2021 Fiscal Year Research-status Report
地中コンクリート構造物におけるASR発生機構の解明とその補強効果の実証的検討
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21K04225
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| Research Institution | Ishikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
津田 誠 石川工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (60818566)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西澤 辰男 石川工業高等専門学校, 環境都市工学科, 嘱託教授 (00143876)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ASR / 地中構造物 / 地下水 / 暴露試験 / 膨張率試験 / イオンクロマトグラフィー / 偏光顕微鏡 / 蛍光顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本各地にてアルカリシリカ反応が報告されている中，その多くが地上部分に限られている．しかし，地上部の損傷程度が小さい橋脚において，地中部のフーチングにて激しいASR劣化が判明した．さらに折り曲げ部にて鉄筋の切断が確認された．また，小学校の校舎基礎部ではひび割れ幅が3mmを超える大きなひび割れが網の目状に発生し，これら不可視部のASRによるリスクが考えられた．
このように可視部と不可視部にて健全性が大きく異なる構造物が潜在的に一定数存在していると考えられる．
これより本研究ではASR促進養生試験としてASRが発生した位置で採取済の土を使用し，地中環境を再現した条件にて試験を実施する．供試体はモルタルバーとコンクリートプリズムを用いる．地中部での月単位で変動する地下水の影響や乾湿の繰り返しを再現するため月単位で養生土の飽和度を変化させた実験を行う．
実験は土壌の種類や地下水変動，骨材の種類などの条件を組み合わせたケースにて行い，さらに，土壌や供試体から溶出した各イオンを合わせて測定する．また，フライアッシュを混和した供試体を用いて促進膨張量試験を行い，終了後に薄片を作製し，偏光顕微鏡や蛍光顕微鏡観察を行い，反応性岩種と反応性鉱物の同定，アルカリシリカゲルの生成とひび割れの発生状況を観察する．
現在，ASR反応性1種類，非反応性2種類の骨材，フライアッシュの混和の有無および50℃，40℃，20℃，外気温の4ケースの養生条件にて，実験を行っている．その結果，セメント単味のケースでの膨張率の推移は反応性骨材および非反応性骨材とも比較的大きな膨張があり， 途中の経過についてもほぼ同様の膨張挙動であった．また，同じ40℃の試験温度であるJIS A1146のモルタルバー法よりも，大きい膨張率を示し，その理由として供試体周辺の砂質土や供試体からのアルカリの溶出が考えられる結果を得た．
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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
ＡＳＲ促進膨張量試験についてはモルタルバーを用いた実験についてはほぼ順調に実施している．実験ケースについては当初の計画にあった養生槽を用いてのASR促進膨張量試験に加えて，屋外での暴露試験のケースも新たに追加した．一方で，コロナ禍による人員不足の関係でコンクリートプリズムによる実験については今年度の予定を来年度とした．
力学的性質の試験として，共鳴振動による動弾性係数の変化を測定し，ASR膨張と力学的性質の変化についての検証を行った．
化学分析においては，土壌および供試体から溶出する各イオンについてイオンクロマトグラフィーを用いて計測を行った．
岩石学的調査として，ASR促進膨張量試験後の供試体にて薄片を作成し，蛍光顕微鏡および偏光顕微鏡観察を行い，AＳＲ膨張と内部の劣化状況およびフライアッシュのＡＳＲ抑制効果について調査および検討を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き，ＡＳＲ促進膨張量試験については，長期養生による検証を行うため，引き続き実施を行うことに平行して，新規に人工的に作成した異なる地中環境下での膨張量試験を実施する．また，供試体をモルタルバーに加えてコンクリートプリズムも追加し実施するものとする．
力学的性質の試験については，前年度と同様にＡＳＲ促進膨張量試験の供試体にて実施するものとし，新規のコンクリートプリズムの供試体についても動弾性係数を求めることとする．
化学分析についてはイオンクロマトグラフィーを用いて，各養生条件の供試体および土壌から溶出するイオンについて分析を行う．
岩石学的調査として，長期養生後の供試体にて蛍光顕微鏡および偏光顕微鏡観察を行い，供試体内部のＡＳＲ反応性の違いについても調査する．
さらに，室内試験結果および橋脚補強効果の検証のために実施しているモニタリングデータを用いて，弾塑性FEM解析を実施しＡＳＲ膨張と補強効果について検証を行う．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、研究分担者による解析に関する準備にかかる項目について、未実施のため、次年度本業務に関して実施し、執行する。
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