は，人力施工部は，鋼床版補修工事等で使用 しているエポキシ樹脂を，機械施工部は無収縮モルタル を使用した． a) 敷均し方法 施工状況を写真-5 に示す．人力施工および機械施工ど ちらも表面から振動を加えることにより，モルタルの粘 度が低下し，下部へ沈降させることを想定した方法とし た．人力施工は，アジテータ車から排出されたコンクリ ートをアメリカンレーキで敷均し，コンパネの上からビ ブロプレートで仕上げ，通常のポーラスコンクリートと 同様に施工した．表面にポーラスな状態が得られたこと から，従来のポーラスコンクリートと同等の施工性を有 していることが確認できた． 機械施工は，アスファルトフィニッシャでの施工を実 施し，通常外構用ポーラスコンクリートの施工で使用さ れているクラスのフィニッシャでも十分施工が可能であ った．ただし，橋面上で付着材にエポキシ樹脂を使用す 表-9 経時変化による硬化性能試験結果 試験 測定項目 練り落とし経過時間（分） 70 100 現場透水試験 透水量(ml/15 秒) 1220 1193 すべり抵抗性 BPN 60 62 DFT（μ80） 0.43 0.39 往復チェーン型 ラベリング すり減り量(cm 2) 0.35 0.44 加圧透水試験 透水係数(cm/s) 不透水 1.0×10-8 表-10 敷均し実験概要 項目 実施内容 施工場所 住友大阪セメント㈱ 堺第 2SS 構内道路 施工規模 延長 20m×幅員 3m 1 工区：人力施工 Fi なし 2 工区：人力施工 Fi あり 3 工区：機械施工 Fi あり 施工厚 80mm 図-9 敷均し実験平面図 写真-5 施工状況 表-11 敷均し後硬化性状 試験 施工条件 密度測定試験※ 往復チェーン ラベリング 加圧透水試験 施工 繊維 トップ コート 空隙率 (%) 変動係数 (%) すり減り量 (cm 2) 透水係数 (cm/s) 人力 なし なし 10.5 17.6 0.15 不透水 あり --- --- 0.12 不透水 あり なし 16.4 12.4 0.17 5.3×10 -2 あり --- --- 0.06 1.6×10-2 機械 あり なし 18.6 24.1 0.05 6.0×10 -3 あり --- --- 0.02 7.4×10-2 ※供試体本数 n=3 20m 3m 5m 10m 人力施工 機械施工 5m 【繊維なし】 無収縮モルタル 【繊維あり】 【繊維あり】 エポキシ樹脂 人力施工状況 機械施工状況
る場合を想定すると，エポキシ樹脂上にフィニッシャが 載ることができないため，改良が必要となる． また，室内では通常のポーラスコンクリートと同程度 の骨材飛散抵抗性を有することが確認できているが，高 速道路上に適用する場合，表面処理を施すことも想定さ れるため，人力施工および機械施工の幅員の半分にトッ プコートの塗布も実施した． b) 硬化性状 敷均し後の硬化性状を確認するため，現場で供試体を 採取し，密度測定試験（トップコートなしのみ），往復チ ェーン型ラベリング試験および加圧透水試験を実施した． 試験結果を表-11 に示す．人力施工の繊維なしの場合 が最も設定空隙率 12%に近い値であった．しかし，繊維 を混合することによって人力施工および機械施工に関わ らず，締固め率が低下した．底面に透水が認められたこ とから，繊維を混合した場合の締固め性能について今後 検討が必要である．骨材飛散抵抗性については，室内試 験時よりも向上し，トップコートで表面処理を施すこと により，さらに骨材飛散抵抗性は向上した． なお，施工後 7 か月時点では，敷均した全ての箇所に おいて骨材飛散などの不具合は認められず，良好な性状 を保持している． ５．結論 筆者らは鋼床版補強用のコンクリート舗装として， 1 層施工で，表面がポーラスな状態で騒音低減機能，路面 排水機能および遮水機能を併せ持つ，新しいコンクリー ト舗装技術を開発した．得られた知見を以下に示す． (1) 通常のポーラスコンクリートと粗骨材の量を同程度 とし，モルタルの量を多くして，特殊混和材を用い てコンクリート中のモルタルにチクソトロピー性を 付与させることにより，表面がポーラスな状態で底 部および内部が密実なコンクリートが作製可能とな った． (2) 開発した新型ハイブリッドコンクリートの室内試験 結果から，骨材の種類に関わらず，十分な曲げ強度， 水密性等を有することが確認できた．また，開発の 目的である騒音低減効果を確認できた． (3) 新型ハイブリッドコンクリートは，実機プラントで の製造およびアジテータ車の運搬が可能であり，ア ジテータ車からの均一な材料を供給することが可能 である． (4) 施工性は、通常のポーラスコンクリートと同様な施 工方法で敷均しをすることが可能である． ６．