JP3868504B2 - 乗物拘束路盤システム - Google Patents

Description

本発明は乗物（vehicle）の運動を減速させることに関し、さらに詳しく言えば、滑走路の末端を走り出る航空機を安全に減速するための多孔性コンクリート（cellular concrete）の拘束路盤システムに関する。
発明の背景
航空機が滑走路末端からオーバーランすることは起こりうることであり、また実際に起こっており、乗客の怪我や航空機の破壊または著しい損傷をもたらす可能性がある。このようなオーバーランは、離陸中断時または着陸中に８０ノット（毎時１４８．１６ｋｍ）までの速度で走行中の航空機において発生している。オーバーランの危険を最小限にするために、連邦航空局（ＦＡＡ）は、滑走路の末端を越えて長さ１，０００フィート（３０４．８ｍ）の安全地帯が一般的に必要であるとしている。この安全地帯の存在は、現在では連邦航空局の基準となっているが、国中の多くの滑走路はこの基準の採用される前に建設されており、それらは水域や道路や、その他の障害物があって１，０００フィートオーバーラン要件に経済的に無理なく従うことを妨げられてしまっている。
滑走路を越えた範囲の既存の土壌表面を含むいくつかの物質について航空機を減速させる能力が評価されてきた。土壌の表面は拘束能力の点で非常に予測し難く、それは土壌の性質が予測し難いからである。例えば、非常に乾燥した土は固くてほとんどはまり込むことはないが、湿った土は航空機をたちまち泥にめり込ませてしまい、着陸装置を破損して、乗客乗員の負傷および航空機の多大な損傷が生じる可能性がある。
１９９８年の一報告書には、ＪＦＫ国際空港滑走路用の発泡プラスチック製滑走路拘束装置開発の実現性についてのニューヨークおよびニュージャージー空港当局による調査が取り扱われている。同報告書では、そのような拘束材の設計は実現可能であり、８０ノット（毎時１４８．１６ｋｍまでの出口速度で滑走路をオーバーランする１００，０００ポンド（４５，４００ｋｇ）の航空機、および６０ノット（毎時１１１．１２ｋｍ）までの出口速度で滑走路をオーバーランする８２０，０００ポンド（３７２，２８０ｋｇ）の航空機を安全に止めることができるであろうとの分析結果が述べられている。同報告書では、適切な発泡プラスチックの拘束材の構造上の性能は、「特にブレーキがきかず、逆推進が利用できない場合は、１，０００フィートの舗装したオーバーラン地帯よりも優れている」可能性を秘めているというように説明されている。よく知られているように、ブレーキの効きは、濡れたり凍結した路面状況のもとでは制限されてしまうおそれがある。（デイトン大学報告書UDR−TR−88−07、1998年1月）
さらに最近では、航空機拘束システムが、ラレットらに付与された米国特許第５，１９３，７６４号に述べられている。同特許の開示内容によると、航空機拘束地帯は、硬質で脆い耐火性フェノール樹脂フォームの薄層を互いに積み重ねて複数接着し、フォームの最下層が支持面に接着された状態で構成されている。積み重なった層は、硬質発泡プラスチックフォームにおける組み合された層の圧縮抵抗が、滑走路から拘束地帯への進入時に拘束されるよう期待されるどんな航空機の着陸装置で加わる力よりも小さくなるようにされていて、当該フォームは航空機に接触すると壊れるようになっている。適切な素材はラテックス接着剤などのような親和性の接着剤とともに用いられるフェノールフォームである。
フェノールフォームを主にした拘束装置のテストは、このような装置が航空機を停止させるよう機能することは可能であるが、フォーム素材の使用には不利益があるということを表している。主な不利益は、フォームは、その特質にもよるが、一般に弾性反発特性を示すということである。したがって、フェノール樹脂フォーム製拘束路盤テストにおいて、フォーム素材自体の弾性反発のために、フォーム素材を通過するときに航空機の車輪に幾分前方の推力が与えられることが認められた。
拘束路盤システムに使用する素材として、起泡または多孔性コンクリート（foamed or cellular concrete）が先行技術において提案され、限定的な現場テストが行われている。そのようなテストは、多孔性コンクリートがフェノールフォームと同じ利点を多く提供する一方でフェノールフォームの不利益のいくつかを解消しているととの観点から、多孔性コンクリートは拘束路盤システムに使用できる可能性が高いことがわかってきた。しかし、拘束路盤全体にわたる破砕強さ（crush-ing strength）の正確な管理および素材の均一性についての要求が厳しいので、今まで知られている限りでは、適切な特質と均一性を備えた多孔性コンクリートの製造は達成されていないし、文書に記載されてもこなかった。建設用の構造用コンクリートの製造は、比較的簡単な行程段階を含んだ古い技術である。多孔性コンクリートの製造は、一般に単純な成分を含んでいるのだが、空気混和、混練、および水和といった面での性質と効果により、複雑なものになっており、弱すぎず強すぎずといった均質な完成品を本目的のために得ようとするならば、綿密な条件指定と正確な管理をおこなわなくてはならない。強弱のある多孔性コンクリート地帯を含む不連続部分は、例えば、減速力が車輪支持構造の強度を超えると、減速中の機体に実際に損傷を与えかねない。そのような不均一性は、減速性能と全停止距離を正確に予測することができないという結果ともなる。市販の多孔性コンクリートを用いた最近のある使用可能性テストでは、テストデータを記録するよう装備された航空機が、路盤部分を通してタキシグし、負荷データの取得を行っている。製造の均一性を提供する手段は講じられていても、拘束路盤から採取したサンプルおよび拘束路盤の航空機負荷データは、破砕強さがが過度に高い領域とそれが過度に低い領域との間の著しい変化を示した。航空機が、主要着陸装置を損傷または破壊するような力に曝されるのであれば、拘束装置の潜在的な利点についての信頼が損なわれるのは明らかである。
