能し, 別途舗装接着層の敷設を必要としない構成となっている. なお, NEXCO での採用実績は, 表 1 の Type A が全採用数の約 85% を占め, 最も多い. 顕在化している高性能防水工施工箇所の橋梁舗装損傷の形態は, 以下に示す 2 つのパターンに大別される. 1コンクリート床版と防水

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1 土木学会論文集 E1( 舗装工学 ), Vol.69,No.3( 舗装工学論文集第 18 巻 ), I_87-I_94, 高性能床版防水工に適合した橋梁レベリング層用混合物に関する研究 加藤亮 1 佐藤正和 2 神谷恵三 3 1 正会員 高速道路総合技術研究所舗装研究室主任研究員 ( 東京都町田市忠生 1-4-1) 2 r.kato.aa@ri-nexco.co.jp 正会員 高速道路総合技術研究所舗装研究室長 ( 東京都町田市忠生 1-4-1) 3 正会員工博 高速道路総合技術研究所舗装研究担当部長 ( 東京都町田市忠生 1-4-1) 昨今, 高速道路橋で顕在化している高性能床版防水工上の舗装早期損傷について, 模擬橋面舗装供試体を用いた室内試験を実施し, その損傷メカニズムの解明を試みた. その結果, 低温舗設基面と低温 SMA の組合せによって, 防水工と SMA の接着不良が発生することが判明した. 接着不良は, 低温条件によって防水工との間に小さな間隙群が形成されることにより発生する. この Cavity と命名した間隙が水の滞留空間となり,SMA の砂利化に至るということが判明した. また, アスファルト混合物による Cavity 形成抑制対策を試みた結果, 連続粒度を有する密粒度系の混合物が Cavity 形成の抑制に効果的であることが判明した. Key Words : SMA, Cavity, temperature dependability, MPD, continuously graded 1. はじめに東日本高速道路, 中日本高速道路 及び西日本高速道路 ( 以下, NEXCO ) では,1990 年代後半より橋梁コンクリート床版に床版防水工を敷設してきた. しかし, 従来採用してきた床版防水工では十分な防水機能を果たしていないケースが見受けられたことや, 近年の橋梁保全についての意識の高まりを背景に,2010 年より防水性能, 遮塩性能, 耐引張 せん断性能, ひび割れ追従性等についての要求水準を大幅に高めた 高性能床版防水 を導入した. 現在までに新東名高速道路を含む新設橋梁のコンクリート床版約 2 万m2において, この高性能床版防水工 ( 以下, 防水工 ) が採用されている (2012 年 10 月時点 ). 写真 1 高性能床版防水上の舗装損傷 しかし, この防水工を施工した橋梁部で損傷が頻発している. 損傷は写真 1 に示すような, 舗装のポットホールとして発生している.NEXCO では橋梁レベリング層用混合物に SMA を用いているが, 損傷発生箇所付近の SMA は砂利化し, スコップでも容易に取り除ける状態で, 開通後最初に迎える夏季に顕在化するケースが多い. 本報文では, この損傷の原因を明確にし, 対応策を提案すべく実施してきた種々の調査 試験により確認された防水工上の舗装損傷メカニズムと, 高性能床版防水工に適合した橋梁レベリング層用混合物について述べる. 2. 床版防水工と損傷実態 2012 年 10 月時点において NEXCO の基準を満足する高性能床版防水は表 1 に示す 3 タイプに分類される. 防水層は塗膜系の反応樹脂タイプのものとアスファルトシートタイプのものに分かれる. 防水層とレベリング層用混合物を接着させる層である 舗装接着層 は, 熱可塑性樹脂のタイプと瀝青材系のタイプに分かれる. 防水層が反応樹脂タイプの場合は, 防水層の上に別途舗装接着層を敷設する構成となっている. 一方のアスファルトシートタイプの場合は, 防水層が舗装接着層としても機 I_87

