非均質界面の破壊力学に基づいたコンクリート用の無機系浸入型接着法の開発

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K17790
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 佐藤 あゆみ 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (60644995)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2027-03-31
• Keywords: 補修・補強 / 界面接着 / 有限要素解析 / 無機系接着剤 / 破壊力学 / 非均質

Outline of Annual Research Achievements

コンクリートの補修、補強の重要性が高まる中、それらの共通課題である界面接着部の力学性能を向上させるのが、時代の要請である。本研究は、既設コンクリート表面にあと施工される材料の界面接着に関連して、材料強度学の一分野に「非均質界面の破壊力学」を創始すると共に、その検討結果によって新規接着法を開発して、接着の力学性能を革新的に高めることを目的とする。本研究の範囲では、特にあと施工アンカーを対象に実験と解析により、新しい破壊力学の鍵となるべき、界面の非均質性を抽象化した抵抗指標を見出して、当該目的を達成する。
2023年度は産前産後休暇および育児休業を取得したため、2024年度の職務復帰後の実験に向けて、付着強度試験の治具の設計および必要資材・物品の準備を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2023年度は産前産後休暇および育児休業を取得したため、当初予定の実験および解析は中断している。2024年6月より職務復帰予定であり、1年間の研究期間の延長を申請しており、当初の研究計画の遂行は十分可能であると思われる。

Strategy for Future Research Activity

2024年度の計画を以下に示す。
(1)　新規接着材の着想
あと施工アンカーの定着部の力学性能を高めるには、接着材を母材の空隙に侵入させ、接着材の硬化後は高剛性が求められる。そこで、UHPFRC（超高強度繊維補強モルタル）の結合材（セメント、スラグ微粉末）を改質して接着材にする。当該結合材を母材へ浸透させる方策には、母材の湿度勾配を利用する。結合材は粉体で粘性のある状態で施工されるので浸透しにくい。そのため母材の湿度勾配、結合材の微粉化、混練水分量などを検討する。
(2)　実験と数値解析
市販接着材に加え、UHPFRC接着材を調製し、穿孔穴表面の非均質性を変化させた母材に適用して、付着強度試験を行う。合わせてFEMモデルにより、微小き裂の有無、材料物性値を変数にした水準などを考えて数値解析を行う。この解析結果を精査しモデルの違いを抽象化、一般化し統合することにより、未知の統一的指標φを見出す。

Causes of Carryover

2023年度は産前産後休暇および育児休業を取得したため。
供試体作製用にコンクリート用ドリル、解析用のデスクトップパソコン、結合材の粒度調整に必要なめの乳鉢（合計5個）、供試体の作製に関わる材料および消耗品を購入予定である。水銀圧入ポロシメーター分析および結合材分析等の機器使用料、外部委託費が必要となる。研究成果発表費用として出張費の他、学会誌投稿料、論文校閲料が必要となる。