超高強度コンクリートを用いたPCおよびPRC部材のクリープ特性に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455204
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 佐藤 良一 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (20016702)
• 研究分担者: 許 明 宇都宮大学, 工学部, 助手 (50272224)
• キーワード: 超高強度コンクリート / PC / PRC / 長期変形 / ひび割れ / テンションスティフニング / 乾燥・自己収縮 / クリープ

研究概要

本研究では、圧縮強度100N/mm^2の超高強度コンクリートのクリープ・収縮特性を実験的に把握し、さらに超高強度コンクリートを用いたPCおよびPRC部材のプレストレス導入後から死荷重を受けた後の長期変形・ひび割れ幅のメカニズムとその解析法を検討するものである。平成8、9年度にかけて行った研究成果の概要は以下の通りである。
1.重ね合わせの原理を用いれば、乾燥収縮は乾燥開始後から発生する自己収縮の約70%の割合で比例的に増加し、その比例定数は乾燥開始材齢に依存しない。
2.載荷時材齢および乾燥開始材齢の異なる超高強度コンクリートのクリープ・収縮試験から得られた結果をもとにMC90の予測式を改良した。
3.クリープの載荷時材齢を考慮した重ね合わせの原理に基づくクリープ解析は、超高強度コンクリートの材料特性を適切に取り込むことによって、自己収縮によって導入される鉄筋の拘束ひずみを精度良く予測できることが認められた。
実測された鉄筋ひずみの最大値から平均値を差し引くことによって求めた付着によるテンションスティフニング効果は、鉄筋比が0.37〜0.64%、作用している最大鉄筋ひずみが650〜1000(×10^<-6>)の範囲では普通強度(45N/mm^2)コンクリートに比べ、超高強度(105N/mm^2)の場合は10〜20%程度大きい結果を示した。
超高強度コンクリート部材の載荷後の経過400日における平均曲率は、普通強度コンクリート部材の場合の約63%であった。曲率におけるMC90によるテンションスティフニングの評価は、鉄筋応力の高い段階ほど精度がよいことが認められた。
コンクリート標準示方書(平成8年制定)設計編の有効曲げ剛性式は上記の超高強度コンクリート部材に対して実用的には満足しうる精度であることがわかった。ただし、圧縮鉄筋のある場合には、変形を過小評価することを考慮しなければならない。
7.RCおよびPRC曲げ部材のひび割れ間要素の時間依存性変形解析のための、コンクリートおよび付着すべり関係に重ね合わせの原理を適用した、付着に基づく基礎方程式を定式化した。

研究成果

• [文献書誌] 筒井英之, 佐藤良一, 許明: "高強度コンクリートの自己収縮応力に関する検討" セメント・コンクリート論文集. 50. 478-483 (1996)
• [文献書誌] T.Abe, M.Tezuka, M.Xu and R.Sato: "Basic Bond Equations for Reinforced Concrete Beam ElementSubjected to Bending Moment Changing Linearly" Proceedings of International Conference on Urban Engineering in Asian Cities. I. 122-127 (1996)
• [文献書誌] 阿部 司, 佐藤良一, 手塚正道, 許明: "重ね合わせの原理に基づくRC曲げ要素の変形解析理論について" コンクリート工学年次論文報告集. 19・2. 687-692 (1997)
• [文献書誌] 手塚正道, 佐藤良一, 許明, 袖山隆行: "高強度コンクリート部材の時間依存曲げ変形挙動の検討" コンクリート工学年次論文報告集. 19・2. 585-590 (1997)
• [文献書誌] 楊楊, 佐藤良一, 今本啓一, 許明: "高強度コンクリートの自己収縮応力の予測" コンクリート工学年次論文報告集. 19・1. 757-762 (1997)
• [文献書誌] 竹内良, 田中敏嗣, 佐藤良一, 大野義照: "高強度コンクリートの自己収縮応力の評価" コンクリート工学年次論文報告集. 17・1. 751-756 (1997)
• [文献書誌] 楊楊, 許明, 佐藤良一, 手塚正道: "高強度コンクリートの収縮及びクリープについて" 第7回プレストレストコンクリートの発展に関するシンポジウム論文集. 817-822 (1997)
• [文献書誌] R.Sato, M.Xu and Y.Yang: "Stress of High-Strength Concrete Due to Autogenous Shrinkage Combined with Hydration Heat of Cement" International Conference on High-Performance Concrete. 837-852 (1997)
• [文献書誌] Y.Yang, M.Xu, R.Sato and M.Tezuka: "Experimental Investigation on Shrinkage and Creep of High Strength Concrete at Early Ages" International Conference on Recent Technology in Concrete,徳島. (印刷中). (1998)