第八回道路橋床版シンポジウム論文報告集

土木学会

論文

合成床版における底鋼板とコンクリートの一体性に関する検討
神頭峰磯*，大久保藤和**，佐竹紳也**，杉野雄亮***日本車輌製造株式会社 輸機・インフラ本部（〒456-8691 名古屋市熱田区三本松町 1 番 1 号）**太平洋マテリアル株式会社（〒285-0802 千葉県佐倉市大作 2-4-2）
鋼・コンクリート合成床版は，高耐久性床版として耐久性や安全性および施工性に優れていることから，各機関で広く採用されてきている．合成床版の表面には，一般に，防錆対策として無機ジンクリッチペイントなどが塗装されているが，コンクリートとの密着性は高くない．そこで，鋼板とコンクリートの密着力を高めることで，さらに合成床版の耐久性が向上すると考えられ，その手法の一つとして，鋼板部を速硬ポリマーセメントモルタルで被覆する方法がある．本論文では，速硬ポリマーセメントモルタルを鋼板に被覆した場合の強度特性および止水性に関して検討した．その結果，接着強度，曲げ強度，せん断強度の向上と止水効果が確認できた．

キーワード：合成床版，ポリマーセメントモルタル，一体性

1．はじめに鋼板とコンクリートとの複合構造部材である合成床版（以下，合成床版と記す）は，底鋼板とコンクリートをリブやスタッドなどのずれ止めで一体化させることで耐久性に優れ，底鋼板により床版用の型枠・支保工の省略が可能となるため現地施工が容易であり，コンクリートの剥落防止などの特長を有していることから，近年多く使用されている．一方，合成床版は，密閉性の高い構造であるために，防水性や底鋼板とコンクリートとの密着性が求められる．一般に，合成床版の鋼板面には，架設時の一次防錆として無機ジンクリッチペイントなどが塗装されているが 1)，防水性やコンクリートとの密着性は高くない．そこで，合成床版の耐久性向上策として底鋼板を速硬ポリマーセメントモルタルで被覆する方法を検討している 2)．
本論文では，速硬ポリマーセメントモルタル（以下，ゴムラテックスモルタルと記す）で被覆した鋼板とコンクリートの一体性を強度特性および止水性から評価したので，その結果を報告する．

表－1 ゴムラテックスモルタルの配合
水セメ
ント比（％）

ポリマーセ
メント比（％）

砂セメント比

27.0

18.0

1.86

単位量 （kg/m3）
パウダー

混和液

1925

302

表－2 ゴムラテックスモルタルの物性強度（N/mm2）
材齢

静弾性

乾燥係数

収縮

圧縮

曲げ

引張

3 時間

13.4-

-

-

1日

25.4-

-

-

-

7日

32.9-

-

-

-96

28 日

36.7

8.5

3.5

14.6-144(kN/mm2） （×10-6）-

表－3 コンクリートの配合（30-8-20N）
水結合材比（％）

細骨材率
（％）

水52.7

45.0

1582．試験概要
2.1 使用材料，配合および物性
ゴムラテックスモルタルとは，スチレンブタジエンゴ
ム（SBR）を主成分とした混和液と特殊セメントを含むパウダーからなるモルタルである．ゴムラテックスモルタルの配合を表－1，物性を表－2 に示す．コンクリート
は，石灰系膨張材を用いた 30－8－20N の膨張コンクリ- 179 -

