火災時のコンクリート内部の空隙圧力上昇による爆裂現象のモデル化

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450235
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 原田 和典 京都大学, 工学研究科, 助教授 (90198911)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 暁 京都大学, 工学研究科, 助手 (20301244) ; 鉾井 修一 京都大学, 工学研究科, 教授 (80111938)
• Keywords: 火災 / 高強度コンクリート / 含水率 / 熱応力 / 空隙圧力 / 熱水分移動

Research Abstract

平成12年度は本研究計画の初年度であり、まずは、コンクリートの爆裂に関する文献ならびに実験結果の調査を行った。その結果、含水率が高く、かつ設計基準強度が大きいものほど爆裂の度合が激しいことが明らかとなり、このことと空隙圧力の大小との関連を考察した。すなわち、設計基準強度が大きいコンクリートは、コンクリート素材として密実であり、空隙率および透気率が小さくなる傾向にあり、内部の水分上昇により空隙圧力が上昇しやすいこと、含水率が高い場合には水分蒸発の総量が増えるので、圧力が上昇するとともに、材料内の温度分布が変わることが予想された。
以上の考察を下に、火災時のコンクリート内の空隙圧力上昇を予測するモデル(プログラム)を作成し、解析を行った。その結果、1)空隙圧力の上昇だけでなく初期の温度分布により大きな熱応力が生ずること、2)内部には引張りひずみが生じて加熱開始後しばらくするとひび割れが避け得ないこと、が示された。そのうち、内部に引張亀裂が生ずる時間を比較すると、高強度コンクリートで含水率が高い場合には際立って遅くなることが明らかとなった。引張亀裂発生時間は、通常観測される爆裂開始時間とほぼ同じオーダーであり、引張亀裂発生時点での応力再配分の安定/不安定が爆裂の程度と関連することが推定される。
上記の解析結果に基づき、実験装置の計画を行うとともに、設計基準強度と含水率を種々の値に調整した試験体を作成した。実験の準備が整いしだい、速やかに実験を行ない、空隙圧力、温度などの測定を行う計画である。

Research Products

• [Publications] 有田史絵,原田和典,高田暁,鉾井修一: "火災時におけるコンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的検討"日本建築学会近畿支部研究報告集. 41号(発表予定). (2001)
• [Publications] 有田史絵,原田和典,高田暁,鉾井修一: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的検討"日本火災学会平成13年度春季研究発表会. (発表予定). (2001)
• [Publications] 有田史絵,原田和典,高田暁,鉾井修一: "コンクリートの爆裂メカニズムに関する理論的検討"日本火災学会平成13年度春季研究発表会. (発表予定). (2001)