説明

ゴムラテックスモルタル複合鋼床版

【課題】鋼板とゴムラテックスモルタル層との接合強度が高いゴムラテックスモルタル複合鋼床版を提供する。
【解決手段】 鋼板表面の表面粗さRzが60μm以上〜150μm以下であって、ゴムラテックスモルタルのポリマーセメント比(P/C)が9〜30重量%であることを特徴とし、例えば、曲げ変形にともない鋼板表面とゴムラテックスモルタル層の界面に生じる水平せん断応力が2.0N/mm2以上において、モルタル層が鋼板表面から剥離しない接合強度を有するゴムラテックスモルタル複合鋼床版。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼板上面とゴムラテックスモルタル層との接合強度が高いゴムラテックスモルタル複合鋼床版に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、高架橋や橋桁について、床版構造を有する鋼構造物(鋼床版構造物)の建設が増えている。この構造物は、鋼板製のデッキプレートの上にアスファルトを直接舗装して路床を形成したものである。鋼床版工法がコスト面等でメリットがあるため、広く採用されるようになった。しかし、この鋼床版はアスファルト自体に剛性がないため、鋼板による剛性で構造を保持しているが、経年劣化により疲労亀裂が補強リブなどの溶接部に起こりやすい。この問題は鋼板の厚みを増すことによって低減はできるが、経済性が低下し、また既存物の補修などには適さない。
【0003】
また、鋼床版に使用されるアスファルトをコンクリートやモルタルなどに変えることによって、溶接部に発生する亀裂を低減する技術が知られている。さらに、コンクリートやモルタルと鋼板製デッキプレートを一体化するために、平滑な鋼板製デッキプレートの上面に補強鋼やスタッドなどの突起物を溶接する工法(特許文献1、2)が知られている。
【0004】
しかし、突起物を設ける上記工法は、輪荷重や衝撃がモルタルやコンクリートを伝って平滑面にある突起物の溶接部に応力が集中し、モルタルやコンクリートにひび割れを生じさせると云う問題がある。さらに、ひび割れから鋼板へ雨水が浸入し、鋼板の腐食が進行し、耐久性が低下するなどの問題がある。また、補強鋼やスタッドを一つずつ溶接するため施工に時間がかかり、夜間車線規制をして行う補修工事や緊急工事などには好ましくはない。
【特許文献1】特開2005−256462号公報
【特許文献2】特開2005−314992号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の上記問題を解決するため、鋼板上面にゴムラテックスモルタル層を接着したゴムラテックスモルタル複合鋼床版が開発されている。ゴムラテックスモルタルは繰り返し荷重による輪荷重や衝撃によりひび割れなどを発生し難く、衝撃吸収性、応力分散性や防水性に優れているが、従来のゴムラテックスモルタル複合鋼床版はゴムラテックスモルタルと鋼板との接合強度に改善の余地がある。
【0006】
本発明は、ゴムラテックスモルタルと鋼板との接着性を高めると共に、鋼板の歪みに対するゴムラテックスモルタルの追従性を向上させ、複合鋼床版全体の一体性を高めたゴムラテックスモルタル複合鋼床版(単に複合鋼床版と云うことがある)を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記課題の解決手段として以下の構成を有するゴムラテックスモルタル複合鋼床版に関する。
(1)鋼板上面にゴムラテックスモルタル層が接着されたゴムラテックスモルタル複合鋼床版において、鋼板上面の表面粗さRzが60μm以上〜150μm以下であって、ゴムラテックスモルタルのポリマーセメント比(P/C)が9〜30重量%であることを特徴とするゴムラテックスモルタル複合鋼床版。
(2)ゴムラテックスがスチレンブタジエンゴムを主剤とするゴムラテックスである上記(1)に記載のゴムラテックスモルタル複合鋼床版。
(3)鋼板表面にゴムラテックスモルタル層を接着し、曲げ変形によって鋼板表面とゴムラテックスモルタル層の界面に生じる水平せん断応力が2.0N/mm2以上において、モルタル層が鋼板表面から剥離しない接合強度を有する上記(1)または上記(2)に記載のゴムラテックスモルタル複合鋼床版。
【発明の効果】
【0008】
本発明のゴムラテックスモルタル複合鋼床版は、鋼板とゴムラテックスモルタルとの接合強度が高いので、鋼板の歪みに対して追従性に優れており、またゴムラテックスモルタルによる優れた衝撃吸収性・応力分散性・防水性を有しており、さらに耐久性に優れている。
【0009】
本発明の複合鋼床版は、具体的には、例えば、鋼板表面にゴムラテックスモルタル層を接着し、曲げ変形にともない鋼板表面とゴムラテックスモルタル層の界面に生じる水平せん断応力が2.0N/mm2以上において、モルタル層が鋼板表面から剥離しない接合強度を有する。
【0010】