単位量 （kg/m3）
セメ 膨張 細骨 粗骨ント材
材
材

混和剤

280

3.0208231021

表－4 コンクリートの物性
スランプ

空気量

圧縮強度（N/mm2）

（cm）

（％）

7日

28 日

5.5

4.5

28.9

30.4

ートを使用した．コンクリートの配合を表－3，物性を表－4 に示す．使用した鋼板の表面には，無機ジンクリッチペイントを膜厚 30μm 以上となるように塗布した．
無機ジンクリッチペイントの膜厚は，塗装検査に使用される電磁微厚計（精度：膜厚 50μm 未満の場合±10μm，膜厚 50～1000μm の場合±2％）を用いて 5 点測定して平均した.ゴムラテックスモルタルは，モルタルガンを用いて吐出圧 0.3MPa で吹き付け，吹付け厚は，ポイントゲージを用いて所定厚さ以上になるよう管理した．
2.2 試験方法
2.2.1 引張接着試験(1)試験体の形状・寸法
鋼板試験体の形状・寸法を図－1 に示す．合成床版を模した鋼板試験体は，幅 150mm×長さ 150mm×高さ100mm，鋼板厚 6 mm とした．引張接着試験のために，底板中央部 40×40 mm を予め切り抜き，治具を用いて切抜き部を再度底板部に固定した後，ゴムラテックスモルタルを底板部に吹き付けた．
(2)試験項目および試験方法
1)厚さの影響鋼板試験体の底板に，ゴムラテックスモルタルを 1,3mm の厚さに吹き付け，1 ヶ月間，20℃試験室で養生した後，膨張コンクリートを打設した．コンクリート打設
後 1 ヶ月間 20℃試験室で気中養生した後，建研式引張試験機を用いて底板の切抜き部の引張接着試験を実施した．
2)経時の影響
実施工において，鋼板にゴムラテックスモルタルを吹き付けてから，コンクリートを打設するまでの時間が異なることが想定される．その影響を確認するために，鋼板試験体の底板にゴムラテックスモルタルを厚さ 0,3mm で吹き付け，20℃試験室で 1, 3, 4 ヶ月養生した後，コンクリートを打設した．コンクリート打設後，1 ヶ月
間 20℃試験室で気中養生した後，建研式引張試験機を用いて底板の切抜き部の引張接着試験を実施した．
2.2.2 直接せん断試験
ゴムラテックスモルタルと塗装鋼板およびコンクリートとの境界面に対するせん断強度を確認するため，図－2 に示す一面せん断機を使用してせん断試験を実施した．せん断強度試験体は，100×100mm 鋼板の 95×100mm部分にゴムラテックスモルタルを 0，3mm で吹き付け，
1 ヶ月間 20℃試験室で気中養生した後，ゴムラテックスモルタル吹付け面に，膨張コンクリートを 100×100×95mm 打設して作製した．コンクリート打設後，1 ヶ月
間 20℃試験室で気中養生した後，せん断試験を実施した．

図－1 鋼板試験体の形状・寸法

図－2 一面せん断試験機

図－3 水平打ち継ぎ曲げ試験

図－4 鉛直打継ぎ曲げ試験

B

図－5 鋼板と型枠(打設方向)

2.2.3 曲げ試験
(1)水平打ち継ぎによる試験- 180 -A

コンクリートとゴムラテックスモルタルの一体性を確認するため，図－3 に示す水平打継ぎ試験体を作製した．まず，型枠にゴムラテックスモルタルを厚さ 0，5mmで吹き付け，1 ヶ月間 20℃試験室で気中養生した後，膨張コンクリートを打設した.試験体寸法は，100×100×400mm とした．コンクリート打設後，1 ヶ月間 20℃試験室で気中養生した後，曲げ試験を実施した．本試験体では，打設面が載荷面となるため, 打設面はセメントペーストを用いて平滑にした．
(2)鉛直打ち継ぎによる試験
塗装鋼板とゴムラテックスモルタルの一体性を確認するため，図－4 に示す鉛直打継ぎ試験体を作製した．
試験体寸法は 150×150×530mm とし，鋼板にゴムラテッ
クスモルタルを厚さ 0，3mm で吹き付けた．試験体は，鋼製型枠の中心が打ち継ぎ目になるよう設置し，図－5に示すようにフック側の側面(A)から膨張コンクリートを打設した．フック側の側面からの打設から 3 日後に反対側の側面(B)から膨張コンクリートを打設し，試験体の作製を完了した．コンクリート打設後，1 ヶ月間 20℃試
験室で気中養生した後，曲げ試験を実施した．

