(57)【要約】【課題】プレストレスを与える必要がなく、コンクリートのひび割れを防ぎ、かつ強度を向上させることができ、しかも施工性も良好な合成床版を提供する。【解決手段】型枠底板としての鋼板７上に、多数の孔８を帯状の鋼板に分布して設けたリブ９を適宜間隔を存して底板に対して直交するように並設し、これらリブ９および底板を主鉄筋代わりにし、前記リブ９の上方にこのリブ９と直交方向に配力鉄筋１１を適宜間隔おきに配設し、この底板上に前記リブ９および配力鉄筋１１が埋設する所定の厚さに、圧縮強度３０Ｎ／ｍｍ２以上、引張強度１．５Ｎ／ｍｍ２以上の高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２を打設した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型枠底板としての鋼板上に、多数の孔を帯状の鋼板に分布して設けたリブを適宜間隔を存して底板に対して直交するように並設し、これらリブおよび底板を主鉄筋代わりにし、前記リブの上方にこのリブと直交方向に配力鉄筋を適宜間隔おきに配設し、この底板上に前記リブおよび配力鉄筋が埋設する所定の厚さに、圧縮強度３０Ｎ／ｍｍ２以上、引張強度１．５Ｎ／ｍｍ２以上の高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）を打設したことを特徴とする合成床版。
【請求項２】
高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）は、材令２８日の硬化体の引張試験において引張ひずみが１％以上を示すクラック分散型であって、下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合してなる請求項１記載の合成床版。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）２５％以上
・砂結合材料重量比（Ｓ／Ｃ）が１．５以下（０を含む）
細骨材の最大粒径０．８ｍｍ以下、平均粒径０．４ｍｍ以下、
単位水量２５０ｋｇ／ｍ３以上４００ｋｇ／ｍ３以下
高性能ＡＥ減水剤量３０ｋｇ／ｍ３未満
〔Ｆ１〕
繊維径５０μｍ以下
繊維長：５〜２０ｍｍ
繊維引張強度：１５００ＭＰａ〜２４００ＭＰａ以下
【請求項３】
リブは前記底板に溶接し、また、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）は前記リブの前記多数の孔に流入させる請求項１または請求項２記載の合成床版。
【請求項４】
前記リブの孔に貫通させて鉄筋を配設する請求項１ないし請求項３記載のいずれかに記載の合成床版。
【請求項５】
リブの孔に貫通させる鉄筋は、端部にフックまたは支圧板による定着部を設ける請求項４記載の合成床版。
【請求項６】
前記リブと平行する方向に適宜間隔をおいて補強鉄筋を配設する請求項１記載ないし請求項５のいずれかに記載の合成床版。
【請求項７】
型枠底板としての鋼板とリブの表面には防水層を塗布し、その上に高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）を打設する請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の合成床版。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物や橋梁の床版、或いは、海洋等の構造物の耐圧面構造部材として使用可能な合成床版に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁等の床版として、Ｈ形鋼やＩ形鋼に鉄筋を配筋した構造部材にコンクリートを打設した鋼コンクリート合成床版（以下、単に「合成床版」という）が知られる。
【０００３】
下記特許文献１は、こうした合成床版の代表的なタイプを示すもので、図９に示すように、鋼板からなる埋殺し型枠（底板）１上にＩ形鋼やＨ形鋼よりなる形鋼２を定間隔で並べ、各形鋼２に開設した孔３に鉄筋４を配筋した構造部材５にコンクリート６を打設したものよりなっている。
【特許文献１】特開平９−２２１７０６号公報
【０００４】
合成床版としてはこのほか、構造部材の形鋼や鉄筋或いはケーブルにプレストレスを与えてコンクリートのひび割れの発生を防ぐようにしたものが知られ、軽量化を図るため鉄粉等を混入した膨張コンクリートを使用したものも知られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１の合成床版では、負曲げの部分などでは、コンクリートが引張側となるために、引張力は鉄筋のみで負担するため、断面が比較的大きくなり、また鉄筋量が多くなる。
【０００６】
