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大幅な軽量化により橋梁全体のコストを3~7%縮減

東大・首都高 軽量骨材と膨張材を使った高耐久床版の開発

東京大学
生産技術研究所
所長 教授

岸 利治 氏

公開日:2020.07.29

プレストレス量は1N/mm2程度
 横浜北線は松と松’の中間的なもの

 ――プレストレス量は従来のPC同様のものを期待できるのでしょうか
 田嶋 そこまでは入りません。1N/mm2程度です。最初、北線で使ったときは、耐久性の高いものを狙おうということで膨張材の標準混和量(低添加タイプ20㎏/m3)を5割増しして使いました。標準混和量だとケミカルプレストレスがあまり入らなんじゃないかと考えたためです。
 岸 そのため、北線で使用した松’は今の松’と完全に同じものではありません。松と松’の中間的なものと言えます。しかし、結論から言うと、軽量コンクリートに使用した場合は標準混和量でもケミカルプレストレスは十分入ります。普通コンクリートに使った場合には、収縮補償の量です。現場打ち高欄などの温度ひび割れ抑制でも使われているのですが、プレストレスは入らず、収縮を戻してゼロにするというイメージです。しかし軽量コンクリートで使うと、膨張するんです。膨張して圧縮力を導入できるので、標準混和量だけれども、プレストレスが期待できるというのが軽量骨材と組み合わせるメリットです。これが松’の売りの一つです。
 田嶋 CARTでの研究では松’について2つ目的がありました。一つは先ほど話した軽量コンクリートポンプ圧送の打設性をより確実にすることです。打設は北線ではできたのですが、首都高のノウハウがあったから打設できたのではないか? と言われないように誰が施工しても打設できる条件を見出すことです。

単位水量を5kg/m3ほど上げる
 ケミカルプレストレスの導入は高度な施工管理を必要としない

 ――打設性の確保は具体的にどのようにしたのですか
 田嶋 CARTの研究で単位水量を5kg/m3ほど上げました(165kg→170kg/m3)。高耐久化のためにはなるべく水が少ないほうが好ましいですが、輪荷重走行試験で確かめた結果、単位水量を5㎏増やしたぐらいでは耐久性に影響しないことが分かりました。単位水量を170㎏/㎥に上げてからはよりスムーズに打設することが可能になりました。また、北線で施工する時も首都高速の中の標準化ということで施工マニュアルを作成しています。
 岸 そもそも床版へのケミカルプレストレスの導入は、膨張材を混和するだけの追加作業で実施できるため、PC床版のような機械式のプレストレスと比較すると高度な施工管理を必要としません。これは後に説明する松も同様です。したがって軽量骨材と膨張材さえ手配できれば、海外でも容易に高耐久な床版を製作できます。
 田嶋 打設時の水量や施工方法も含めて、今後、他の現場で実施される時にそうしたマニュアルを生かすことができるのは、と考えています。

W/Bは37%で、スランプは18㎝±2.5㎝
 ポンプ圧送長は水平換算で約150mまで対応可能

 ――松’のW/Bとスランプはどの程度ですか。また塩害対策としてフライアッシュや高炉スラグを入れても同様の性能は確保できますか。床版厚はどうするか。また打設時の勾配対策は、北線では3~5%の縦断勾配があったと聞きますが
 田嶋 普通セメントを用いており、W/Bは37%で、スランプは18㎝±2.5㎝です。ポンプ圧送長は水平換算で約150mまで対応可能ですが、北線では、ポンプ車を桁下に配置できたため桁上まで圧送(高低差約30m)し、ブームを直接伸ばす形で打設し、圧送はスムーズに行うことができました。塩害対策のためフライアッシュや高炉スラグを入れることも可能です。北線で打設した時の床版厚は250mmです。勾配対応は所々敷居を設けて多少流れを抑制しています。
 ――そもそも軽量骨材は何を使っていますか
 岸 軽量骨材は2種類あって、太平洋セメントが製作しているのが『アサノライト』、日本メサライト工業が製作しているのが『メサライト』です。横浜環状北線で使用したのはアサノライトですが、実験にはどちらも使用しています。両骨材とも焼成する過程で中の成分が気化して発泡巣ができ軽量化されるものです。
 ――RC床版より20%の床版重量の削減は軽量骨材を使うことだけで実現していると考えていいですか
 岸 そうです。松に関しては、さらにケミカルプレストレスによる効果が大きいので床版厚も下げられさらに軽量化できます。
 ――軽量骨材は脆さという弱点がありますが、これはそれを克服できているのですか
 田嶋 首都高でも以前、軽量骨材『メサライト』を使用して施工した昭和40年代の床版の端部においてジョイント交換時に衝撃を受ける個所で、指摘されたような脆さによる影響が出てきているものがありました。今回はそういう部分については通常のコンクリートを打設しています。
 ――横浜環状北線で使用した時期と規模は
 田嶋 2015年です。約4,600m2 (コンクリート体積1,268m3 )で施工しました。新横浜出入口から大熊川トラス橋の中間に位置する連続鋼鈑桁の床版で使用しました。


横浜北線での現場打設状況

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