第九回道路橋床版シンポジウム論文報告集

土木学会

第九回道路橋床版シンポジウム論文報告集 土木学会

報告
報告

配合面から耐久性向上を図った床版コンクリートと主桁のひずみ挙動について
江頭慶三*，春日井俊博*，田中喜一郎*，久保圭吾，和田均*，宮田朋和**一般社団法人日本橋梁建設協会 技術委員会 床版小委員会（〒105-0003 東京都港区西新橋 1 丁目 6-11）
寒冷地での RC 床版の耐久性向上を目的として，コンクリートのひび割れの抑制や緻密性の向上が期待できる膨張材やフライアッシュを混和材として加え，さらに凍害を抑制するために水セメント比を 45%以下，空気量を 6%にするなど，配合の工夫を行った RC 床版を鋼 2 主桁上に施工し，屋外で 1 年間暴露して床版と主桁のひずみの経時変化のデータを得た．1 年程度の暴露では床版に乾燥収縮などによるひび割れが生じるような挙動は示さなかったが，いくつか特徴的なデータが得られたので以下に報告する．
キーワード：RC 床版，乾燥収縮，フライアッシュ，膨張材

1．まえがき寒冷地や大量に凍結防止剤を散布する環境下での道路橋鉄筋コンクリート床版（以下，RC 床版という）の劣化事例が増えており，これまでに報告されている重交通による疲労現象とは異なる性状を示すものがある．これは凍結融解作用や凍結防止剤の主成分である塩化物と雨水の浸入，さらに輪荷重の繰り返し走行の影響が加わった複合的な劣化と考えられている．しかしその劣化機構の解明と根本的対策は途上であり，橋面防水に頼っているのが実情である．しかし，橋面防水も完全な対策ではないので，既設橋の補修のみならず，新設橋においてもその対策が求められている．そこで既往の研究成果 1)から RC 床版に対して高い耐久性が期待できるコンクリー
トの配合を検討し，実橋を模擬した実物大 RC 床版として施工実験を行い，施工性について検証を行った．さらに 1 年間の暴露期間中の床版コンクリートと主桁のひずみの経時変化を計測したのでその一部について報告する．

(a) 側面図(b) 断面図
図－1 実物大供試体詳細図

主桁(a) 断面図
1 橋につき 3m(長さ)×3.5m(幅)の床版を 3 枚施工する(b) 平面図
図－2 床版配筋図- 105
1 -2．実物大実験の要領

スラブアンカー(45°曲げ上げる)

実物大供試体の一般図と RC 床版の配筋図を図－1, 2に示す．供試体は日本大学工学部構内(福島県郡山市)に東西方向に設置した．本実験では主桁の拘束を受けた状態でコンクリートの乾燥収縮や床版との温度差による経時変化を 1 年間の暴露試験を通して計測する．他にも耐久性評価のため，床版表層の透気性試験などの非破壊試験を行っており，その一部は別稿で報告されている 2)．
RC 床版の配筋は実際と同等の鉄筋配置であり，内部には埋込型のひずみゲージを，主桁にもひずみゲージを設置した．熱電対を含め，各種センサの配置の詳細を図－3 に示す．これらは各床版供試体の中央に配置した．
なお，主桁は非合成桁であるが，写真－1 に示すとおり上フランジ上面にはスラブアンカー(RB-φ16)だけでなく，支保工と型枠を受ける金具が約 1m 間隔で設置されているので，RC 床版は主桁から拘束を受け，暴露試
験中は合成桁に近い挙動をすると考えられる．

支保工受け金具

写真－1 支保工受け金具とスラブアンカー
3．供試体の種別
耐久性を比較することが本実験の目的の一つである
ため，本実験では表－1, 2 に示す配合の供試体を製作した．供試体①は比較の基準となる標準仕様であり，供試
体②は低品質を想定した仕様となっている．さらに供試
体③は凍害・塩害抑制を目的に水セメント比を下げ，空G1(南側)

G2(北側)

図－3 各種センサ配置箇所（各供試体中央）
表－1 床版供試体種別
供試体番号

コンクリート品質

水セメント比空気量

養生方法・期間

使用技術① 標準仕様

標準品質

55%以下

4.5%

湿布養生 7 日間

標準の品質を想定② 低品質仕様

低品質65%以下3.0%〃

粗悪な品質を想定③ 高耐久仕様

高耐久品質

45%以下

6.0%

〃高耐久性案*1④ 最上級仕様

高耐久品質＋FA45%以下

6.0%

湿布養生 7 日間＋封緘養生 84 日

高耐久性案*1＋FA*2⑤ 封緘養生仕様

標準品質

55%以下

4.5%

〃標準＋封緘養生

標準品質

55%以下

4.5%

湿布養生 7 日間

標準＋表面仕上げ機⑥ 機械仕上げ仕様*1：膨張材添加*2：フライアッシュを混和材（一部細骨材置換）として添加

表－2 配合表
種類(ｺﾝｸﾘｰﾄ品質)
標準
標準(封緘養生)
標準(機械仕上)
低品質
高耐久
最上級

W/C
(%)

