ジオフォーム

ジオフォームは、発泡ポリスチレン(EPS) または押し出しポリスチレン(XPS) を大型軽量ブロックに製造したものです。ブロックのサイズはさまざまですが、2 m × 0.75 m × 0.75 m (6.6 フィート × 2.5 フィート × 2.5 フィート) のものが多くあります。ジオフォームの主な機能は、高速道路、橋のアプローチ、盛土、または駐車場の下に軽量の空隙を埋めることです。EPS ジオフォームは、地下設備の沈下を最小限に抑えます。ジオフォームは、軽量充填材、緑化屋根充填材、圧縮性介在物、断熱材、および (適切に形成された場合)排水材など、より幅広い用途にも使用されています。^[要出典]

ジオフォームは、ジオコーム（以前は超軽量セル構造と呼ばれていました）と原理を共有しています。ジオコームは、「接着、結合、融合、またはその他の方法で一緒に束ねられた多数の開口チューブで構成される最終製品となる押し出しプロセスによって作成された製造材料」と定義されています。 ^[1] 個々のチューブの断面形状は通常、単純な幾何学的形状（円、楕円、六角形、八角形など）を持ち、幅は25 mm（0.98インチ）程度です。束ねられたチューブの集合体の全体的な断面は、ハニカムに似ているため、その名前が付けられています。現在、ジオコーム材料として使用されているのは 、硬質ポリマー（ポリプロピレンとPVC ）のみです。

EPSジオフォームが初めて使用されたのは1972年、ノルウェーのオスロでした。ジオフォームは沈下を減らす目的でフロム橋周辺の盛土に使用されました。ジオフォームを設置する前は、この地域では年間20～30センチメートルの沈下が発生し、道路に大きな損傷を与えていました。^[2]

オスロジオフォームプロジェクトの成功により、技術者が知識や研究結果を交換し、新しい用途を共有し、事例を議論するための第1回国際ジオフォーム会議が1985年にノルウェーのオスロで開催されました。それ以来、 1996年に東京、 2001年に米国のソルトレイクシティでさらに2回の会議が開催されました。最新の会議は2011年6月にノルウェーのリレストレムで開催されました。^[3]

1985年から1987年にかけて、日本では2,000件のプロジェクトで1,300,000 m ³ (46,000,000 cu ft) 以上のジオフォームが使用されました。これらのプロジェクトでのジオフォームのテストと使用により、軽量充填材としてのジオフォームの潜在的な利点が実証されました。たとえば、ジオフォームは日本の空港の滑走路の下に配置され、この素材が大きな圧力と繰り返しの圧力に耐えられることが証明されました。^[2]

ジオフォームは、1989年に米国で初めてコロラド州デュランゴとマンコス間のハイウェイ160で使用されました。降雨量の増加により地滑りが発生し、ハイウェイの一部が破壊されました。同様の問題を防ぐために、ジオフォームを使用してハイウェイの斜面を安定させました。従来の修復方法と比較してジオフォームを使用した結果、プロジェクトの総コストが84％削減されました。^[4]

米国最大のジオフォーム プロジェクトは、1997 年から 2001 年にかけてユタ州ソルトレイクシティの州間高速道路 15 号線で実施されました。 ^[5]このプロジェクトで移設または改造する必要のある公共設備の数を最小限に抑えるためにジオフォームが選ばれました。合計 3,530,000 立方フィート (100,000 m ^{3 ) のジオフォームが使用され、}公共設備の電柱を移設する必要がなくなったことで約 450,000 ドルが節約されました。^[6]ジオフォームは、基礎の安定性のために盛土や橋台にも使用されました。^[4]その後、I-15 再建プロジェクトでのジオフォームの使用が成功したため、ユタ州交通局はライト レール (TRAX) と通勤鉄道 (FrontRunner) にジオフォーム盛土を使用しています。^[7]

2009年から2012年にかけて、ヴォードルイユを拠点とする発泡ポリマー製造会社は、ケベック州モントリオール地域の高速道路30号線の新区間に625,000 m ³ (22,100,000立方フィート)を超えるジオフォームを供給し、これは現在までに北米最大のジオフォーム プロジェクトとなりました。

2016 年以来、ジオフォームはモントリオールの新しい高架高速道路 15 号線とターコット インターチェンジの建設に広く使用されています。

アプリケーションの簡単な概要は以下を参照のこと: ^[8]