さらに、ひび割れ発生により劣化因子の浸透量が多くなることから、鉄筋や鋼板の腐食の問題が生じる。また、負曲げ部以外にも、乾燥収縮や温度差によってコンクリートにひび割れが生じ、その部分から水が浸入して床版の疲労耐久性が大幅に低下する。
【０００７】
また、コンクリート６は粗骨材が形鋼２に開設した孔３にロッキングするなどするため、充填性に問題が残る。
【０００８】
一方、コンクリートのひび割れの発生を防ぐために構造部材の形鋼や鉄筋或いはケーブルにプレストレスを与えるのでは手数がかかり、用途も限定されてしまう。
【０００９】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、プレストレスを与える必要がなく、コンクリートのひび割れを防ぎ、かつ強度を向上させることができ、しかも施工性も良好な合成床版を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、型枠底板としての鋼板上に、多数の孔を帯状の鋼板に分布して設けたリブを適宜間隔を存して底板に対して直交するように並設し、これらリブおよび底板を主鉄筋代わりにし、前記リブの上方にこのリブと直交方向に配力鉄筋を適宜間隔おきに配設し、この底板上に前記リブおよび配力鉄筋が埋設する所定の厚さに、圧縮強度３０Ｎ／ｍｍ２以上、引張強度１．５Ｎ／ｍｍ２以上、弾性係数１５０００Ｎ／ｍｍ２以上の高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）を打設したことを要旨とするものである。
【００１１】
請求項１記載の本発明によれば、コンクリートに替えて、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）を打設することにより、このＥＣＣがリブおよび底板や鉄筋と合成して引張力を負担するため、負曲げ区間においても断面を小さくできる。
【００１２】
しかも、下部構造が小さくなるためコストが縮減できる。また、ひび割れ幅を抑制するため、劣化因子の浸透量が少なくなるため耐久性が向上する。乾燥収縮や温度差によるひび割れも分散するため耐久性が向上する。粗骨材を使用しておらず、かつ準自己充填性を示すため、充填性に優れる。
【００１３】
特に、リブについては、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）は粗骨材を使用していなので孔を閉塞して流動性を阻害することもない。
【００１４】
また、前記リブの上方にこのリブと直交方向に配力鉄筋を適宜間隔おきに配設したことにより、主鉄筋代わりにしたリブがない部分についても作用する力の分散を図るとともに、乾燥収縮や温度応力によるひびわれを抑制することができる。
【００１５】
請求項２記載の本発明は、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）は、材令２８日の硬化体の引張試験において引張ひずみが１％以上を示すクラック分散型であって、下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合してなることを要旨とするものである。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）２５％以上
・砂結合材料重量比（Ｓ／Ｃ）が１．５以下（０を含む）
細骨材の最大粒径０．８ｍｍ以下、平均粒径０．４ｍｍ以下、
単位水量２５０ｋｇ／ｍ３以上４００ｋｇ／ｍ３以下
高性能ＡＥ減水剤量３０ｋｇ／ｍ３未満
〔Ｆ１〕
繊維径５０μｍ以下
繊維長：５〜２０ｍｍ
繊維引張強度：１５００ＭＰａ〜２４００ＭＰａ以下
【００１６】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）はその調合のマトリクスと繊維配合量により、引張ひずみが１％を越えることで、載荷方向（応力方向）とほぼ直角方向に多数のクラック（マルチクラック）が発生するクラック分散型の破壊現象が生じる。よって、ひび割れを確実に微小な幅に制御できるものである。
【００１７】
請求項３記載の本発明は、リブは前記底板に溶接し、また、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）は前記リブの前記多数の孔に流入させることを要旨とするものである。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、リブは前記底板に溶接することで、底板と共に架設・供用時の荷重に抵抗するようにできる。また、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）は前記リブの前記多数の孔に流入させることにより、後死荷重および活荷重に対し前記底板を高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）との合成部材とすることができる。なお、リブについては孔に鉄筋を通さない場合はより孔に対する高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）の流動性を確保することができる。
