(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋梁の既設舗装と既設床版を撤去し、該撤去範囲の床版を補強する橋梁の床版補強方法において、
新たな床版として、プレキャスト床版を敷設する床版敷設工程と、
前記プレキャスト床版の継手部に、コンクリート又はモルタルを打設してコンクリート部を形成する打設工程と、
前記コンクリート部の上に、断熱材又は遮熱材を敷設して断熱層を形成する断熱工程と、
前記コンクリート部のコンクリート又はモルタルが若材齢の状態で、前記断熱層上に高熱状態の舗装材を敷設して舗装を行う早期舗装工程と、を備え、
前記早期舗装工程で敷設された舗装の熱が若材齢状態の前記コンクリート又はモルタルに伝達することを、前記断熱材又は遮熱材が遮断することによって、前記コンクリート又はモルタルの温度ひび割れを抑制する、ことを特徴とする橋梁の床版補強方法。
【請求項２】
橋梁の既設舗装、又は既設舗装と既設床版の一部若しくは全部を撤去し、該撤去範囲の床版を補強する橋梁の床版補強方法において、
前記既設床版を増厚するコンクリート若しくはモルタル、又は前記既設舗装若しくは既設舗装と床版を置換えるコンクリート若しくはモルタルを打設して、コンクリート部を形成する打設工程と、
前記コンクリート部の上に、断熱材又は遮熱材を敷設して断熱層を形成する断熱工程と、
前記コンクリート部のコンクリート又はモルタルが若材齢の状態で、前記断熱層上に高熱状態の舗装材を敷設して舗装を行う早期舗装工程と、を備え、
前記早期舗装工程で敷設された舗装の熱が若材齢状態の前記コンクリート又はモルタルに伝達することを、前記断熱材又は遮熱材が遮断することによって、前記コンクリート又はモルタルの温度ひび割れを抑制する、ことを特徴とする橋梁の床版補強方法。
【請求項３】
前記断熱層と前記舗装との間に、又は前記コンクリート部と前記断熱層との間に、防水材を敷設して防水層を形成する防水工程を、備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の橋梁の床版補強方法。
【請求項４】
前記早期舗装工程で行われる舗装が仮舗装であって、
前記コンクリート部のコンクリート又はモルタルが若材齢の状態を脱した後、前記仮舗装及び前記断熱層を撤去する仮舗装撤去工程と、
前記仮舗装撤去工程の後、前記コンクリート部の上に、本舗装を行う本舗装工程と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の橋梁の床版補強方法。
【請求項５】
橋梁の既設舗装と既設床版を撤去し、床版補強によって該撤去範囲に構築される橋梁床版構造において、
新たにプレキャスト床版が敷設されて形成された新設床版部と、
前記プレキャスト床版の継手部に打設された若材齢のコンクリート又はモルタルからなる若材齢コンクリート部と、
前記若材齢コンクリート部の上に、断熱材又は遮熱材が敷設されて形成された断熱層と、
前記プレキャスト床版及び前記断熱層の上に敷設された高熱状態の舗装材からなる舗装部と、を備え、
敷設後における前記舗装部の熱が若材齢状態の前記コンクリート又はモルタルに伝達することを、前記断熱材又は遮熱材が遮断することによって、前記コンクリート又はモルタルの温度ひび割れを抑制する機能を備えた、ことを特徴とする橋梁床版構造。
【請求項６】
橋梁の既設舗装、又は既設舗装と既設床版の一部若しくは全部を撤去し、床版補強によって該撤去範囲に構築される橋梁床版構造において、
前記既設床版の増厚部、又は前記既設舗装若しくは既設舗装と既設床版の置換え部として打設された若材齢のコンクリート又はモルタルからなる若材齢コンクリート部と、
前記若材齢コンクリート部の上に、断熱材又は遮熱材が敷設されて形成された断熱層と、
前記断熱層の上に敷設された高熱状態の舗装材からなる舗装部と、を備え、
敷設後における前記舗装部の熱が若材齢状態の前記コンクリート又はモルタルに伝達することを、前記断熱材又は遮熱材が遮断することによって、前記コンクリート又はモルタルの温度ひび割れを抑制する機能を備えた、ことを特徴とする橋梁床版構造。
【請求項７】
前記断熱層と前記舗装部との間に、又は前記若材齢コンクリート部と前記断熱層との間に、防水材の敷設により形成された防水層を、備えたことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の橋梁床版構造。
【請求項８】
前記断熱層の表面及び／又は裏面に防水材に貼付し、又は前記断熱層に防水剤を含浸させることで、前記断熱材が防水性能を具備している、ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の橋梁床版構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は橋梁床版の補強方法に関するものであり、具体的には橋梁床版の補強方法と、補強を行った橋梁床版構造、さらに床版補強に用いる断熱部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
東京オリンピックを目前にした昭和３０年代は、いわゆる建設ラッシュといわれ多くのコンクリート構造物が構築された。これらのコンクリート構造物も、現在では約５０年が経過しようとしている。コンクリートの耐久性は５０年とも１００年ともいわれるが、仮に５０年とすると我が国の多くのコンクリート構造物は何らかの補強対策を必要としていることになる。実際、近年では地方自治体を中心に橋梁点検が実施されており、多くのコンクリートに劣化や損傷が発見されている。また、都市高速道路では、架橋地点の制約から支間長を大きくせざるを得ない場合があり、そのため自重の軽い鋼床版構造を多用する傾向があった。鋼部材についてもコンクリートと同様に、疲労現象が散見されている。
【０００３】
