2016 Fiscal Year Annual Research Report
繊維補強コンクリートのひび割れ発生前の繊維の効果の定量化と耐久性設計への反映
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15H04024
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
國枝 稔 岐阜大学, 工学部, 教授 (60303509)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 繊維補強コンクリート / 性能改善 / 繊維分布 / 耐久性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ひび割れ発生前のFRCの短繊維の役割を明確にし，FRCの新たな優位性を見出すことを目的としている．1)コンクリート中の短繊維の空間分布とその予測方法の確立，2)コンクリートのかぶり部分の繊維分布やフレークライニング技術を用いたかぶり品質の向上技術，3)リサイクル炭素繊維を用いたFRCの電気的特性の変化と活用方法の開発，について実験的に検討を進めている．
1)については，Krigingを用いた予測手法について検討し，繊維混入率の異なるFRCをサンプルとして使用した場合，コアのサイズと予測精度について検証した．これによれば，ばらつきはあるものの，ある精度の範囲で繊維本数の予測が可能であることが明らかとなった．また，鉄筋周辺の繊維分布について，3次元個別要素法を用いた予測手法を開発したところ，鉄筋のあきやかぶりによって繊維の配向に不均一性が生じ，場合によっては閉塞するケースもみられた．2)については，FRPチップを使用したフレークライニング技術を開発し，塩分の浸透抵抗性の向上に向けた検討を進めている．特に，FRPチップにより塩化物イオンの侵入経路に変化が出ることが明らかとなった．3)については，リサイクル炭素繊維の混和によってコンクリートの電気抵抗が変化することを示し，防食技術への応用について検討している．本実験では，内部鉄筋の腐食状態に変化が生じたものの，予想した効果を得るには至っていない．引き続きの検討が必要である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1)コンクリート中の短繊維の空間分布とその予測方法の確立，2)コンクリートのかぶり部分の繊維分布やフレークライニング技術を用いたかぶり品質の向上技術，3)リサイクル炭素繊維を用いたFRCの電気的特性の変化と活用方法の開発，について実験的に検討を進めている．
1)については，Krigingを用いた予測手法について検討し，実験室レベルにおいては，比較的精度よく予測することが可能であった．また，鉄筋周辺の繊維分布を数値解析的に予測する数値実験を実施しており，実際の状況と比較検討していく予定である．
2)については，フレーク状のFRPチップを迂回した塩化物イオンの侵入経路が実験的に確認されており，フレークライニング技術の適用の可能性が確認できた．
3)については，鉄筋を埋設したFRCにおいて，マクロセル腐食からミクロセル腐食への腐食形態の変化を狙うため，炭素繊維を混和した暴露試験を実施した．結果としては，炭素繊維の混和により腐食量が増加する結果となっている．この原因解明と改善が今後必要である．
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| Strategy for Future Research Activity |
1)コンクリート中の短繊維の空間分布とその予測方法の確立，2)コンクリートのかぶり部分の繊維分布やフレークライニング技術を用いたかぶり品質の向上技術，3)リサイクル炭素繊維を用いたFRCの電気的特性の変化と活用方法の開発，について実験的に検討を進めている．
1)については，Krigingを用いた予測手法について検討し，実験室レベルにおいては，その手順も含めた予測手法の妥当性が検証できつつある．実構造物レベルまで発展させるための検証が引き続き必要である．あわせて，鉄筋周辺の繊維分布について，3次元個別要素法を用いた予測手法を開発した．とりわけ計算負荷低減に向けたコードの改良を進めている段階である．
2)については，FRPチップを使用したフレークライニング技術を開発し，塩分の浸透抵抗性の向上に向けた検討を進めている．本年度の実験において，メカニズムの妥当性については検証できたが，実務レベルでの特性を得るためには，さらに大量の繊維を混和させる必要があり，この点についての検証実験が今後必要である．
3)については，リサイクル炭素繊維の混和によってコンクリートの電気抵抗が変化することを示し，防食技術への応用について検討している．現段階では，電気抵抗の変化が鉄筋の防食にとってマイナスに働くことが分かっており，この点を改良する必要がある．
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