また、従来、鋼板とゴムラテックスモルタルとの接合強度を高めるために鋼板表面に補強鋼やスタッドなどの突起物を設けることが知られているが、本発明の複合鋼床版は鋼板とゴムラテックスモルタルとの接合強度が高いので突起物などを設ける必要がなく、施工が容易であり、かつ経済性に優れる。なお、スタッドなどの突起物を設けた鋼板表面にゴムラテックスモルタルを設けても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明のゴムラテックスモルタル複合鋼床版は、鋼板上面にゴムラテックスモルタル層を一体に接着した複合鋼床版である。ゴムラテックスモルタル(以下、単にモルタルと云うことがある)はセメントモルタルにゴムラテックスを混合したものである。
【0012】
本発明のゴムラテックスモルタルに使用するセメントは、特に限定されず、例えば各種ポルトランドセメント、混合セメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント、急硬性セメントなどが挙げることができる。このうち急硬性セメントは硬化が早いため緊急工事や補修工事などに好ましい。
【0013】
本発明のゴムラテックスモルタルに用いるゴムラテックスはスチレンブタジエンゴムが好ましい。他のポリマーの酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリクロロピレンなどは鋼板を錆びさせる可能性があるため好ましくない。
【0014】
本発明は、ポリマーセメント比(P/C)が9〜30重量%、より好ましくは12〜25重量%のゴムラテックスモルタルを用いる。P/Cが上記範囲であれば、鋼板の歪みに対してゴムラテックスモルタルの追従性を向上させることができる。一方、P/Cが9重量%未満ではゴムラテックスモルタルの柔軟性が乏しいので、鋼板が荷重を受けて歪んだ場合、ゴムラテックスモルタルの鋼板に対する追従性が悪く接着性も低下する。また、P/Cが12重量%以上であれば、ゴムラテックスモルタルの材齢28日における静弾性係数を20000N/mm2以下とすることができるので、鋼板とゴムラテックスモルタルの接合強度をさらに高めることができる。ただし、P/Cが30重量%を超えるとゴムラテックスの粘性が高くなって施工性が低下するので好ましくない。
【0015】
本発明のゴムラテックスモルタル複合鋼床版において、鋼板の表面粗さ(Rz)は60μm以上〜150μm以下である。ゴムラテックスモルタルの鋼板に対する追従性および接着性を向上し、さらに良好な施工性を確保するうえで、鋼板の表面粗さ(Rz)を上記範囲にするのが好ましい。Rzが60μm未満では鋼板に対するゴムラテックスモルタルの追従性および接着性が低い。一方、Rzが150μmより大きいと、鋼板とゴムラテックスモルタルの接着性は向上するが、この表面粗さにするための施工時間が長くなり投射材を多く使用するため好ましくない。
【0016】
鋼板の表面粗さ(Rz)は、好ましくは70μm以上〜127μm以下が適当である。Rzがこの範囲内であれば、鋼板に対するゴムラテックスモルタルの追従性が良く、接着強度も高い。また、この表面粗さ(Rz)にする施工時間も短くすることができるので好ましい。具体的には、研掃機等を使用して鋼板上面に投射材を投射し、短時間に鋼板の表面粗さ(Rz)を上記範囲にすることができる。ここで用いる投射材としては、金属粒、セラミックス粒、砂等を用いることができる。
【0017】
本発明のゴムラテックスモルタル複合鋼床版のゴムラテックスモルタルは、本発明の効果を実質的に喪失させない限り前記以外の成分を含むものであってよい。このような成分として、収縮低減剤、繊維、遅延剤、分散剤、各種減水剤、膨張材、保水剤、消泡剤、撥水剤、潜在性水硬性物質、石炭灰やシリカヒューム等のポゾラン反応性物質等挙げることができる。
【0018】
本発明のゴムラテックスモルタル複合鋼床版は、鋼板表面にゴムラテックスモルタル層を接着し、曲げ変形にともない鋼板表面とゴムラテックスモルタル層の界面に生じる水平せん断応力が2.0N/mm2以上において、モルタル層が鋼板表面から剥離しない接合強度を有することが好ましく、更に、曲げ変形にともない鋼板表面とゴムラテックスモルタル層の界面に生じる水平せん断応力が2.2N/mm2以上において、モルタル層が鋼板表面から剥離しない接合強度を有することがより好ましい。
【0019】
ここで、曲げ変形にともない鋼板表面とゴムラテックスモルタル層の界面に生じる水平せん断応力(τ)は次式(イ)によって求められる。式中、Sは曲げに伴うせん断応力度、Qは中立軸まわりの断面一次モーメント、Iは中立軸まわりの断面二次モーメント、bは着目点の幅を示す。
τ=(SQ)/(Ib) ・・・・・・・ (イ)
【0020】
本発明のゴムラテックスモルタル複合鋼床版は、鋼板表面を粗面化処理して上記範囲の表面粗さ(Rz)とし、そこに上記P/Cのゴムラテックスモルタルを打設し、締め固めを行なった後に養生して形成することができる。養生の際にゴムラテックスを表面に吹き付けて保護膜を形成すると良い。
【実施例】