都市高速道路は大部分が高架橋で構成されており、日々多くの交通量を支えている。つまり都市高速の高架橋は、長年にわたっておびただしい回数の繰り返し荷重を受けているわけで、高架橋を構成する鋼やコンクリートといった種々の部材に疲労損傷があることは容易に想像できる。例えば、首都高速道路の日交通量は百万台を超えており、相当な繰り返し荷重によって舗装や床版などが疲労損傷を受けている。
【０００４】
都市高速の高架橋では、老朽化に伴うコンクリート部材の劣化や、繰り返し荷重による疲労損傷が確認されると、安全な通行を確保するために補強工が行われる。この補強工で実施される内容は損傷の程度によって異なり、鉄筋コンクリート床版の場合、部分的（全体的）な打ち替えや、プレキャスト床版への取替えといった補強が適宜実施される。
【０００５】
鉄筋コンクリート床版のなかでも、昭和３０年代や４０年代に構築された橋梁の床版は、その厚さが現在の交通量を満たすには薄かった。このため、床版に疲労損傷とみられる現象により劣化してきた。この場合の床版の補強方法の一つとして、アスファルト舗装と既設鉄筋コンクリート床版の一部を撤去し、代わりに新たなコンクリート床版を既設床版と一体化させて剛性を上げる方法がある。この方法によれば、既設床版の残り厚さと新設床版厚を加えた新たな床版厚さが、既設床版に比べて厚くなることが多く、そのため増厚工法と呼ばれる。新たなコンクリートと床版既設床版を一体化させた後、床版上にはアスファルト舗装が敷設される。なお、この新たなコンクリートとして、スティールファイバー入りのものを用いることもある。
【０００６】
鋼床版の場合、剛性が比較的小さいことからたわみやすく、それに伴い鋼部材に疲労と見られる現象が頻発してきた。鋼床版の疲労現象を少なくするための床版の補強方法として、鋼床版上のアスファルトの一部をコンクリートに置換える方法がある。この理由は鋼とコンクリートを一体化した合成構造とすれば、床版の剛性が飛躍的に向上し、交通荷重によるたわみや部材の応力振幅が減少するからである。なお便宜上ここでは、鉄筋コンクリート床版の場合で説明した床版の増厚、打ち替え、プレキャスト床版への取替え、鋼床版の場合で説明したコンクリートの置換えなど、床版に対する補強全般を総称して「床版補強」といい、その工事を「床版補強工事」という。
【０００７】
こうした鉄筋コンクリート床版や鋼床版の床版補強工事を行う際は、当然ながら車両は通行できず、そのため通行規制した上で工事を行うことになる。ところが、既述のとおり都市高速は大量の交通量を支えているため、通行規制によって多くの移動者に影響を与えることとなり、ひいては社会経済に極めて大きな影響を与える結果となる。そこで、床版補強工事は比較的交通量の少ない夜間に実施されることが多い。夜間に実施できる範囲のみ床版補強を行い、翌朝までに床版上に舗装を施して交通開放する。このときの舗装は、とりあえず交通開放するための仮舗装とするケースもある。
【０００８】
夜間の通行規制による工事に限らず、例えば３車線中の１車線のみ通行規制して工事を行う場合もある。このケースでは、比較的長期にわたって通行規制できるため、ある程度まとまった範囲の床版補強を実施することができる。しかしながら、少しでも早く交通開放したいのは夜間規制となんら変わらず、床版補強工事完了後は速やかに舗装を行うこととなる。
【０００９】
床版補強工事を行う際は、材料としてコンクリートやモルタル（以下、「コンクリート等」という。）が使用されることが多い。例えば鋼床版を有する橋（以下、単に「鋼床版橋」という。）の床版補強工事の場合、前記したように、既設アスファルト舗装部を撤去して鋼床版補強コンクリートを打設するとともに、鋼とコンクリートを一体化した合成構造とすることがある。また、場合によっては鋼床版とコンクリートとを合成させない場合もある。いずれの場合も、舗装の一部を床版に置き換えるため、これを「床版置換え工事」と呼ぶ。もちろん、鋼板が損傷していればこれも取替えたり補強したりする。そして、打設したコンクリートの上層にアスファルト舗装が施される。
【００１０】
鉄筋コンクリート床版を有する橋（以下、単に「鉄筋コンクリート床版橋」という。）の場合も、鋼床版橋の場合とほぼ同様に、アスファルト舗装部と既設鉄筋コンクリート床版のうち鉄筋コンクリート部分の一部を撤去し、新たに床版補強用として鉄筋コンクリートを打設することがある。これを「床版増厚工事」と呼ぶ。もちろん、床版増厚工事を実施しない箇所で鉄筋コンクリート床版が損傷していれば、その箇所を部分的に補強する。そして、打設したコンクリートの上層にアスファルト舗装が施される。
【００１１】
そのほか鉄筋コンクリート橋の床版補強工事には、既述のとおり既設の鉄筋コンクリート床版を撤去して新たなプレキャスト床版を設置することがある。プレキャスト床版同士が接続される継手部には、間詰め用のコンクリート等（以下、「間詰めコンクリート等」という。）が打設され、プレキャスト床版と継手部の上層にはアスファルト舗装が施される。これを「床版取替工事」と呼ぶ。
【００１２】
このように、鋼床版橋、鉄筋コンクリート床版橋、いずれの場合の床版補強もコンクリート等を利用するが、このコンクリート等は材齢（打設後の経過時間）とともに強度が増加するという特性を有している。Ａｂｒａｍｓ式では、コンクリートの材齢と強度を次の式で表している。
σｃ＝Ａ×ｌｏｇ（ｔ）＋Ｂ
ここに、σｃはコンクリート強度、ｔは材齢、Ａ，Ｂは定数である。この式からもわかるように、若い材齢（以下、「若材齢」という。）のときほど強度の増加は著しい。言い換えれば、若材齢の間は多少の材齢差でもその強度に大きな差が生じる。
【００１３】
コンクリート等は、設計強度に応じて配合設計される。ところが上記のとおり材齢によって強度が変化するため、設計強度は所定の材齢において発現すべき強度ということになる。設計強度をきめる所定材齢は、用途によって異なり、一般構造物であれば２８日、ダムや建築構造物であれば９０日とされている。    
【００１４】
また、コンクリート等の強度を発現する速度は用いられるセメント等によって異なる。そのため、床版の取替工事で打設されるコンクリート等は、早期交通開放のため速硬タイプの材料が好んで利用され、具体的に例示すれば超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）や超速硬性高強度無収縮モルタル（例えばフィルコンＨ）が用いられる。