55.0s/a(%)

46.2

水ｾﾒﾝﾄ

172

313

単位量
（kg/m3）FA
膨張材－－混和材添加量（P×%）
細骨材 粗骨材

834997

Ad*1

SP*2

1.2－

AE*30.0016
0.00160.00135

65.0
45.0
45.0

49.0
45.0
45.0

185
161
161285
338
338

－2020

*1：AE 減水剤，*2：高性能 AE 減水剤，*3：空気量調整剤

2 - 106－－72

899
791
709

960
992
992

1.5－－－
0.55
0.70

0.002
0.002
0.01

表－3 各配合（コンクリート品質別）の施工性の検証結果 3)
コンクリート品質
標準品質(供試体番号①，⑤，⑥)

床版供試体打込み時の施工性
スランプが 12cm で，施工性に問題無し．15 分程度で打込み，締固めを完了．
仕上げの施工性についても問題無し．
スランプが 12cm で，打込み，締固めは問題無し．その後ブリーディング水が大量に発生した（水深 1cm 程度）．側型枠に孔をあけて排水処理を実施．

低品質(供試体番号②)

スランプは 12cm であったが，膨張材投入と水セメント比が W/C=45%のため，粘りがある．標準品質と比較して金ゴテ仕上げの施工性だけ低下．

高耐久品質(供試体番号③)

スランプは 18cm であったが，高耐久品質の配合に加え，FA を投入したので水結合比が W/B=37%となり，非常に粘りがある．打込み・締固めは問題無い
が，その後に浮上する気泡の塊が，表面で滞留した．金コテで押さえてこれを潰しながら仕上げ作業を 4 回実施．

最上級品質(供試体番号④)

気量を増加させ，乾燥収縮補償として膨張材を添加した
高耐久性仕様である．さらに供試体③の配合にコンクリートの緻密化と，塩害・アルカリシリカ反応抑制対策も兼ねて，フライアッシュ（以下，FA という）を加えた最上級仕様を供試体④とした．なお，供試体の⑤，⑥は標準品質のコンクリートに，施工や養生の対策で耐久性を向上させることを目的としたものである．どちらの供試体も床版コンクリート表層の緻密性の向上による耐久性を比較することを目的にしている．

リートの施工性確認も目的としており，各配合での施工性の検証結果を表－3 に示す．この結果から，最上級品
質の供試体④は粉体量が多く，十分な強度(σ28=45N/mm2)が発現したので，仕上げの施工性改善のため，W/B を少し大きくするなどの配慮が必要と考えられる．このように，床版は仕上げ面積が大きいので，従来と異なる配合で施工する場合は，打込み・仕上げの施工性を事前に確認しておくことが品質確保のうえで重要である．
5．計測結果4．コンクリート打込み，締固め，仕上げの施工性
床版コンクリートの打込みは 6 月中旬の晴天の下で行い，その時の気温は 25～30℃であった．本実験はコンク

150
100
500-50-100-150-200

養生完了(7 日)

150
100
500-50-100-150-200100

材齢(日)

200

養生完了(7 日)

150
100
500-50-100-150-200100

材齢(日)

200

300

ひずみ(μ)
養生完了(91 日)

0100

材齢(日)

200

養生完了(7 日)

150
100
500-50-100-150-200

材齢(日)

200

150
100
500-50-100-150-200

100

材齢(日)

200

300

200

300

供試体⑥ G2(北側)

養生完了(7 日)

100

材齢(日)

図－4 暴露試験期間（1 年間）の橋軸方向のひずみの経時変化
3 - 107300

養生完了(91 日)

0300

100

供試体④ G2(北側)0

供試体⑤ G2(北側)＋側：引張ひずみ－側：圧縮ひずみ

主桁下側

供試体② G2(北側)0

供試体③ G2(北側)

0150
100
500-50-100-150-200300

ひずみ(μ)

ひずみ(μ)

主桁中央

供試体① G2(北側)0ひずみ(μ)

主桁上側

ひずみ(μ)

ひずみ(μ)