2 能し, 別途舗装接着層の敷設を必要としない構成となっている. なお, NEXCO での採用実績は, 表 1 の Type A が全採用数の約 85% を占め, 最も多い. 顕在化している高性能防水工施工箇所の橋梁舗装損傷の形態は, 以下に示す 2 つのパターンに大別される. 1コンクリート床版と防水工間の接着不良 2 防水工と SMA 間の接着不良そして, 損傷形態の比率は図 1 に示す通りである. 一見してわかる通り1のケースは稀で,2 の 防水工は健全だが SMA が砂利化している といった状態や, 防水工と SMA の間に水が浸入している という損傷形態が大半を占めている状況にある. また,2の損傷形態箇所を観察またはその近傍で建研式引張試験機により引張試験を実施すると, 以下の 2 種類のどちらかの状態であることが確認される. 2 1 : 舗装接着層が未溶融で, 防水工と SMA が接着していない ( 写真 2( 左 ): ポットホールから脱出してきた, 原形を留めた状態の舗装接着層 ). 2 2 : 防水工と SMA は接着し, 引張接着強度も所定の値を満足しているにもかかわらず, 防水工とSMA の層間に水が浸入している ( 写真 2( 右 ): 現場で調査用にコアカットした直後より, 防水工と SMA の層間から水が差し滞水した状況 ). 上記 2 1 については, 低温の SMA, 水をはじめとする異物の介在などにより生じると考えられる. この場合, SMA は防水工と完全に分離している状態であり, 交通荷重によるせん断力に耐えることができない. また, 防水工と SMA の層間が空間となっているため, ここに水が浸入すれば舗装損傷に至ることは容易に想像できる. しかし,2 2 のケースについては一見してもその損傷メカニズムを想像しにくい. 実際のところ,SMA の砂利化が発生した箇所の多くは舗装接着層が溶融し,SMA と接着していた痕跡を残しているにもかかわらず水浸しの状態である. そこで, この 2 2 の形態が如何にして構築 されるのか, 損傷メカニズムは如何なるものか, 如何にして損傷を防止するかを検討することとした. 3. 損傷メカニズムの推察アスファルト混合物は, グースアスファルト混合物や配合 施工を工夫した混合物などを除き, その表面の仕上がりは平滑でない. 特に敷均しや転圧作業が適正温度を下回った状態で行われた場合には, その混合物は密度が低く, 表面は凸凹とした仕上がりとなる. 舗装工事の温度管理というと, 混合物の表や内部温度, そして外気温に注意が向く傾向にある. しかし, 橋梁レベリング層の場合, レベリング層用混合物である SMA は, 外気と同時に床版に敷設された防水工面とも接触する. この防水工面の温度 ( つまり, 舗設基 ) は, 冬季などは気温と同じく低温状態であり, ここに直接触れる SMA の底面は相当な温度低下を来しているものと想像される. その結果,SMA 下層部分は適正な施工温度を下回り, 低密度の状態となると考えられる. このとき,SMA と防水工の接着は面ではなく 点接着 となり,SMA 底面の凹部と防水工との間に小さな間隙群が形成されることとなる. この間隙群のことを Cavity と呼ぶこととした ( 図 2).SMA と防水工との層間が図 2 の理想形の様に, 隙間なく面接着していれば, 舗装表面から鉛直方向の水の浸入があっても,SMA と防水工の層間に浸水することは物理的に発生し得ない.NEXCO では, 橋梁レベリング層に用いる SMA について, 水利用アスファルト混合物と同程度の水密性を求めており 1), 施工事前に試験舗装にて透水係数 cm/sec 以下を確認するよう義務づけている 2). しかし, 実際には転圧しにくい箇所や舗装の施工継目, 壁高欄地覆, 伸縮装置部との境界といった水の浸入しやすい部分が存在する. こういった鉛直方向の水の浸入口と, 水が滞留 水平方向に拡散 表 1 NEXCO が使用する高性能床版防水のタイプ Type 防水層 舗装接着層 A 塗膜系反応樹脂熱可塑性樹脂シート B 塗膜系反応樹脂 瀝青材系 C アスファルトシート 瀝青材系 1 4.1% 1 床版と防水工間の不良 2 防水工と SMA 間の不良 3 その他 写真 2 ( 左 ) 未溶融の舗装接着層 ( 右 ) 滞水 % 0% 20% % % 80% 100% 各損傷箇所数 / 全損傷箇所数 (%) 3 図 1 損傷形態の比率 ( 時点 ) SMA 0.8% コンクリート床版高性能防水工 Cavity 理想形 ( 各層密着 ) 図 2 Cavity の概念図 実際 (Cavity 形成 ) I_88

