コンポジット舗装の CRC 版内温度に関する一考察
日本道路公団 仙台技術事務所 技術指導課
開発コンサルタント株式会社 総合技術部
同高○萩國橋原分

修
圭修

二一一

１．はじめに連続鉄筋コンクリート版(以降，CRC 版と称す)と高機能舗装(以降，As 層と称す)を複合したコンポジット舗
装は耐久性，走行性，維持管理の容易さを兼ね備えた優れた舗装の一つである。しかし，舗装構造の設計において必要とされる温度応力は適用地域や箇所によって大きく異なるものと考えられ，当該舗装のより広範囲な適用に関しては，全国各地での温度データを収集・分析することが重要であると認識される。日本道路公団では山形自動車道の庄内地方(積雪寒冷地域)に当該舗装を施工し，CRC 版内の温度を施工段階から現在に至るまで計測している。本報文は当該舗装の温度測定結果をまとめたもので，CRC 版表底面の温度差(そり成分)と平均温度(平均温度成分)の発生状況，および As 層の CRC 版への温度低減効果を報告するものである。
【平面配置】
トンネル部

橋梁部

土工部

坑口

1921m

362m
100m 100m←至湯殿山IC←湯殿山ICＡ

Ｂ

●Ｃ●

●

Ｄ ＥＦ

●●●

●

●

●

ＧＨＩ

庄内あさひIC→
庄内あさひIC→

5m
50m
100m
250m
500m
960m

●：計測器

【計測器位置】

t=2cm
●

土工部
t=22cm●(トンネル部)(t=21cm)

●

3.0cm
8.0cm
(7.5cm)8.0cm(7.5cm)

側帯
0.55m

ＳＭＡ
CRCP版

● ：B･C･D･E･F地点○ ：A･F地点

0.30m

高機能As混合物 t=4cm

路肩

車道【舗装断面】

●
○

円形水路

3.0cm

車道

２．コンポジット舗装と温度測定の概要
山形自動車道のコンポジット舗装施工区間は湯殿山 IC〜
庄内あさひ IC 間のトンネル部(5,382ｍ)と土工部の一部(362ｍ)で，温度計(東京計器：KM‑100BT)を図 1 のように延長 1,921ｍのトンネルに 7 箇所(A〜F(F:2 箇所)地点)，土工部に 3 箇所(G〜I 地点)の上部・中部・下部に埋設している。
また,温度の測定は当 IC 区間の供用開始（平成 12 年 9 月 30日）以前の施工段階（平成 12 年 4 月）から開始し，供用後は 3 時間ごとの毎正時にデータを収集している。なお，CRC
版表底面の温度は計測器位置と版表底面の距離から簡便のために線形比例させて求めている。さらに，B･E･H 地点の付近では外気温も日常測定している。

●

路肩0.55m

３．コンポジット舗装の発生温度状況
セメント安定処理路盤 t=15cm
側帯
３．１ 版表底面の温度差(そり成分)● ：G･H･I地点
路 床(1) 版表底面温度差の発生状況
通年(平成 13 年 10 月〜平成 14 年 9 月)
図 1 計測器設置状況
における版表底面温度差の発生頻度を表 1
表 1 温度差の発生頻度に示す。これによると，トンネル坑口からトンネル中央
坑 口
土工部
舗装要綱
温度差(℃)
A地点 B地点 C地点 D地点 E地点 F地点 G地点 H地点 I地点
20cm
23cm
50ｍより奥の場合，温度差は正負の場合と 19(18.0‑19.9)
0.002
17(16.0‑17.9)
0.001
0.015
もほとんど 1℃以内であることがわかる。 15(14.0‑15.9)0.001 0.024
0.028
13(12.0‑13.9)
0.032 0.089 0.029
0.007 0.040
また，坑口から 5ｍの地点でも温度差は土 11(10.0‑11.9)
0.096 0.077 0.090
0.028 0.050
9(8.0‑9.9)
0.060 0.063 0.071
0.060 0.075
0.003 0.073 0.085 0.092
0.110 0.100
工部に比べるとかなり小さいことが明らか 7(6.0‑7.9)5(4.0‑5.9)
0.036 0.135 0.149 0.137
0.140 0.125
3(2.0‑3.9)
0.001
0.098
0.235
0.220
0.189
0.1950.190である。一方，土工部の温度差はかなり大 1(0.0‑1.9) 1.000 1.000 1.000 1.000 0.999 0.862 0.369 0.291 0.391 0.460 0.375‑1(0.1‑2)
1.000 1.000 1.000 1.000 0.980 0.989 0.612 0.379 0.602
0.420
きく，地点によっても直射日光などの影響 ‑3(2.1‑4.0)
0.020 0.011 0.345 0.453 0.353
0.330‑5(4.1‑6.0)
0.043 0.153 0.044
0.220
0.016 0.001
0.030で変動することがわかる。また，表 1 には ‑7(6.1‑8.0)
セメントコンクリート舗装要綱に示される温度差が小さい地方の版厚 20cm と温度差が大きい地方の版厚 23cmの温度差発生頻度を併記している。これらから判断すると，土工部の CRC 版に生ずる温度差は，温度差が大きい地方の場合とほぼ同等であると判断され，トンネル部では坑口でさえも温度差が小さい地方よりもかなり小さく見積もっても良いことがわかる。土工部の CRC 版の最大温度差は 0.77℃/cm(17℃/22cm)である。
(2) As 層による温度差の変化
コンポジット舗装の温度変化に影響を及ぼす因子に As 層の有無が考えられる。そこで，温度差の大きい土工部について，CRC 版の打設から As 層が施工されるまでの期間と As 層が施工された後の同じ期間のデータを温度差が正の場合と負の場合に分け，それぞれの平均１）を求めた(図 2)。これにより, 場所による変動はある