「ＪＦＫ国際空港の前置き軟質地面拘束機設計」と題された連邦航空局向けにまとめた１９９５年報告書には航空機拘束装置が提案されている。同報告書には、フェノールフォームまたは多孔性コンクリートのいずれかの使用可能性が論述されている。フェノールフォームに関しては、圧縮に伴う反発エネルギーをもたらす「弾性反発」特性の不利益が記載されている。「フォームクリート」と名づけた多孔性コンクリートに関しては、製造において「フォームクリートの一定の密度（強度パラメータ）は維持が困難である」と述べられている。一定の密度と圧縮強度をもって大量に生産できるのであれば、フォームクリートは拘束装置を構成するのにふさわしいであろう、と示唆されている。平板試験が示されており、５パーセントから８０パーセントの変形範囲にわたる６０psiと８０psiの均一圧縮強度値が、この技術に当時利用できる情報レベルに基づく目標として記載されている。このように同報告書は、許容可能な特性を有するような現存する素材、およびそのような素材の製造法のいずれもが不可能である、と述べており、また幾分仮説に基づいて、そのような素材が利用できる場合の特質と試験について暗示している。
そのため、拘束路盤システムは研究され、そのための種々な材料の試験が探索されたが、特定の距離内で、滑走路の計画速度で疾走している既知の大きさおよび重量の航空機を安全に減速させるであろう拘束路盤システムの実用的製品および実施は達成されていない。利用されるべき特定の素材は、拘束路盤の形状や製造と同様に有効な拘束路盤システムの供給にとって重要である。ある範囲の大きさ、重量、および路盤進入速度の乗物に対しての有効な拘束路盤を供するためには、予測可能な抗力効果（drag effects）および乗物減速率が提供できる路盤設計、素材、製造技術の利用が要求とされる。拘束路盤における抗力あるいは減速目標を高めるために、特定の大きさと重量の航空機に対して算出された力およびエネルギー吸収に基づいて、そのような航空機のための相応な着陸装置強度設計仕様を考慮し、コンピュータプログラムモデルあるいは他の技術が用いられる。しかしながらそのような目標は、拘束路盤目標を所望の結果を達成する現実のものとするのに適した有効な路盤形状、素材、および製造技術がないため、単に抽象的な目標のままに留まっている。その結果として、可能性のある拘束路盤素材および減速目標に関するこれまでの情報は、営業用旅客機および他の乗物による利用に適した実用的拘束路盤の製造を可能にするためには適切でなかった。
そのため、本発明の目的は、新規に改良された乗物拘束路盤システム提供することであり、当該システムは以下の利点や可能性を一つ以上有するようになっている：
・受入れ試験の済んだプレキャスト多孔性コンクリートからなる骨材；
・深さと圧縮強度特性を漸進的に変化させることを可能にするブロックあるいは骨材集合体；
・予め定めることができ、実質的に気象条件にも左右されない拘束特性；
・長寿命の耐候性構造；
・歩行者の立ち入りを支える硬質被覆；
・拘束路盤上での衝突／火災／救助の車両が十分に活動可能；
・拘束路盤に進入した乗物からの乗客の退出の容易性；および
・オーバーランした乗物が利用した後のブロックあるいは骨材（aggregate）による取り替え修理の容易性。
発明の要約
本発明によれば、乗物拘束路盤システムは、下部において１２から２２ｐｃｆの範囲の第一乾燥密度（dry density）を有する多孔性コンクリートブロックの第一および第二横列を含む先頭部分を含んでいる。第二列のブロックは第一列ブロックよりも大きい高さを有している。第一および第二列のブロックは第一圧縮傾斜強度を有しており、乗物減速を供する。
この路盤システムは更に、第一乾燥密度より大きい第二乾燥密度を有する多孔性コンクリートブロックの第三および第四横列を含む部分を有している。第四列のブロックは第三列のブロックより大きい高さを有するとともに、第三および第四列のブロックは、第一圧縮傾斜強度より大きい第二圧縮傾斜強度を有しており、より大きい乗物減速を供する。
硬質被覆層が第一、第二、第三および第四列のブロックに重なっている。この硬質被覆層は、第一および第二乾密度より大きい乾燥密度とともに、ブロックの平均高さの１０パーセントを超えない厚さを有する多孔性コンクリートで構成されている。
乗物拘束路盤システムは、望ましくは以下のような付加特性を有することができる。ブロックは、１５から２３ｐｃｆの範囲の湿密度（wet densiyt）を有する多孔性コンクリートで形成されるとともに、所定のサイズの型で養生されることが好ましい。例としては、好適な実施形態における全ブロックは同じ長さ、幅であるが、いくつかは異なる所定の高さであり、ブロックの第一部材は６０/８０圧縮傾斜強度を有するとともに、ブロックの第二部材は８０/１００圧縮傾斜強度を有している。硬質被覆層は、拘束路盤の全面保護を供するとともに、保全要員が路盤を損傷することなく歩行できるように、より大きい強度を有する適切に養生された多孔性コンクリートで形成されてもよい。