3 しうる Cavity の存在が重なると,SMA と防水工の層間 へ水は容易に浸入し水平方向に拡散し,SMA 下部は水浸 状態となり, 交通荷重と相まって, 特に気温の高い夏季に SMA の砂利化として橋面舗装の損傷が顕在化するものと推察される. 4. 検証試験 (1) 試験 Ⅰ:SMA と防水工の接着と温度の関係 a) 試験方法どのような温度条件の時に Cavity が形成されるのか, また,Cavity は水の滞留 水平方向への拡散空間となり得るのかを確認することを目的として, 図 3 に示す橋面舗装供試体を作成し,1~5 の手順で試験を実施した cm のコンクリート平板 ( 図 3) に, 防水工を敷設.NEXCO での採用実績を考慮し, 表 1 の Type A の 1 製品 ( 以下, 製品 A 1 ),Type C の 2 製品 ( 以下, 製品 C 1 製品 C 2 ) の計 3 種類の防水工製品を試験対象とした. 2 表 2 に示す防水工条件で1 を5 時間以上養生 引張接着試験用カット φ10cm a a' 表 2 試験条件等 アスファルト混合物 30cm 30cm 4cm 防水工 ( 各製品 ) 熱電対 コンクリート平板 30cm 30cm 6cm 平面 a-a' 断面図 3 橋面舗装供試体の概要 各種条件 方法等 防水工 0,10,20,30 アスコン舗設温度 100,120,1,1 ( 製品 A-1は130 も実施 ) 使用アスコン 表 3の混合物を使用. 製品 A-1はSMA, 低空隙 SMA, 密粒 Aを, 製品 C-1とC-2はSMAのみ使用. 試験方法 3) 引張接着試験 試験温度 23 強度基準値 0.6 MPa 4), 5) 確認事項 引張接着強度, 破断面位置, 破断面状態 防水工を施したコンクリート平板を各温度で5 時間以上養生 表 3 試験 Ⅰ,Ⅱ,Cavity 抑制試験用アスファルト混合物 ふるい通過百分率 (%) アスファルト種別アスファルト量空隙率 項目 単位 合成粒度 SMA 低空隙 SMA 密粒 A % 改質 Ⅱ 型 % % 上記 2の床版供試体上に表 2 に示す各温度の SMA ( 表 3) を厚さ 4cm で舗設 4 常温まで冷まし, 表 2 の引張接着試験 3) を実施 5 引張接着強度, 破断面位置及び破断面状態 (Cavity 形成の有無等 ) を確認 b) 試験 Ⅰの結果結果を表 4 に示す.Cavity の形成が確認された場合は網掛けで示し, 引張接着強度が不足 (0.6 MPa 未満 ) 4) していた場合は白抜き文字で示している. なお,0.6 MPa とは, 過去に旧建設省土木研究所にて実施された試験結果に基づく値である 5). また, 表中の 防水工 とは,SMA 舗設直前の防水工表面の温度 ( 舗装基 ) であり,SMA の温度は混合物内部の温度である. どの防水工製品も,SMA と防水工面がそれぞれ低温である程,Cavity の形成や引張接着強度不足といった接着不良が発生する傾向にあることが確認された. 更に注目すべき現象として, 引張接着強度 0.6 MPa 以上を満足しても,Cavity が形成されているケースが多数確認された. また, この試験からは, 現在 NEXCO で採用実績の多い防水工製品について, 転圧直前の SMA 温度が 1 以上であれば, 舗設前の防水工が 0 の条件でも接着不良は発生しないという結果が得られた. 写真 3 は製品 A 1 の引張接着試験後の破断面である. 左写真は SMA120 舗設前防水工 0 の条件の供試体であり,SMA と防水工の界面で破断した. 破 表 4 温度 ~ 引張接着強度 破断面状態確認試験結果 製品 A-1 単位 :MPa 製品 C 製品 C :Cavityあり 白抜字 : 引張接着強度 0.6 MPa 未満 スラッジ浸入跡 写真 3 引張接着試験後の破断面 ( 左 )Cavity 有 ( 右 )Cavity 無 ( コンクリート部破壊 ) I_89