【００１９】
請求項４記載の本発明は、リブの孔に貫通させて鉄筋を配設することを要旨とするものである。
【００２０】
請求項４記載の本発明によれば、このような鉄筋を配設することでより確実に強度を確保することができる。
【００２１】
請求項５記載の本発明は、リブの孔に貫通させる鉄筋は、端部にフックまたは支圧板による定着部を設けることを要旨とするものである。
【００２２】
請求項５記載の本発明によれば、リブの孔に貫通させる鉄筋は、端部にフックまたは支圧板による定着部を設けることで、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）との定着を高め、より、効果的なものとすることができる。
【００２３】
請求項６記載の本発明は、前記リブと平行する方向に適宜間隔をおいて補強鉄筋を配設することを要旨とするものである。
【００２４】
請求項６記載の本発明によれば、必要に応じて、リブと平行する補強鉄筋を配設して、強度を一層向上させることができる。
【００２５】
請求項７記載の本発明は、型枠底板としての鋼板とリブの表面には防水層を塗布し、その上に高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）を打設することを要旨とするものである。
【００２６】
請求項７記載の本発明によれば、防水層を設けることで耐久性を向上させることができるが、防水層は鋼板との付着力のほうがコンクリートよりも高いため、ＥＣＣ上に防水層を塗布する場合よりも、耐久性、施工性の面でも優れる。
【発明の効果】
【００２７】
以上述べたように本発明の合成床版は、プレストレスを与える必要がなく、コンクリートのひび割れを防ぎ、かつ強度を向上させることができ、しかも施工性も良好なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の合成床版の第１実施形態を示す縦断正面図、図２は同上縦断側面図で、図中７は型枠としての底板を形成する鋼板である。
【００２９】
この底板を形成する鋼板７上に、多数の孔８を帯状の鋼板に分布して設けたリブ９を適宜間隔を存して底板に対して直交するように並設した。リブ９は前記底板７に溶接し、これら底板を形成する鋼板７およびリブ９は主鉄筋代わりにするものである。
【００３０】
前記型枠底板としての鋼板７とリブ９の表面には防水層１０を塗布する。この防水層１０には市販の吹付け硬化型の防水樹脂塗料を適用できる。
【００３１】
前記リブ９の上方にこのリブと直交方向に配力鉄筋１１を適宜間隔おきに配設する。
【００３２】
そして、型枠底板としての鋼板７とリブ９上に前記リブ９および配力鉄筋１１が埋設する所定の厚さに、圧縮強度３０Ｎ／ｍｍ２以上、引張強度１．５Ｎ／ｍｍ２以上、弾性係数１５０００Ｎ／ｍｍ２以上の高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２を打設して、本発明の合成床版１３を形成した。高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２は前記リブ９の前記多数の孔８に流入させる。
【００３３】
この高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２は、材令２８日の硬化体の引張試験において引張ひずみが１％以上を示すクラック分散型であって、下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合した。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）２５％以上
・砂結合材料重量比（Ｓ／Ｃ）が１．５以下（０を含む）
細骨材の最大粒径０．８ｍｍ以下、平均粒径０．４ｍｍ以下、
単位水量２５０ｋｇ／ｍ３以上４００ｋｇ／ｍ３以下
練り上がり時の空気量２０％以上
高性能ＡＥ減水剤量３０ｋｇ／ｍ３未満
〔Ｆ１〕
繊維径５０μｍ以下
繊維長：５〜２０ｍｍ
繊維引張強度：１５００ＭＰａ〜２４００ＭＰａ以下
【００３４】
なお、前記〔Ｍ１〕の調合マトリクスにおいて、練り上がり時の空気量は３．５％以上２０％以下でもよい。
【００３５】
前記引張ひずみは、材令２８日以上の硬化体の引張試験で得られる応力−歪み曲線において、最大引張応力値でのひずみ量（％）をいう。実際には、材令２８日での試験体の引張試験（例えば断面３０ｍｍ×１３ｍｍの試験体を８０ｍｍの試験区間で引張試験を行う）における引張ひずみ（％）で代表される。