本発明をよりよく理解する上で、他の更なる目的と合わせて、図を参照して本発明の範囲を添付の請求項により明示する。
【図面の簡単な説明】
図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、それぞれ本発明によるブロック構築を利用した乗物拘束路盤システムの、平面図、縦断面図、横断面図である。
図２Ａおよび２Ｂは、それぞれ本発明による骨材（aggregate）を利用した乗物拘束路盤システムの同様の平面、縦断面の部分図である。
図３は、拘束路盤システムにおける利用に適した多孔性コンクリートの一般的なブロックの構成を示している。
図４、５および６は、多孔性コンクリートの他の構成を示している。
図７および８は、二つの異なる強度の多孔性コンクリートのサンプルに対する進入割合対圧縮力に関する試験結果を示している。
発明の詳細な説明
拘束路盤用途に多孔性コンクリートを使用するには、材料は変形に対する抵抗力が一般に均一であることが必要であって、その理由は路盤を満足できる性能を確保するように路盤を設計し、寸法取りし、構築することを可能にするのは、減速させられる乗物の接触部材表面に作用する力を予測することができることであるからである。そのような均一性を得るためには、多孔性コンクリートの調合に使用する原料、およびその実施条件、ならびに養生方法の注意深い選択と管理を行わなければならない。
多孔性コンクリートの成分は、一般的にはセメント、好ましくはポートランドセメントと、発泡剤および水である。非常に細かい砂または他材料のある状況内での利用も見られるが、この好ましい実施形態では使用されていない。本件において、「多孔性コンクリート」という用語は、空気などの流体の比較的小さな内部の胞あるいは泡を有するコンクリートを包含する包括的用語として用いられ、それには砂あるいは他の材料を含んでいてもよく、また、そのような砂や他の材料を含まないような処方であってもよい。
拘束路盤システムの構築は、システムのための所望寸法を達成するために、中央の製造設備あるいは路盤現場において多孔性コンクリートを製造し、そのコンクリートを適当な大きさの型枠に流し込むことにより完成する。しかしながら、材料特性の均一性や全体的な品質の管理のためには、適切な大きさの型枠を利用した全体路盤の部分品を成形し、そして同部分品を現場に移送して、路盤の全体形状となるようにそれらを据え付けるようにすることが一般的には好適であることがわかってきた。後者の場合においては、所定の大きさのブロック形状で、同単体あるいは部分品は製造され、また品質管理テストが終了するまで保管される。ブロックはその後現場に設置され、安全地帯自体の構成材料に応じてアスファルト、セメントグラウト、または他の適当な固着用材料を使用して滑走路安全地帯に固着される。
どちらの場合でも本発明によると、組み立てられた拘束路盤の外面に、より強固な表面を提供するために硬質被覆が施されるが、それは路盤自体の主構造ほど簡単には変形しない。これにより、主構造に深刻な変形被害を与えることなく補修ができる。好適な硬質被覆は、湿密度がやや高い、例えば、およそ２２からからおよそ２６ｌｂｓ．／ｃｕ．ｆｔ．の範囲の泡コンクリートで構成される。最後に、当該構造に望ましい外観を与え、気候による劣化（weather degradation）から守るために、耐候保護膜あるいはペンキが塗布される。好適な被覆として水性シリコン材料を含んだものがある。
「圧縮傾斜強度」あるいは「ＣＧＳ」の定義
用語「圧縮強度」（ＣＧＳではない）は通常、標準化された試料の表面に垂直に加えられると試料を破壊してしまう力の大きさ（従来、平方インチあたりのポンドで測定される）を意味すると理解されている。最も一般的なテスト方法では、実験装置、試料作成手順、テスト試料要件（寸法、成形、養生要件を含む）負荷率および記録保持要件を特定している。一例として、ＡＳＴＭＣ４９５−８６「軽量絶縁コンクリートの圧縮強度に対する標準的方法」がある。このような従来の実験方法は、予測される負荷条件下での構造的な完全性の維持（すなわち、少なくとも最低強度を有する）が要求される構造を設計する際には有用であるが、拘束路盤システムの目的は予測可能な特定の方法で破壊することであり、それにより乗物が多孔性コンクリートを変形する際に、管理された予測可能な抵抗力（すなわち、固有の圧縮傾斜強度）を提供することができる。そのため、このような従来のテストは、圧縮破壊中の強度ではなく破壊点に達するまでの強度を測定することに焦点を当てている。簡単に言うと、どの位の力が多孔性コンクリート材料試料を粉砕するかは、乗物が拘束路盤システムを通過することによりどの位の抗力あるいは減速を経験することになるのかという重要な問いには応答していない。従来技術にあるように、「一時」破壊応力に対して、本件においては、試料の一部が元の厚さの約２０パーセントまで継続的に圧縮される際の連続圧縮破壊モードをテストで求めなければならない。本件において適切なこのような連続テストに適した装置及び方法は、以前には通常利用可能でなかった。
多孔性コンクリートの材料や処理には変化幅の幅の広い変数があり、テスト用拘束路盤構築の規模及び費用からすれば、抗力量を予測するために正確な実験情報が利用でき、拘束路盤システムにおいて利用される際に、特定の多様性を持つ多孔性コンクリートが所定の方法で処理養生されて供給されることが不可欠である。単純な一度だけの「圧縮強度」に代わって、サンプルの連続圧縮破壊中に生じる抗力測定に関するデータ結果に焦点を当てるような新しいテスト方法を開発することにより、適切な多孔性コンクリート素材と処理変化の信頼できるテストおよび確認を可能にする新しいテスト方法および装置が開発された。
