2011 Fiscal Year Research-status Report
材料内の熱水分応力伝達を考慮した火災時の高強度コンクリートの爆裂発生機構の解明
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23656350
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
原田 和典 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90198911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西山 峰広 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50183900)
山崎 雅弘 岡山理科大学, 工学部, 教授 (60240826)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 高強度コンクリート / 火災 / 爆裂 / 破壊面形状 / 熱応力 / 外周圧縮実験 / 国際情報交流 / 韓国 |
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| Research Abstract |
爆裂機構解明のため，円筒試験体を用いた外周圧縮実験と角柱試験体を用いた耐火加熱試験を行った結果を分析し、加熱中に生じる熱応力と空隙内の水蒸気圧力の影響を考察した。 外周圧縮実験は，常温で行うものであるが，火災初期の熱応力を外部からの圧縮力に置き換えて，円筒試験体の外周部のみを軸方向圧縮して表層部を圧壊させるものである。直径100mm×高さ50mm（または高さ85mm）の円筒形試験体の外周部のみを圧縮して表層を圧壊させたときの破壊面の形状および破片の幅厚比などを測定した。耐火加熱実験は，ISO 834標準耐火試験の方法により，角柱試験体（100mm×100mm×高さ400mm）を２面または４面から30分間加熱して，爆裂の程度と破壊面の形状を調べるものである。加熱実験後の試験体においても破壊面の形状および破片の幅厚比を測定した。破壊面の形状を観察すると、２面加熱では加熱面と非加熱面の境界付近で破壊して断面が欠損しているものが多く見られた。すなわち、温度勾配が大きな部分で破壊が起こることを意味しており、熱応力の関与が大きいことが示唆される。また、非加熱面には材軸と直交する方向に大きな亀裂が発生し、亀裂部から水分がにじみ出ることが観察された。従って、亀裂発生後は内部の水蒸気圧力が低下する可能性が大きい。 これらのことから、亀裂発生と表層爆裂の順序関係を知ることが重要になる。そのため、小型試験炉を用いて追加の２面加熱実験を行った。ビデオ撮影により爆裂発生時刻を記録し、非加熱面にはひずみゲージを貼り付けておき、熱ひずみの時刻歴を測定した。以上で得られた破壊現象の時刻歴データに基ついて爆裂メカニズムを推定し、検証する作業に着手している。
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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
爆裂メカニズムの推定については、外周圧縮実験および加熱実験とその追加実験により、およその目処が見えて来た段階である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２３年度に行ってきた物性値測定については、対象とする材料が緻密なため平衡状態への到達に予想以上の期間を要している。そのため、当初の予定を延長して引き続き測定を行う。また、これに伴って、透気率および材料の力学特性などの測定が完了していないので、平成２４年度に測定を引き続き行う。また、前年度の加熱実験等の結果を踏まえ，２面加熱実験を再追加して行う。再追加する試験体では、事前に呼び乾燥しておき、含水率が低いが熱応力が大きい条件での爆裂がどのように発生するかを調べるのが目的である。以上の実験の考察とともに、空隙圧力と熱応力の２つの観点から熱水分および応力解析に着手し、メカニズムの検証を行う。実験結果等について議論を行うため、韓国の連携研究者を訪問する計画とする。 平成２５年度は，２年間の実験結果の理論的分析と熱水分同時移動の数値解析を行い，高強度化に伴う温度および空隙圧力分布の差異を定量化し，応力解析と併用して爆裂メカニズムの解明に迫る。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
基本的には予定通りの執行を行う。ただし、物性値測定には予想以上の長期間を要することが解ったので研究の迅速化を図るため、実験装置の増強等を行う。このため、繰り越した基金および次年度交付予定の研究費の一部を充当する。また、連携研究者との研究打合せのため、海外旅費を執行する。
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Research Products
(2 results)