【0021】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
〔ゴムラテックスモルタルの調製〕
下記材料と水をモルタルミキサに投入し、20℃の温度下で3分間混練し、表1に示すP/Cのゴムラテックスモルタルを調製した。
基本配合
セメント:骨材=100:300
水/セメント=32%
普通ポルトランドセメント(太平洋セメント株式会社製品)
スチレンブタジエン系ポリマーディスパージョン(固形分45重量%、太平洋マテリアル株式会社製品)
骨材(珪砂)
【0022】
〔鋼板の表面粗さの調整〕
下記鋼板に対して、研掃機を使い、投射材の量を調整し鋼板の表面を処理し、表1および表2に示す表面粗さの鋼板とした。
鋼板:材質SS400、800×100×9mm
研掃機:ショットブラストSMB−200FRC
投射材:鋳鉄:平均粒子径1.4mm
【0023】
〔複合鋼床版〕
表1に示すP/C値のゴムラテックスモルタルを、表1に示す表面粗さの鋼板上面に2cm打設し、図1、2に示す試験試料のゴムラテックスモルタル複合鋼床版を製造した。図中、1は複合鋼床版、2はゴムラテックスモルタル、3は鋼板、Gはゲージである。
【0024】
〔評価試験〕
3点曲げ試験:材齢28日のゴムラテックスモルタル複合鋼床版について、モルタル上面のセンターに荷重を加えて最大載荷重と最大歪みを測定した。なお、支持点はセンターから両サイドへ250mm離れたところに設置した。3点曲げ試験の概要の模式図を図2に示した。試験結果を以下の記号によって表1に示した。
【0025】
〔水平せん断応力〕
3点曲げ試験の最大荷重時において、モルタルと鋼板の界面に生じる水平せん断応力を上記式(イ)により求めて表1および表2に示した。この水平せん断応力は、鋼鈑とゴムラテックスモルタルとの剥離に対する限界水平せん断応力を示す。
◎:鋼板とゴムラテックスモルタルとが剥離する水平せん断応力は2.3N/mm2以上であり、剥離抵抗性が大幅に高く、剥離しない。
○:鋼板とゴムラテックスモルタルとが剥離する水平せん断応力は2.0N/mm2以上〜2.3N/mm2未満であり、剥離抵抗性が十分に高く、剥離し難い。
×:鋼板とゴムラテックスモルタルとが剥離する水平せん断応力は2.0N/mm2未満であり、剥離抵抗性が低く、剥離し易い。
【0026】
〔静弾性係数試験〕
規格(JHS307‐1999 コンクリートの静弾性係数試験方法)に準じ、材齢28日のゴムラテックスモルタル複合鋼床版について測定した。
○:24000N/mm2以下の場合は、微弾性体であるために応力分散や耐衝撃性に優れ、複合鋼床版として一体化していると評価した。
◎:20000N/mm2以下の場合は、応力分散や耐衝撃性が上記○印の場合よりも優れており、複合鋼床版としてより一層一体化している。
×:24000N/mm2を超える場合は、応力を分散させずに衝撃を鋼板に伝えるため、ゴムラテックスモルタルと鋼板が剥離したり、ゴムラテックスモルタル亀裂が生じ、鋼板が荷重によって劣化を起こす。
【0027】
【表1】

【0028】
【表2】

【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】3点曲げ試験に用いた複合鋼床版の平面図
【図2】3点曲げ試験の概要を示す模式図
【符号の説明】
【0030】
1−複合鋼床版、2−ゴムラテックスモルタル、3−鋼板、G−ゲージ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼板上面にゴムラテックスモルタル層が接着されたゴムラテックスモルタル複合鋼床版において、鋼板上面の表面粗さRzが60μm以上〜150μm以下であって、ゴムラテックスモルタルのポリマーセメント比(P/C)が9〜30重量%であることを特徴とするゴムラテックスモルタル複合鋼床版。
【請求項2】
ゴムラテックスがスチレンブタジエンゴムを主剤とするゴムラテックスである請求項1に記載のゴムラテックスモルタル複合鋼床版。
【請求項3】
鋼板表面にゴムラテックスモルタル層を接着し、曲げ変形によって鋼板表面とゴムラテックスモルタル層の界面に生じる水平せん断応力が2.0N/mm2以上において、モルタル層が鋼板表面から剥離しない接合強度を有する請求項1または請求項2に記載のゴムラテックスモルタル複合鋼床版。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−179995(P2008−179995A)
【公開日】平成20年8月7日(2008.8.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−14555(P2007−14555)
【出願日】平成19年1月25日(2007.1.25)
【出願人】(000000974)川崎重工業株式会社 (1,710)
【出願人】(592182698)株式会社竹中道路 (14)
【出願人】(501173461)太平洋マテリアル株式会社 (307)
【Fターム(参考)】