その結果、多孔性コンクリートを元の厚さの２０パーセントにまで押し潰すために必要な圧縮力は、進入の深さによって変化するということが測定された。この特性を本発明者は「圧縮傾斜強度」あるいは「ＣＧＳ」と呼んでいるが、航空機を安全に減速させるための周知の減速特性を有する多孔性コンクリート乗物拘束路盤を構築するためには、正確に規定されなければならない。したがって、進入型試験方法は、サンプルを破壊するような力を加えることにより測定されるのではなく、むしろ特定の圧縮接面を有する試験プローブヘッドが一塊の多孔性コンクリートを移動することで発生する抗力に関するデータを連続的に提供しており、拘束路盤使用における多孔性コンクリートを配合使用するために必要なデータを得る鍵となる。このように測定され、ＣＧＳは進入深さに伴う範囲を通じて変化し、従来の試験におけるような簡単な単一の破壊値ではなく、むしろ傾斜した値（進入範囲を通じての平均ＣＧＳが７０ｐｓｉの６０/８０ＣＧＳのようなもの）となる。
本件において、用語「圧縮傾斜強度」（あるいは「ＣＧＳ」）は、表面から連続した内部進入深さまでの多孔性コンクリート部材の圧縮強度に関して使用され、その侵入深さは一般的には同部材の厚さの６６パーセントである。定義の通り、ＣＧＳは標準ＡＳＴＭ試験方法により測定された圧縮強度には対応するものではない。
ＣＧＳの測定に適した試験方法と装置は、共通の譲受人を有する、本件と同時に出願された出願番号第０８／７９６，９６８に開示され、参考文献としてここに取り込まれている。
図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃの拘束路盤
図１（正確には、図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを含む）には、本発明による乗物拘束路盤システムの実施形態が図示されている。図１に示すように、路盤は長さを有するとともに、図１Ｂおよび１Ｃに示すように幅と厚さも有している。路盤は、図１の左から路盤へ進入する航空機を減速させるように形成されている。基本的に、図１のシステムは、空港の滑走路の終端に装備されるべく、二つの異なる圧縮傾斜強度と種々に異なる厚さを有する多孔性コンクリートによるプレキャストコンクリートで構築されている。本システムを支持する基盤面５０は、（雨水の流出要件に満す傾斜を有することを条件とした）比較的平坦、滑らか、かつ水平（であるとともに、滑走路を出る航空機を支持できる。基盤面５０は、拘束路盤システムの設置接合に良好な状態で十分に清浄であるべきである。縦方向の詳細を示すために、図１Ｂおよび１Ｃの縦寸法は、図１Ａの寸法に比べて拡大して描かれている（例えば、図１Ａ中の路盤幅は一般的には１５０フィート、図１Ｂおよび１Ｃ中の路盤の最大厚さは一般的には３０インチ）。また、ブロックの大きさなどの寸法は、（例えば、一般的な拘束路盤に実際に含まれる数千のブロックを示すのではなく）図を分かりやすくするために変更がなされている。
図１のシステムに使用に適する代表的なブロックは、図３に図示されている。図示されているように、ブロック７０は、標準幅７４（一般的には４フィート）、長さ７６（一般的には８フィート）の湿潤多孔性コンクリートを養生型に入れることにより製造することができる。ブロック厚さ７２は、８ないし３０インチの範囲内で異なっており、例えば、増加量が変化する高さ（微小なテーパである３/４インチの高さ増から３インチ増までが一般的）を有するブロックを提供し、所定の牽引力の増大変化を提供できる前部から後部に至るテーパ路盤形状を供することができるようになっている。図３に示される実施形態のブロックには、横方向隆起スロット７８および８０が含まれている。スロット７８および８０は、フォークリフト型の懸架装置の使用に適し、ブロックを成形する際に軽い矩形のプラスチックスリーブを型の底部に設置することにより形成される。本発明に基づき構築構築される拘束路盤で使用可能な他のブロックの特徴及び実施形態は、図４，５および６を参照して述べる。
図示されているように、図１の乗物拘束路盤システムは、第一ＣＧＳと第１乾燥密度を有するブロックの集合からなる第一部材５２、ならびに第二ＣＧＳと第二乾燥密度を有するブロックの集合からなる第二部材５４を含む多孔性コンクリートの路盤領域を有している。図１Ｂの横断面図に示すように、部材５２および５４は部分的に重なり合っており（部材５２/５４に相当）、移行領域において部材５２のいくつかのブロックが部材５４のブロックの上に乗っている接続部を黒線により示している。具体的な実施形態においては、部材５２/５４のブロックは、実際には混合ブロック（すなわち、第一ＣＧＳを有する５２部分および第二ＣＧＳを有する５４部分を含む単体ブロック）であってもよい。他の実施形態においては、異なるＣＧＳの別々のブロックを部材５２/５４用として積み重ねてもよい。
