2011 Fiscal Year Research-status Report
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23560577
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
角掛 久雄 大阪市立大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (90326249)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大内 一 大阪市立大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授 (00433293)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 高靭性モルタル / 板厚 / 引張強度 / せん断補強 |
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| Research Abstract |
建設投資削減の中、長寿命化が求められており、そのためには特に耐震性と耐久性への配慮が重要になる。そこで、特別の養生を必要としない通常圧縮強度を保有し、引張靭性のみを改善した高靭性モルタルに着目し、柱・はり部材を対象にその外殻部に高靭性モルタルを用いた高耐震性、長寿命などの特徴を有する新合成製構造を開発することで高靭性モルタルの利用拡大を目指すものである。 まず、高靭性モルタルを利用するにあたり、使用材料の選定を行い、材料特性の把握を行った。一般的に板厚が薄い場合は強度が大きくなることは知られているが、定量的評価はされておらず、更なる実用化に向けて材料強度を適切に判断できる方法を明確にすることは、実験および解析による発展的検討を行うためにも不可欠である。そのため、選定した材料を用いて、高靭性モルタルの基準材料試験となる一軸引張試験および曲げ試験を用いて、部材厚さに対する検討を行った。その結果、使用した繊維長12mmのPVA繊維に対して、繊維長の２倍以上の厚さでの引張試験の場合、圧縮強度に対して同様な強度を示すのに対して繊維長程度の場合は，より大きな強度を示し、厚さによる影響を明確にした。 また、RC部材の外側を高靭性モルタルとした合成部材の一軸引張試験の結果、RC部材のひび割れの局所化に伴い、高靭性モルタルも局所的ひび割れが生じてしまうため、単体での曲げ補強部材として活用には更なる検討が必要であることを明確にした。 上記結果を踏まえて、直杭式横桟橋の梁をモデルに繊維長の２～５倍程度のせん断補強を施した梁部材せん断補強実験を実施した。その結果、せん断補強には高靭性モルタル単体での補強は有効であり、側面へのせん断補強によって十分な補強効果を得ることができた。
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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
(1)高靭性モルタルにおける繊維条件と保証厚の検討：既研究を踏まえ配合条件をパラメータに実施し、強度と靭性に優れた配合を決定し、その配合条件により作成した様々な厚さの引張試験により厚さに対する特性の把握を行った。ただし、(3)までの実験を実施する都合上、製作と検証の時間的制約のため、使用する繊維を１種類に限定して混入率のみをパラメータにして実施した。 (2)RC－高靭性モルタル合成要素の材料試験：RC部材の側面に外郭材として高靭性モルタル単体を貼り付けた部材における補強効果およびマルチプルクラックに着目して一軸引張試験を実施した。その結果、完全合成部材とした場合、補強効果は得られるがマルチプルクラックは発生しにくいことが明確になった。そのため、曲げ補強に対する検討を追加する必要も発生したが、せん断補強には有効と判断したため今回は実施しなかった。 (3)部材模型による耐震性改善効果に関する実験と評価：桟橋をモデルに厚さ、荷重方向（正曲げ・負曲げ）をパラメータにせん断補強実験を行い、補強効果を示すことができた。ただし、実験後に解析による検証および解析的検討行っているが、解析結果を踏まえると追加実験を実施して検証が必要なパターンが考えられるが、せん断補強に対しては当初の目的は達成できた。 計画段階から相当の時間を必要とする内容を盛り込んでいるため、更なる検討事項が発生しても時間および人力の制約上、対応できない状態となってしまった。そこで、せん断補強に対しての有効性を得ることを優先したため、せん断補強に対してはある程度目的は達成できたが、曲げ補強に対しては次年度への課題が残る結果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
せん断補強については当初の予定通り、解析による実験結果の検証を行ったうえで、補強高などをパラメータに数値実験を行い、補強条件による補強効果の検討を行い、補強における有効範囲を明確にする。その上で、追加実験の必要性が生じた場合は実験を実施した上で、せん断補強の有効範囲および補強時のせん断耐力について算定式の提案を行う。 また、高靭性モルタルを用いた場合の耐久性改善効果を検討するため、RC部材、RC部材に対して高靭性モルタルを外郭材に用いた合成部材および普通コンクリートを用いず高靭性モルタルのみを鉄筋で補強した部材に対してひび割れを発生させた状態で、塩分を浸透させて暴露試験を行い、暴露後の残存耐力の低下や鉄筋の腐食状況を検討し、耐久性への高靭性モルタルの有用性を明確にする。 さらに、課題として明確になった曲げ補強方法について検討を行うとともに、新構造形式の提案を行うため、高靭性モルタルを用いた合成部材の材料実験を行う。具体的には、施工性と経済性および補修・補強効果の観点から選定した方法案による補強時の高靭性モルタルの接着方法、接合方法および前年度に実施出来なかった鉄筋などの引張補強材で補強した高靭性モルタルの特性などを実験により検討して適切な補強方法の提案を行う。時間的に余裕があればその材料実験結果を踏まえて、曲げ補強実験を行いたい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度の予算1、500、000円を以下のように用いる計画とする。 せん断補強による数値実験を行うため、有限要素法を用いた汎用解析ソフトを利用する。そのため、解析ソフトのライセンス料315、000円が必要となる。 耐久性改善効果の実験を行うにあたり、供試体の３種類の供試体を用いるが、パラメータとして、平均ひび割れ幅（４種類）、暴露期間（５種類）を最低数として用意する必要がある。そのため、３×４×５＝６０体分の供試体作成が発生する。供試体製作に関わる材料費、型枠台として540、000円を見込む。また、暴露試験は長期間に及ぶうえ監視は曜日に関係ないため、人的補助のための費用として100、000円を見込む。 接着方法・接合方法などの供試体は今後、更なる検討が必要となるが、高靭性モルタルの自身の引張試験時の強度のばらつきを踏まえると６パターン実施すると仮定すると各５体程度は必要となるため、圧縮試験体、引張試験体それぞれが６×５＝３０体は最低必要となる。供試体製作に関わる材料費、型枠台として60、000円を見込む。 また、引張補強材と組み合わせた場合において鉄、竹、カーボンの３種類との組み合わせを検討する。接着方法と同様に圧縮試験体、引張試験体それぞれ３×５＝１５体が必要となる。供試体製作に関わる材料費、型枠台として13。5、000円を見込む。 昨年度の研究結果の発表のため、論文の投稿や発表のための費用が発生するため、研究分担者と併せて200、000円を見込み、コンクリート材料を用いた実験を行う場合実験後の廃棄処理も適正に行う必要があるため、廃棄処理代として150、000円を見込む。
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