4 断面が霜降り状に見えるが, 黒い部分は SMA と防水工 が接着していた跡であり, それ以外の部分は SMA と防 水工が触れていない部分, 即ち Cavity である. 右写真は SMA1 舗設前防水工 20 の条件の供試体で あり, コンクリート部分で破断した. 写真 3( 左 ) はコアカットの際に発生したスラッジが Cavity 内に浸入し, 白く残存している状態が確認できる. 即ち, 低温 SMA と低温防水工面の組合せにより Cavity が形成され, 且つこの空間は水が浸入する空間となり得ることが確認された. 以上の通り, 引張接着強度を満足しても,Cavity が形成されていては SMA と防水工の接着状態は完全ではなく, 引張接着強度のみで接着状態の良否は判断できないことが分かった. また, 今回の試験では, 防水工の舗装接着層の違いによる温度 ~ 引張接着強度関係及び Cavity の形成状況に明確な差は見られなかった. (2) 試験 Ⅱ: 橋面舗装供試体での防水工推移更に, 舗設中の防水工と SMA 温度の関係を把握すべく, 使用実績の多い防水工製品 A 1 を用いて, 舗設前の防水工として最も条件の厳しい 0 養生橋面舗装供試体の防水工面に熱電対を設置し ( 図 3), SMA 舗設前から転圧終了までの間の防水工を測定した. 図 4 は転圧直前の SMA 温度と防水工面の最高温度の関係を示した図である. 測定の結果, 前段で確認された舗設前の防水工が 0 の条件において接着不良が発生しない限界温度である 転圧直前の SMA 温度が 1 のとき, 防水工面は最高で 83 に達していた. 即ち,SMA 舗設時に防水工面が 83 以上となれば, 接着不良は発生しないということとなる. また, 言い換えるとこの結果は SMA と防水工の界面は 1 の SMA が上載されている状態でも 80 程度にしか至らない ということも示している. 室内試験結果ではあるが, 実に SMA 内部と もの開きがあり,SMA 下部は低温状態となることが裏付けられた. NEXCO の使用する SMA は, バインダーにポリマー改質アスファルト Ⅱ 型 ( 以下, 改質 Ⅱ 型 ) を用いることから 2), 多くの場合, 初期転圧温度は 150~155 程度を SMA 舗設時の防水工面最高温度 ( ) 転圧直前のSMA 温度 ( ) 図 4 SMA 温度と防水工面最大温度関係 基準に ±10 程度で管理される. よって, 混合物の温度管理が適正になされていれば, 防水工との接着不良が生じる可能性は低い. しかし, 混合物管理温度の下限値と接着不良が発生しない限界温度がほぼ同じであること, 試験結果は室内試験結果であることから, 結果を活用する場合には, 十分な安全率を考慮する必要がある. (3) 試験 Ⅲ: 実橋での防水工推移次に, 試験 Ⅱで実施した防水工推移測定を新規建設中の高速道路本線橋のレベリング層舗設現場にて実施した. 使用した混合物は NEXCO が定める SMA である 2). 舗設前の防水工 ( 製品 A 1) 面に熱電対を 10m 間隔で 3 点設置し ( 測定点 1~3),SMA 敷均し前から概ね仕上げ転圧完了までの間の温度推移を測定した. 当日の天候は晴れ, 測定中の外気温は 15~18, 敷均し直後の SMA 内部温度は約 170 であった. 図 5 を見ると測定点ごとに最高到達温度に若干ばらつきが見られるが, 測定点 2 の場合,SMA 内部温度より約 70 もの温度低下を来していたことが分かる. 室内で実施した試験 Ⅱでは, 防水工が 0 の条件で の温度低下であったが, 図 5 に示されている通り, この実橋での試験 Ⅲにおいて, 舗設直前の防水工は, 外気温とほぼ同じ 20 程度であった. 防水工面の温度は, 試験 Ⅱよりも好条件であったにもかかわらず, 約 70 もの温度低下が確認された. 実際の現場では防水工面の埃や結露といった温度上昇を阻害する因子により,SMA から十分な熱伝達が成されないといったケースや, 実橋は室内試験用の模擬床版よりも床版厚が厚いことから, SMA はより多くの熱量を奪われ, 更に風による影響等もあり, 大きな温度低下を示したものと思われる. 5. 混合物による Cavity 抑制対策検討 (1) Cavity 抑制試験 a) 混合物の選定 SMA と舗設前の防水工面の温度と接着状態の関係は, 引 実橋の防水工 ( ) 測定点 1 測定点 2 測定点 3 外気温 経過時間 (min) 図 5 実橋での防水工推移測定 I_90

