整理番号：技A

防水層にUFCを用いたプレキャストPC床版（UFC複合床版）

東日本高速道路株式会社・株式会社大林組

説明内容

１．開発の背景
２．概

要

３．検証

４．初適用工事の概要
５．ま と め１．開発の背景
高速道路リニューアルプロジェクト
 劣化したRC床版をプレストレストコンクリート床版に取替→ 床版の耐久性向上
 長期間にわたる通行規制による交通への影響→ プレキャスト床版の採用による工程短縮
RC床版の劣化要因
・交通荷重の繰返し・雨水や凍結防止剤の浸入・橋面舗装の切削時の衝撃 など
疲労劣化、床版上面の土砂化
高耐久なプレキャスト床版の開発

床版取替工事における対面通行規制

UFCの採用・高強度・高耐久（遮水性、遮塩性）
UFC：超高強度繊維補強コンクリート（Ultra high strength Fiber reinforced Concrete）

１．開発の背景

UFCを効果的に活用した床版の開発に向けた着目点➀UFCの設計厚さ・耐久性向上＋コストの抑制⇒ かぶり部分のみにUFCを適用した複合床版②工場や現場における施工性
・プレキャスト床版製作時の打ち重ね・現場接合部への適用⇒ 高温熱養生が不要な常温硬化型UFCの採用③不透水性に着目した防水機能
・床版防水工が不要となる可能性 ⇒ 防水層として求める要求性能の設定
・現場接合部においても不要となる可能性 ⇒ 鋸歯形の接合形状の考案

２．概

要

(1) 技術の構成

UFC複合床版：防水層にUFCを用いたプレキャストPC床版

・プレキャストPC床版部：床版コンクリートにUFCを打ち重ねて一体化
・プレキャストPC床版同士の接合：場所打ちUFC
床版接合部：場所打ちUFC※常温硬化型のUFC：スリムクリート

場所打ちUFC

UFC(20～50mm)
床版コンクリート
プレキャストPC床版：上層UFC

UFCにより橋面全体に防水性能を付与

プレキャストPC床版部

現場における防水工不要

２．概要(2) 緻密で高耐久なUFCの特長を活かした設計
 防水層として求める要求性能
・NEXCO技術基準における床版防水層（グレードⅡ）と同等以上
・設計耐用期間：100年⇒ 防水性能の要求水準
透水係数の制限値 = 1.0×10-13m/s以下に設定→ ひび割れのないコンクリート（= 1.0×10-12m/s）
よりも厳しい値 透水試験
・UFC複合床版を模擬した供試体・100年相当の曲げ引張疲労や凍結融解の負荷も付与

十分な防水性能を確保

繰返し載荷
プレキャスト
床版部

接合部
鋸歯形状によるUFC同士の打継部凍結融解・コア抜き

透水試験

微細ひび割れ部

コア抜きしたUFC同士の打継部（浸水深さ計測のための割裂状況）

２．概要(2) 緻密で高耐久なUFCの特徴を活かした設計
 床版構造

かぶりの一部をUFCに置き換え

従来のプレキャストPC床版（全断面コンクリート）
として設計

 施工性（材料特性）
・UFCの厚さは鋼繊維長の1.5倍程度に設定
・材料の粘性や施工厚さのばらつき等も考慮

UFC部(床版上部)に発生する応力度がひび割れ発生強度以下であることを照査※床版としての性能に加えて防水性能も期待（雨水の浸入防止）

UFCの最小厚＝20mm

２．概要(3) 床版コンクリートとUFCの一体化
 高温熱養生が不要な常温硬化型のUFCを使用
 床版（下層）コンクリートがフレッシュな状態でUFCを打ち重ね→ プレテンションPC鋼材によるプレストレスを床版（下層）コンクリートと上層UFCに導入＜プレキャストPC床版の製造工程＞
コンクリート打込み
UFC
床版コンクリート
PC鋼より線コンクリートと同時にUFCを打込み養生

