フライアッシュと膨張材を併用した
連続鉄筋コンクリート舗装の各種耐久性評価
日本大学工学部〇前島拓，何宗耀，相内豪太，岩城一郎（株）NIPPO 総合技術部
1.

吉田雅義，村岡克明，藤谷雅嘉

はじめに積雪寒冷地で供用される連続鉄筋コンクリート舗装(CRCP)

表-1 検討配合

は、初期に生じたひび割れから凍結防止剤混じりの水が浸入する
1)

ID

W/C W/B s/a(%) (%) (%)

FA20O
FA15O5I

47.3 39.1

ことで内部鋼材が腐食するケースが報告されている 。そのため、 N
凍結防止剤散布下で CRCP を活用するには、膨張材(Ex)によりひ単位量(kg/m3)
W混和剤(C×%)

CFAS356-

721 1102

0.40.004

45.0 37.5 40.0 160 356 71 683 1044

0.60.030

0.60.020

45.0 45.0G

AE減水剤 AE助剤338 71 689 1053

び割れ幅を適切に制御するとともに、フライアッシュ(FA)などを10コンクリートに混和して遮塩性の向上を含めた高耐久化を図る

98必要があるが、わが国では FA と Ex を併用した CRCP の施工実曲げ強度(M Pa)

7

績はなく、適切な配合やひび割れリスクの評価が成されていない。そこで本研究では、FA と Ex を併用した高耐久 CRCP の開発を目的とし、1) FA の置換方法をパラメータとした供試体を作製

654N

3FA20O

21し、各種耐久性を評価するとともに適切な配合を選定した。次に、

FA15O5I00

FA コンクリート舗装の施工性およびひび割れリスクを評価する

28

ため、2)日本大学工学部構内において各種混和材を併用した実物

図-10

さらに、3)実物大 CRCP を再現した解析モデルを構築し、3 次元

5浸透面からの深さ(mm)

大 CRCP を施工し、舗装版内のひずみ挙動をモニタリングした。
有限要素解析(解析ツール：JCMAC3-U)により CRCP のひび割れリスクについて解析的に検討した。
2.

56

実験概要および結果と考察
表-1 に検討配合を示す。ここでは、FA の置換率および置換方

84112
材齢(日)

140168

曲げ強度試験結果

101520

NFA20O

25FA15O5I30

法をパラメータとした供試体を用いた各種耐久性試験結果の一0部を示す。配合は、1)水セメント比 45%を基準とした配合(N) 、

24

図-26810 12 14
塩化物イオン濃度(kg/m3)

161820塩分浸透試験結果

2)N に対しⅣ種相当 FA をセメントの質量に対して外割で 20%置換した配合(FA20O) 、3)FA をセメントの質量に対して外割でBB
NFA250計基準曲げ強度 4.4MPa を満足し、特に FA15O5I では長期の強度連続鉄筋コンクリート舗装版(CRCP版)
40000

40

1 に曲げ強度試験結果を示す。材齢 7 日時点で全配合において設アスファルト中間層(As中間層)

20015%、内割で 5%置換した配合(FA15O5I) の計 3 条件である。図-セメント安定処理路盤増進が示された。また、40℃恒温槽で供試体上面に 20%NaCl 溶

図—3単位:mm

舗装構成

液を湛水させた塩分浸透試験(図-2)より、FA を混和した配合は塩表-2 CRCP の示方配合分浸透を抑制する結果であった。以上より、FA15O5I は、N および FA20O と比べて初期強度が高い上に長期強度増進が確認され、 ID

W/C W/B s/a(%) (%) (%)

塩分浸透抵抗性も向上する結果であった。そこで、FA をセメンN

40.1 40.1

FA＋Ex

42.2 34.9トの質量に対し外割 15%、内割 5% で置換した配合を最適配合として、実物大に近い CRCP を施工することとした。

混和剤(%)