【００３６】
この引張ひずみが１％以上であることは、載荷方向（応力方向）とほぼ直角方向に多数のクラック（マルチクラック）が発生するクラック分散型の破壊現象が生じていることを意味する。
【００３７】
〔Ｆ１〕の条件を満たすビニロン短繊維としては，ポリビニールアルコール樹脂を原料として製造されたコンクリートと同等以上の弾性係数を有する短繊維であるのが好ましく，代表的なものとして繊維長１２ｍｍ、繊維径０．０４ｍｍ、引張強度１６９０Ｎ／ｍｍ２の高強度ビニロン繊維を使用する。
【００３８】
高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２を構成する材料は、セメント・混和材・細骨材・繊維・水であり、練り混ぜ量を６０Ｌとした場合の割合は下記表１の通りである。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
下記表２に示す計１８ケースの室内試験結果を基に、以下に高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２の硬化物性について記す。なお、ケースの要因は、セメント種類と練上り温度とした。
【００４１】
１）圧縮強度および曲げ強度
圧縮強度試験は、JIS A 1108に準拠し、φ100×200mmの供試体を用いて行った。曲げ強度試験は、JIS R 5201に準拠し、40×40×160mmの試験体を用いて行った。両試験とも、各ケース３体ずつ試験を行い、全データの平均、標準偏差、変動係数および本データより算出される、５％不良率を許容する信頼区間の下限値(m‐1.645σ)を求めた。なお、試験材齢は２８日とし、それまで温度２０℃の環境で封かん状態にて養生を行った。
【００４２】
【表２】
2006219900.tif 000004
【００４３】
【表３】
2006219900.tif 000005
【００４４】
試験結果を前記表３に示す。圧縮強度の平均値は44.2Ｎ/mm2であり．標準偏差5.0N/mm2、変動係数11.4％であった。曲げ強度の平均は12.2N/mm2であり、標準偏差1.5N/mm2、変動係数11.8％であった。５％不良率を許容する信頼区間の下限値（m−1.645σ）は、圧縮強度で36.0N/mm2、曲げ強度で9.9N/mm2である。
【００４５】
２）引張強度および引張ひずみ
引張試験方法を図４に示す。直接引張試験については、その試験方法が規格化されていないため、ダンベル型の供試体（測定区間長80mm、幅30mm、厚さ113mm）を用いた直接引張試験を抹用した。試験材齢は２８日とし、それまで温度２０℃の環境で封かん状態にて養生を行った。
【００４６】
試験時の載荷速度は0.5mm/分とし、供試体１５の両側に取り付けた２本の変位計１６の平均で引張ひずみを評価した。図中、１７は変位計ホルダ、１８はホルダ固定用ボルトである。
【００４７】
なお、1ケースの試験件数は5体として試験を行い、二次曲げの影響を排除する目的で、一方のひずみ計の変位が他方の２倍以上となったデータについては、不良データとして扱い、採用しないこととした。
【００４８】
高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２の応力−ひずみ関係の一例を図５に示す。通常のセメント系材料とは異なり、初期ひび割れ発生以降、引張ひずみの増加に伴い応力か徐々に増加する擬似ひずみ硬化特性を示すことかわかる。ここで高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２の引張降伏強度および引張終局ひずみを図５に示すとおり定義する。つまり、引張降伏強度は、金属材料の下降伏点に相当する値として定義し、引張終局ひずみは、引張降伏強度を確保できる最大のひずみとして定着した。このように高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２の引張側の応力ひずみ曲線を完全弾塑性モデルとして定義することで、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２の引張特性を設計に利用することも可能になる。
【００４９】
有効な試験結果が得られた全８４試験体の結果から算出した引張降伏強度と引張終局ひずみを下記表４に示す。
【００５０】
【表４】
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【００５１】