まとめ 筆者らはこれまでのコンクリート舗装の欠点を補い， 適用の範囲が広がる新型ハイブリッドコンクリートを開 発した．この技術は，鋼床版の舗装等の使用環境として は厳しい箇所のみではなく，外構歩道等の小規模な箇所 から大規模な箇所まで活用できる可能性がある．現時点 では，主に床版疲労対策に効果のある騒音低減型舗装と して高速道路上の橋面舗装への適用を検討している．今 後は，実道での長期供用性等を検証し，新たなコンクリ ート舗装技術として確立していく所存である． 参考文献 1) 七五三野茂 他：コンクリート舗装，低騒音化への道,セメ ント・コンクリート，pp.16-26，1997. 2) 市原利昭 他：積雪寒冷地の排水性舗装に代わる機能性 SMA の検証，雑誌舗装，pp.21-25、2002. 3) 本松資朗 他：ハイブリッド舗装混合物の配合設計方法に 関する研究，土木学会論文集 No.802/Ⅴ-69，pp.197-208、2005. 4) 中山栄作 他：高速道路本線上におけるポーラスコンクリ ート舗装の室内試験による配合検討，土木学会論文集E1（舗 装工学），Vol.68、No.3（舗装工学論文集第 17 巻） ，Ⅰ_147-Ⅰ_154，2012. 5) 吉田知弘 他：ポーラスコンクリートの曲げ強度の寸法依存 性，第 58 回土木学会年次学術講演会，V-484，pp967-968， 2003. 6) （社）土木学会：鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度およ び曲げタフネス試験方法（案），pp.297-299，2010. 7) （社）日本道路協会：B002 ラベリング試験方法，舗装調査・ 試験法便覧第 3 分冊，[3]-17 8) 岡部俊幸 他：簡易騒音測定法による低騒音舗装の騒音低 減効果，第 56 回土木学会年次学術講演会，Ⅴ-030、2001. 9) （社）日本道路協会：S025 現場透水量試験方法，舗装調査・ 試験法便覧第 1 分冊，[1]-122 10) （社）日本道路協会：S021-2 振り子式スキッドレジスタン ステスタによるすべり抵抗測定方法，舗装調査・試験法便 覧第 1 分冊，[1]-92 11) （社）日本道路協会：S021-3 回転式すべり抵抗測定器によ る動的摩擦係数の測定方法，舗装調査・試験法便覧第 1 分 冊，[1]-98 12) （社）日本道路協会：B017T アスファルト混合物の加圧透 水試験方法，舗装調査・試験法便覧第 3 分冊，[3]-153
DEVELOPMENT OF THE NEW HYBRID POROUS CONCRETE PAVEMENT TO
REINFORCE THE STEEL PLATE DECK
Taiju ENDO, Hitomi TAKETSU, Yoshio HISARI
Osamu KAMADA and Shinya YOKOTA
This study is new Hybrid Porous Concrete Pavement (HPCP) for reinforcing the steel plate deck.
Recently, for reinforcing it, mostly using Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC). This is because SFRC has an effect of reducing fatigue failure applicable to the steel plate deck. But, In case of paving asphalt mixture on the SFRC has many processes.(ex, placing of concrete, waterproofing, paving asphalt etc). HPCP has two kinds of performance, permeable surface texture and undersurface waterproof property. It was confirmed thixotopic workability and durability at the laboratory experimentation. Then in trial construction, It was confirmed a possibility of paving HPCP.