【００１５】
一方、コンクリートの養生期間中、内部温度と外部環境温度に顕著な差が生じるとひび割れが発生することが知られている。いわゆる「温度ひび割れ」という現象である。コンクリートは硬化する過程で水とセメントの反応が起こるが、その際、水和熱として熱が発生するためコンクリートの内部温度は上昇する。ところが、外部環境が極端に低い温度であれば、コンクリートの外周部は水和熱によってそれほど大きく温度上昇することはない。その結果、コンクリートの内部と外周部で温度差が生じることとなり、体積膨張の相違が生じて外周部に引張力が発生する（内部拘束）。この引張力が原因で、温度ひび割れが発生するわけである。
【００１６】
温度ひび割れは、コンクリート硬化中における内・外部の温度差によって生じるため、一般的にはマスコンクリートの場合に問題となる。マスコンクリートは、中心部から外周部まで比較的離れているために外部環境温度がコンクリート内部に影響しにくく、内部と外周部との温度差が大きくなる傾向にあるというのが理由である。
【００１７】
橋梁の床版補強工事で考えると、鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事における間詰めコンクリート等にしろ、鉄筋コンクリート橋の床版増厚工事における床版補強用のコンクリートや鋼床版橋の床版置換え工事用のコンクリート（以下これらをまとめて、「床版補強コンクリート」という。）にしろ、通常マスコンクリートになることはない。従って、間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートに対して温度ひび割れが問題にされることはほとんどなかった。ところが本願の発明者は、間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートにも外部からの熱影響が誘引して温度ひび割れが生じることを推測し、これを実験等により突き止めた。以下、温度ひび割れが生じる要因について説明する。
【００１８】
既述のとおり橋梁の床版補強工事ではなるべく早く交通開放を目指したいがために、間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートが若材齢の状態で、上部にアスファルトを施工しているのが現状である。アスファルトの溶解温度は１５０℃以上であり、若材齢コンクリートの内部温度はせいぜい２０〜３０度である。つまり、マスコンクリートとは逆で、外部環境温度が極端に高く、それに比べて内部温度は低い状態であり、その温度差は１００℃以上となる。この大きな温度差が内部拘束と同様の状態を作り、ひび割れを発生させる要因となっている。これが第一の要因である。
【００１９】
図８は、既設の鉄筋コンクリート床版に床版補強コンクリートを増し打ちした床版増厚工事のケースで、２４時間後にアスファルト舗装を敷設したときの床版補強コンクリートの温度変化を示す図である。この図に示す１〜６の番号は、それぞれアスファルト舗装から近い順に位置する計測点の番号であり、いずれの計測点もアスファルト敷設時（２４時間後）で大きく温度上昇していることがわかる。間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートは、通常それほど大きなボリュームではないため、内部全体がアスファルト温度に影響を受けて高温となる。その結果、大きく膨張しようとするが、間詰めコンクリート等ではプレキャスト床版があるため、床版補強コンクリートでは鋼板や既設コンクリート床版などがあるため、膨張することができず圧縮力としてはたらく。その後、間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートは温度降下に伴い収縮しようとするが、プレキャスト床版や鋼板もしくは既設コンクリート床版による外部拘束のため収縮することができず引張力としてはたらく。しかも、アスファルト温度の影響で、コンクリートの最高温度と最低温度の差が大きいため、引張力も相当な大きさとなる。この引張力によってひび割れが発生するのが第二の要因である。
【００２０】
本願の発明者は、上記の要因に基づいて温度ひび割れ発生することを確認すべく、温度応力解析を行った。図９は、床版取替工事の場合の一般的な継手部構造のプレキャスト床版で、超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）を間詰めした場合の解析モデル図である。これをＣＡＳＥ１とする。図１０は、床版取替工事の場合の継手部がスリットタイプのプレキャスト床版で、超速硬モルタル（例えば、フィルコンＨ）を間詰めした場合の解析モデル図である。これをＣＡＳＥ２とする。なお両ケースとも、（ａ）は外観図、（ｂ）は継手部の詳細図を示す。
【００２１】
そして図１１は、ＣＡＳＥ１においてアスファルト舗装を行うまでの各段階を示すモデルで、（ａ）は超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）打設前、（ｂ）は超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）打設後、（ｃ）はアスファルト舗装敷設後である。同じく図１２は、ＣＡＳＥ２においてアスファルト舗装を行うまでの各段階を示すモデルで、（ａ）は超速硬モルタル（例えばフィルコンＨ）打設前、（ｂ）は超速硬モルタル（例えばフィルコンＨ）打設後、（ｃ）はアスファルト舗装敷設後である。
【００２２】
ＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２の温度応力解析結果を示すのが、それぞれ図１３と図１４である。この図に示すようにいずれのケースでも、間詰めコンクリート等の上面側（アスファルト舗装に接近している側）、間詰めコンクリート等の下面側ともに、ひび割れ指数が１．０を下回り、すなわち温度ひび割れが発生する結果となることを示している。なおひび割れ指数は、クリープを考慮した解析を実施し、得られたコンクリートの引張応力度を、コンクリートの許容引張応力度で除した値で示している。つまり、ひび割れに対する安全率の様な指標である。上記温度応力解析の条件で実験を行った結果、実際に温度ひび割れが生じた。図１５は、そのひび割れ状況を示す図である。
【００２３】
これまで説明したように、橋梁の床版補強工事における間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートにとって、早期にアスファルト舗装を行うことは、温度ひび割れを発生させやすいという問題がある。しかしながら前記したように、これが問題として取り上げられることも、ましてや改善策が提案されることもこれまでなかった。特許文献１のように、グースアスファルトの熱による鋼製部材への影響についての対策が提案されるにすぎなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開平５−１１７９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかしながら特許文献１では、コンクリートの温度ひび割れに着目したものではなく、そもそも橋梁の床版補強を対象にした技術ではない。そのため、橋梁の床版補強で打設される若材齢コンクリートに温度ひび割れを発生させない、という目的をはたすことはできない。
【００２６】
本願発明の課題は、橋梁の床版補強工事において、早期に交通開放を実現するとともに、工事中に打設された間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートに温度ひび割れを発生させない橋梁床版方法、橋梁床版構造、及び断熱部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本願発明の橋梁の床版補強方法は、床版敷設工程、打設工程、断熱工程、及び早期舗装工程を備えた方法である。ここで、床版取替工事の場合、その敷設工程では新たにプレキャスト床版が敷設され、打設工程ではプレキャスト床版の継手部にコンクリート等を打設することによりコンクリート部が形成され、断熱工程ではコンクリート部の上に断熱材等を敷設して断熱層が形成され、早期舗装工程ではコンクリート部のコンクリート等が若材齢の状態で断熱層の上に舗装が敷設される。
【００２８】
本願発明の橋梁の床版補強方法は、打設工程、断熱工程、及び早期舗装工程を備えた方法とすることもできる。ここで、床版増厚工事や置換え工事の場合、打設工程では既設床版を増厚するコンクリート等又は舗装（あるいは既設舗装と床版）を置換えるコンクリート等の打設によりコンクリート部が形成され、断熱工程ではコンクリート部の上に断熱材等を敷設して断熱層が形成され、早期舗装工程ではコンクリート部のコンクリート等が若材齢の状態で断熱層の上に舗装が敷設される。
【００２９】
本願発明の橋梁の床版補強方法は、防水工程を備えることもできる。ここで防水工程では、断熱層と舗装との間（又はコンクリート部と断熱層との間）に、防水材を敷設して防水層が形成される。
【００３０】
本願発明の橋梁の床版補強方法は、仮舗装撤去工程と本舗装工程を備えることもできる。ここで、仮舗装撤去工程ではコンクリート部のコンクリート等が若材齢の状態を脱した後に仮舗装及び断熱層が撤去され、本舗装工程では仮舗装撤去工程後にコンクリート等の上に本舗装が行われる。
【００３１】
本願発明の橋梁床版構造は、新設床版部、充填部、断熱層、及び舗装部を備えた構造である。ここで、新設床版部は新たな床版としてプレキャスト床版の敷設により形成されたものであり、若材齢コンクリート部はプレキャスト床版の継手部に打設された若材齢のコンクリート等からなるものであり、断熱層は若材齢コンクリート部の上に断熱材等が敷設されて形成されたものであり、舗装部はプレキャスト床版と断熱層の上に敷設された舗装からなる。
【００３２】
本願発明の橋梁床版構造は、若材齢コンクリート部、断熱層、及び舗装部を備えた構造とすることもできる。ここで、若材齢コンクリート部は既設床版の増厚部又は既設舗装（あるいは既設舗装と床版）の置換え部として打設された若材齢のコンクリート等により形成されたものであり、断熱層は若材齢コンクリート部の上に断熱材等が敷設されて形成されたものであり、舗装部は断熱層の上に敷設された舗装からなる。
【００３３】
本願発明の橋梁床版構造は、断熱材に防水性能を具備させることもできる。この場合、断熱層の表面や裏面には防水材を貼付する。あるいは、断熱層に防水剤を含浸させる。
【００３４】
本願発明の断熱部材は、断熱材等と、その表面や裏面に貼付された防水材によって構成される。この断熱部材は、新設床版部として敷設されたプレキャスト床版の継手部に打設された若材齢のコンクリート等からなる若材齢コンクリート部と、この若材齢コンクリート部の上層に形成される舗装との間に設置され、舗装敷設時の熱を断熱するとともに、若材齢のコンクリート等の封緘養生を可能にする。
【００３５】
本願発明の断熱部材は、既設床版の増厚部（又は置換え部）として打設された若材齢のコンクリート等からなる若材齢コンクリート部と、該若材齢コンクリート部の上層に形成される舗装との間に設置されたものとすることもできる。
【発明の効果】
【００３６】
本願発明の橋梁の床版補強方法、橋梁床版構造、及び断熱部材には、次のような効果がある。
（１）間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートが、アスファルト舗装の熱による影響を受けないので、温度ひび割れの発生を防ぐことができる。その結果、床版補強工事後も高品質の床版を提供することができる。
（２）間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートが若材齢の状態でもアスファルト舗装を行うことができるので、早期に交通開放することができる。