更に詳しくは、図１に図示される種類の乗物拘束路盤システムは、第一ＣＧＳと１３ないし１８．５立方ポンド（ｐｃｆ）の範囲の第一乾燥密度を有する多孔性コンクリートブロックによる第一横列（例えば、列５２ａ）を含んでいる。第一横列５２ａ内の各ブロックは、第一高さを有するとともに、圧縮高さまで垂直方向に圧縮可能（例えば、一般には当初の厚さの約２０パーセントまで圧縮可能）に製造されている。これらのブロックは、以下に述べる図７に示されている６０/８０ＣＧＳ特性を表わすように製造されてもよい。図１Ａおよび１Ｂに示すように、第一部材５２は第二列５２ｂと、５２ｃから５２ｎまでの列で図示される複数の付加横列を含んでおり、列５２ａと同様な基本特性を有する多孔性コンクリートで形成されているが、増大高低差によりそのうちのいくつかは相対する列で異なる。重合部材５２/５４に関して述べたように、列５２ｎのような所定のブロック列も、混合ブロックや積み重ねたブロック基板上で列５４ｄのブロックに重なる。本実施形態では、厚さが連続的に３/４インチ変化することを、テーパあるいは傾斜特性を供するように部材５２に適用したことにより、漸次に乗物拘束能力が増すようになっている。特にこの設計においては、３インチの厚さ変化に相当するものは、部材５４において利用されている。
図示された種類の拘束路盤システムはまた、部材５２の第一ブロックと同範囲の高水準の第二乾燥燥燥密度を有する多孔性コンクリートブロックの第三横列５４ｇを含んでいる。図示のように、横列５４ｇは第一横列５２ａに対して平行かつ背後に配置されている。横列５４ｇにはさらなる増大高さを持つ横列５４ｈが順に続いている。部材５４のブロックは、部材５２のブロックのＣＧＳを超えるようにされる第二圧縮傾斜強度を条件として垂直方向に圧縮可能に製造されている。これらのブロックは以下に述べる図８に示した８０/１００ＣＧＳ特性および、１６ないし２１．５ｐｃｆの範囲の乾燥燥燥密度を呈するように製造することができる。図示された実施形態において、ブロック５４ａの第一列は第二ＣＧＳの単一の段あるいは層のみを含んでいる。続く部材５４の列は、部材５４のブロックが部材５２を超えて拘束路盤の最大高さに達するまで、第二ＣＧＳ材料の増大厚さを含んでいる。続く部材５４の列は、最後列５４ｎまで続く同じ厚さの列からなる後部水平部分における最大高さに達するまで３インチづつ厚さが増加する。列５４ｎのような高さが増大した列は、製造、取扱い、引渡場所状況に応じて、厚さを減じた２個または３個の積載ブロック、または比較的厚い単一のブロックの列で形成してもよい。
図７は、図１の部材５２から得たブロックを代表する多孔性コンクリートサンプルのＣＧＳ特性を、テストで測定された通りに図示している。図７において、下部目盛りは、サンプルの厚さまたは高さを十分の一単位で表わし、テストプローブの進入割合を示している。垂直目盛りは、平方インチあたりのポンド単位（ｐｓｉ）で表わされるテストプローブの圧縮力を示している。基本的に大切なテストデータは、一般には標本厚さの１０ないし６０パーセントの進入範囲内にある。この範囲外のデータは信頼性が低くなり、約７０パーセントを超える進入を生む破砕材料ビルドアップ効果を伴う。
図７に図示されるように、多孔性コンクリートの破損強度は、進入の深さとともに増す圧縮に対する抵抗力の勾配を示している。図１に図示される拘束路盤の具体的な設計のために、図７の点ＡとＢを通る線は平均化した６０/８０ＣＧＳ、すなわち、１０から６６パーセント進入範囲にわたるおよそ６０ｐｓｉから８０ｐｓｉまで変化する圧縮強度により特徴付けられるＣＧＳを表す。したがって、この範囲の平均は、公称として（nominally）中間点Ｃの７０ｐｓｉに等しい。図７において、ＡとＢを結ぶ線は、図１の部材５２のブロックの代表的な平均化された圧縮強度斜線を表わしている。線ＤおよびＥは品質管理限界を表わし、線Ｆは多孔性コンクリートの特定テストサンプルを対象として記録された実際のテストデータを表わしている。この例では、テストサンプルは、１０ないし６０パーセントに渡る範囲のそのテストデータが品質管理限界線ＤおよびＥの間に留まっており、許容誤差内で製造された拘束ブロックを示している。図８は、図１の部材５４に使用に好適なブロックのテストサンプルのＣＧＳ特性に近似した図であって、選択された進入深さ（例えば、１０から６６パーセント進入範囲）を平均化した時の公称として９０ｐｓｉと等しい８０/１００ＣＧＳを有している。本件においては、「公称として（nominal）」または「公称的に（nominally）」は、所定の値や関係のプラスマイナス約１５パーセント以内の値や関係に関するものとする。
図示のように、図１のシステムはさらに、第一横列５２ａの乗物進入前面側と交差して配置され傾斜進入ランプ５６を含んでいる。ランプは、アスファルトの混合あるいは他の耐久型材料により形成されていればよく、列５２ａのブロックに近接する高さまで勾配がついていて、それは一般的には列５２ａのブロックの圧縮高さより高い。具体的な実施形態では、約３インチのランプ高さが１．８インチと最小圧縮高さが見積もられる８インチブロックに近接して使用した。すなわち、ランプ５６は航空機を徐々に通常の滑走路の高さより高く上げる効果があり、車輪がランプ５６を離れ、列５２ａのブロックを圧縮し始めるようになるので、航空機は比較的滑らかに拘束路盤に進入できる。