プレストレス導入

UFCの打ち重ね状況
界面処理・UFC打込み
不要

２．概

要

(4) UFC同士の接合 プレキャスト床版接合部に場所打ちUFCを使用
 打継目を直線状とすると、打継面が弱点＜打継部が直線状の場合＞
25mm
着目する辺

＜打継部が鋸歯形状の場合＞
25mm

作用力

接合部に鋸歯形状を採用

引張抵抗

引張強度のみで抵抗

打継面の引張とせん断で効率よく抵抗

UFCのひび割れ発生強度以下

UFCの引張強度以上を確保

接合部の透水試験↓防水性能も確保

３．検証(1) 一体性の検証

舗装

かぶり部分のみにUFCを適用した複合床版
異種材料同士の一体性や疲労耐久性の確保が重要
アスファルト舗装とUFCの一体性• ホイールトラッキング+温度変化を考慮した引張接着試験やせん断接着試験（写真1）

UFCと床版(下層)コンクリートの一体性• 一軸引張試験（写真2）・簡易一面せん断試験• 梁試験体による静的・疲労載荷試験

UFCとUFCの一体性• 鋸歯状の打継目の疲労・静的曲げ載荷試験（写真3）

舗装

UFCUFC

写真1

引張接着試験・せん断接着試験

UFCUFC
コンクリートコンクリート

写真2

UFCとコンクリート打重ね部の一軸引張試験

鋸歯状の打継目

写真3

PCa床版部UFC

下層
コンクリート接合部
UFC

PCa床版部UFC

下層
コンクリート

床版接合部の静的曲げ載荷後のひび割れ

３．検証(2) 疲労耐久性の検証
供用期間100年に相当する負荷(輪荷重250kN、走行回数10万回)を乾燥および水張条件で実施

たわみ (mm)1.5

乾燥条件
250kN 10万回

水張条件
250kN 10万回

UFC複合床版

UFC複合床版のたわみ増加量は小さい

1.0

総たわみ
活荷重たわみ残留たわみ

上面までコンクリートのPC床版
0.5

総たわみ

着色水

活荷重たわみ残留たわみ
0.0

050,000

100,000

150,000

200,000

走行回数 (回)・UFCと下層コンクリートとの浮き・はく離がない。
一体性の確保・床版（下層）コンクリートへの浸水がない。
防水性の確保100年以上の・従来のPC床版と比べてたわみが小さい。
床版の耐久性向上
耐久性を確保４．初適用工事の概要
東北自動車道宮城白石川橋（上り線）

橋長276.9m、有効幅員9.81m、鋼3径間連続非合成鈑桁橋 2連
側面図

平面図

仙台→
←東京

４．初適用工事の概要＜UFC複合床版の製造(1)＞

鉄筋・型枠・PC鋼線組立

下層コンクリート打込み

上面湛水
蒸気養生
（微細ひび割れ発生の抑制） （従来のプレキャスト床版と同様）

UFC打重ね緊張力導入・脱型

４．初適用工事の概要＜UFC複合床版の製造(2)＞接合部界面処理＜UFC複合床版の架設(1)＞架設状況

水中養生（微細ひび割れ発生の抑制）

架設完了

UFC複合床版製造完了

接合部打込み前４．初適用工事の概要＜UFC複合床版の架設(2)＞UFCの製造
床版接合部へのUFC打込み（現場プラントにより製造）

アスファルト乳剤塗布（床版防水工省略）

アスファルト舗装舗設

架設完了

アスファルト舗装完了

対面通行規制34日（従来比-3日＝約10%削減）で床版取替工事を完了

５．まとめ
防水層にUFCを用いたプレキャストPC床版（UFC複合床版）
コンクリートにUFCを打重ねて一体化
鋸歯形状によるUFC同士の接合

一体性・防水性・疲労耐久性を確保

高耐久かつ橋面全体に防水機能を有するプレキャスト床版
現場の床版防水工、将来の床版防水工の更新も不要
・床版取替工事の通行規制期間の短縮
・天候不順による工程遅延リスクの回避
・ライフサイクルコストの低減

今後の床版取替事業への標準化