（３）断熱層を敷設するだけで上記効果を期待できるので、極めて容易に施工できるうえに、大きなコストもかからず経済性にも優れる。
（４）防水層を加えることで、間詰めコンクリート等や床版補強コンクリートの封緘養生が可能となり、さらに高品質な床版を得ることができる。
（５）仮舗装としてアスファルト舗装を行った場合、その撤去時に断熱層や防水層も同時に撤去されるが、その時点では間詰用コンクリート等も若材齢を脱しているので温度ひび割れのおそれがない。従って、仮舗装と本舗装に分けて行う場合でも、特別な手間は必要なく、従って幅広く採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】コンクリート等の材齢と圧縮強度の関係を示す図。
【図２】鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事におけるプレキャスト床版の設置図。
【図３】鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事の主な手順を示すフロー図。
【図４】仮舗装を行う場合の鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事の主な手順を示すフロー図。
【図５】鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事によって構築された、本願発明の橋梁床版構造の断面図。
【図６】鋼床版橋の床版置換え工事や鉄筋コンクリート橋の床版増厚工事の主な手順を示すフロー図。
【図７】鋼床版橋の床版置換え工事や鉄筋コンクリート橋の床版増厚工事によって構築された、本願発明の橋梁床版構造の断面図。
【図８】床版増厚工事において既設の鉄筋コンクリート床版に床版補強コンクリートを増し打ちしたケースで、２４時間後にアスファルト舗装を敷設したときの床版補強コンクリートの温度変化を示す図。
【図９】床版取替工事に用いる（ａ）は一般的な継手部構造のプレキャスト床版で、超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）を間詰めした場合の解析モデルの外観図、（ｂ）はその継手部詳細図。
【図１０】床版取替工事に用いる（ａ）は継手部がスリットタイプのプレキャスト床版で、超速硬モルタル（例えばフィルコンＨ）を間詰めした場合の解析モデルの外観図、（ｂ）はその継手部詳細図。
【図１１】床版取替工事において（ａ）はＣＡＳＥ１における超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）打設前を示すモデル図、（ｂ）はＣＡＳＥ１における超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）打設後を示すモデル図、（ｃ）はＣＡＳＥ１におけるアスファルト舗装敷設後を示すモデル図。
【図１２】床版取替工事において（ａ）はＣＡＳＥ２における超速硬モルタル（例えばフィルコンＨ）打設前を示すモデル図、（ｂ）はＣＡＳＥ２における超速硬モルタル（例えばフィルコンＨ）打設後を示すモデル図、（ｃ）はＣＡＳＥ２におけるアスファルト舗装敷設後を示すモデル図。
【図１３】ＣＡＳＥ１の温度応力解析結果を示す図。
【図１４】ＣＡＳＥ２の温度応力解析結果を示す図。
【図１５】実験によって温度ひび割れが生じた状況を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本願発明の橋梁の床版補強方法、橋梁床版構造、及び断熱部材の実施形態の一例を図に基づいて説明する。本願発明は、若材齢のコンクリートやモルタルにアスファルト舗装のような高熱を与えても温度ひび割れを発生させないことを目的の一つとしている。そこで、まずはコンクリートやモルタルの材料特性について説明する。なお以下の説明では、便宜上、コンクリート又はモルタルを総称して「コンクリート等」という。
【００３９】
図１は、コンクリート等の材齢と圧縮強度の関係を示す図である。前出のＡｂｒａｍｓ式も、グラフ化すると概ね図１のような関係となる。この図からわかるように、コンクリート等は材齢とともに強度が増加し、その増加割合は材齢が若いほど著しいという特性を有している。材齢によって強度が増加することから、コンクリートの設計基準強度は所定材齢における強度とされ、一般的には、２８日強度や９０日強度で設計基準強度を規定することが多い。なお、強度の増加割合は使用するセメントによって異なり、例えば早強セメントを使用すると普通セメントの場合よりも早期に強度が発現する。そのため、現場状況に応じたセメントが適宜選択されている。
【００４０】
材齢のほか、打設後の養生方法によってもコンクリート等の強度増加は異なる。打設後から乾燥養生を続けると、コンクリート等の強度は最終的にあまり伸びないことが知られている。逆に、打設後から湿潤養生を続けると、図１に示すように強度は順調に増加していく。従って一般的には打設後は湿潤養生されることが多く、例えば普通ポルトランドセメントを使用する場合、打設後５日間は湿潤状態で養生するよう規定されている。さらに湿潤養生するとき、打設後のコンクリート等の水分の出入りを完全に遮断する封緘養生が望ましいとされている。
【００４１】
また、コンクリート等は、材齢とともに硬化していくという特性も備えている。すなわち材齢が若い間は硬化していない状態にあり、材齢とともに硬化が進んでいく。その硬化の過程はおおよそ図１のような曲線を描き、硬化に応じて強度が増加していくと考えることができる。またコンクリート等の弾性係数も、コンクリート等の硬化の程度に応じて増加していく。硬化が進むほど変形しにくくなることから、弾性係数と硬化との間には相当の関係があることがわかる。コンクリート等の弾性係数も材齢とともに変化し、初期には急伸するが一定時期を過ぎると伸びは鈍化する。すなわち、図１に示すような変化をみせる。
【００４２】
