東急建設技術研究所報 No. 45

U.D.C 625.76.764

コンクリート舗装を対象としたひび割れ補修材の適用に関する検討
鈴木

要

約：

将充 ＊

聡＊

前原早川

健司 ＊

道路舗装の長寿命化を目的として，コンクリート舗装を積極的に採用する機運が高まっている。
筆者らは，ひび割れたコンクリート舗装の安全性能の回復を目的として，ひび割れ部を一体化する効果が得られる簡便で早期交通開放可能な補修材の検討を行ってきた。
本報では，簡易注入が可能な補修材によるひび割れ部の一体化の確認として，ひび割れ補修後の曲げ強度および疲労破壊抵抗性について，また，確実な注入を担保するため，補修材の注入を阻害するひび割れ内のつまり物を除去する工法の検討結果について報告する。
検討の結果，補修材は自然流下による注入が可能なポリウレタン樹脂の中でも接着力を強化したタイプを適用することでひび割れ部が一体化し，静的曲げ強度の回復および繰返し荷重に対して弱点とならないことが確認できた。
ひび割れ内のつまり物を除去する工法はシール材を用いて吸引による空気の流路を長大化することで，つまり物を効果的に除去できることが確認できた。
キーワード：

コンクリート舗装，維持修繕，ひび割れ，曲げ強度，疲労破壊抵抗性，つまり物除去

目

1．はじめに

4．現場適用実験

2．ひび割れ補修材の補修効果

5．おわりに次：

3．ひび割れ補修材の施工に関する検討
1．はじめに
道路舗装の長寿命化を目的として，コンクリート舗装を積極的に採用する機運が高まっている。コンクリート舗装の長所としては，アスファルト舗装と比較して，高耐久性，低ライフサイクルコスト，ヒートアイランド対策（環境負荷低減），材料の安定供給，良好な視認性が挙げられる。一方，短所としては，初期コストが高い，養生期間が長い，破損した場合の補修が困難，上下水道・ガス等の公共占用施設の埋設工事が困難，交通騒音，変状後の振動および乗り心地の悪化，すべり摩擦の低下が挙げられる 1), 2)。

写真 1

ひび割れ注入例

なかでも，コンクリート舗装の維持修繕を目的とした補修
表1実施の際に，工法や適用方法が不明確なために補修が困難

使用材料だと考えられていることや，交通開放に時間を要するなどの課題がコンクリート舗装の活用の妨げになっている 3)。
従来のひび割れに対する維持修繕の工法は，路盤支持力の低下防止を目的とした雨水侵入を防ぐシーリング工法が大勢を占めている。
筆者らは，舗装の安全性能を回復することが新たな目的となり得ると考え，大規模な補修工事を行う

2．ひび割れ補修材の補修効果

までの保全対策として，ひび割れ部を一体化する効果が得ら

ひび割れの補修材は，注入器具やシール材が不要で簡易れる簡便で早期交通開放可能な補修材の検討を行ってきた。に注入可能なこと，補修材の早期硬化による早期交通開放

本報では，補修材によるひび割れ部の一体化の確認としが可能なことを開発コンセプトとして検討を行った。簡易て，ひび割れ補修後の静的曲げ強度および静的曲げ強度以注入は，写真 1 に示すようにひび割れの上から自然流下の下の応力が繰返し作用した場合の疲労破壊抵抗性についみで注入することを想定しているが，事前の検討により，て，また，確実な注入を担保するため，補修材の注入を阻一般的なひび割れ補修材である超低粘度エポキシ樹脂 100

害するひび割れ内のつまり物を除去する工法の検討結果に

mPa・s 程度の粘度では，自然流下のみで注入できないこついて，それぞれ報告する。とを確認している。そこで，更に低粘度化が可能なポリウレタン樹脂を用いて，ひび割れ部の一体化の確認を行った。

＊技術研究所

土木材料グループ

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2.1
2.1.1

実験概要
使用材料

表 1 に使用材料を示す。コンクリートは，粗骨材に砕石を 用 い て お り，曲 げ 強 度 は，2.3.1 曲 げ 試 験 時 で 4.2 N/mm 2，2.3.2 曲げ疲労試験時で 5.4 N/mm 2 であった。補修材は，硬化後の樹脂の特徴が異なる 3 種類のポリウレタン樹脂を使用した。補修材の硬化時間は，約 3 分 @25℃である。補修材の粘度は，いずれも 10 mPa・s 程度以下の極めて低粘度であり，圧力を加えずとも，ひび割れ表面か

図1

曲げ試験結果ら自然流下のみで注入可能な粘度である。
2.1.2

試験体の作製方法

コンクリート試験体は，100 mm×100 mm×400 mm の寸法とした。ひび割れ補修の試験体は，補修前に JIS A1106 に準拠して試験を行い曲げ破壊させた（初期載荷）。
曲げ破壊後の試験体は，ひび割れ幅 1 mm となるように固定し，底面と側面のひび割れをシーリングし，ひび割れ表面となる上面から補修材を注入した。補修材の注入後，温度 20℃，相対湿度 60% の環境下で養生を行った。養生期
間 7 日以降に各種試験を行った。
2.2.3