また、図１のシステムには、硬質被覆層６２が含まれ、多孔性コンクリート材料の比較的薄い保護層の形態で、（図１Ｂの路盤の最上部境界線により表わされる）部材５２と部材５４の両方のブロックを覆っている。図１Ａにおいては、硬質被覆層は具体的に透明でなくとも、硬質被覆層は下層の細部を見せるよう透明なものとして表わされている。好適な実施形態において、硬質被覆層６２は歩行者を支持する強度を有する多孔性コンクリートの比較的薄い層（例えば、拘束路盤上を歩く保全員を支持するに十分なもの）であり、耐候塗料あるいは同様な被覆物により覆ってもよい。層６２は、部材５２および５４の全ブロックが配置され適切に支持面５０に固着した後に、拘束路盤一面に塗布される。硬質被覆２６は一般的には２２ないし２６ｐｃｆの乾燥燥燥密度の平均厚さが約１インチの多孔性コンクリートで形成されればよい。８ないし２０インチまたはそれ以上の厚さ範囲のブロックを含む拘束路盤において、硬質被覆層６２の厚さは一般的にはブロックの平均厚さまたは高さの１０パーセントを超えず、５パーセントに近い。薄い硬質被覆層は航空機の減速に対して比較的効果が小さいので、テストサンプルは特に上述したようなテストに供する必要はない。
図示されるように、拘束路盤システムは連携する破片遮蔽板５８および保全車両進入ランプ６０も有している。遮蔽板５８はジェット排気などにより飛ばされる破片を逸らすのに適しているが、航空機のタイヤに対し容易く屈するのに十分にもろい比較的軽量のアルミニウムシート素材で形成されるとよい。ランプ６０は、拘束路盤の境界内で停止することとなった航空機の乗客を助けるために、空港の消防または救急車両が拘束路盤上に乗り入れることを可能にするよう均整を取って構築されている。ランプ６０は、適切な強度の多孔性コンクリートの長ブロック、または他の適当な材料により階段状に構築されてもよい。図示されるように、ランプ６０は、消防または救急車両が路盤に乗り入れることによって対応できる矩形の断面寸法となるブロックで構築構築されている。
様々なタイプの航空機の走行を拘束するのに適した一般的な拘束路盤の設置においては、部材５２のブロックは一般的に９インチから２４インチまで３/４インチずつの変化厚さと、約１７ｐｃｆ乾燥密度とを有しており、上記のように６０/８０ＣＧＳを提供する。
部材５４のブロックは、それに対応して２４インチから３０インチまで３インチずつ変化する厚さと、約１９ｐｃｆの乾燥密度とを有しており、８０/１００ＣＧＳを提供する。ブロックの製造において、部材５２のブロックは下部に向かって約１４から２３ｐｃｆの範囲の湿密度を有する多孔性コンクリートを配合してもよく、部材５４のブロックは上部に向かってそうした範囲の湿密度を有する多孔性コンクリートから製造される。部材５２／５４の混合ブロックは、６０/８０ＣＧＳ材料による部分と８０/１００ＣＧＳ材料による部分とから相応じて構成される。全体として、部材５２と５４は、総長４００フィート、幅１５０フィート、前端及び後端の厚さがそれぞれ９インチおよび３０インチとなっている。本発明の具体的な実施においては、実施の達成は、材料の特性、および確認されている現場事情上の実施目的を満たすよう仕様製造されるような拘束システム設計にかかることが認識されている。具体的な実施のための材料あるいはシステムに関するパラメータは本件の範囲を超えており、明記された値は可能なパラメータの大きさの一般的な例としてのみ論じる。
すでに記載したように、二つの主要な部材５２および５４は、予備形成されたブロックを隣接して組み合わせることにより構築され、支持面に対してグラウト詰めされ、または接着されている。あるいは、本発明に基づく他の構築形態が用いられてもよい。例えば、適切な工程管理により、図示されたものと近似の拘束路盤が一体で、あるいは部分に分けて適所に注入され、養成されうる。他の構築形態は図２（図２Ａおよび２Ｂからなる）に図示されている。
図２Ａおよび２Ｂを参照すると、本発明による乗物拘束路盤システムの一部が示されており、多孔性コンクリート片を含む骨材で形成される路盤９０を含んでいる。本件および、辞書の定義との調和のため、「骨材aggregate」は、同様なあるいは異なるサイズ、かつ、規則的なあるいは非規則的な形状の均質あるいは不均質な材料の構成単位、部分、断片のかたまりあるいはかさとする。本発明によると、路盤９０に使用される骨材は、概して平均路盤厚さの四分の一以下の寸法を有する多孔性コンクリートの片で全体を構成してもよく、あるいは、他の材料と混合した多孔性コンクリートの片で構成してもよい。そのような他の材料には、フェノールフォームあるいは圧縮可能な材料、中空ガラス製球、中空陶磁性球、あるいは選ばれた材料および形状の押圧可能な品物を含んでもよい。図に示されるように、路盤９０は、長さと、幅と、厚さとを有しており、左から路盤に進入する航空機などの乗物を減速するように構成されている。より具体的には、図２Ｂに示されるように、路盤９０の骨材は左から右に厚さを増すように配置されているため、ある部分は他の部分と厚さが異なっている。更に９０ａには、図２Ｂの左側へ部分的に重なる骨材部分より高い圧縮性を有する骨材の傾斜部分が示されている。路盤はそのように、異なる圧縮性を有する部分を含んでいるため、乗物が路盤を通って走行する際に乗物を引っ張る力または減速が増大するようになっている。
図２Ａおよび２Ｂの拘束路盤システムは路盤９０の周辺に沿って縁部材９２および９４を含んでおり、骨材が所望の路盤の長さおよび幅以上に広がるのを抑制している。図示するように、縁部材は上記のブロックと近似の多孔性コンクリートのブロックであるとともに、各々適切なＣＧＳを有している。図２Ａにおいて、各縁部材９２および９４はブロック一列を含むとともに、完成した路盤システムは、路盤の右側端を交差するブロックの付加列を含んで適切な全体長さを有することになる。拘束路盤システムは、図示されるように、図２Ｂの線９６により表わされる安定層も含み、路盤９０に重なり路盤内での骨材の移動を制限する。安定層９６は、一般的には上述のように多孔性コンクリートによる比較的薄い硬質被覆層である。図２Ａにおいて、安定層は下層の細部を示すために透明なものとして表わされている。
