ASRと凍害の複合作用を受けるコンクリート構造物の劣化予測と性能照査手法の開発

• Project/Area Number: 22K04260
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22010:Civil engineering material, execution and construction management-related
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 黒田 保 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (30263487)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: コンクリート / アルカリシリカ反応 / 凍害 / 複合劣化 / 圧縮強度 / 静弾性係数 / ポアソン比 / 割裂引張強度 / 劣化予測 / コンクリートの力学特性

Outline of Research at the Start

本研究は，アルカリシリカ反応（ASR）と凍害による複合作用を受けるコンクリート構造物の劣化予測手法および性能照査手法を開発するため，それらの複合劣化のメカニズムおよびASRと凍害の複合劣化を生じたコンクリートの力学特性と塩分浸透特性を明らかにすることを目的として実施する。実験においては，まずASRと凍害による単独劣化について検討し，続いてASRと凍害の複合劣化についてそれぞれの単独劣化との比較の上で検討する。ASRと凍害の複合作用については，実環境における作用を考慮してASRと凍害の繰返し作用の周期を複数変化させて検討する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，アルカリシリカ反応（ASR）と凍害の複合劣化を生じたコンクリートの力学特性および塩分浸透特性を明らかにして，ASRと凍害による複合作用を受けるコンクリート構造物の劣化予測手法および性能照査手法を開発することである。令和5年度にはASRを生じたコンクリートに対して凍結融解繰返し作用を与え，ASRと凍害の複合劣化を受けたコンクリートの力学特性について検討した。
水セメント比（W/C）が45，55，65％のコンクリートに対して温度40℃，相対湿度95％以上の環境下でASRを促進させた。ASRの促進環境下において膨張率が0（ASRによる膨張を生じていない），0.05，0.10，0.20，0.30％になった時点でJIS A 1148（A法）に準じて凍結融解試験を実施して凍結融解の繰返し作用を与えた。凍結融解繰返し作用を与えたコンクリートの相対動弾性係数が100（凍結融解繰返し作用を与えていない供試体），80，60，40％となった時点でコンクリートの圧縮強度，静弾性係数，動弾性係数，ポアソン比を測定した。ASRを生じていないコンクリートと比較して，ASRによる膨張率が大きいものほど凍結融解の繰返し作用による相対動弾性係数の低下の割合が大きくなった。すなわち，ASRによる劣化の程度が大きいほどその後に受ける凍結融解作用による劣化の程度が大きいことが明らかとなった。一方，ASRと凍害の複合劣化を生じるとコンクリートの圧縮強度，静弾性係数，ポアソン比は大きく低下することが明らかとなった。また，同一圧縮強度のコンクリートに対して，ASRと凍害による複合劣化の程度が大きくなるほど静弾性係数は低下する傾向にあることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では，ASRによる劣化が凍害に与える影響，凍害がASRによる劣化に与える影響，ASRと凍害の複合作用がコンクリートの劣化に与える影響について検討する予定である。また，ASRによる単独劣化，凍害による単独劣化，ASRと凍害による複合劣化の3つのタイプの劣化に対してそれぞれの劣化の程度がコンクリートの力学特性および塩分浸透特性に与える影響について検討する予定である。このように立案した計画に対して，令和4年度にはASRによる単独劣化と凍害による単独劣化を生じたコンクリートの力学特性について明らかにした。令和5年度にはASRを生じたコンクリートに凍結融解作用を与えて複合劣化させたコンクリートの劣化進行と力学特性について明らかにした。さらに，凍結融解作用により劣化したコンクリートをASR促進環境下に保存して凍害とASRの複合劣化を生じたコンクリートの劣化進行と力学特性の計測を継続して実施している。これらのコンクリートについて所定の劣化度に達し次第，計測を行い令和6年度中に取り纏める予定ある。これらの令和5年度までの研究実施内容を本研究の全体計画と照らし合わせ，「おおむね順調に進展している」と自己評価した。

Strategy for Future Research Activity

現在まで概ね計画通りに進行しているので，令和6年度も当初の計画に従って研究を遂行する。研究を進める際には，研究が計画通り進むように効率よく実験を遂行する予定である。