床版中央

5.1 橋軸方向ひずみ各主桁の差が小さいので G2 桁のひずみの経時変化を図－4 に示す．床版，主桁のひずみは図－3 に示した G2

5.2 断面のひずみ分布
供試体①の断面のひずみ分布を図－6 に示す．夏の朝と日中の 2 つの時間帯において，各断面で床版が圧縮ひずみ，下フランジが引張ひずみとなっており，共に平面保持に近いひずみ分布となっている．また，日中の時間帯は床版側が高温になっているが，ひずみの分布は朝とほとんど変化が無い．他の供試体についても断面図として示さないが，図－4 の床版と主桁の各位置におけるひずみの差から床版の収縮・膨張挙動に応じて主桁のひずみも連動し，平面保持が成立していると判断できる．
また，床版支間中央部と主桁上のコンクリートのひずみを比べると，主桁上で 50～100μ小さい．これは床版の乾燥収縮が主桁によって拘束されているためである．
6．まとめ
本稿では実物大供試体の暴露試験におけるひずみ分
布について報告した．1 年間の暴露試験では，低品質の配合でも供試体にひび割れが生じる程の乾燥収縮が生じなかったが，床版コンクリートの高耐久化を目的とした配合を計画する場合は以下の点に注意すべきである．
①FA を添加する場合は自己収縮が 3 ヶ月程度継続する
のでこの期間中は十分なポゾラン反応の促進も兼ね

40100308020601040

上面気温
下面気温
上面湿度
下面湿度

0-100

湿度（％）

気温(℃)

上の埋込ゲージ，または鋼材用ゲージの値であり，主桁のひずみは表裏の平均値である．100 日目で 9 月下旬，200 日目で 1 月上旬，300 日目で 4 月中旬となる．なお，暴露期間中の床版の上下面における温湿度を図－5 に示す．グラフのデータは 7 日毎の平均値を示している．
この結果から，膨張材を加えた供試体③, ④は初期の段階で 50～100μ程度の膨張ひずみが認められる．FA の併用や低水セメント比においても膨張材適用は問題ないと判断される．また，供試体④(最上級仕様)は FA のポゾラン反応促進のため，3 ヶ月間の封緘養生を行った．
しかし，養生期間中に 100μ程度の自己収縮が生じ，膨張材による初期の膨張ひずみが相殺された．ただし，養生後は乾燥収縮の進展が認められない．供試体⑤(封緘養生仕様)もコンクリートの緻密化のため 3 ヶ月間の封緘養生を実施した．普通セメントだけの配合のため自己収縮は生じなかったが，養生完了時から乾燥収縮が急速に進行し，供試体①, ②と同程度の収縮ひずみを示した．
なお，供試体①, ②, ③, ⑥は床版のひずみが 120 日程度まで（10 月中旬）は緩やかに収縮方向に進んでいたが，それ以降は 1 月下旬の最も気温が下がる時期まで膨張方向にひずみが反転し，春に向けて気温が上昇すると，再度収縮方向にひずみが反転している．年間を通じて相対湿度は 60～80%の間にあり，冬期は積雪もあり，乾燥収縮の進行を抑える環境が継続したことが要因と考えられる．この点に関しては本実験の課題と考え，主桁からの影響を含めてさらに検討を行う予定である．

200100200
材齢(日)

300

図－5 暴露試験期間中の外気温と相対湿度-2000200-2000200-20002000200(a) 8 月 29 日 6:00 時のひずみ分布（床版，主桁共に 20C ﾟ）-2000200-2000200-200(b) 8 月 29 日 14:00 時のひずみ分布（床版 34℃，下ﾌﾗﾝｼﾞ 27℃）

図－6 床版－主桁断面のひずみ分布(供試体①)て養生を継続するのが望ましい．
②主桁からの拘束の影響は床版支間中央部より主桁上が大きい．その分，より大きな引張応力が床版に生じている可能性がある．
③非合成桁であってもスラブアンカーや支保工受け金具が密に設置されている場合は，乾燥収縮のひずみに対しては合成桁の平面保持に近い挙動をする．
さらに，本供試体からコアを採取して塩害，凍害の促進試験も実施しており，今回得たひずみデータとの関連を加えて今後報告する予定である．
最後に，本研究は日本大学工学部，太平洋セメント(株)，スリーエムジャパン(株)，三井住友建設(株)，BASF ジャパン(株) と共同で実施した．関係各位に感謝いたします．
参考文献
1) 東北コンクリート耐久性向上委員会：東北地方におけるコンクリート構造物設計・施工ガイドライン(案),2009. 3.
2) 岩城，江頭，岸良，渡邉，樋口，阿合：「ロハスの橋」
プロジェクト，橋梁と基礎，pp.26～31.2016. 2.
3) 小林，田中，出口，袋，佐々木：寒冷地高耐久 RC 床版に向けた施工実験，土木学会第 71 回年次学術講演
会概要集，I-523，2016. 9.
（2016 年 7 月 18 日受付）

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