超軽量人工骨材を用いたコンクリート構造部材の実用化に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555116
• 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, 大学院・理工学研究科, 教授 (60164638)
• 研究分担者: 濱田 譲 ドーピー建設工業, 技術センター, 主任研究員 ; 岡本 享久 太平洋セメント, 中央研究所第二研究部, 部長(研究職) ; 大即 信明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40211106)
• キーワード: 超軽量人工骨材 / プレストレストコンクリート / 破壊力学 / 破壊エネルギー / せん断耐力 / 寸法効果 / 複合構造形式 / 引張軟化曲線

研究概要

比重が0.8〜1.2で、吸水率が3.0%程度以下、しかも圧壊強度の高い、従来のものとは格段に高性能な超軽量人工骨材が最近わが国で開発された。本研究では、この新しい建設材料である「超軽量人工骨材」を用いた構造用コンクリートの実用化に向けた研究を行った。
実用化に向けた前提として、初年度は、その基礎的な構造特性である、超軽量コンクリートの破壊力学特性、超軽量コンクリートを用いたRCはりおよびPCはり部材のせん断耐力に関する実験的な検討を行った。検討の結果、(1)超軽量コンクリートの破壊エネルギーは、普通コンクリートに比べて小さく、またせん断耐力も小さくなること、(2)超軽量コンクリートの圧縮強度が増加しても破壊エネルギーは大きく増加しないこと、(3)せん断耐力の増加のためには、材料的にはビニロン短繊維等のファイバーの併用、構造的にはプレストレスの併用が効果的であること等が明らかとなった。
次年度は、せん断耐力の低減を緩和する手法として、超軽量コンクリートの圧縮強度を意図的に低下させる手法と、超軽量人工骨材と普通砕石の混合使用の手法について検討した。検討の結果、比重0.85の超軽量人工骨材においても、これらの手法が有効であることが確認された。さらに、実用化に向けた検討の一環として、超軽量コンクリートと波形鋼板ウェブを用いたPC箱桁橋の試設計を行い、さらにCGによる景観評価を行った。PC箱桁に超軽量コンクリートを用い、さらにウェブを波形鋼板で置き換えると、桁自重を普通コンクリートを用いた場合の約50%程度まで低減でき、スマートなPC橋の建設が可能となることが示された。

研究成果

• [文献書誌] 二羽淳一郎,岡本享久,前堀伸平: "高品質軽量コンクリートの構造部材への適用"コンクリート工学. Vol.38,No.12. 3-9 (2000)
• [文献書誌] J.Niwa,T.Kawaguchi,S.Maehori,& T.Okamoto: "Shear Capacity of Normal Strength Super Lightweight Concrete Beams"Proceedings of 2^<nd> International Symposium on Structural Lightweight Aggregate Concrete. Vol.1. 299-308 (2000)
• [文献書誌] 川口哲生,二羽淳一郎,文載欽,前堀伸平: "超軽量人工骨材を使用した普通強度RCはりのせん断耐力"コンクリート工学年次論文集. Vol.22,No.3. 595-600 (2000)
• [文献書誌] 田村聖,濱田譲,前堀伸平,二羽淳一郎: "高性能軽量コンクリートを用いたPC定着部の耐荷特性"コンクリート工学年次論文集. Vol.22,No.3. 871-876 (2000)
• [文献書誌] 濱田譲,田村聖,前堀伸平,二羽淳一郎: "高性能軽量コンクリートを用いたPCはりのせん断耐力"プレストレストコンクリート技術協会・第9回シンポジウム論文集. Vol.9. 739-744 (1999)
• [文献書誌] J.Niwa,S.Tamura,Y.Hamada,T. Okamoto,& Y.Ishikawa: "Ultimate Shear Capacity of Concrete Beams Using High Performance Lightweight Aggregates"Proceedings of the fib Symposium 1999 on Structural Concrete-The Bridge between People (Prague,Czech Republic). Vol.1. 618-619 (1999)