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構成材料の特性を考慮したコンクリートの温度・自己・乾燥収縮によるひび割れ制御

研究課題

研究課題/領域番号 19K04559
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分22010:土木材料、施工および建設マネジメント関連
研究機関足利大学

研究代表者

宮沢 伸吾  足利大学, 工学部, 教授 (10157638)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードマスコンクリート / 水和発熱 / 自己収縮 / 乾燥収縮 / ひび割れ / 温度応力解析 / 自己応力 / 部材寸法 / 拘束応力 / コンクリート / 収縮ひび割れ / 温度収縮 / セメント / 温度応力
研究開始時の研究の概要

コンクリートは、様々な原因により収縮を生じ、それにより、ひび割れを発生することが少なくない。主な収縮は温度収縮、自己収縮、乾燥収縮であるが、使用材料、配合、部材寸法により、各収縮の比率が異なる。本研究では、コンクリートの各収縮成分の比率を実験により明らかにする。そして、使用材料(セメント、骨材)、構造物の条件(形状、寸法)、温度条件に応じた有効なひび割れ制御計画を立案するための資料を提供する。

研究成果の概要

コンクリートの温度収縮、自己収縮、乾燥収縮を考慮してFEM温度応力解析を行い、ひび割れ発生に対する各収縮の影響度について検討した。温度応力解析では、セメント硬化体の細孔径分布を考慮した毛細管張力理論に基づく既往の乾燥収縮モデルを用いた。応力解放法によりコンクリートの乾燥収縮応力の測定を行い、応力解析結果と比較検討した。乾燥収縮応力の測定値に基づいて乾燥収縮モデルのパラメータを決定して温度応力解析を行った結果、中程度の部材厚さの壁状構造物では、乾燥初期段階では壁の中心部で温度ひび割れが発生しやすく、その後は表面部で乾燥収縮に起因するひび割れが発生しやすいことが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、マスコンクリートのひび割れ発生に対する事前検討や事後解析において、コンクリートの乾燥収縮の影響を定量的に考慮されることは少なかった。特に、部材寸法がそれほど大きくないマスコンクリート構造物では、乾燥収縮の影響が無視できないと考えられることから、ひび割れの発生原因を明確に判断できない事例も少なくないことが懸念される。本研究では、温度収縮と自己収縮のみでなく、乾燥収縮も考慮した温度応力解析結果を示すことがき、その成果は、今後のマスコンクリート構造物のひび割れ制御手法の合理化に資することが期待される。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Effects of Gypsum and Limestone Powder on Fresh Properties and Compressive Strength of Concrete Con-taining Ground Granulated Blast Furnace Slag under Different Curing Temperatures2022

    • 著者名/発表者名
      Gerald Gyabaah, Shingo Miyazawa, Nobukazu Nito
    • 雑誌名

      Constraction Materials

      巻: 2(2) 号: 2 ページ: 114-126

    • DOI

      10.3390/constrmater2020009

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] コンクリートダム施工時の温度応力に及ぼす自己収縮ひずみの影響に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤英明、宮澤伸吾
    • 雑誌名

      土木学会論文集E2(材料・コンクリート構造)

      巻: 76 号: 2 ページ: 130-143

    • DOI

      10.2208/jscejmcs.76.2_130

    • NAID

      130007858225

    • ISSN
      2185-6567
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Limestone Powder and Fine Gypsum on the Cracking Tendency of Blast-Furnace Slag Cement Concrete Subjected to Accelerated Curing2020

    • 著者名/発表者名
      Bernard A. Zulu, Shingo Miyazawa, Nobukazu Nito
    • 雑誌名

      Infrastructure

      巻: 5 ページ: 57-57

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of C3S content of clinker on properties of fly ash cement concrete2020

    • 著者名/発表者名
      Kipkemboi Benson、Zhao Teng、Miyazawa Shingo、Sakai Etsuo、Nito Nobukazu、Hirao Hiroshi
    • 雑誌名

      Construction and Building Materials

      巻: 240 ページ: 117840-117840

    • DOI

      10.1016/j.conbuildmat.2019.117840

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Properties of Blast-Furnace Slag Cement Concrete Subjected to Accelerated Curing2019

    • 著者名/発表者名
      Zulu Bernard A.、Miyazawa Shingo、Nito Nobukazu
    • 雑誌名

      Infrastructures

      巻: 4 号: 4 ページ: 69-69

    • DOI

      10.3390/infrastructures4040069

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Properties of steam cured concrete with modified fly ash cement2020

    • 著者名/発表者名
      Aghiad Alhafez, Shingo Miyazawa
    • 学会等名
      The 2020 Structures Congress
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of strength development of fly ash cement concrete by modifying mineral composition of clinker2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Miyazawa, Etsuo Sakai, Nobukazu Nito, Hiroshi Hirao,
    • 学会等名
      15th International Congress on the Chemistry of Cement Prague
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Mechanical and Shrinkage Properties of Ground Granulated Blast Furnace Slag Cement Concrete2019

    • 著者名/発表者名
      Gerald GYABAAH, Shingo MIYAZAWA and Nobukazu NITO
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Concrete and Structures for Next Generation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Applicability of JCI Model for Prediction of Properties of Fly Ash Concrete2019

    • 著者名/発表者名
      Elimane Ndiaye, Yoshitaka Ishikawa and Shingo Miyazawa
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Concrete and Structures for Next Generation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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