図４、５、および６は、本発明による拘束路盤システムにおいて利用可能な多孔性コンクリートブロックの具体的な実施形態を図示している。図４のブロックは、所望のＣＧＳを有する多孔性コンクリートによる上部１００および、特にブロックの移送および設置の際に付加強度を供する、より強い多孔性コンクリートあるいは他の材料による薄い下層１０２を含む複合ブロックである。図５は下層内において、適切な繊維、金属または他の材料による網として図示されている補強部材を含む多孔性コンクリート１０４のブロックを示している。図６は他の材料による押圧可能な片あるいフォームを内部に包含する多孔性コンクリートによるブロック１０８を図示している。やや理想的な形状で表わされているが、このような材料は、圧縮可能な材料による定型あるいは不定型な片、ガラス製あるいは陶磁製の球、選択された材料および形状の中空体、あるいは他の適切な片のうち一つ以上から構成されていればよい。このような物品あるいは材料は、一般的には底部近くに配置されるか、あるいはブロック全体に分布されるとともに、乗物の減速には効果が少ないか、あるいはＣＧＳを決めるのに考慮されるか、あるいはその両方かである。
多孔性コンクリート拘束路盤システムの特徴は、構築にはその性質上比較的時間がかかり高価であることである。そのため、システムの設計に使用される方法と情報を互いに関連させて、実際の使用条件下での性能を予測するのに十分に信頼できることが重要である。コンピュータ処理されたモデルプログラムや、適切な試験方法論から得られたデータ、あるいはその双方の利用により、予測と現場結果との間での必要な相互関係が供される。
一般に、コンピューターモデルプログラムを有効にするためには、航空機重量、重心、慣性モーメント、着陸装置構造及び圧力容量に関するデータを受け入れるとともに路盤に進入する際の速度が算出されるように用意されなければならない。乗物が移動する際の拘束路盤の破壊に関する選択された路盤の形状寸法、および材料強度の詳細も一般的にプログラムへの入力情報である。その後、プログラムはその情報を利用した距離対減速に関する出力データを提供するように構成されて、異なる速度での機首と主着陸装置への負荷に帰着する。
プログラムにとって必要な材料強度の情報は、二つのうちの一つの方法で提供される。一つ目として、多孔性コンクリートのサンプルのための試験方法論を利用する実際の試験情報がプログラムにおいて利用できる。このように、プログラムは、固定情報として多孔性コンクリートにおける材料の選択された配合使用による特性を受け入れるとともに、その情報に基づいて結果を判断する。また、利用されるべき多孔性コンクリートは一定の特有な抗力を示すと推測できる。したがって、この制御路盤の設計者は、多孔性コンクリートの配合、処理技術、養生管理を決定するために上記の試験方法論を利用することができ、それは設計要求に合致する材料に行き着く。
包括的なコンピュータモデルプログラムの代わりとして、拘束路盤設計は定型試験に基づけば、より見積り（proforma）に近くなる。路盤部材は、試験のために複数の圧縮破損強度の多孔性コンクリートを利用して構築できる。その後タイヤ構造あるいは他の圧縮構造が装備されている航空機がサンプル路盤区域を走り、路盤性能が測定されるとともに完全な拘束路盤の設計に活用される。その他多くの代例および変形例は、本発明を理解する当業者にとって明らかである。例えば、具体的な適用および具体的な航空機あるいは他の乗物による使用に適するように、路盤あるいはその区域は均一あるいは種々の厚さであってもよく、厚さが漸進的あるいは段階的に変化してもよく、ＣＧＳが単一でもあるいは多種でもよく、ブロックまたは骨材が単一でもあるいは積重してもよく、かつ選択的な幅および全長でもよい。
これまで、本発明の一般的に好適な実施形態について述べてきたが、当業者には、本発明から逸脱せずに他のさらなる変形ができると理解されるであろうし、全ての変形および変化は本発明の範囲内であることを請求しようとするものである。

Claims (20)

1. 長さと幅と厚さとを有し、かつ路盤が圧縮されることにより進入する乗物を減速させる多孔性コンクリートの路盤と、
   前記路盤を覆う硬質被覆層であって、前記路盤の平均厚さの１０％を超えない厚さおよび歩行者を支持するための強度を有する硬質被覆層とを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
2. 請求項１に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は前記路盤の長さに沿う異なる地点において異なる圧縮性を有する多孔性コンクリートで形成されていることを特徴とする乗物拘束路盤システム。
3. 請求項１または２に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は、多孔性コンクリートブロックの横列を備えていることを特徴とする乗物拘束路盤システム。
4. 請求項３に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は、長さおよび幅が共通の予備形成されたブロックから組み立てられ、かつ高さの異なるブロックを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