図－6 滞水試験体の形状・寸法表－5 引張接着試験結果（厚みの影響）
吹付
厚(mm)

012.2.4 止水性確認試験
底鋼板上面をゴムラテックスモルタルで被覆することによる止水効果を確認するために，図－6 に示す試験体を作製した．試験体の底板にゴムラテックスモルタルを厚さ 0，1mm で吹き付け，膨張コンクリートを打設した．コンクリートを打設する際に，試験体中央に箱抜き孔を設けた．養生終了後に箱抜きした部分に色水を注入して 1 ヶ月間静置した．その後，コンクリートカッターを用いて試験体を切断し，コンクリート断面および底板への色水の滞水によって止水性を確認した．

3接着
強度(N/mm2)52555696468091865391416180
44
42

0.2
0.3
0.5
0.2
0.2
1.7
1.7
1.7
1.7
1.9
3.2
3.3
3.7
3.3
3.0

0.3

1.7

3.3

破断位置(%)
ｺﾝ
ｸﾘｰﾄ

000002515530
1000000

境
界

0000000000

ｺﾞﾑ
ﾗﾃ

境
界

ｼﾞﾝｸ

境
界

鋼
板

75
8595
7090100
100055100100100100100
100
0000000000000000000000045000000000000010000-

表－6 引張接着試験結果（経時の影響）
ｺﾝｸ
ﾘｰﾄ
打設
間隔(月)

3．試験結果3.1 引張接着試験
3.1.1 厚さの影響
引張接着試験結果を表－5 に示す．ゴムラテックスモ
ルタル吹付け厚 0mm の場合，すなわちゴムラテックスモルタルで被覆されていない場合，接着強度は 0.3N/mm2 で，破断位置はコンクリートと無機ジンクリッチペイントの境界であった．一方，ゴムラテックスモルタ
ルを 1mm 吹き付けた場合，接着強度は 1.7 N/mm2 に増加し，無機ジンクリッチペイントとの境界で剥離は生じなかった．さらに，吹付け厚 3mm になると，接着強度は3.3 N/mm2 となり，良好な接着が得られ，破断位置もゴムラテックスモルタル内部に移行した．ゴムラテックス
モルタルは，ポリマーのフィルム化に加えて，表－2 に示すように乾燥収縮が小さいことにより，接着強度が向上したと考えられる．

塗膜
厚(μm)

134

破断位置(%)
塗膜厚(μm)

接着強度(N/mm2)

416180444251814484
42889388
46
35

3.2
3.3
3.7
3.3
3.0
3.2
2.9
3.1
3.8
2.5
5.3
4.0
5.0
6.0
6.0

3.3

3.1

5.4

ｺﾝ
ｸﾘ
ｰﾄ

境
界

ｺﾞﾑ
ﾗﾃ

境
界

ｼﾞﾝ
ｸ

境
界

鋼
板

00000000000001010000000000000000100100055100600100080
0009090000000000200000000045040100010000000000100000000010010010000-

3.1.2 経時の影響鋼板試験体にゴムラッテスモルタルを吹き付けた後，コンクリートの打設間隔を変えた場合の引張接着試験
結果を表－6 に示す．コンクリート打設間隔が 1, 3, 4 ヶ月の場合，引張接着強度は，各々3.3, 3.1, 5.4 N/mm2 であ- 181 -った．鋼板にゴムラテックスモルタルを吹き付けてからコンクリート打設までに 4 ヶ月間隔があいても接着強度の低下はみられなかった．

表－7 せん断試験結果
吹付厚(mm)3.2 直接せん断試験
せん断強度試験結果を表－7 に示す．吹付け厚 0mm では，全てコンクリートとの境界面で剥離し，鋼板と塗膜の剥離は認められず，せん断強度は，0.1N/mm2 であった．
また，吹付け厚 3mm では，破断位置がゴムラテックスモルタル内部に移行し，せん断強度は，0.5N/mm2 まで増加した．せん断強度の増加は，ゴムラテックスモルタルの接着性能が高いためと考えられる．