実験方法

写真 2

曲げ試験後のひび割れ状況

曲げ試験は，JIS A 1106 に準拠して行った。曲げ疲労試
験は，JIS A 1106 を参考に，上限応力と下限応力を設定し，正弦波の繰返し荷重を 5 Hz で与えた。上限応力は，初期載荷の曲げ強度の 90%，80%，70% に設定し，下限応力は，既往の研究 4), 5)から，0.29 N/mm 2 として，各 2 体ずつ試験した。なお，比較としてひび割れを導入しない条件（補修無し）でも試験を行った。
2.3
2.3.1

実験結果
曲げ試験（静的載荷）

図 1 に曲げ試験結果，写真 2 に曲げ試験後のひび割れ状

図2

曲げ疲労試験結果

況を示す。なお，曲げ試験後のひび割れは，青線で初期載荷のひび割れ，赤線で補修後の曲げ試験で発生したひび割れを示している。PU1 および PU3 は，初期載荷のひび割れと異なる箇所から新たにひび割れが発生して破壊に至り，曲げ強度が補修前と同等以上に回復することが確認された。一方，PU2 は，初期載荷のひび割れから破壊し，補修後の曲げ強度が補修前の 57% 程度と曲げ強度が回復しないことが確認された。この理由として，PU2 は発泡量が多く破壊断面の樹脂の空隙が多かったこと，硬化後の樹脂が他と比較して軟らかく剛性が低いことが原因と考えられた。

写真 3

曲げ疲労試験後の破壊断面（PU1）

試験結果より，曲げ疲労試験は PU1 および PU3 の補修材で実施した。
2.3.2

び割れが発生して破壊した。以上のことから，PU3 によ曲げ疲労試験（動的繰返し載荷）り補修したひび割れ部は，繰返し荷重に対して弱点となら

図 2 に曲げ疲労試験結果，写真 3 に曲げ疲労試験後の破ないものと考えられた。

壊断面を示す。図中には，コンクリート舗装の設計用疲労

一方，PU1 は，PU3 と同程度の回数で破壊に至るもの

6)

曲線 の実績式および破壊確率 P f 50% の実験式を併せてもあるが，早期に破壊するケースも確認された（図 2 中赤示している。補修無しは，破壊確率 P f 50% の実験式と同矢印）。早期に破壊した PU1 の破壊断面を観察すると，断程度の回数で破壊もしくは設定繰返し回数 200 万回を超え

面下端はコンクリート部分から破壊しているが，下端 1/4ており，試験の妥当性が確認できる。PU3 は，ばらつき付近〜上端まで補修材が確認された。この理由として，繰があるものの設計用疲労曲線に近い回数で破壊に至った。

返し荷重で徐々に PU1 とコンクリート界面の付着が切れ，破壊形態は，補修したひび割れと異なる箇所から新たにひ局所的に曲げ強度が低下した可能性が考えられる。

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表 2 実験条件

写真 4

図3

ひび割れ内つまり物除去前後の外観考案したひび割れ内つまり物除去のイメージ
図4

シール幅とつまり物除去最大深さの関係

3．ひび割れ補修材の施工に関する検討
供用中のコンクリート舗装のひび割れ内につまり物がある場合，補修材が注入できないため，除去する必要がある（写真 4）。そこで，補修材を確実に注入するため，ひび割
写真 5

れ内のつまり物を効果的に除去する方法について検討を行

室内モデル実験状況った。なお，つまり物除去は，道路舗装の維持修繕工事規模から，小型且つ 100 V を電源とする装置程度で実施可

3.2.2能とすることを開発コンセプトとして検討を行った。

図 4 にシール幅とつまり物除去最大深さの関係，写真 53.1

つまり物除去の方法

実験結果に実験状況を示す。つまり物除去最大深さは，模擬つまり従来のつまり物除去の方法は，圧縮空気の吹付けとなる物の種類，吸引機の真空圧，ひび割れ幅に関わらず，シーが，つまり物を深さ方向に押し込む可能性があるため，吸ルをすることで大きくなることが確認された。ただし，シ引する方法が適していると考えられた。しかし，吸引機にール幅 100 mm まで大きくなる傾向を示すが，200 mm でよりそのままひび割れ表面から吸引を行うと，表層のつま同程度もしくは小さくなる傾向を示した。この結果より，り物しか除去できないという問題がある。そこで，吸込みシール幅を 100 mm と設定することが効果的であると考え口に加工を施すことで，つまり物の除去の効果を高める方られた。

法を考案した。

室内モデル実験により，考案したつまり物除去方法の効

図 3 に考案したつまり物除去のイメージを示す。考案し果が確認できたため，つまり物除去装置を試作し，補修材

たつまり物除去方法は，ひび割れ表面から吸引を行う際の注入と併せて現場適用実験を行った。に，シール材を設置して，より外側から空気を流入させることで，ひび割れ内の気流を長大化し，つまり物を効果的4．現場適用実験に除去するものである。考案したつまり物除去方法の効果4.1を確認するため，模擬ひび割れ試験体を用いて室内実験を

