高機能化されたコンクリートの破壊力学的構造性能評価

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650508
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 二羽 淳一郎 東京工業大学, 工学部, 教授 (60164638)
• キーワード: 高強度コンクリート / 自己充填コンクリート / 破壊力学 / 破壊エネルギー / 引張軟化曲線 / 仮想ひび割れ / J積分 / 寸法効果

研究概要

圧縮強度が80MPaを超える高強度コンクリート、締固め不要の自己充填コンクリート等、高機能化された各種の新しいコンクリートの硬化後の力学特性について、破壊力学的手法を用いて検討した。
自己充填コンクリートは、通常のコンクリートに比較して粗骨材量が少なく、粉体量が多い点が特徴である。検討の結果、自己充填コンクリートの強度当たりの破壊エネルギーは、通常のコンクリートに比較して、相対的に小さいことが明らかとなった。一方、高強度コンクリートについては、水セメント比は小さいものの、粗骨材量は、通常のコンクリートと大きくは異ならないため、通常のコンクリートと比較して、破壊エネルギーに大きな相違は認められなかった。以上の知見を取りまとめ、コンクリート工学年次論文報告集に発表した。
コンクリートの引張軟化曲線に及ぼすこれら高機能コンクリートの影響を明らかにするため、引張軟化曲線の決定手法に関する検討を行った。引張軟化曲線の決定手法については、現在のところ、多直線近似法が有力視されているが、これは単に数値的に引張軟化曲線の近似曲線を求める方法であり、得られる結果の物理的な意味が曖昧である。本研究では、切欠きはりを用いるRILEMの標準試験方法をベースに、エネルギーバランスに着目したJ積分系の手法を改良し、弾性エネルギーの解放と、仮想ひび割れ高さの進展を考慮した新しい軟化曲線の決定手法を開発した。この新しい引張軟化曲線の推定方法は、簡便でありながら、多直線近似法等の逆解析手法と同等の精度で、各種コンクリートの引張軟化曲線を推定しうるものであることが明らかとなった。この成果を、土木学会論文集、FRAMCOS-3等に発表した。また、一連の研究で得られた破壊力学特性を用いて、最終的に構造物レベルでの破壊シミュレーションを行い、高機能コンクリートを用いたコンクリート構造物強度の寸法効果を明らかにした。この成果をコンクリート工学年次論文報告集等に発表した。

研究成果

• [文献書誌] 二羽淳一郎,Somnuk, T.: "高強度コンクリートおよび自己充填コンクリートの破壊力学特性" コンクリート工学年次論文報告集. 19・2. 117-122 (1997)
• [文献書誌] Junichiro Niwa, Somnuk, T.: "Fracture Properties of High Strength and Self-Compacting High Performance Concretes" Transactions of the Japan Concrete Institute. 19・1. 73-80 (1997)
• [文献書誌] 二羽淳一郎、松尾豊史、他: "コンクリートの引張軟化曲線決定に関する実験的研究" 土木学会論文集. No.606. 75-88 (1998)
• [文献書誌] J.Niwa, Somnuk, T., 他: "Proposed New Method to Determine Tension Softening Curve of Concrete" 東京工業大学土木工学科研究報告. No.57. 29-37 (1998)
• [文献書誌] 斉藤 稔、二羽淳一郎: "セメントの構成成分がコンクリートの破壊力学特性値に及ぼす影響" コンクリート工学年次論文報告集. 20・3. 109-114 (1998)
• [文献書誌] 二羽淳一郎,Taweechai, S., 他: "コンクリートの引張軟化曲線の実験的決定手法" コンクリート工学年次論文報告集. 20・3. 145-150 (1998)
• [文献書誌] J.Niwa, Taweechai, S., 他: "New Method to Determine Tension Softening Curve of Concrete" Proceedings of FRAMCOS-3. 3・1. 347-356 (1998)