材料の劣化したコンクリート構造物の性能評価に対応した解析システムの開発

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17760372
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 斉藤 成彦 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 助教授 (00324179)
• Keywords: RBSM / 材料劣化 / コンクリート構造物 / 鉄筋腐食 / ひび割れ / 物質移動解析

Research Abstract

コンクリート構造物における材料の供用開始からの経時変化を考慮するため,コンクリート中の水分と塩分の移動を拡散現象に基づく物質移動問題として扱い,解析プログラムの作成を行った.この物質移動解析プログラムを申請者らの開発した構造解析手法である3次元Spring Networkモデルに導入し,コンクリート構造物中の相対湿度分布と塩分濃度分布を算出できるようにした.物質移動解析により得られた相対湿度分布からは,コンクリートの収縮量の経時変化を求め,これにより構造物中の乾燥による収縮ひびわれの発生・進展挙動を予測できる.更に,この相対湿度を用いて水分量に依存した塩化物イオンの拡散係数を算出することができる.塩分濃度分布からは,構造物中の鉄筋位置での塩分量を算出し,鉄筋の腐食度の変化を予測できる.材料の劣化反応モデルと構造解析を統合することにより,ひび割れ進展に及ぼす鉄筋配置の影響や,かぶりコンクリートの厚さが鉄筋の腐食速度に及ぼす影響などの検討を行った.コンクリート中の水分と塩分の移動を同時に扱うことにより,相対含水率が塩化物イオンの拡散係数に及ぼす影響を考慮できるとともに,鉄筋の腐食速度の変化も扱うことができる.開発した手法により,鉄筋の腐食ひび割れ進展予測を行って,かぶり厚さや鉄筋間隔が腐食ひび割れ進展やひび割れ幅に及ぼす影響,腐食量とひび割れ幅の関係などを予測できることが確認された.また,相対湿度の違いが腐食ひび割れの進展状況に与える影響についても評価することができた.