2021 Fiscal Year Research-status Report
コンクリートの効果的補修・補強に資する細孔構造からメゾ構造を結ぶ劣化機構の解明
| Project/Area Number |
19K04684
|
|---|
| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
高瀬 裕也 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30515911)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱 幸雄 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (70238054)
金澤 健 北海学園大学, 工学部, 講師 (80823773)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 凍結融解作用 / 断面修復 / ダウエル効果 / 付着 / 耐震補強 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
寒冷環境下に建つコンクリート構造物，特に耐凍害性の低いコンクリートが使用されている既存構造物は，凍結融解作用により劣化する可能性がある。本研究では，凍害により劣化したコンクリート構造物を持続的に活用できるよう，効果的に補修・補強する技術の提案，および理論に基く適切な設計法の構築を目指している。
2019年度には，構造実験で使用するサイズの試験体を液体窒素を用いて劣化させ得る手法を確立し，2020年度にはこの手法を用いて，ポリマーセメントモルタル（PCM）－コンクリート界面の付着すべり実験を実施し，劣化度合い，目荒らし形状が付着特性に及ぼす影響を把握した。2021年度は，i) PCM－コンクリート界面の付着すべりの追加実験（2020年度より，目荒らし形状を増やした），ii) 鉄筋コンクリート（RC）梁を模擬した試験体を製作し，劣化度および断面修復の有無をパラメータとした3点曲げ載荷実験，iii) 劣化したコンクリートに対するあと施工アンカーの定着性能を把握する加力実験を実施した。
これらの実験結果より，①断面修復面の付着強度は，目荒らし形状よりも劣化度が大きく影響する，②劣化度が増大するにつれ梁のせん断強度が低下する，③同様に劣化度の増大に伴いアンカー筋の付着強度も低下する，さらに④劣化した梁をPCMで補修することで，RC梁のせん断強度が回復することが分かった。
これらの実験結果を定量的に評価するため，既往のトラス・アーチ理論に基づくせん断強度式を応用し，劣化度および補修の有無を考慮したRC梁のせん断強度を評価（上記ii）でき，さらに鉄筋とコンクリートの代表的な付着すべりモデルの一つであるCEB-FIPモデルを応用し，劣化したコンクリートに対するアンカー筋の付着すべり挙動（上記iii）を再現できた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は，凍害劣化したコンクリート部材の効率的な補修・補強技術の提案，および理論に基く適切な設計法の構築である。研究実績で述べてあるように，本研究ではこれまでに，断面修復面のせん断強度の定量評価，劣化したRC梁に対する補修効果の定量評価，さらに劣化したコンクリートに対するアンカー筋の定量評価に成功している。すなわち，本申請研究の主たる目的は概ね達成しており，残りの研究課題として，劣化機構を考慮したダウエルモデルの構築を残すのみである。
また，これまでに本研究で実施してきた研究成果について，2021年度には，国内の査読付き論文に3編，海外の英文ジャーナルに1編採用となり，現在も国内外を含め，査読付き論文に5編を投稿中である。以上から，劣化したコンクリート構造物の補修・補強に資する新たな知見を取得し，これらの成果の発信も着実に行えていることから，「おおむね順調に進展している」と判断している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は，本申請課題の最終年度となる。上記までに触れてあるように，実験的検討はほぼ終了しているため，本年度では，最後の課題として，材料的劣化機構を考慮した，あと施工アンカーのダウエル効果を評価する解析モデルの構築に取り組む。
評価手法としては，メゾスケールモデルまたは有限要素解析，さらに申請者が提案しているダウエルモデルを用い，劣化によるコンクリートの強度低下およびヤング係数の低下を考慮して，せん断応力を受ける補修・補強界面の荷重－変位挙動を評価する。また，ダウエル効果のみならず，アンカー筋のコーン状破壊も評価対象とし，引き抜き耐力やひび割れ発生状況を解析的に再現可能か検証する。
上記の課題を遂行した上で，本研究の最大目的である，コンクリートが凍害劣化した鉄筋コンクリート部材の効果的な補修・補強技術，およびその設計法をまとめ，本研究の最終成果とする予定である。
|
| Causes of Carryover |
当初は，打合せ旅費や学会参加費として，研究分担者である北海学園大学・金澤先生が費用を使用する予定であったが，新型コロナの感染拡大の影響のため，各校での出張制限，学会のオンライン化などにより研究費用を使用できず，次年度使用額が生じている。
2022年度が本申請課題の最終年度であるが，2021年度までと比べると，行動制限が大分少なくなっていることから，対面で打合せを実施するほか，英文論文投稿，すなわち①英文校正費用，②オープンアクセス費用などに研究費を使用する予定である。
|
