| 研究課題/領域番号 |
21K04358
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 北九州市立大学 |
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研究代表者 |
陶山 裕樹 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (20507876)
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| 研究分担者 |
秋吉 善忠 大分大学, 理工学部, 助教 (40713467)
保木 和明 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (70599026)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | 気泡コンクリート / 養生 / 強度特性 / 静弾性係数 / 耐久性 / 中性化 / 乾燥収縮 / 短繊維補強 / 調合 / 応答曲面 / 原料コスト / 最適化問題 / 配（調）合探索 / 圧縮強度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
建築構造体に適用可能な事前発泡型気泡コンクリートの開発的研究として、その密度および原料コストを要求される圧縮強度に応じて最小化する調合を応答局面法に基づく実験・解析を通じて探索する。さらに、最適化された基準調合における基礎物性（流動性、圧縮強度、静弾性係数、曲げ強度、せん断強度、付着強度、密度、吸水率、乾燥収縮ひずみ、拘束収縮ひび割れ発生時期および促進中性化速度）を明らかにしたうえで、乾燥収縮・中性化速度を許容範囲内に収める調合条件、および独自の鉄筋補強の可能性について検討する。
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| 研究実績の概要 |
ACI 52では、気泡コンクリートの水セメント比W/OPCを0.45～0.60の範囲内で設定することが推奨されている。これに対して2021年度の研究では、強度増加を目的にW/OPCを0.30～0.26（OPC/Wを3.3～3.9）とした短繊維補強気泡コンクリートについて、原料コストを最小化する調合を探索し、得られた調合を基準調合として提案した。2022年度の研究では、OPC/W＝3.3、固液中の細骨材体積比＝0.41、目標空気量＝35.2%を基準調合とした気泡コンクリート供試体を作成し、その圧縮強度特性（ASTM C495）、促進中性化特性（JIS A 1152、JIS A 1153）、および乾燥収縮特性（JIS A 1129-2）を検討した。得られた知見は下記の通りである。
（1）養生方法の違いが、気泡コンクリートの圧縮強度に与える影響が認められた。ASTM C495に準じた軽量コンクリート用の養生＞気中養生（材齢7日まで水中養生）＞封緘養生の順に高い圧縮強度（材齢28日）が得られた。
（2）気泡コンクリートの静弾性係数（50μひずみ・1/3圧縮強度から求められた割線弾性係数）の実験値は、JASS 5に掲載された密度と圧縮強度を変数とした計算値より低かった。
（3）気泡コンクリートの中性化の進行は、普通コンクリーと明らかに異なった。気泡コンクリートでは、連続した気泡によって供試体の内部まで二酸化炭素が供給されるものの、気泡を除く固相においては中性化が表層に留まり、固相の内部には中性化が殆ど進行しない様子が確認された。
（4）気泡コンクリートの乾燥収縮は、普通コンクリートの乾燥と比較して脱水量が少ないものの、大きかった。ひび割れ低減のため、気泡コンクリートには収縮低減剤などの併用が必須になることが示唆される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
申請書に掲載した研究計画の通り、低水セメント比領域の事前発泡型気泡コンクリートの材料物性の把握を実験・検討した。当初の計画通りの成果を得られたと考えられる。
当初予期していない結果として、低水セメント比の気泡コンクリートの中性化性状が、従来の普通コンクリート異なる傾向を示した点が挙げられる。表面からの中性化深さだけで耐久性能を評価できないため、別途、鉄筋腐食の有無を確認する実験で耐久性を評価する必要が生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度以降の研究計画である「材料物性の把握」および「RC梁構造体の強度特性の把握」を実施する。気泡コンクリートの基準調合をベースに、未検討項目である曲げ強度、せん断強度、付着強度、気泡コンクリート独自の鉄筋補強の可能性について検討する。また研究成果を取りまとめ、論文発表を行う。
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