5 張接着強度の不良が発生し始める温度よりも,Cavity が 発生し始める温度の方が高いことが試験 Ⅰ( 表 4) によ り確認された. しかし, 実際の工事現場において, 舗設直前の防水工が低温であった場合に, その日のレベリング層舗設工を急遽取り止めることは困難である. こういった実情を踏まえ, 防水工とレベリング層用混合物の接着状態が温度に左右されにくく, かつ Cavity が形成されにくい混合物の検討を行うこととした. 試験方法は前出の試験 Ⅰと同じであるが, 表 3 に示す SMA, 低空隙 SMA, 密粒 A の 3 種類の混合物を使用した. 低空隙 SMA とは, 空隙率 2.2% となる時のアスファルト量を OAC とした低空隙かつ高飽和度の SMA で, 従来の SMA よりも上方粒度とすることにより施工性の改善を図った,NEXCO の一部地域で使用されている混合物である. 密粒 A とは, 骨材が最密充填される粒度を狙った連続粒度の混合物である. 骨材が密に充填可能な粒度分布であれば, 混合物表面も裏面も, マクロ テクスチャ 6) の小さい平滑な面となりやすいものと考えた.Fuller によると, 最大乾燥密度が得られる粒状材料の粒度は式 (1) により与えられる 7) としている ここに : ふるい目 における通過質量百分率 %, : 任意のふるい目 mm, : 最大粒径 mm である. 密粒 A は, この式により算出した各ふるいの通過百分率を目標粒度とした. その結果, 舗装設計施工指針の密粒度アスファルト混合物 (13) の中央粒度とほぼ一致する粒度となった.NEXCO では密粒度系混合物を使用する場合, 空隙率を 3~5% として配合設計する 2) ことを参考に,OAC は空隙率 4% となる時のアスファルト量とした. なお, 使用するアスファルトには, 動的安定度の向上及び耐水性を意図して改質 Ⅱ 型を用いた. また, 防水工は使用実績の最も多い製品 A 1 を用いた. 表 5 Cavity 抑制試験の結果 製品 A-1 SMA 単位 :MPa 製品 A-1 低空隙 SMA 製品 A-1 密粒 A :Cavityあり 白抜字 : 引張接着強度 0.6 MPa 未満 (1) b) Cavity 抑制試験の結果 Cavity 抑制試験の結果を表 5 に示す. レベリング層に用いる混合物によって, 防水工との接着状態の温度による影響に明らかな違いが見られた. 接着状態の温度による影響は,SMA が最も鋭敏で不良を生じやすく, 逆に連続粒度の密粒 A は, 低温条件でも比較的良好な接着状態を維持することが確認された. 図 6 は, 各混合物について, 表 5 に示す全温度条件の引張接着強度の平均値と標準偏差を示したものである. SMA は標準偏差が最も大きく, 温度に対して鋭敏な挙動を示す特性がこの図からも確認できる. 逆に密粒 A は引張接着強度平均値が最も大きく, 標準偏差は最も小さい. 即ち, 密粒 A は引張接着強度が高く, 温度条件の変化による引張接着強度の変動が小さい混合物であると言える. 図 7 は各混合物の粒度特性及びアスファルトモルタルの割合を比較したものである. ここで, 粗粒度 とは粗骨材量の指標で, 値が大きいほど混合物中の粗骨材の割合が多いことを示すもので, ここに式 (2) の通り定義した. また, アスモル率 とは, 各混合物全質量に占めるアスファルトモルタル ( 細骨材, 石粉, アスファルト ) の質量割合を示す指標としてここに定義した. この値が大きいほど, 混合物中のアスファルトモルタルの割合が多いことを示す. 表 5 と図 7 を見比べると, 粗粒度が小さくアスモル率が大きい混合物ほど, 防水工との接着状態が安定し 粗粒度 13.2, 4.75, 2.36 各ふるい累積残留質量百分率 100 (2) 引張接着強度平均値 (MPa) 粗粒度 標準偏差 SMA 低空隙 SMA 密粒 A 図 6 混合物毎引張接着強度の平均値と標準偏差 引張強度平均値 粗粒度アスモル率 SMA 低空隙 SMA 密粒 A 図 7 各混合物の粗粒度 アスモル率 標準偏差 (MPa) アスモル率 (%) I_91

6 ている傾向が見られる. 粗粒度が大きいと, 粗骨材が作り出すマクロ テクスチャが卓越し, 仕上り面は凹凸の大きい状態になると考えられる. 一方, アスモル率が大きいと, 粗骨材が構築する骨格構造の間隙に充填されるアスファルトモルタルの量が十分に存在し, 仕上り面についても粗骨材が作り出す凹凸を埋め, 平滑な状態を構築する効果を発揮するものと思われる. この様な表面形状の特性が今回の試験結果に結びついたものと思われる. 以上から,Cavity 形成抑制及び接着状態改善に低粗粒度 高アスモル率の混合物が有効であることが分かった. (2) 低粗粒度 高アスモル率混合物の検討 a) 混合物の選定この配合特性を踏まえ, 更にCavity が形成されにくく, かつ温度低下の影響を受けにくい配合の検討を行った. 