コンクリート等が十分に硬化しない間は温度によってその体積が変化する。コンクリート等が高温になると膨張し、低温になると収縮する。既述のとおり、十分に硬化しないコンクリート等の内部に著しい温度差が発生すると、体積膨張の程度に差が生じて内部拘束の状態となり、引張力が生じて温度ひび割れが発生する。あるいは、十分に硬化しないコンクリート等が極端に高温になると、急激な体積収縮と外部拘束によって引張力が生じ温度ひび割れが発生する。
【００４３】
つまり、材齢が若いコンクリート等に大きな熱が加えられると、それが温度ひび割れの要因となり、しかも材齢が若い間に引張力が生じると強度が十分でないことからより温度ひび割れが発生しやすくなる。このように、温度ひび割れを起こしやすい状態、すなわち、十分な硬化状態や十分な弾性係数を備えた状態になく、十分な強度を有していない状態（以下、「若材齢の状態」という。）のコンクリート等（以下、この状態のコンクリート等を「若材齢のコンクリート等」という。）は、材料特性において完成形のコンクリート（十分に硬化し、十分な弾性係数を備え、設計基準強度を有するコンクリート）と相違するといえる。
【００４４】
以下、本願発明の実施形態の例について具体的に説明する。なお、本願発明は橋梁の床版補強に関するものであり、補強工種によっては実施形態の一部に違いがある。従ってここでは、床版取替工事の場合と、床版置換え工事や床版増厚工事の場合に分けて説明する。もっともここで説明する補強工種や床版形式は、あくまで一例であって、当然ながら、本願発明がこれらに限定されるものではなく、あらゆる補強工種や床版形式に利用できることはいうまでもない。また、ここでいう床版補強は、既述のとおり、床版置換え工事による「床版置換え」や、床版取替工事による「床版取替」、床版増厚工事による「床版増厚」など、床版に対する補強全般を総称するものであり、さらに橋梁の床版すべてを交換する場合に限らず、床版の一部を交換する場合も含まれる。
【００４５】
以下、本願発明の実施形態の例について具体的に説明する。
【００４６】
［鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事の場合］
鉄筋コンクリート床版橋は、鉄筋とコンクリート等で構成される床版を有する橋梁であり、次の２例が代表的な構造である。ひとつは、現地で鉄筋を組み、場所打ちコンクリートを打設して構築される「現場施工の鉄筋コンクリート床版橋」である。もうひとつは、工場などであらかじめ製作されるプレキャスト製の鉄筋コンクリートで構築される「プレキャスト床版橋」である。なお、ここでは便宜上「現場施工の鉄筋コンクリート床版」を「ＲＣ床版」、「現場施工の鉄筋コンクリート床版橋」を「ＲＣ床版橋」という。
【００４７】
本実施形態では新たな床版としてプレキャスト床版を敷設するため、その概略の施工方法について説明する。図２は、プレキャスト床版１を、主桁２上に設置する状況を示す斜視図である。この図に示すように、プレキャスト床版１が順に並べられてプレキャスト床版橋は建設される。プレキャスト床版１は、隣接するプレキャスト床版１との間に所定の隙間を設けて配置される。この隙間は継手部と呼ばれ、ここで双方のプレキャスト床版１の鉄筋の継手が形成され、さらに間詰めコンクリート等が打設される。なお、プレキャスト床版は、一般的に利用されるプレストレストコンクリート床版や鋼コンクリート合成床版、あるいは鉄筋コンクリート床版など種々のものを利用できる。
【００４８】
（施工手順）
図３は、鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事の主な手順を示すフロー図である。はじめに、一般車両の通行を制限するため通行規制を行う（Ｓ０１）。通行規制には、夜間規制や休日規制など時間を限定して行う時間的な規制方法と、１車線規制や上り車線の規制など領域を限定して行う規制方法が知られている。交通量の多い自動車専用の高架橋の場合、長期にわたる規制は社会経済に及ぼす影響が大きいため、夜間通行規制とすることが多い。
【００４９】
通行規制と同時に、工事区間の仮囲いや安全施設といった仮設備が設置される。その後、他の準備工が実施されると既設のアスファルト舗装や鉄筋コンクリート床版が撤去される（Ｓ０２）。ＲＣ床版橋の場合は、床版部の鉄筋コンクリートを切断したり斫りとって、所定の大きさに分離する。プレキャスト床版橋の場合は、継手部の間詰めコンクリートを斫り、継手筋の連結を外し、その他所定の作業を行ってプレキャスト床版を分離する。そして分離されたものをクレーンなどの揚重機で吊り上げ、トラック等に荷積みして場外へ搬出する。
【００５０】
予定された範囲の鉄筋コンクリート床版等が撤去されると、新たにプレキャスト床版が敷設される（Ｓ０３、床版敷設工程）。プレキャスト床版の設置は、例えば図２で示すことができる。プレキャスト床版が所定位置に配置されると、継手部の処理が行われる。すなわち、隣接する双方のプレキャスト床版から伸びる継手筋を組み立て、必要に応じて補強筋を配置し、間詰めコンクリート等が打設される（Ｓ０４、打設工程）。以下、コンクリート等が打設された継手部を「コンクリート部」という。
【００５１】
間詰めコンクリート等は、早期に（例えば翌朝に）交通開放するため、超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）や超速硬性高強度無収縮モルタル（例えばフィルコンＨ）が多用される。このとき、さらに強度を増すために、スティールファイバー入りのコンクリート等が用いられることも多い。
【００５２】
間詰めコンクリート等の打設を終えコンクリート部が形成されると、その上部に断熱材又は遮熱材（以下、「断熱材等」という。）を敷設して断熱層が形成される（Ｓ０５、断熱工程）。このとき、打設後あまり時間が経過していないので、コンクリート部のコンクリート等は若材齢の状態である。なお断熱材等は、コンクリート部の上部を覆うように配置される。そのため、コンクリート部の上部のみに断熱材等を敷設してもよいし、それよりも広い範囲に敷設してもよい。
