2013 Fiscal Year Research-status Report

高強度・高靭性FRCCブロックによる完全リユースが可能なメーソンリー構造の開発

Research Project

Project/Area Number	25630228
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	西脇智哉東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60400529)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	菊田貴恒日本工業大学, 工学部, 助教 (20599055) 桐越一紀東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 技術専門職員 (60240660) 石山智秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (80315647) 崔希燮東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教育研究支援者 (70710028)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	繊維補強セメント系材料 / リユース / メーソンリー / 環境評価 / 減築
Research Abstract	平成25年度には、主にFRCCの調合設計と、FEM解析によるブロック形状と接合方法の設計を行った。FRCCの調合設計については、これまで用いてきたマクロサイズ繊維（長さ30mm程度）とメゾサイズ繊維（長さ10mm以下程度）に加えて、ワラストナイト鉱物繊維（長さ0.2mm以下程度）をミクロ繊維として用いることで、引張強度や終局ひずみを安定的に改善することが可能であることを確認した。また、フレッシュ性状ではテーブルフロー値で200mm以上を確保することが可能であることも確認された。 FRCCブロックの形状については、広く文献調査を行ったほか、FEM解析により適切な形状の提案・検討を行った。現状では、申請時に想定していたかぎ型の継手とはせずに、一部外部からの拘束を必要とするものの、従来のメーソンリーブロックに簡易な継手を組み合わせた形状が有利となる手応えを得ている。ここで検討を行ったブロック形状の試作には、型枠から作製する場合には多くの費用と時間が避けられないことから、スタイロフォームなど極めて簡易な模型を数多く作製するにとどめ、解析による検討から十分な性能を期待できるもののみに対して実際のFRCCブロックとして作製することを予定している。環境評価については、第一段階として現時点で優位な性能を有しているFRCC材料の調合をベースにしたインベントリデータの整備を行った。この他、文献調査等を中心に、リユース構造の検討事例や、積極的な「減築」やスクラップアンドビルドのLCC評価についての情報を収集した。引き続き、再生骨材等のリサイクルとも比較しながら、リユース構造とすることの優位性について確認する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究課題は、下記の3項目に大別して検討を進めている。すなわち、[1] 安定的に20N/mm2以上の引張強度と疑似ひずみ硬化の得られるFRCC材料の開発、[2] この材料を用いたFRCCブロックによる、乾式接合のみで実現可能なメーソンリー構造とその施工方法の提案、[3] 完全リユースによる減築あるいはスクラップアンドビルドによる環境負荷軽減の可能性の検証である。[1]については、鉱物繊維をミクロ繊維として適切に材料設計に取り入れることで力学性能の改善がされることを確認した。一方で、試験体形状などの寸法効果についても取り入れて引き続きの検討を行う予定である。[2]については、解析的な検討がベースとなっているが、当初の想定とは少し異なる形状でのメーソンリー形状で一定の手応えを得つつある。[3]については、環境評価に必要なデータは整備されつつある。これらを総合的に判断して、概ね予定通りの進捗状況にあると判断している。
Strategy for Future Research Activity	平成26年度には、平成25年度に得られた知見をベースに、主にFRCCブロックの作製・施工に関する検討を中心に研究を進める。FRCCブロックの形状については、H25年度の研究実施計画にも記載したように、FEM解析を中心に決定することを想定しているが、実際の作業工程や実現可能な精度を見据えながら試行錯誤を繰り返す。作製したFRCCブロックを複数個連結させて、簡単な構造実験を行うことによって基礎的な力学特性の評価を行う。ここでは、FRCCブロックによって構造フレーム自体を構築することを目標とする。この一方で、これまでの解析による検討結果からは、一部外部フレームを併用しながら、壁などの面部材としての用いることが優位であるため、この結果を反映した形状の検討も行う。この結果は逐次FEM解析へとフィードバックを行い、FRCCの構成則の見直しやブロック形状の改良を繰り返しながら、より合理的なメーソンリー構造の構築を目指す。環境側面からの評価については、技術革新などの社会情勢の変化と、それに伴う製造時・運用時（・廃棄時）などエネルギー量をできる限り定量的に検証を行う。また、更新などの際には新しい技術要素を加えるだけでなく、社会的劣化にも晒されない大部分の仕上材・サッシ類・設備機器などは可能な限り再利用することが望ましい。そのため、構造部材と2次部材の納りについても、できる限り乾式のまま接合が可能となるような方法について基礎的な検討に着手する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	本申請課題は、平成25年度～平成27年度を研究期間と想定して進めている。そのため、平成26年度・平成27年度にも引き続き研究経費を使用する必要がある。使用項目としては、解析プログラムの使用料、FRCCブロック試験体作製のための材料費・型枠作製費、研究打ち合わせ旅費、成果発表にかかる費用などを想定している。