低粗粒度 高アスモル率の配合とするには, 合成粒度を細粒化させる必要があるが, 安易な細粒化は耐流動性の低下や, 微細な連続空隙の形成による水密性の低下が懸念される. よって, 合成粒度は, 寒冷地域における NEXCO の高速道路で使用実績のある細粒系の密粒度混合物の粒度範囲 2) を参考にした. 更に,NEXCO の高速道路の橋梁レベリング層の標準厚さは mm である 8) ことから, 骨材のトップサイズは, これまで検討してきた SMA や密粒 A と同じ 13mm とした. これらの基本方針から, 表 6 に示す 2 混合物を定めた. この 2 混合物は同じ合成粒度で,OAC の決め方を密粒 B 1 は空隙率 4%, 密粒 B 2 は空隙率 3% となるアスファルト量とした. 粗粒度 アスモル率を算出すると, 図 8 に示す通りとなった. 密粒 A よりも更に低粗粒度 高アスモル率の ふるい通過百分率 (%) 表 6 更なる低粗粒度 高アスモル率混合物 アスファルト種別アスファルト量空隙率 項目 単位 合成粒度 密粒 B-1 密粒 B % 改質 Ⅱ 型 % % 混合物であることが分かる. b) 試験結果まず, 混合物の基本性状の確認を目的として, ホイールトラッキング試験 ( 以下, WT 試験 ) を行った. 表層に用いる高機能舗装の動的安定度は 3,000 回 /mm 以上である. その下層に動的安定度の小さい混合物を用いると, 供用後にひび割れなどの損傷の発生が懸念されることから,NEXCO では表層の動的安定度とバランスをとることを目的として, 橋梁レベリング層用混合物に対して動的安定度 1,000 回 /mm 以上を求めている 1),2). 今回試験を実施した混合物は全てアスファルトに改質 Ⅱ 型を用いたこともあり, この基準値を十分に満足する結果を示した ( 図 9). 特に密粒 A, 密粒 B 1 については, 6,000 回 /mm を上回る結果であった. 密粒 B 1 と密粒 B 2 は同じ合成粒度であるが, アスファルト量が前者は 5.9%, 後者は 6.6% である. これに伴う飽和度の違いが動的安定度の差に現れている. また,SMA, 密粒 A を含めても, 飽和度と動的安定度に相関があることが分かる. どの混合物も十分な動的安定度を有していることが確認された. また, 各混合物について加圧透水試験も実施した. 30cm 30cm 5cmのWT 試験用供試体を室内にて作成し, ここからφ10cm の加圧透水試験用供試体を採取した. 結果は, 密粒 B 1 のみ cm/sec という値を示したが, 極めて微小な値である. 他は全て 不透水 であり, どの混合物も十分な水密性を有することが確認された. 次に, 各混合物の Cavity 形成状態を定量的に把握するために, 室内で作成した WT 試験用供試体の 裏面 のマクロ テクスチャを測定することとした. 通常,WT 試験用供試体作成の際, 型枠を転圧温度 +5 程度に加熱して使用する. しかし今回は Cavity の形成を促すために型枠を加熱せず, 約 20 の状態で使用した. 転圧温度は, 各混合物に使用した改質 Ⅱ 型の最適締固め温度の 163 とした. この供試体を各混合物について 4 枚作成し, 裏返した状態で 2 枚 2 枚の正方形に並べ,CT メーターで混合物裏面の MPD を測定した. 結果を図 10 に示す. 裏面の MPD は SMA が最も大きく, 最も値の小さかった密粒 B 2 の 2 倍以上を示した. この試験に供した混合物は図 8 の配合特性を有していることから, 裏面 粗粒度 粗粒度アスモル率 SMA 密粒 A 密粒 B-1 密粒 B-2 図 8 粗粒度 アスモル率 アスモル率 (%) 動的安定度 ( 回 /mm) 動的安定度飽和度 SMA 密粒 A 密粒 B-1 密粒 B-2 図 9 各混合物の動的安定度 飽和度 (%) I_92