引張降伏強度の平均値は3.8N/mm2であり、標準偏差0.4N/mm2、変動係数10.5％であった。引張終局ひずみの平均は3.0％であり、標準偏差1.1％、変動係数37.8％であった。５％不良率を許容する信頼区間の下限値（m−1.645σ）は、引張降伏強度で3.1N/mm2、引張終局ひずみで1.1％である。
【００５２】
なお、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２の引張終局ひずみは、鋼材の降伏レベルでのひずみ（0.2％程度）を大きく上回る値である。
【００５３】
以上のように、高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）１２では繊維によるクラックの拘束能力が高く、ひび割れの拡大を防ぎ、次のひび割れを発生させる。引き続き、次々と新たな微小なひび割れを数多く発生させるため、見かけ上非常に大きな引張りひずみが生じても荷重に耐えることができる。
【００５４】
また、ひび割れを微小な幅（例えば０．０５ｍｍ以下）に制御できるので、ひび割れからの水の浸透を防ぐことも可能である。ひび割れからの全ての浸透を防ぐことができない場合でも、浸透量はひび割れ幅の３乗に比例すると言われており、ひび割れ幅を制御できることは浸透量を大きく制限することができることになる。
【００５５】
そして、ひび割れからの水の浸透を防ぐことにより、水に溶解してコンクリートに浸入しコンクリートを劣化させる硫酸塩や酸等の物質から防護でき、共用年数の延長に大きく貢献することができる。
【００５６】
他の実施形態として、図６に示すように、リブ９の多数の孔８に鉄筋１９を貫通させて、この鉄筋１９を配設してもよい。
【００５７】
この鉄筋１９には端部にフックまたは支圧板による定着部２０を設けるが、定着部２０がフックの場合は、図７（Ａ）に示すように、このフックの先端から進めて孔８に通し、反転させて本体部を通すようにすればよい。図７の例はフックはＵ字形の場合である。また、鉄筋１９の長さは状況に応じて設定でき、図７（Ａ）は長い場合、（Ｂ）は短い場合である。さらに、（Ｃ）に示すように、フックの向きは位相角を９０度替えてもよい。（上下方向ではなく、水平方向）
【００５８】
また、図８に示すように、定着部２０となるフックの形状も、（ａ）に示すように鋭角フックの場合、（ｂ）に示すように直角フックの場合などでもよい。さらに、図８の（ｃ）に示すように、フックの代りに定着板をもって定着部２０としてもよい。
【００５９】
他の実施形態として、図３に示すように、必要に応じて前記リブ９と平行する方向に適宜間隔をおいて補強鉄筋１４を配設するようにしてもよい。
【００６０】
通常はこの補強鉄筋１４は配置しなくとも設計上の数値をクリアーできるが、補強鉄筋１４を設けることで強度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の合成床版の第1実施形態を示す縦断正面図である。
【図２】本発明の合成床版の第1実施形態を示す縦断側面図である。
【図３】本発明の合成床版の第２実施形態を示す縦断側面図である。
【図４】直接引張試験方法を示す説明図である。
【図５】引張性能を示すグラフである。
【図６】本発明の合成床版の第２実施形態を示す縦断正面図である。
【図７】本発明の合成床版の第２実施形態での鉄筋の配置法を示す説明図である。
【図８】本発明の合成床版の第２実施形態での鉄筋の変形例を示す説明図である。
【図９】従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…埋殺し型枠（底板）        ２…形鋼
３…孔                        ４…鉄筋
５…構造部材                  ６…コンクリート
７…鋼板                      ８…孔
９…リブ                      １０…防水層
１１…配力鉄筋                １２…高靭性セメント複合材料（ＥＣＣ）
１３…合成床版                １４…補強鉄筋
１５…供試体                  １６…変位計
１７…変位計ホルダ            １８…ホルダ固定用ボルト
１９…鉄筋                    ２０…定着部
【図１】
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【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】
2006219900.tif 000013
【図８】
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【図９】
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