| 研究概要 |
衝撃負荷速度100km/h(=27.8m/s)から2,500kmh(=694m/s)の実用衝撃負荷速度域において、建物が衝突による衝撃負荷を受けることを想定した設計が必要である。本研究では、実用衝撃負荷速度域で異物が衝突した際のセメント硬化体等の破壊挙動をその構成要素をパラメータ(材料パラメータ)として解析し、衝撃破壊挙動と材料パラメータとの関係を複合材料力学ならびに破壊力学にもとづき解明することを第一の目的としている。さらに、耐衝撃抵抗性が高く、不測の場合には制御された破壊を起こす新たな繊維強化セメントおよびコンクリートを創製するための基礎的知見を与えることを目指している。
上述の目的に合致する様に、二段式軽ガス銃の試料チャンバー部を共通化した、ヘリウムガスを用いた衝撃装置を作製し、改良前の性能とあわせて30m/s以上2000m/sまでの負荷速度で衝撃が可能な装置を構築した。
一般的な普通ポルトランドセメントを用いて試料を作製し、改良した衝撃試験装置を用いて衝撃実験を行い、その破壊様式を詳細に観察した。衝撃試験と並行して材料試験機を用いた準静的試験を行い、材料パラメータとこれら特性との関係について考察した。
実験の過程で、界面の影響がマトリックスと呼ぶべき材料の靱性(あるいは延性.・脆性)に大きく影響されていることが分かったため、複合材料モデル物質を作製して界面あるいはマトリックスが破壊に及ぼす影響について検討し、エネルギー吸収能あるいは飛散に対する影響を明らかにした。
また、炭素繊維(VGCF)を強化材として用いるため、セメントとの親和性を考慮して酸化によるその表面改質を検討した。さらに、PVA樹脂繊維の混練方法について検討を行い、PVA樹脂繊維強化モルタルを作製した。
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