7 163 転圧裏面 MPD(mm) MPD アスモル率 SMA 密粒 A 密粒 B-1 密粒 B-2 図 10 各混合物の裏面 MPD アスモル率 (%) MPD(mm) MPD アスモル率 SMA 密粒 B-1 密粒 B-2 図 12 各混合物の ΔMPD アスモル率 (%) 裏面 MPD(mm) 0.7 SMA 密粒 B-1 密粒 B 転圧温度 ( ) 図 11 転圧温度 裏面 MPD 関係 透水係数 150kPa (cm/sec) 5.E-06 4.E-06 3.E-06 2.E-06 1.E-06 SMA 密粒 B-1 密粒 B-2 0.E 転圧温度 ( ) 図 13 供試体作成時転圧温度と透水係数の関係 MPD は, 低粗粒度 高アスモル率の混合物ほど小さいと言える. ここで改めて低粗粒度 高アスモル率の混合物は,Cavity 形成抑制に効果的であることが確認された. 続いて, 裏面 MPD が小さかった密粒 B 1 と密粒 B 2 について, 裏面 MPD の温度依存性を確認することとした. 前出の図 5 で示した通り, 防水工面と接するレベリング層用混合物の底面は, 大きく温度が低下している. このような温度低下が,Cavity の形成へどう関係するか, また, 混合物による違いはあるのかを確認することした. 試験は, 混合物の転圧温度について, 標準的温度である 163 の他に 120,100 という条件を追加して作成した供試体の裏面 MPD を測定した. 比較用に, 現行の橋梁レベリング層用標準的混合物である SMA についても同じ試験を実施した. 結果を図 11 に示す. どの混合物も転圧温度が低温であるほど, 裏面 MPD の値が大きくなる傾向にあった. どの転圧温度条件においても,SMA の値が最も大きく,SMA > 密粒 B 1> 密粒 B 2 の傾向は変わらない. 今回の混合物検討は, Cavity が形成されにくい混合物 の抽出が目的の一つである. 密粒 B 1 並びに密粒 B 2 は, 現在の標準混合物である SMA より, どの転圧温度においても裏面に形成されるマクロ テクスチャが小さいことが分かった. よって, Cavity が形成されにくい混合物であるといえる. もう一つの目的として, 温度変化の影響を受けにくいこと が求められる. 温度変化の影響を受けにくい混合物は, 転圧温度が低温であっても, その時の裏面 MPD は通常の転圧温度で供試体を作成した時の裏面 MPD に対して変化が小さいはずである. そこで, 各混合物について, 転圧温度 100 のときの裏面 MPD と 163 のときの裏面 MPD の差をΔMPD として図 12 に整理した. 密粒 B 1 並びに密粒 B 2 のΔMPD は,SMA よりも約 30% 小さいことが分かった. 則ち, 密粒 B 1 並びに密粒 B 2 は, 最適締固め温度を下回るような転圧条件であっても,SMA に比べて裏面形状の変化が小さい. 試験に供した各混合物は, 図 8 に示した配合特性であるので, 低粗粒度 高アスモル率の混合物の裏面形状は, 温度の影響を受けにくいことが確認された. しかし,Cavity の形成が抑制されても, 混合物の性能が低下していては橋梁レベリング層用混合物として不適である. そこで, 重要な性能の一つである水密性について, 転圧温度を 163,120,100 として作成した WT 供試体から採取したφ10cm の供試体を用いて, 加圧透水試験にて確認することとした. 試験結果を図 13 に示す. 裏面 MPD の値が最も大きかった SMA は, 転圧温度 100 でも不透水という結果であり, 転圧温度によらず安定して高い水密性を保持することが確認された.SMA のようなギャップ粒度の混合物は, 骨材が密に組み合わさる連続粒度混合物と異なり, 粗骨材主体で形成される骨材間隙にアスファルトモルタルが充填されることにより, 水密性の高い構造を構築している. 転圧温度が低下することにより, 転圧時のアスファルトモルタルの動きは緩慢となるものの, 透水係数を増大させるような連続空隙が形成されにくい性状は保持され, 今回の結果を示したものと推察する. また, 密粒 B 2 は転圧温度 100 で cm/sec という微量の透水が見られ, 密粒 B 1 は他の混合物に比して水密性に劣り, 転圧温度の低下とともにその傾向はより顕著になることが確認された. 密粒 B のグループは細かめの連続粒度配合であることから, 低温転圧でも仕上り面は平滑となりやすい. その一方で, アスファルト I_93

