2018 Fiscal Year Research-status Report
既設コンクリート／断面修復材界面の剥離危険度評価と一体性確保による安全性向上
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18K04309
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
宇治 公隆 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (70326015)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | せん断付着強度 / 打継ぎ界面 / 補修・補強 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
母材コンクリートの界面性状を要因とし、断面修復材とのせん断付着応力特性を実験により検討した。断面100×100mmの角柱コンクリートを用い、界面の凹凸を大中小の3種類、修復材種類を要因として2面せん断試験を行い、せん断付着特性をAE法により微視的観点から検討した。また、接触面の形状を切欠きを設けて縦長・横長に変化させ、界面の凹凸を中程度として、寸法依存性の検討を行った。それらの結果、断面修復材にポリマーセメントモルタルを使用することで、無機系修復材に比べ、付着面の一体性が向上することを示し、せん断付着強度算定式を付着面の算術平均粗さを指標として提案した。なお、横長の界面形状は縦長よりもせん断付着強度が大きく、付着面積の増加に伴い強度は低下することから、せん断付着強度には寸法依存性があるといえる。またAE計測より、付着面上下端と中央部でAE源発生機構が異なることが確認された。
現在、せん断試験として数種類が提案されているが、付加的圧縮力が作用するなど、純粋なせん断応力での破壊試験とはなっていない。そこで、円柱状供試体で、軸方向引張力によりせん断付着応力が生じる試験方法を独自に考案し、通常のせん断試験等と比較して、せん断付着強度と応力負担特性の違いを検討した。その結果、引抜き載荷によるせん断付着強度は、押抜き載荷による値よりも低いこと、押抜き載荷・引抜き載荷のどちらも、主として載荷方向先端付近で作用力に抵抗することが明らかになった。
CFRP格子筋と吹付けモルタルを用いた既設コンクリート構造物のせん断補強における母材コンクリートとモルタルとの界面におけるせん断付着抵抗機構について、梁部材を用いて検討した。そして、横方向・縦方向のCFRP格子筋が効果的に働くためには、コンクリート／モルタル界面のせん断付着強度を適切に確保する必要があることを示した。
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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
目粗し状態を大中小の3水準、プライマー有無の2水準、修復材として有機系・無機系の2水準で先ず基礎的な検討の試験を実施した。供試体は100×100×400mmの角柱とし、250mmを母材コンクリート、残り150mmを修復材とした。また、界面形状の影響に関する検討では、寸法を7ケースとして高さが幅に比べて大きいタイプA、幅が高さに比べて大きいタイプB、正方形断面のタイプCである。本検討では中程度の目粗しのみとした。2面せん断試験の結果をもとに、せん断付着強度算定式を提案した。試験より、付着界面内で生じるAE源の発生機構が供試体高さ方向によって異なることを示し、また、縦長のタイプAのせん断付着強度は、横長のタイプBの強度よりも高くなった。これは、載荷方法による界面の変形拘束の違いによるものと考えられた。
試験法に関する検討では、引抜き用供試体は直径100mmの円柱コンクリートの中心に引抜き用ボルトを配置して中心部を作製し、その後、側面の目粗しを行い修復材をその周りに打設した。なお、比較のため、類似形状の円柱押抜き試験を取り上げた。目粗しは大中小の3水準である。引抜き載荷によるせん断付着強度は、押抜き載荷の場合よりも低く、2倍以上の差がある。これは、界面におけるせん断抵抗挙動の違いによるものと考えられる。なお、AE計測の結果より、引抜き載荷、押抜き載荷のどちらにおいても、主として載荷方向先端付近で作用力に抵抗するが、押抜き載荷に比べ、引抜き載荷は応力負担域が小さいものと推測される。
CFRP格子筋と吹付けモルタルを用いた模擬補修部材の試験より、CFRP格子筋が引張力を発生するためには、母材コンクリートとモルタルの付着面が、CFRP格子筋からの力に抵抗することになり、界面のせん断付着強度を考慮してCFRP格子筋の効果を評価する必要があることを示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの試験結果から、せん断付着応力に対して界面の全面積が同時に抵抗するのではなく、抵抗域が移行するものと推測された。そこで、実務において考慮すべきせん断付着強度の考え方を提示するため、母材コンクリートの界面形状・面積や凹凸性状と、断面修復材の種類・強度を要因としてせん断付着特性を明らかにする。
また、今回の荷重作用方向を踏まえたせん断付着強度の評価方法に関して、界面の目粗し条件をさらに変化させて検討する。
最終的には、実構造物に対して適用する状態、例えば、CFRP格子筋、格子状金網などの格子状の補強材を設置する状態で矩形のマス部分ごとに抵抗する場合や、断面修復のみを施工して広い面積で抵抗する場合など、界面でのせん断付着抵抗条件を踏まえた補強設計ができるようにする。
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