2017 Fiscal Year Research-status Report
曲げ応力場における構造体コンクリートの耐久性評価および劣化予測システムへの展開
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17K06663
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| Research Institution | Sendai National College of Technology |
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Principal Investigator |
権代 由範 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (00553520)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 智己 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (10552458)
月永 洋一 八戸工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (60124898)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コンクリート / 応力場 / 曲げ / 応力強度比 / 耐久性 / 耐凍害性 / スケーリング / 劣化進行速度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造体コンクリートは、自重等に起因する応力が常時作用する環境にある。本研究は、構造体コンクリートに作用する応力と各種耐久性との直接的な関係を実験的に検証し、各部材に作用する応力レベルの違いが劣化進行速度に及ぼす影響を定量的に評価することで、より実環境に即した耐久性照査および劣化予測手法の確立に寄与しようとするものである。本研究課題では、特に、コンクリートに常時作用する「曲げ応力」を室内試験において再現する簡易システムを構築し、曲げ応力レベルの違いが各種劣化の進行速度に及ぼす影響の定量化を試みる。また、曲げ疲労と劣化の複合環境下での耐久性についても同様に評価し、各種曲げ応力作用下における劣化進行メカニズムの解明を目指す。
今年度は、まず、構造体コンクリートに作用する曲げ応力を解析し、室内試験（各種耐久性試験）で供試体に作用させるべき常時曲げ応力のレベルを決定した。基本的には耐震設計の概念をベースとした解析を行い、自重等の常時作用する荷重に起因する応力や地震動などの短期荷重について検討した。引き続き、これらの結果をもとに供試体に曲げ応力を作用させる応力導入システムの試作を行った。応力作用状態における各種耐久性試験の再現性が重要となるが、供試体に一様な応力を伝播させる方法として、供試体断面上部のみに圧縮荷重を作用させ、下端試験面に曲げ引張応力が作用する構造とした。次に、作製した試作型の応力導入フレームを用いて曲げ応力を作用させたコンクリート供試体を対象に、各種耐久性試験の精度に影響を及ぼすと思われるコンクリートのクリープを把握するため、供試体の継時的な歪挙動の長期計測を開始した。加えて、今後実施予定の耐久性評価における予備実験として、耐凍害性を左右する空気量の影響の把握を目的に、各種混和剤により空気量を変化させた無載荷供試体を対象に凍結融解試験を実施した。
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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
交付申請書に記載した研究実施計画に従い、構造体コンクリートの応力解析や各種システムの検討や実験を進めてきた。今年度は、常時曲げ応力作用下におけるコンクリートの各種耐久性（特に耐凍害性）試験を実施するための環境整備期間（応力導入システムの試作やコンクリートのクリープ等計測の期間）と位置付けており、ここでの遅延は今後の研究の進捗に大きく影響を及ぼすとの観点から、随時、研究計画を見直しながら研究に遅延のでる事態を避けつつ研究を進めることが出来た。前述したように、今年度は環境整備期間という位置付けであったため、次年度以降に必須となる基礎データの取得にとどまっているが、当初の研究実施計画によるものであることから、「おおむね順調に進展している」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進方策としては、随時、当初研究計画および実験方法等の評価と見直しを行うことを基本とし、これにより、当初計画通りに研究を遂行できない事態や課題が生じた際、それらの打開策や対処法を見出し、最善の方法で本研究を遂行できる体制をとる。
今年度は、構造体コンクリートに生じる曲げ応力場の解析を進めるとともに、応力導入システムの作製を行った。本システムを用いた予備実験の結果、試作型システムの構造上の特性から、各種耐久性試験における取り回しが困難なことが想定された。次年度は、これらの問題を抽出し、より効率的で汎用性の高い改良型の応力導入システムの作製へ移行する。
常時曲げ応力作用状態におけるコンクリートの各種耐久性試験を実施するための実験環境は、おおむね当初の計画通りに整備されたため、次年度は、各種耐久性の評価・分析へと移行する。具体的には、マクロ的な耐久性評価を主軸として、促進中性化試験、塩化物浸透試験、透過性試験、超音波伝搬速度試験および耐凍害性試験を予定しており、実験パラメーターとしては、コンクリートの水セメント比および応力強度比を予定している。さらに、曲げ応力による疲労を受けたコンクリートや短期の載荷履歴を受けたコンクリート等のパラメーターの追加も検討している。相当数の実験を行う予定のため、試験体作製においては研究協力者が所属する機関での分担を依頼する可能性があり、実験の実施においても関連研究機関の設備の借用や実験補助者の雇用を検討する必要が生ずる可能性があることから、経費の割振り等については、実験の進行過程において随時調整していく。
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| Causes of Carryover |
当初の研究計画では、コンクリート供試体に常時曲げ応力を作用させる簡易システム（応力導入システム）の作製にあたり、数回の試作を重ねて、その都度問題点を抽出するとともに改善を図り、最終的に提案する応力導入システムとする予定であったが、比較的早い段階でおおよその要求性能を満たすことができ、まだ改良の余地は残しているもののシステムの基本型を構築することがた。それにより、当初計画で計上していた試作にかかる経費が未使用のままとなった。さらに、応力導入システムの汎用性向上のためシステム自体の変形や耐力を構造解析により数値化する予定であったが、構造計算の結果は実際に耐久性試験に使用するコンクリート供試体の強度や性状に依存するため、次年度作製予定の供試体が完成した後に構造計算を実施した方がよいとの結論に至り、構造解析を先送りにした点も経費未使用分の発生の一因となっている。
当該年度で未使用となった経費については、次年度、多くの耐久性試験の実施を予定していることから、その実施の効率化を図るため、実験に用いる応力導入システムの数を増やすことに使用する予定である。特に、当初試作に使用する予定であった経費分については、応力導入システムを追加作製するための経費（材料費および加工費）としての使用を検討している。
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Research Products
(1 results)