8 にコーティングされるべき骨材の比表面積が大きく, また微細な連続骨材間隙が構築されていると思われる. 温度低下に伴うアスファルトの動粘度の増大に加え, この様な粒度特性が, 骨材のコーティングや骨材間隙へのアスファルトの浸潤に影響し, 水密性の低下を示したものと推察する. 以上の通り,Cavity の形成抑制及び防水工との接着状態や裏面 MPD の温度変化による影響の受けにくさについては, 密粒 A, 密粒 B 1 並びに密粒 B 2 といった連続粒度で低粗粒度 高アスモル率の混合物が有効であることが確認された. 一方で, 橋梁レベリング層用混合物の重要な性能である水密性については, 温度の影響を受ける傾向にあることも分かった. 橋梁レベリング層用混合物には, 他に ひび割れ耐性 なども要求される. 混合物検討にあたっては, これらについても温度影響の確認をする必要がある. 6. まとめ今回の研究で得られた知見を以下にまとめる. 低温合材と低温床版の組合せで Cavity が形成される. 引張接着強度を満足しても,Cavity は形成される場合がある. 今回の室内試験で,SMA の転圧直前温度が 1 以上, 舗設による防水工面最高温度が 83 以上 の条件では, 接着不良は発生しないことが確認された. 連続粒度の低粗粒度かつ高アスモル率の混合物は Cavity 形成の抑制に効果的である. 混合物に求められる橋梁レベリング層用混合物としての性能の温度変化による影響を確認する必要がある. 本検討により高性能床版防水工上の舗装早期損傷原因を特定すると共に,Cavity が形成されにくい混合物を見出すことができた. ここで得られた知見をもとに, 現場で安定して使用することが出来る橋梁レベリング層用混合物を引き続き検討していく. 謝辞 : 三菱樹脂 様をはじめ, その他防水工メーカー各社様には種々ご協力頂きました. 深く感謝申し上げます. 参考文献 1) 七五三野茂, 佐藤正和, 皆方忠雄 : 砕石マスチックアスファルトの床版防水層への適用性に関する検討, 舗装, Vol.34.10,pp ) 東日本高速道路 : 舗装施工管理要領,pp.17-21,2012 3) 日本道路協会 : 道路橋床版防水便覧,pp ,2007 4) 東日本高速道路 : 構造物施工管理要領,pp ,2012 5)( 社 ) 日本道路協会 : 道路橋鉄筋コンクリート床版防水層設計 施工資料,pp73-80,1987 6) 市原薫, 小野田光之 : 路面のすべりとその対策, 技術書院, pp.35-38,1997 7) 日瀝化学工業 : アスファルト舗装講座 Ⅱ,pp ,1978 8) 東日本高速道路 : 設計要領第一集舗装編,pp44-108,2012 A STUDY ON BRIDGE LEVELING AC MIXES TO LAY ON HIGH PERFORMANCE WATERPROOFING Ryo KATO, Masakazu SATO and Keizo KAMIYA Focusing on early distress problems on bridge pavements that are laid on high performance waterproofing for protecting the bridge deck, the damage mechanisms were probed by simulating SMA leveling mixes laid on the materials in laboratory. As a result, it was revealed that combinations of low temperatures of the SMA and those on the materials are key factors to loosen the bonds between the two interfaces. The non-bonding is caused by small air voids between them. The air voids named "cavity" develop spaces for retaining water, which will lead SMA to disintegration. Judging from AC mixes testing as countermeasures to prevent the cavity, it was also found that continuously graded AC mixes can effectively inhibit the creation of the undesirable air voids. I_94