【００５３】
断熱層が形成されると、継手部を含む床版全体にアスファルト舗装が敷設される（Ｓ０７、早期舗装工程）。このとき、コンクリート部のコンクリート等は若材齢の状態である。つまり、若材齢のコンクリート等の上部に、高熱の状態のアスファルトが載せられるわけである。しかしながら断熱材等を敷設した効果で、若材齢のコンクリート等はそれほど高温とならない。つまり、温度ひび割れを生じるおそれが極めて緩和されている。なお、ここでの舗装はアスファルトに限らず、グースアスファルトなど高温状態で敷設される舗装剤を使用することもできる。
【００５４】
舗装の敷設が終わると、仮囲い等の撤去など片付けを行い、一般車両の通行を開放する（Ｓ０８）。
【００５５】
なお、断熱層の上部に防水材を敷設して防水層を形成することもできる（Ｓ０６、防水工程）。防水層を形成することで封緘養生が可能となり、完成形の間詰用コンクリート等の品質が向上する。防水材はシート状のものや塗布系のものなど種々のものを採用することができる。シート状のものは接着剤などによって断熱材等に貼付し、改質アスファルトなど塗布系のものは断熱材等の上部から塗布して含浸させる。アスファルトから断熱層を保護するためにも防水層は断熱層の上層に配置することが望ましいが、状況に応じて断熱層の下層に防水層を配置することも、断熱層の上層及び下層（両面）に防水層を配置することもできる。
【００５６】
図３のＳ０７で示す舗装の敷設（早期舗装工程）を仮舗装とすることもできる。この場合、鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事の主な手順は図４で示される。図３と同様に、通行規制Ｓ０１〜断熱層の形成Ｓ０５の手順が実施され、その後、継手部を含む床版全体に仮舗装であるアスファルト舗装が敷設される（Ｓ０７’、早期仮舗装工程）。仮舗装が敷設されると一旦交通開放され（Ｓ０８）、予定範囲のプレキャスト床版の取替えが終わると、仮舗装と断熱層を撤去する（Ｓ０９、仮舗装撤去工程）。所定範囲の仮舗装の撤去が完了すると、必要に応じて防水層を施工し（防水層の形成Ｓ０６）、最後に本舗装としてアスファルト舗装が敷設され（Ｓ１０、仮舗装撤去工程）、仮囲い等の撤去など片付けを行い、一般車両の通行を本格的に開放する（Ｓ０８）。本舗装工の敷設Ｓ１０を実施するときは、再度の断熱層の敷設を省略するため、コンクリート部のコンクリート等は若材齢の状態を脱していることが望ましい。
【００５７】
（断熱層）
図５は、鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事によって構築された、本願発明の橋梁床版構造３の断面図である。この図に示すように橋梁床版構造３は、下層から順に、新設床版部４と若材齢コンクリート部５、断熱層６、及び舗装部７で構成されている。ここで、新設床版４は、既設の鉄筋コンクリート床版を撤去した後、新たに敷設されたプレキャスト床版で形成される。若材齢コンクリート部５は、プレキャスト床版の継手部に打設されたもので、若材齢のコンクリート等からなる。断熱層６は、断熱材等が敷設されることで形成され、舗装部７はアスファルト舗装等の敷設によって形成される。
【００５８】
図５に示す橋梁床版構造３に、防水層（図示しない）を加えることもできる。この場合防水層は、断熱層の上部（舗装部７との間）、又は断熱層の下部（若材齢コンクリート部５との間）に形成される。
【００５９】
断熱材や遮熱材の材料としては、有機系のものや無機系のものを含め、従来から用いられている材料を使用することができる。例えば、アクリル樹脂を焼成し炭化した不織布（いわゆるフェルト繊維）や、ポリスチレンフォームからなる断熱シート、硬質ウレタンフォームからなる断熱シートなどを例示することができる。また、断熱材等の形状としては、シート状のものでも、塗布系のものでもよい。
【００６０】
さらに、断熱材等に防水機能を付加することもできる。例えば、断熱材等にアルミフィルムを貼付したり、アルミフィルムの代わりに市販の防水シートを接着剤で貼付したり、あるいは断熱材等に改質アスファルトを含浸させるといった手段が挙げられる。なお、アルミフィルム等を貼付する場合、敷設した状態で断熱材等の下面となるように貼付することが望ましいが、下面に代えて（あるいは加えて）上面となるように貼付することもできる。
【００６１】
防水材も、シート状のものや塗布系の物など、従来から用いられている材料を使用することができる。例えば、ポリエステル系不織布を基材として改質アスファルトを含浸させたものが例示できる。また、防水シートにポリエステル系不織布を組み合わせて、断熱効果を付加した防水シートとすることもできる。
【００６２】
［床版置換え工事、床版増厚工事の場合］
つぎに、床版置換え工事や床版増厚工事の場合について説明する。なお前記では、床版置換え工事については鋼床版橋の場合で説明したが、鉄筋コンクリート橋であっても床版置換え工事（床版補強の結果、版厚が同厚）を行うことがある。また、鋼床版橋や鉄筋コンクリート橋のほか、例えば鋼板上にコンクリートが形成されてなる合成鋼床版橋なども、床版置換え工事や床版増厚工事が実施されることがある。すなわち、ここで説明する床版置換え工事や床版増厚工事は、様々な床版形式の橋梁に適用できる。なお本願発明において、床版置換え工事の場合と床版増厚工事の場合では共通する内容が多いため、説明の便宜上、両者共通する場合は床版置換え工事及び床版増厚工事を総称して「床版増厚工事等」ということとする。
【００６３】
前記した床版取替工事の打設工程は、新たに敷設したプレキャスト床版の継手部に間詰めコンクリート等を打設する。一方、鋼床版橋や鉄筋コンクリート橋の床版増厚工事等の打設工程では、アスファルト舗装部分や、コンクリート部分の一部又は全部（鉄筋コンクリート橋の場合）を撤去して、新たに床版補強コンクリートを打設する。つまり、床版取替工事における間詰めコンクリート等が、床版増厚工事等における床版補強コンクリートに該当するわけである。床版取替工事の場合と、床版増厚工事等の場合との相違は、主にこの点であって、その他は同様である。従って、床版取替工事と同様の内容についてはその記載を省略し、ここでは床版増厚工事等に特有の内容のみを記載する。