7.587.5

相関係数

温度差(℃)

ものの，CRC 版の温度差は As 層が有る場合のほうが As 層のないAs層無し
5.66.86場合に比べて小さく，また,As 層の効果は温度差が正の場合に大きAs層有り
5.55.5くなるようであることがわかる。なお,比較対象とした As 層のな
4い期間とある期間の外気温の差は平均 0.3℃であり，2 期間はほと2んど同程度の外気温状況であった。
(3) 版表底面温度差の推定方法
0
版表底面の温度差を外気温などから簡便に推定することができ‑2.5‑2.4‑2れば設計において好都合である。図 3 は，版表底面温度差と外気‑3.1‑2.5温，版表面温度，版内上部温度の各振幅について相関関係を調べ‑3.4 ‑3.1‑4G地点 H地点 I地点 G地点 H地点 I地点た結果である。これによると，相関係数は季節によって若干変動【負の場合】【正の場合】
するが全般的に 0.8 以上あり，版表面温度差は外気温の振幅から
図2As層有無による温度差の変化も十分高い精度で推定できるものと判断される。
３．２ 版平均温度(平均温度成分)
1.0(1) 平均温度の発生状況
表 3 は各地点の平均温度の発生頻度を示すもので，各々の表は 10.9式２）に対応するべく版表底面の温度差の発生に合わせて求めている。これによると，平均温度はトンネル内の中央付近では 1℃程度と小さく，坑口部から土工部へ移行するにしたがって大きくなる0.8版上部ことがわかる。また，平均温度は同じ温度差に対して変動して発版表面外気温生し，土工部になるとその傾向が著しい。これは，トンネル部で0.7は平均温度成分をほとんど考慮しなくても良いこと，土工部ではB地点 C地点 D地点 E地点 G地点 H地点 I地点
平均温度成分を考慮すると温度応力を危険側に算定することを意
図 3 相関結果味している。したがって，構造物の安全を保障して合理
σt = A(σcurling - µ･E･α･ta) ・・・・・1 式的な構造設計を実現するという観点から，①平均温度の σt： 温度応力項は無視する(トンネル内，土工部とも)，②考慮する場 A： 非線形成分による低減 効果を考慮するための 定数(0.8)
curling： FEMによって計算する横ひ び割れ縁部のそり初成 分合でも，CRC 版に与える影響は 1 日の温度振幅が大きい σµ：コンクリートのポアソ ン比：コンクリート版の弾性 係数
ので，平均温度を 1 日単位とし，さらに，小さい方の値 E
α：コンクリート版の線膨 張係数を採用するなどの対応が必要であろうと考えられる。
ta
コンクリート版の平均 温度：

表 3 温度差ごとの平均温度の発生頻度(坑口：F 地点)
(土工部：H 地点)(トンネル中央付近：B 地点)
区分

7平均温度（℃）
531‑1‑3‑5区分℃

1715131197531‑1‑3‑5‑797平均温度（℃）
531‑1

0.750 0.027
0.306 0.023
0.250 0.477 0.090
0.190 0.887 1.000
1.000 0.988 0.990
0.012 0.010‑3‑5区分

温度差︶1.000 1.000
1.000 1.000

11︵温度差︶︶℃

9︵︵温度差111715
13
1197
53
1‑1‑3‑5‑7℃

1197

平均温度（℃）
53
1‑1‑3‑50.0091715 0.273 0.039 0.089 0.011
13 0.545 0.316 0.138 0.132
11 0.182 0.316 0.057 0.154
0.092 0.106 0.148 0.014 0.004
90.000 0.130 0.143 0.122 0.031
70.118 0.081 0.110 0.265 0.160
50.119 0.244 0.165 0.252 0.270
30.146 0.137 0.347 0.535 1.000
11.000 0.525 0.452 0.540 0.176 0.034‑10.441 0.464 0.356 0.609 0.414 0.500‑30.034 0.083 0.097 0.202 0.448 0.250‑50.007 0.014 0.103 0.250‑7４．まとめ
今回，温度測定結果をまとめた範囲では，①土工部の CRC 版表底面の温度差はセメントコンクリート舗装要綱の温度差の大きい地方の場合に相当する，②版表底面の温度差は As 層により低減される，③版表底面の温度差は外気温の振幅を測定することによって良い精度で推定できる，④トンネル部では坑口部 5ｍを除き，温度応力はほとんど無視できる，⑤CRC 版の平均温度は式に適応して適切に変換する必要があることがわかった。
最後ですが，本検討を遂行するにあたり石川工業高等専門学校 西澤辰男教授に有意な御教示を頂きましたことを感謝の意と共に記す次第です。
＜参考文献＞
１） 西澤辰男・七五三野茂・小松原昭則・小梁川雅：連続鉄筋コンクリート版をベースとしたコンポジット舗装の設計法に関する研究,第 2 回舗装工学講演会講演論文集,pp.53‑61,1997
２） 西澤辰男・七五三野茂・小松原昭則・小梁川雅：連続鉄筋コンクリート舗装の温度応力に関する研究,土木学会論文集,No.578,V‑37,pp.123‑132,1997