アスファルト舗装基礎層におけるジオグリッドの効果の定量化

Feb 15, 2024

建設中にアスファルト舗装の層の間に挿入されるジオグリッドは、完成した道路の強度と耐久性を高めることができます。 エンジニアが道路建設プロジェクトでジオグリッドを使用するかどうかを決定できるようにするために、研究者は、ジオグリッド素材がアスファルト舗装にどれだけの強度と耐久性を追加できるかを計算し、その結果を MnDOT の設計ソフトウェアに統合しました。

柔らかい土壌は、道路設計者や建設者にとってさまざまな課題を引き起こす可能性があります。 十分に強力な路床基礎を持たずに道路を建設すると、交通荷重やその他のストレス要因により、アスファルトまたは柔軟な舗装に亀裂が生じ、早期に損傷が現れる可能性があります。 ただし、この強力な基盤を作成するには、より深く掘削し、柔らかい土壌を骨材で置き換える必要があり、プロジェクトに時間とコストの両方が追加されます。

「骨材は高価であり、供給が不足しています。 このプロジェクトは、ジオグリッドを使用して道路建設における骨材の必要性を減らし、時間と費用を節約しながら舗装の長期的な性能を向上させる方法を示しました」とアイオワ州立大学土木・建設・環境学部教授のバーノン・シェーファー氏は述べています。エンジニアリング。

何十年もの間、ジオグリッドはミネソタ州でソリューションを提供してきました。 この合成材料は、建設中に舗装層の間に配置されると、骨材ベースを安定させ、柔らかい土壌にスノーシュー効果を生み出し、荷重をより広い範囲に分散させます。 ジオグリッドを使用すると、構造が強化され、アスファルト舗装の寿命が延びます。

2015年、MnDOTはジオグリッドの構造能力に関するガイダンスを発行し、ジオグリッドの層が同州で通常使用される2インチの骨材基材と同じ補強力を提供することを示しました。 それ以来、技術の進歩により、この材料は以前考えられていたよりも強力で、より多くの骨材を押しのけることができる可能性があることが示唆されています。

この研究では、現場および実験室でのテストを通じて、アスファルト舗装にジオグリッドを使用することの短期的および長期的な利点を評価するとともに、最大限の効果を得るために舗装層のどこにジオグリッドを配置すべきかを特定することを目指しました。 追加の目的は、MnDOT の柔軟な舗装設計コンピュータ プログラムである MnPAVE 用のモジュールを開発することで、州中のエンジニアが MnDOT 仕様に従って設計された舗装にジオグリッドを簡単に組み込めるようにすることでした。 ジオグリッドで何ができるのか、いつどこで最もメリットが得られるのかをより正確に理解することで、地方交通機関のエンジニアは、プロジェクトの個別の状況や予算に合わせて効果的な舗装ソリューションを設計する準備が整います。

研究者たちは、ジオグリッドの補強機能を文書化した出版された文献をレビューすることから始めました。

次に、研究者らは地盤工学エンジニアリング会社と協力して、管理された環境でジオグリッドが舗装の性能にどのような影響を与えるかを調査する一連の実験室テストを実施しました。 4 種類の独自のジオグリッド素材、軽量および重量耐久性の 2 軸 (正方形パターン) と軽量および重量耐久性の 3 軸 (三角形パターン) を使用し、カスタムの最先端の装置で車両の荷重をシミュレートしたテスト。

次に、チームは協力して、現実的な条件下で同じジオグリッド マテリアルを評価しました。 道路の 10 セクションを建設する際、研究者らは重機を使用して各現場にさまざまなストレス テストを実施し、データを収集して性能を評価しました。

最後に、研究チームは、MnDOT がその発見を MnPAVE 設計ソフトウェアにどのように組み込むことができるかを概説しました。

この調査では、多くの変数が完成した舗装でジオグリッドがどのように機能するかに影響を与えるため、プロジェクトによっては、現地の現場条件やその他の要因に応じて、必要な骨材の量が少なくなる可能性があることが示されました。 アスファルト舗装は積層の産物であるため、最終的な結果が成功するかどうかは、最終的には各構成層の厚さと品質に依存します。 路盤の深さ、骨材の量とサイズ、ジオグリッドの種類、構造内での位置、および表面のアスファルト混合物はすべて、舗装の完成に貢献します。