【００６４】
（施工手順）
図６は、鋼床版橋や鉄筋コンクリート橋の床版増厚工事等の床版補強工事の主な手順を示すフロー図である。図３の床版取替工事の場合と同様に通行規制Ｓ０１が実施され、同時に工事区間の仮囲いや安全施設といった仮設備が設置される。その他の準備工が実施された後、鋼床版橋の場合は既設アスファルト舗装の全部を、鉄筋コンクリート橋の場合はコンクリート部分とアスファルト舗装部分を、撤去する（Ｓ１２）。一般の鋼床版は、鋼板とアスファルト舗装で構成され、鋼板は床版下面に配置される。ここでは、鋼床版のうちアスファルト舗装部分が撤去される。なお、鋼床版の鋼板に疲労損傷が見られる場合には、損傷している鋼板を補修することになる。
【００６５】
予定された範囲のアスファルト舗装部分やコンクリート部分が撤去されると、新たな床版（の一部）として床版補強コンクリートが打設される（Ｓ１３、打設工程）。鋼床版橋の床版置換え工事の場合、アスファルト舗装部分を撤去した後、置き替えコンクリート等として打設し、置換え部を形成する。鉄筋コンクリート橋の床版置換え工事の場合は、鉄筋コンクリート床版のうちのコンクリート部分とアスファルト舗装部分を撤去した後、置き替えコンクリート等として打設し、置換え部を形成する。
【００６６】
一方、鉄筋コンクリート橋の床版増厚工事の場合は、鉄筋コンクリート床版のうちのコンクリート部分とアスファルト舗装部分を撤去した後、あるいはアスファルト舗装部分のみを撤去した後、増厚コンクリート等として打設し、増厚部を形成する。
【００６７】
ここで打設されるコンクリートは、早期に（例えば翌朝に）交通開放するため、超速硬コンクリート（例えばジェットコンクリート）を用いることが望ましい。超速硬コンクリートのほか、ＳＦＲＣ（Ｓｔｅｅｌ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）や、打設量に応じて、超速硬性高強度無収縮モルタル（例えばフィルコンＨ）を用いてもよいし、現場の状況によっては通常のコンクリート等を用いることもできる。
【００６８】
新たな床版（の一部）として打設されたコンクリート等の部分（以下、「コンクリート部」という。）の構築がおわると、床版取替工事と同様、その上部に断熱材等を敷設して断熱層が形成される（Ｓ０５、断熱工程）。このとき、打設後あまり時間が経過していないので、コンクリート部のコンクリート等は若材齢の状態である。なお断熱材等は、コンクリート部の上部を覆うように配置される。
【００６９】
断熱層が形成されると、床版取替工事と同様、床版全体（つまりコンクリート部の上面全体）にアスファルト舗装が敷設される（Ｓ０７、早期舗装工程）。このとき、コンクリート部のコンクリート等は若材齢の状態である。つまり、若材齢のコンクリート等の上部に、高熱の状態のアスファルトが載せられるわけである。しかしながら断熱材等を敷設した効果で、若材齢のコンクリート等はそれほど高温とならない。つまり、温度ひび割れを生じるおそれが極めて緩和されている。なお、ここでの舗装はアスファルトに限らず、グースアスファルトなど高温状態で敷設される舗装剤を使用することもできる。
【００７０】
舗装の敷設が終わると、仮囲い等の撤去など片付けを行い、一般車両の通行を開放する（Ｓ０８）。
【００７１】
なお、床版取替工事と同様、防水材を敷設して防水層を形成することもできる（Ｓ０６、防水工程）。また、図６のＳ０７で示す舗装の敷設を仮舗装（Ｓ０７’、早期仮舗装工程）として、仮舗装を撤去し（図４のＳ０９、仮舗装撤去工程）、本舗装としてアスファルト舗装を敷設する（図４のＳ１０、仮舗装撤去工程）ことも、床版取替工事と同様である。
【００７２】
（断熱層）
図７は鋼床版橋や鉄筋コンクリート床版の床版増厚工事等の床版補強工事によって構築された、本願発明の橋梁床版構造３’の断面図である。この図に示すように橋梁床版構造３は、下層から順に、若材齢コンクリート部５、断熱層６、及び舗装部７で構成されている。ここで、若材齢コンクリート部５は、アスファルト舗装部分やコンクリート部分が撤去された後、新たに置換え部や増厚部として打設されたもので、若材齢のコンクリート等からなる。断熱層６は、断熱材等が敷設されることで形成され、舗装部７はアスファルト舗装等の敷設によって形成される。
【００７３】
図７に示す橋梁床版構造３’に、防水層（図示しない）を加えることもできる。この場合の防水層は、断熱層の上部（舗装部７との間）、又は断熱層の下部（若材齢コンクリート部５との間）に形成される。
【００７４】
鋼床版橋や鉄筋コンクリート床版の床版増厚工事等の床版補強工事によって構築される橋梁床版構造３’に使用する断熱材等や防水材は、床版取替工事によって構築される橋梁床版構造３で説明したものと同様のものを使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本願発明の橋梁の床版補強方法、橋梁床版構造、及び断熱部材は、道路橋や鉄道橋、河川橋や跨道橋など、種々の橋に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１    プレキャスト床版
２    主桁
３    （鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事による）橋梁床版構造
３’  （鋼床版橋や鉄筋コンクリート床版の床版増厚工事等による）橋梁床版構造
４    （鉄筋コンクリート床版橋の床版取替工事による）新設床版部
５    若材齢コンクリート部５
６    断熱層
７    舗装部
【図１】
0005632409.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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