若材齢時のコンクリート中の水分凍結挙動と初期凍害機構

• Project/Area Number: 07750646
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Building structures/materials
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 浜 幸雄 北海道大学, 工学部, 助手 (70238054)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 1995: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: コンクリート / 初期凍害 / 防凍性混和剤 / 不凍結水 / 結合水 / 交流2電極法

Research Abstract

本研究では、交流2電極法を用いて、打設直後からのコンクリートの水和による水分量(結合水量)の変化と凍結時のコンクリート中の不凍結水率を測定した。また、防凍性混和剤を用いたコンクリートの初期凍害に対する抵抗性に関する実験を行った。その結果、以下の結論を得た。
1.コンクリートの水和により、凝結時間に相当する積算温度8°D・D程度から急激に水分量は低下し、30°D・Dまでの範囲で初期水分の20%程度が水和に使われる。
2.凍結環境下におけるコンクリート中の水分の不凍結水率は、防凍性混和剤の濃度が高いほど、材齢の進行するほど増加することが明らかとなった。
3.初期凍害機構のモデルを構築し、水和によるコンクリート中の結合水量の変化と不凍結水率の実験結果を用いて、凍結による水分の体積膨張を9%として、理論的に初期凍害による被害をもたらさない条件を導いた。その結果、普通コンクリートでは圧縮強度29kgf/cm^2(積算温度20°D・D)、防凍性混和剤を用いたコンクリートでは圧縮強度18kgf/cm^2(積算温度12°D・D)が得られた。これは、本研究における初期凍害実験の結果およびPowersによる既往の研究結果とほぼ一致しており、安全率を2倍程度とすると、普通コンクリートの場合は現行JASS5と同じでよいが、防凍性混和剤を用いたコンクリートの場合は35kgf/cm^2とするのが適当と思われる。