実験は，ひび割れ表面につまり物があるコンクリート舗

実験概要

行った。

装（厚さ 15 cm，ひび割れ幅 0.5〜5 mm，施工延長 1 m）

3.2を対象として行った。実験の手順は，試作装置によるつま

3.2.1

室内モデル実験
実験概要

り物除去，補修材の注入，コア採取による補修材の注入状

表 2 に実験条件を示す。模擬ひび割れ試験体は，横 600況の確認とした。なお，対象としたひび割れ部でつまり物mm×縦 300 mm のアクリル板 2 枚を重ね合わせて再現し除去を行わない場合は，補修材が表面に留まり注入できなた。ひび割れ幅は，アクリル板に間隔調整用のゴム板を挟い状況であった。

み，固定ボルトの締め込みで調整した。模擬つまり物は，

写真 6 に試作したつまり物除去装置の構成を示す。シー

アクリル板の隙間（ひび割れ）に横 550 mm×縦 250 mm

ル材は，室内実験の結果からシール幅 100 mm のラバーフの寸法で充填した。吸込み口は，模擬試験体の中央上面にォームを設置した。加振機は，つまり物がひび割れ内に固吸引機用のシール（長さ 5 mm）を設置し，実験上はこの着している場合に備えて付加した。

状態をシール幅 0 mm とした。シール幅は，吸引機用シー4.2

ル端部からの片側の長さとし，吸込み口の左右に設置した。

写真 7 に実験状況，写真 8 にコア断面を示す。実験の結15

実験結果

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写真 6

つまり物除去装置の構成

写真 8

コア断面

5．おわりに本報では，補修材によるひび割れ部の一体化の確認結果，ひび割れ内のつまり物を除去する工法の検討結果につ
写真 7

現場適用実験の状況いて，それぞれ報告した。

果，ひび割れ表面のつまり物の除去が確認され，補修材の補修材によるひび割れ部の一体化の確認については，接注入も可能となった。コア断面観察の結果，補修材は，コ着力を強化したポリウレタン樹脂をひび割れ補修材としてンクリート舗装厚さ 15 cm を超えて路盤まで到達してい用いた場合，ひび割れ部が一体化し，静的曲げ強度の回復おることが確認された。この結果より，試作したつまり物除よび繰返し荷重に対して弱点とならないことが確認できた。

去装置を用いることで，ひび割れ表面のつまり物を効果的ひび割れ内のつまり物を除去する工法の検討についてに除去できることが確認できた。

は，シール材を用いて吸引による空気の流路を長大化する

ただし，補修材の粘度が低いため，ひび割れから路盤にことで，ひび割れ内のつまり物を効果的に除去できること流出しており，ひび割れ内を完全に充填できていないことが確認できた。

が確認された。対策として，補修材の注入後に珪砂を散布

今後は，この補修材を実環境下で適用した場合の耐久性して流出抑制となる樹脂モルタルの土台を造り，その上にの検討，実用化に向けて施工マニュアル等の技術資料の整注入してひび割れ内を充填する方法が考えられる。

備を進めていく予定である。

謝辞

本研究は世紀東急工業株式会社と共同で実施したものであり，多大なご指導，ご協力をいただいた関係各位に深く感謝いたします。
参考文献
1) 日本道路協会：コンクリート舗装ガイドブック 2016，2016.3
2) セメント協会：コンクリート舗装の普及に向けた取組みについて，重工業研究会と業界紙記者との定例懇談会，資料 2，2017.10
3) 土木研究所：コンクリート舗装の維持修繕に関する研究，平成 27 年度重点研究報告書，2016．
4) 伊吹山四郎他：鋼繊維補強コンクリートの曲げ疲労特性，コンクリート工学年次論文集，Vol. 15, No. 1, pp. 421‑424, 1979.
5) 水越睦視他：SFRC の曲げ疲労ひび割れ進展寿命の評価，コンクリート工学年次論文集，Vol. 22, No. 3, pp. 199‑204, 2000.7
6) 日本道路協会：舗装設計便覧平成 18 年度版，2006.2

STUDY ON APPLICATION OF CRACK REPAIR MATERIAL FOR CONCRETE PAVEMENT
M. Suzuki, S. Maehara, and K. Hayakawa
With the aim of extending the life of road pavements, there is a growing momentum to actively adopt concretepavements. The authors have studied a simple and early traffic opening repair material with the effect of integrated thecracked part for the purpose of recovering the safety performance of the cracked concrete pavement. In this report, asconfirmation of the unification of the cracked part by repair material, it reports on bending strength and fatigue failure
resistance after crack repair. In addition, in order to secure reliable injection, we report about the study result of themethod of removing the clogging in the crack which inhibits the injection of repair material.
As a result on this study, it has been confirmed that the cracked parts are integrated by applying polyurethane resin withenhanced adhesion, and the repair material does not become a weak point against the recovery of static bending strengthand cyclic load. It has been confirmed that the method of removing the clogging in the crack can effectively remove theobstacle by lengthening the air flow path by suction using the sealing material.

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