Crack control of concrete caused by thermal-autogenous-drying shrinakges based on constituents

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04559
• Research Institution: Ashikaga University
• Principal Investigator: 宮沢 伸吾 足利大学, 工学部, 教授 (10157638)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 水和発熱 / 自己収縮 / 乾燥収縮 / ひび割れ / 部材寸法 / 拘束応力

Outline of Annual Research Achievements

コンクリートは様々な原因により収縮を生じる特性を有している。収縮が拘束を受けることより、コンクリートにはひび割れが発生することが少なくない。コンクリートの主な収縮は、セメントの水和熱に起因する温度収縮、自己収縮および乾燥収縮であるが、使用材料、配合、部材寸法により、各収縮の比率が異なる。そのため、コンクリート構造物のひび割れの発生原因究明やひび割れ制御計画においては、各収縮のひび割れ発生への寄与度を把握することが重要となる。
本研究では、マスコンクリートの温度応力解析プログラムJCMAC3を使用して、種々の条件下での各収縮成分（温度収縮、自己収縮、乾燥収縮）の拘束応力への寄与度を評価する計画である。そのため2021年度は、部材寸法の異なるコンクリート供試体の乾燥収縮ひずみの実測値とJCMAC3による解析値を比較検討した。その結果、両者の傾向は概ね一致することが明らかとなり、解析における乾燥収縮モデルが妥当であることが示唆された。
次年度は、種々の寸法の壁状構造物を対象として、三次元有限要素法による温度応力解析を行う。そして、各種構造物について、硬化過程から長期材齢にわたりコンクリート部材に発生する拘束応力を算定し、温度収縮、自己収縮および乾燥収縮の各収縮成分のひび割れ発生への寄与度の評価を行う計画である。その結果に基づいて、コンクリートの構成材料と部材寸法を考慮した収縮ひび割れの発生要因を定量的に示すことを目指す。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本課題で計画しているコンクリートの実験では、多人数で協力して作業を行う必要がある。そのため、2020年度と2021年度は大学構内におけるコロナ感染対策のため、実験室での実験を計画どおり実施することができなかった。
そこで、過去に作製した部材寸法の異なるコンクリート供試体を利用して収縮ひずみの計測を継続している。その実験結果と有限要素法による解析結果の比較検討により、解析における乾燥収縮モデルの妥当性が検証されたので、次年度の研究により本研究の目的が達成されることが期待される。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は、構成材料・配合及び部材寸法の異なるコンクリート構造物の温度応力解析を進め、各収縮ひずみ成分の拘束応力への寄与度を定量的に評価する。
2020年度及び2021年度のコロナ感染対策の影響により、研究手法を実験から解析にシフトして研究を進めてきている。今後、より大きな構造物モデルでの応力解析が必要となるので、解析時間を短縮するために高性能なコンピュータを整備し、効率的に研究を推進する予定である。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じたのは、コロナ感染対策のために実験が計画的に実施できなかったこと及び研究発表のための学会が中止となり旅費が不要になったため、研究期間を延長したことによる。次年度の助成金の使用計画としては、数値計算を実施するためのコンピュータ及びモルタル強度試験を行うための載荷治具等の物品購入、温度応力解析プログラムのレンタル等を予定している。