斜面の安定化とは、地滑りなどの崩壊の恐れがあるエリアの質量と重力を軽減するためにジオフォームを使用することです。ジオフォームは、同様の圧縮強度を持つ他の従来の充填材よりも最大 50 倍軽量です。これにより、ジオフォームは盛土の利用可能な道路用地を最大限に活用できます。ジオフォームは軽量で設置が簡単なため、建設時間と人件費を削減できます。

ジオフォームを使用した盛土では、一般的な盛土に比べて必要な側面勾配を大幅に削減できます。盛土の側面勾配を小さくすると、両側の使用可能なスペースを増やすことができます。また、これらの盛土は、不同沈下の影響を受ける土壌の上にも、影響を受けずに建設できます。ジオフォーム盛土に関連するメンテナンス コストは、自然土壌を使用した盛土に比べて大幅に低くなります。

軟弱で柔らかい土の中には、望ましい構造物の重量を支えることができないものがあります。近くの写真の高架橋です。従来の土工充填材で建設した場合、重すぎて下にある軟弱な土が変形し、橋が損傷することになります。岩盤を掘らずにコストを削減するため、橋の内部充填材にはジオフォームが使用されています。

ジオフォームを擁壁に使用すると、横圧が軽減されるだけでなく、沈下が防止され、防水性が向上します。ジオフォームは軽量なので、擁壁や橋台にかかる横方向の力が軽減されます。静水圧や浮力の蓄積による問題を防ぐために、ジオフォームの下に排水システムを設置することが重要です。

ジオフォームを使用してパイプやその他の敏感なユーティリティにかかる垂直応力を軽減することで、ユーティリティの保護が可能になります。通常の土壌の代わりにジオフォームを使用してユーティリティ上の重量を軽減すると、ユーティリティの崩壊などの潜在的な問題を防ぐことができます。

舗装断熱とは、舗装の下にジオフォームを使用することで、舗装の厚さは凍上条件によって制御できます。ジオフォームを路盤断熱要素として使用すると、この厚さの差が減ります。ジオフォームは体積の 98% が空気であるため、効果的な断熱材となります。ジオフォームの適切な設置は特に重要です。ジオフォーム ブロック間の隙間があると、ジオフォームの断熱効果が損なわれるためです。

ジオフォームを使用する利点は次のとおりです。

• 低密度/高強度：ジオフォームは土壌の1％から2％の密度で同等の強度を持ちます。^[2]
• 予測可能な動作: ジオフォームを使用すると、エンジニアは設計基準をより具体的に設定できます。これは、組成が非常に変化する可能性がある土壌などの他の軽量充填材とは大きく異なります。
• 不活性: ジオフォームは分解されないため、周囲の土壌に広がることはありません。つまり、ジオフォームは周囲の土壌を汚染しません。ジオフォームは掘り起こして再利用することもできます。
• 施工時間の短縮: Geofoam は設置が簡単で、どのような天候でも設置できるため、設置時間が短縮されます。

ジオフォームを使用する場合の欠点は次のとおりです。

• 火災の危険性: 未処理のジオフォームは火災の危険性があります。
• 石油系溶剤に弱い: ジオフォームが石油系溶剤に接触すると、すぐに接着剤のような物質に変化し、いかなる荷重も支えられなくなります。
• 浮力：浮力によって発生する力は危険な揚力を生み出す可能性がある。 2016年10月9日、クレイフォードの駐車場で洪水によりポリスチレンが床下に押し上げられ、車が天井に押しつぶされた。^[9]
• 虫害を受けやすい：ジオフォームは虫害に抵抗するように処理することができます。ジオフォームを木材がある建物の断熱材として使用する場合、虫害対策を施すことでジオフォームへのダメージを抑えることができます。一方、道路建設用の従来の軽量充填材では虫害の証拠は記録されていません。^[10]

^{[11] [12]}

• ジオシンセティックス
• 土木工学

• Horvath, John S. (1995)。『ジオフォーム ジオシンセティック: モノグラフ』。ニューヨーク州スカーズデール: Horvath Engineering。
• Horvath, JS (1994). 「発泡ポリスチレン (EPS) ジオフォーム: 材料挙動の紹介」.ジオテキスタイルとジオメンブレン. 13 (4): 263–280. Bibcode :1994GtGm...13..263H. doi :10.1016/0266-1144(94)90048-5.
• 輸送用ジオフォーム アーカイブ 2017-07-04 ウェイバックマシンAchfoam.com. ACH Foam Technologies. Web. 2010 年 11 月 18 日
• Stark、Bartlett、Arellano、EPS ジオフォームの用途と技術データ、Wayback Machineに 2016-03-04 にアーカイブEPS 業界連合

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