単位量(kg/m3)
W34.3 162

CFA ExS404-

602 1193

C×1.05

C×0.003

20 570 1129

B×1.00B×0.015384 81-

GAE減水剤 AE助剤

図-3 に CRCP の舗装構成を示す。CRCP 版は長さ 40000mm、幅3500mm、厚さ 250mm であり、CRCP 版下にはアスファルト中間層およびセメント安定処理路盤を構築した。また、CRCP 版内には埋込型ひずみ計および鉄筋ゲージを設置した。施工方法はスリップフォームペーバを用いたセットフォーム工法とし、コンクリート舗装工後は 7 日間の散水養生を行った。表-2 にコンクリートの配合を示す。本試験では水セメント比 40.1%を基準とし、1)一般的な舗装配合(N)、2) N に対しⅡ種相当の FA をセメントの質量に対し
図-3 解析モデル(1/4 モデル)

目的に膨張材を 20kg/m3 添加した配合(FA+Ex)の計 2 条件とした。

表-3 材料物性(解析)なお、本施工においてはいずれの配合もスリップフォームペーバによって施工可能であり，施工上の問題はないことを確認した。こ2こで、各配合の材齢 28 日における曲げ強度は N で 5.8N/mm 、
FA+Ex で 6.4N/mm2 であった。図-3 に解析モデル、表-3 に解析に用いた各種物性を示す。なお、拘束条件については CRCP 版・路盤および路床の露出面を無拘束、路床の底面およびモデルの対称面
500

温度とひずみの実測値、図-5 に解析結果を35.7℃、FA+Ex で 41.6℃であり、水結合材比250

ひずみ(μ)示す。CRCP 版中央における最大温度は N での低い FA+Ex で顕著な温度上昇が見られても、若干の収縮ひずみが生じている程度であり、N と比して収縮量は明らかに小さく、

2350

2400

1800

2.701.30

1.70

1.00

1.15
N/FA:10
BB:120.92

1.202.60301010ヤング係数(MPa)-5000

3000120ポアソン比0.200.350.200.35XZY
温度

比熱(kj/kg℃)
線膨張係数(μ/℃)

Y
温度

40-2500-20

7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91

07 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91

材齢(day)

図-4

材齢(day)CRCP 版中央における実測値(左：N、右：FA+Ex)

500
XZ

250

ひずみ(μ)

60200

では打設直後からコンクリートが膨張するた。また、FA+Ex では材齢 91 日時点におい2400

熱伝導率(W/m℃)-500が収縮する傾向であったのに対して、FA+Exない Y、Z 方向ではその傾向が顕著であっ

密度(kg/m3)

0た。ひずみの推移は、N では全方向でひずみ傾向を示し、特に鉄筋による拘束がほとんどX
Z

セメン安定路床処理路盤

XZY温度

Y温度

6040020-2500-5000

7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91

材齢(day)温度(℃)

を単純支持とした。図-4 に材齢 91 日までのCRCP版 As中間層温度(℃)て外割で 15%、内割で 5%置換し、初期ひび割れを抑制することを-20
0

7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91

材齢(day)図-5 CRCP 版中央における解析結果(左：N、右：FA+Ex)

Ex の混和によりひび割れリスクが低減する結果であった。温度応力解析(図-5)においても実測値と解析値の大きな乖離が見られず、本解析モデルを用いることにより実際の CRCP 版の膨張収縮挙動も再現し得ることが確認された。
3.

まとめ
本研究により、FA と Ex を併用したコンクリート舗装は、一般的な舗装配合よりも耐久性が高いこと、ひび割れの拡幅を抑制し得ることを明らかとした。さらに、汎用性解析ツールにより CRCP の解析モデルを構築し、Ex の影響等を含めたひび割れリスクを評価可能であることを示した。なお、本舗装は発表時には東北地方整備局管内の自動車専用道路で実装される予定である。
【謝辞】本研究は、国土交通省道路局が設置する新道路技術会議における技術研究開発制度により、国土交通省の委託研究「データ同化をベースとした高耐久フライアッシュコンクリート舗装についての技術研究開発」で行われたものです。
【参考文献】1)小池海，佐藤勉，大脇真也，佐藤定夫，西澤辰男： 積雪寒冷地域の高速道路における連続鉄筋コンクリート舗装の損傷実態と原因について，土木学会論文集 E1(舗装工学)，75 巻 2 号，pp. 123-131，2019.