2020 Fiscal Year Annual Research Report

Clarification on Shear Resisting Mechanics of Damaged Concrete Members Based on Micro-Structural Interactive Fracture Mechanics

Research Project

Project/Area Number	19H02226
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	三木朋広神戸大学, 工学研究科, 准教授 (30401540)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	上田尚史関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (20422785)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	微視－構造連成破壊力学 / アルカリシリカ反応(ASR) / 水中圧縮疲労 / せん断スパン有効高さ比a/d / せん断耐荷機構 / RCディープビーム / RCショートビーム / RCスレンダービーム
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、アルカリシリカ反応(ASR)によって劣化したコンクリート部材のせん断抵抗機構を理論的に説明することを最終目標とする。2020年度は、コンクリートの内在損傷がひび割れ進展に与える影響と部材強度の寸法効果を明らかにするために、ASR劣化が生じたコンクリート供試体ならびにRC部材の載荷実験を実施した。得た成果は以下の通りである。成果1：本研究では、ASR劣化したコンクリートについて水の影響を調べるために、気中と水中環境で上限応力比25%～40%ならびに40%～70%の荷重レベルで繰返し載荷を行い、水の存在がコンクリートの低サイクル圧縮疲労挙動に与える影響を実験的に調べた。本試験によって、材齢7年のASR劣化したコンクリートの繰返し荷重下における圧縮挙動に対して水が影響することがわかった。そのメカニズムとして、微細ひび割れ中の水の存在によって、ひび割れの先端に局所的な引張応力が発生し、載荷に伴ってひび割れが進展することが推察された。また、異なる材齢のASR劣化したコンクリートにおいて、供試体表面のひび割れではなく、超音波試験から予測される内部ひび割れの程度が、繰返し挙動に与える水の影響が大きいことが示唆された。成果2：ASRが生じたRCはりのせん断耐荷機構を明らかにするため、実験的に詳細調査を行った。実験ではせん断スパン有効高さ比a/d = 1.0（ディープビーム）、2.5（ショートビーム）、4.5（スレンダービーム）の3種類のRCはりを対象とした。せん断載荷試験では、ASRによる主鉄筋に沿ったひび割れの開口変位、鉄筋ひずみ、ならびに画像解析によって斜めひび割れの進展挙動を計測した。一連の実験によって、斜めひび割れの発生荷重、ひび割れの角度や分散性の違いにより、a/dが異なるASR供試体のせん断耐力に与える影響を明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度の目標であったコンクリートの内在損傷がひび割れ進展に与える影響と部材強度の寸法効果を明らかにすることはほぼ計画通り達成することができた。得られた成果は、JCIコンクリート工学年次論文集，建設工学研究所論文報告集に投稿できた。
Strategy for Future Research Activity	2021年度は、申請計画の通り、初年度構築した材料モデルを非線形解析に実装して、昨年度実験した構造部材の破壊進展挙動を解析的に評価する。また、大型RCはりの載荷実験を系統的に実施し、RCはりのせん断強度の寸法効果に与える破壊局所化領域の影響を明らかにすることを目指す。