Thermal stress estimation in relation to spalling of high strength concrete restrained with steel rings at high temperatures

• Project/Area Number: 25420459
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Civil engineering materials/Construction/Construction management
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Ozawa Mitsuo 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (80313906)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: コンクリート / リング拘束試験 / 爆裂 / 耐火性 / 爆裂評価試験 / リング拘束供試体 / 蒸気圧 / 熱応力 / PP繊維 / 養生期間 / 含水率 / リング拘束試験体 / 圧縮破壊 / 引張ひずみ破壊 / 火災 / 水蒸気圧計測方法

Outline of Final Research Achievements

This paper reports on an experimental study regarding the behavior of restrained High Performance Concrete (HPC) in response to the type of extreme heating associated with fire. The study was intended to support estimation of thermal stress from the strain in a restraining steel ring and vapour pressure in restrained concrete under the conditions of a RABT 30 rapid heating curve. Thermal stress calculation was based on the thin-walled cylinder model theory. A spalling failure model based on a tensile strain failure model was also proposed. The results indicated that such modeling enables estimation of the point at which spalling initiates during heating and the consequent spalling depth.

Research Products

• [Int'l Joint Research] 忠南大学(韓国)
• [Journal Article] 引張ひずみ破壊モデルを適用した火災時のコンクリートの爆裂解析 (2016)
  • Author(s): 明石孝太，小澤満津雄，藤本謙太郎，鎌田亮太
  • Journal Title: コンクリート工学年次論文集 Volume: 38
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 火害損傷を受けたコンクリートの塩化物イオンの見かけの拡散係数による耐久性評価 (2016)
  • Author(s): 鉄羅健太，小澤満津雄，迫井裕樹，藤本謙太郎
  • Journal Title: コンクリート工学年次論文集 Volume: 38
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 火害を受けたコンクリートのけい酸塩系表面含浸材による補修効果 (2016)
  • Author(s): 山本哲，小澤満津雄，鎌田亮太，谷辺徹
  • Journal Title: コンクリート工学年次論文集 Volume: 38
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] リング拘束試験方法における高強度コンクリートの爆裂性状に及ぼ す養生期間の影響 (2016)
  • Author(s): 鎌田 亮太、小澤 満津雄、明石 孝太、谷辺 徹
  • Journal Title: コンクリート工学年次論文集 Volume: 38
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 拘束リング試験法を適用した超高強度繊維補強コンクリートの爆裂深さの推定 (2014)
  • Author(s): 谷辺 徹, 小澤 満津雄, 鎌田 亮太, 内田 裕市
  • Journal Title: コンクリート工学年次論文集 Volume: Vol.36 Pages: 1336-1341
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 拘束リング試験方法によるコンクリートの爆裂性状の解析的検討 (2014)
  • Author(s): 石塚 遼、小澤 満津雄, 谷辺 徹、鎌田 亮太
  • Journal Title: コンクリート工学年次論文集 Volume: Vol.36 Pages: 1342-1347
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of various fibres on high-temperature spalling in high-performance concrete (2014)
  • Author(s): Mitsuo Ozawa,Hiroaki Morimoto
  • Journal Title: Construction and Building Materials Volume: 71 Pages: 83-92
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] AE法に基づくコンクリートの爆裂発生過程の評価に関する基礎的研究 (2014)
  • Author(s): 川崎 佑磨，小澤 満津雄，内田 慎哉，谷辺 徹，岡本 亨久
  • Journal Title: コンクリート構造物の補修，補強，アップグレード論文報告集 Volume: 14 Pages: 101-106
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] THE STUDY OF EVALUATION METHODS AND SPALLING FAILURE MODEL OF HSC IN THE EVENT OF FIRE (2014)
  • Author(s): 谷辺 徹, 小澤 満津雄, 鎌田 亮太, 内田 裕市, 六郷 恵哲
  • Journal Title: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. E2 (Materials and Concrete Structures) Volume: 70 Issue: 1 Pages: 104-117
  • DOI: 10.2208/jscejmcs.70.104
  • NAID: 130004559874
  • ISSN: 2185-6567
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PREVENTIVE EFFECTS OF NATURAL FIBERS ON HIGH-STRENGTH CONCRETE SPALLING AT HIGH TEMPERATURES (2013)
  • Author(s): 小澤満津雄、森本博昭
  • Journal Title: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. E2 (Materials and Concrete Structures) Volume: 69 Issue: 3 Pages: 324-336
  • DOI: 10.2208/jscejmcs.69.324
  • NAID: 130004962057
  • ISSN: 2185-6567
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 引張ひずみ破壊モデルを適用した火災時のコンクリートの爆裂解析 (2016)
  • Author(s): 明石孝太
  • Organizer: セメント技術大会
  • Place of Presentation: ホテルメトロポリタン(東京都豊島区西池袋)
  • Year and Date: 2016-05-10
• [Presentation] AE法に基づくコンクリートの爆裂発生過程の評価に関する基礎的研究 (2014)
  • Author(s): 川崎 佑磨
  • Organizer: 日本材料学会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市
  • Year and Date: 2014-10-31
• [Presentation] 拘束リング試験法を適用した超高強度繊維補強コンクリートの爆裂深さの推定 (2014)
  • Author(s): 谷辺 徹
  • Organizer: 日本コンクリート工学会
  • Place of Presentation: 香川県高松市
  • Year and Date: 2014-07-09 – 2014-07-11
• [Presentation] 拘束リング試験方法によるコンクリートの爆裂性状の解析的検討 (2014)
  • Author(s): 小澤 満津雄
  • Organizer: 日本コンクリート工学会
  • Place of Presentation: 香川県高松市
  • Year and Date: 2014-07-09 – 2014-07-11
• [Presentation] 拘束リング試験法を適用した爆裂評価手法のリング標準化に関する実験的研究 (2013)
  • Author(s): 谷辺 徹, 小澤 満津雄, 鎌田 亮太, 六郷 恵哲
  • Organizer: 日本コンクリート工学会
  • Place of Presentation: 名古屋