5. 請求項３または４に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は１２から２２ｐｃｆの範囲の乾密度を有するブロックを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
6. 請求項３または４に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は、１４から２３ｐｃｆの範囲の湿密度を有する多孔性コンクリートで形成されたブロックを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
7. 請求項３、４、５または６に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は、第１の圧縮性の多孔性コンクリート部分と、異なる圧縮性の多孔性コンクリート部分とで形成された混合ブロックを少なくとも横一列含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
8. 請求項３、４、５、６または７に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は、より高強度の材料の下部層を含む多孔性コンクリートブロックを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
9. 請求項３、４、５、６または７に記載の乗物拘束路盤において、前記路盤は、内部に埋設した補強部材を有する多孔性コンクリートブロックを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
10. 請求項１、２、４、５または６に記載の乗物拘束路盤において、前記硬質被覆層は、多孔性コンクリートで形成されていることを特徴とする乗物拘束路盤システム。
11. 請求項１に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は多孔性コンクリート片を含む骨材を含有するとともに、前記路盤システムは前記骨材が前記長さおよび幅さを超えて広がることを抑制するように配置された縁部材をさらに含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
12. 請求項１１に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記縁部材は、前記路盤の周辺に沿って配置される多孔性コンクリートブロックで形成されていることを特徴とする乗物拘束路盤システム。
13. 長さと幅と厚さとを有し、多孔性コンクリートブロックの横列を含む多孔性コンクリートの路盤であって、路盤が圧縮されることにより進入の深さに亘り、乗物に段階的な減速を与える所定の圧縮傾斜強度を各ブロックが有する多孔性コンクリートの路盤と、
    前記路盤を覆う硬質被覆層であって、前記路盤の平均厚さの１０％を超えない厚さおよび歩行者を支持するための強度を有する硬質被覆層とを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
14. 請求項１３に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記第二横列のブロックは、前記第一横列のブロックより大きな厚さを有することを特徴とする乗物拘束路盤システム。
15. 請求項１３または１４に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は、前記ブロックの進入の深さに関して平均した場合、公称として７０ｐｓｉに等しい６０/８０圧縮傾斜強度を有するブロックを含んでいることを特徴とする乗物拘束路盤システム。
16. 請求項１３、１４または１５に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は１２から２２ｐｃｆの範囲の乾密度を有するブロックを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
17. 請求項１３、１４、１５または１６に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は、あらかじめ所定の形に養生された１４から２３ｐｃｆの範囲の湿密度を有する多孔性コンクリートで形成されたブロックを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。
18. 請求項１３、１４、１５、１６または１７に記載の乗物拘束路盤において、前記硬質被覆層は、多孔性コンクリートで形成されていることを特徴とする乗物拘束路盤システム。
19. 請求項１３、１４、１５、１６、１７または１８に記載の乗物拘束路盤システムにおいて、前記路盤は、より高強度の材料の下部層を含む多孔性コンクリートブロックを含むとを特徴とする乗物拘束路盤システム。
20. 請求項１３、１４、１５、１６、１７または１８に記載の乗物拘束路盤において、前記路盤は、内部に埋設した補強部材を有する多孔性コンクリートブロックを含むことを特徴とする乗物拘束路盤システム。

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