03134155152110109111

0.2
0.00.1
0.50.60.4

吹付厚
(mm)

05

3.3.2 鉛直打ち継ぎによる試験
鉛直打継ぎ曲げ強度試験結果を表－9 に示す．ゴムラテックスモルタルを吹き付けていない試験体では，脱型時に打継目から剥離した．一方，ゴムラテックスモルタルを吹き付けた場合は，鋼板面で剥離することなく，コンクリートまたはゴムラテックスモルタル内部で破断が生じた．曲げ強度は，2.1N/mm2 であり，鋼板とゴムラテックスモルタルとの一体性が確認できた．

4．まとめ
本試験より，得られた結果を以下に示す．
(1)鋼板をゴムラテックスモルタルで被覆することにより，接着強度が増加する．
(2)せん断試験と鉛直打継ぎ曲げ試験より，鋼板をゴムラテックスモルタルで被覆されていない場合，強度接着強度(N/mm2)

破断位置(%)
ｺﾝ
ｸﾘｰﾄ

0.1

0.5000000

表－8 曲げ試験結果（水平打継ぎ）3.3 曲げ試験
3.3.1 水平打ち継ぎによる試験
水平打継ぎ曲げ強度試験結果を表－8 に示す．曲げ強度は，ゴムラテックスモルタルを吹き付けることにより，4.9N/mm2 から 6.9N/mm2 と 1.4 倍程度増加した．また，コンクリートとゴムラテックスモルタルの境界面には，剥離は認められず，一体性を保持して曲げ破断に達した．

3.4 止水性確認試験
試験体の切断断面を図－7 に示す．ゴムラテックスモ
ルタルを吹き付けていない試験体は，切断時の振動により鋼板とコンクリートに剥離が生じたが，ゴムラテックスモルタルを吹き付けることで剥離せず，接着性が確保された．次に，試験体を解体し，底鋼板の滞水状況を確認した．底板の状況を図－8 に示す．ゴムラテックスモ
ルタルを吹き付けていない試験体では，色水が鋼板とコンクリートの隙間から浸入し，一定の範囲に広がる滞水を確認した．一方，ゴムラテックスモルタルを吹き付けた試験体では，ゴムラテックスモルタルとコンクリートとの境界部に浸出が見られるものの，底鋼板には色水が見られず，止水効果があることを確認した．

塗膜厚(μm)

曲げ強度(N/mm2)4.8
4.85.1
7.3
6.2
7.1

境界

000

ｺﾞﾑﾗﾃ

境界

ｼﾞﾝ
ｸ

境界

鋼板

100
100
100

100
100
100
000000000000000-

表－9 曲げ試験結果（鉛直打継ぎ）
吹付厚(mm)

4.906.93

塗膜厚(μm)

曲げ強度(N/mm2)138
100
1041151221210.00.00.02.4
1.92.10.02.1

図－７ 切断断面

図－8 底板の状況が得られないのに対して，ゴムラテックスモルタルで被覆することにより，強度増進する.
(3)水平打継ぎ曲げ試験より，ゴムラテックスモルタルを打ち継ぐことにより，一体性を確保しつつ，強度が増進する.
(4)止水性確認試験より，ゴムラテックスモルタルで被覆することにより，底鋼板への滞水がなく，止水性が高まり，鋼板の防食性が期待できる．
参考文献
1) 合成床版設計・施工の手引き，（一社）日本橋梁建設協会，
平成 20 年 10 月
2) 神頭峰磯ほか：ポリマーセメントモルタルによる鋼・コンクリート合成床版の付着性および滞水性改善に関する検討，
土木学会第 68 回年次学術講演会，Ⅴ－190，pp379-380，2013- 182 -