Development of life extension method for slab and slab-waterproofing system using remained layer of bridge deck pavements

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04548
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 高橋 修 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (60236263)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 橋面舗装 / 床版防水層 / 切削残存層 / POSMAC工法 / 付着性

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，橋面アスファルト舗装の打換において，切削残存層を撤去せずに，そのままコンクリート床版保護層として有効利用する工法について検討している。アスファルトコンクリート（アスコン）の切削残存層はひび割れや剥離等の損傷が生じていることから，表面から浸透型補強剤を散布することにより，防水性を再生・補強して床版保護層とする方法である。研究初年度の令和元年度は、実際の舗装打換工事を現場見学し、切削残存層の損傷状況を調査するとともに，浸透型補強剤よる補強効果について基礎的な実験によって評価した。
切削残存層の損傷は主にひび割れであり，輪荷重の作用箇所や切削残存層の層厚が床版面の位置によって異なることから，ひび割れの程度も位置によって大きく異なり，ひび割れ幅は目視できるヘアクラックから5 mm程度のものまで分布していた。また，ひび割れ幅が広い箇所は切削の際の粒子状屑が入り込んでいた。また，切削残存層はアスファルト層の底部にあることから，旧アスファルトの劣化は大きく進行していないことも確認した。
以上の現場調査の結果から，切削残存層に床版保護の機能を付与するためには，ひび割れ損傷による防水性の低下を補うことが肝要と判断し，これに適したアスファルト系浸透乳剤を選定した。選定した乳剤はカチオン系高濃度改質アスファルト乳剤で，遮水型排水性舗装工法（POSMAC工法）での使用実績がある。
そして，ひび割れが生じたアスコン層に改質アスファルト乳剤を浸透させた場合の，ひび割れ幅と防水性能の関係について室内試験を実施して評価した。現場調査で採取した切削残存層とほぼ同じ配合のアスコン供試体に対して，ひび割れ幅を0～5 mmの範囲で変化させ，それらに改質アスファルト乳剤を標準量浸透させて養生し，ひび割れ上で透水試験を実施した。その結果，ひび割れ幅が3.5 mmを超えると透水してしまうことがわかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の当初計画では，研究期間の間に以下の2点について検討することとしていた。①補強用浸透型アスファルト乳剤の性能とアスコン切削残存層が許容できるひび割れ程度の関係について知見を得る。②浸透型アスファルト乳剤の補強によって構築した床版保護層の性能（防水性能と付着性能）について，土木学会の「道路橋床版防水システムガイドライン2016（土木学会鋼構造委員会）」の要求性能に基づいて評価する。
現在まで（令和元年度）の検討では，橋面舗装の打換や床版防水に関する基本的知識と関連情報の収集，および①の検討における防水性能に関する事項が完了したことになる。進捗の状況をあえて進捗率で表現すれば，①の検討においては進捗率80%程度といえる。当初予定していなかった現場調査を実施し，室内試験のための供試体用資材（骨材，アスファルト，およびカチオン系高濃度改質アスファルト乳剤），試験機器を調達した。①の検討については，もう一つの性能であるコンクリート床版との付着性について評価試験を実施すれば完了となる。その後，すみやかに②の検討に移行することができる。
①の検討において，床版との付着性に関する評価試験については，供試体用資材は透水試験と同じであるため，そのまま流用可能である。付着性能試験は既に標準化されている試験法のため，特別な機器や技術的ノウハウは必要とされない。そのため，①の検討は次年度である令和2年度に容易に完了し，②の検討を着手して成果も期待できる。
以上のことから，現在までの進捗状況に本研究の当初計画を照会すれば，「(2)おおむね順調に進展している。」との評価が妥当と考えられる。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度以降は，上記の①の検討で未着手となっている付着性能に関する評価試験を実施し，前年度で得た防水性能に関する評価結果も考慮して，カチオン系高濃度改質アスファルト乳剤を使用した場合の補強性能と許容可能ひび割れ幅の関係を明確化させる。この検討により，改質アスファルト乳剤でカバーできる切削残像層の劣化程度，および床版保護層としての性能が明らかにできる。
その後，以上の基礎的検討および基本的知見に基づき，②の検討業務に着手する。土木学会のガイドラインでは，防水性能と付着性能に加えて，これらの耐久性，および施工性や経済性についても考慮すること推奨している。しかしながら、これらの評価法は標準化に至っていないため，評価因子として独自に評価パラメータを考案・設定して検討していく。特にアスファルト系材料では，付着性能は浸透性および施工性と相反する性能であることから，最適値をどのように考え，どのように設定するかが問題となる。また，これらの評価値は，切削残存層の状態と浸透型補強剤の性能に依存することになる。そのため，上記①の検討結果とも連動して，切削残存層の状態および浸透型補強剤の性能をパラメトリックに変化させて特性値を比較し，両者の関係を具体化していく。
本研究では，浸透型補強剤として微細なひび割れや隙間に浸透するように軽質オイル分を含むアスファルト乳剤を想定していた。この種の浸透型アスファルト乳剤は，製造業者によっていくつかのものが開発されている。その後の検討として，更に性能を向上させた浸透型補強剤の開発についても方向性を模索する。上記のとおり，付着性と浸透性および施工性を同時に向上させることは容易でないが，性能を総合的に評価して，最も付加価値の高い浸透型補強剤を検討していく。