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プレスリリース

[2015/10/05]

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「超高強度繊維補強コンクリート(UFC)道路橋床版」が土木学会技術評価証を取得

ワッフル型UFC床版と平板型UFC床版が対象/道路橋の老朽化対策にも寄与

阪神高速道路株式会社
鹿島建設株式会社

 阪神高速道路株式会社(社長:山澤俱和)と鹿島建設株式会社(社長:押味至一)が共同で開発した「超高強度繊維補強コンクリート(UFC)道路橋床版」に関して、2015年10月2日に土木会館(東京都新宿区)で開催された技術評価証授与式にて、公益社団法人土木学会より評価証が授与されました。
 阪神高速道路と鹿島は、2011年より共同研究を行い、道路橋の軽量で耐久性が高い床版(舗装面の下の床部分)の開発に取り組んできました。2014年8月に土木学会へUFC道路橋床版の技術評価を依頼し、技術評価委員会(委員長:東京工業大学二羽教授)において、学識経験者、実務経験者にご審議いただき、安全性および使用性に問題がないとの技術評価をいただきました(道路管理者としては初めての取得となります)。  

 UFC床版は、新規の橋梁での採用はもちろんですが、老朽化が進み、抜本的な対策が必要な既設道路橋床版の取替えにも適用が可能な床版です。昨今では、全国で道路橋の老朽化が問題となっており、メンテナンスの強化だけでなく、大規模な取替え工事や修繕工事が必要となっています。阪神高速道路でも今年度から更新事業(大規模更新・大規模修繕)を開始いたしました。土木学会により、UFC床版が実際の設計・施工に適用できる技術であることが認められたことから、今後、この研究の成果により、道路橋の長寿命化に寄与できるものと考えています。

UFC床版を用いた道路橋

   

UFC床版を用いた道路橋

     

  

超軽量なワッフル型UFC床版     

超軽量なワッフル型UFC床版


  

軽量な平板型UFC床版     

軽量な平板型UFC床版

 

土木学会の「技術評価制度」について

 土木学会の技術評価制度の実施は、土木学会技術推進機構が担当されています。この制度の特徴は、日本の土木工学における有数の学識経験者や実務経験者が評価にあたり、国内において既往の基準の無い新しい分野、技術に関する技術資料の監修をおこなうことにあります。
 技術評価制度の目的は、国内外で新しく研究・開発された土木に関連する技術(以下、材料も含みます)が、その開発の趣旨に適合しているか否か、それが国際的に通用するとともに、実際の計画、設計、施工に適用できるものであるかを、第三者の立場で公平に評価することにより、技術開発の成果の普及、ひいては、土木技術の発展に寄与することとされています。
 2005年より16件の技術評価の実績があり、「超高強度繊維補強コンクリート(UFC)道路橋床版」は第17号として技術評価していただきました。

技術評価証


開発の背景

 開発が進んだ都市部で高速道路橋を計画する際には、橋脚の位置や基礎の規模が制約されたり、非常に短い期間での建設が要求されたりすることから、軽量な鋼床版の使用頻度が一般の道路と比べ相対的に高くなっていますが、近年、既設橋においてはさまざまな要因による金属疲労き裂が顕在化しています。新設橋梁においては構造改良によってリスクの低減がはかられていますが、舗装の損傷など付随した懸念も残されています。また、鉄筋コンクリートを用いたRC床版についても、古い基準で設計された薄い床版などにおいて、大型車から繰り返し受ける負荷により、ひび割れ等の損傷が顕在化しています。
 そこで、阪神高速道路と鹿島は、軽量かつ高耐久なコンクリート系の道路橋床版の開発を目指し、床版の材料にUFCを使用した道路橋床版の共同研究を2011年から開始しました。そして、詳細な解析による試設計、および輪荷重走行試験等の実験を行い、優れた疲労耐久性を実現したUFC床版を開発しました。


UFC床版の概要

 UFC床版は、超高強度なUFCの特徴を活かした極めて薄く軽量な床版です。UFC床版には、ワッフル型と平板型の2種類があります。ワッフル型UFC床版は、2方向にリブがあるワッフル形状の超軽量なUFC床版で、床版の質量は鋼床版とほぼ同等でRC床版の約1/4です。ワッフル形状の最も薄い部分の厚さは40mmです(リブを含む厚さは約120mm)。一方、平板型UFC床版は、平板形状の軽量なUFC床版で、床版の質量はRC床版の約1/2です。平板の厚さは支える桁の間隔によりますが、一般的な橋梁の桁間隔の場合は、厚さ約120mm~150mmです。
   

質量の比較(ワッフル型UFC床版を1.00とした場合の比率)     

質量の比較(ワッフル型UFC床版を1.00とした場合の比率)


RC床版取替え工事への適用

 RC(現場打ちコンクリート)床版の取替え工事への適用を想定し、UFC床版としての試設計、各種基本性能の確認を行いました。旧基準で設計されたRC床版には現行基準よりも薄い厚さ180mmの床版もあります。現行基準によってPC床版等を設計すると240mm程度とする必要があるため、床版が厚くなることによる路面高さの変更や、床版を支える鋼桁、柱、基礎構造に補強が必要となる可能性があります。
 しかし、UFC床版は厚さを150mmと従来のRC床版より薄くすることができ、路面高さを変更する必要がなく、重さが増えないことから柱や基礎の補強が不要となります。
 床版の取替え工事中は鋼桁のみで床版の重量を支える必要があるため、鋼桁の補強が必要となりますが、従来のRC床版より薄く軽量であるため、鋼桁の補強量を60%に低減することができ鋼桁の補強にかかるコストが縮減されます。
  

床版の厚さ比較と試製作した平板型UFC床版

 


UFC床版の高い耐久性(長寿命)

 UFC床版の開発で検討に用いたUFCは、鹿島が中心となって2005年に開発した特殊な鋼繊維を使用した独自のUFCである「サクセム®」です。このサクセムを用いたUFC床版について、合計20万回の車輪を走行させる輪荷重走行試験を行い、床版に損傷がなく健全であることを確認しました。これは阪神高速道路で実測された車両通行の100年分以上に相当するものです。
 

輪荷重走行試験の状況     

輪荷重走行試験の状況

 
 また、サクセムは組織が非常に緻密であるため、通常の高強度コンクリートの約100倍、塩化物が浸透しにくく、鋼材の位置まで塩化物が浸透するのに約3倍の年数がかかるほど長寿命です(経過年数300年に相当(※))。したがって、構造物を建設および維持管理するのに必要となる費用であるライフサイクルコスト(LCC)の面でも鋼床版やRC床版に比べて極めて優れています。
 (※)UFCの塩化物イオン拡散係数を0.002cm2/年として、UFC部材表面から20mmの位置(鋼材位置)の塩化物イオン濃度が腐食限界(1.2kg/m3)に達するまでの年数を算定。



今後の展開

 土木学会に審査していただき、技術評価証を授与されることによって、UFC道路橋床版の安全性および使用性に問題がないことが証明されました。
 UFC床版が実際の設計・施工に適用できる技術であることが認められたことから、今後、この研究の成果により、道路橋の長寿命化に寄与できるものと考えています。



(参考)阪神高速道路の更新事業(大規模更新・大規模修繕)

 阪神高速道路株式会社は、平成25年4月に「阪神高速道路の長期維持管理及び更新に関する技術検討委員会」により大規模更新・修繕の基本的な考え方について提言を受け、平成26年1月に更新計画を公表し、平成27年3月に事業許可を受けました。



【お問合せ先】
阪神高速道路株式会社
経営企画部広報課
技術部技術推進室
〒541-0056  大阪市中央区久太郎町4-1-3
(広報)電話(06)6252-3057 FAX(06)6252-8104
(技術)電話(06)4963-5602 FAX(06)6252-4583

鹿島建設株式会社 広報室
〒107-8388 東京都港区元赤坂1-3-1
電話(03)6438-2557 FAX(03)6438-2733


プレスリリースに記載された内容(価格、仕様、サービス内容等)は、発表日現在のものです。
その後予告なしに変更されることがありますので、あらかじめご了承ください。

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