| 研究課題/領域番号 |
26289186
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
西脇 智哉 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60400529)
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| 研究分担者 |
権代 由範 仙台高等専門学校, 建築デザイン学科, 助教 (00553520)
石山 智 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (80315647)
高橋 典之 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60401270)
桐越 一紀 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 技術専門職員 (60240660)
五十嵐 豪 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10733107)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 建築構造・材料 / 自己修復コンクリート / 繊維補強セメント系材料 / メンテナンスフリー / 複合劣化 |
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| 研究実績の概要 |
平成26年度には、主に自己修復FRCCの材料設計と、凍害環境下における自己修復効果ついての検討を行った。本研究課題に先立って行っている合成繊維を主体としたFRCCについては、フライアッシュや高炉スラグなどの混和材を用いた調合について検討を行ったほか、超高強度と高靭性を実現するUHP-FRCC（Ultra High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite）についても自己修復の効果を確認した。UHP-FRCCの材料設計の検討では、超高強度マトリックスに対して異なる形状・サイズの補強繊維の使用することにより、極めて微細なひび割れから、これらが集積したメゾ・マクロレベルのひび割れまでをシームレスに補強することで、極めて高い強度と靭性が両立可能であることを確認した。引張載荷試験によりひび割れを導入した場合に、水中にて養生を行うことで透気性の自己修復が得られることを確認した。これに加えて、これまでに効果が確認されているPVAをはじめとした合成繊維を添加した試験体を作製しており、試験を継続中である。
また、塩害と凍害の複合劣化を想定し、RILEM・CDF法による凍結融解試験を行った。その結果、予めひび割れを導入しない試験体に於いては、試験体表面部分に露出した鋼繊維の点錆は確認できたものの、可視レベルのひび割れは確認されず、自己修復の効果を確認できるレベルの劣化は生じなかった。また、鉄筋を埋設した試験体を作製し、ひび割れを予め導入した上での塩水への浸漬・乾燥の繰り返し試験を現在継続している。ここでは、持続的な荷重によるクリープの影響についても計測を行っている。UHP-FRCCを用いたパネル部材などによる、構造的な利用に関しての検討について、平成26年度は実験方法に関する文献調査を中心に検討を進めた。
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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
計画当初に想定していた平成26年度の研究課題としては、［１］UHP-FRCCの自己修復効果の確認、および、PVAやその他の混和材などの併用により自己修復に適した調合設計と、［２］劣化環境においての自己修復効果を織り込んだ形での耐久性の評価、［３］UHP-FRCCの構造部材への適用の検討の3点に大別できる。研究実績の概要にも記載の通り、［１］については、UHP-FRCCとして十分に高い力学性能の調合を得ると共に、ひび割れの導入によって低下した透気性を自己修復によって回復可能であることを確認し、PVAなどの混入についての実験は継続中であるものの、概ね計画通りに進んでいる。［２］については、凍結融解試験によるFRCCの性能低下と自己修復によるその回復を確認し、加えて、当初は平成27年度に予定していたRILEM・CDF法による塩害と凍結融解の複合的な環境下における試験を実施することができた。ただし、屋外環境（特に厳しい環境を想定）への暴露試験については実施できておらず、次年度の課題としたい。［３］については、UHP-FRCC単体での材料レベルでの試験の実施と文献調査に留まっており、この点についてはやや遅れていると言わざるを得ないため、次年度の優先的な課題としたい。上述の複合劣化環境での試験の実施などと併せて、総合的にはおおむね計画通りに進められているものと判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度には、平成26年度に引き続きFRCCおよびUHP-FRCCの調合設計の検討を行うほか、複合劣化環境下での継続的な試験の実施を計画している。具体的には、初期ひび割れを導入した形でRILEM・CDF法による試験を行い、自己修復による回復が耐久性に与える影響を確認する。また、既に試験に取り組んでいる鉄筋を埋設した試験体による実験の継続に加えて、マトリックス部分単体においての塩分浸透などに対する遮蔽性の確認を行い、鉄筋腐食の抑制に関する試験を実施する。この中では、継続的な応力作用下での検討にも既に着手しており、クリープの影響についても独立した形で検討を行うことを計画している。各種環境での暴露試験については暴露場所を確定させ、早期に暴露試験を開始したい。
構造部材への適用に関しては、自己修復FRCCを埋設型枠として実構造物の縮小モデルサイズを模擬した供試体を作製し、載荷試験を行って構造的な補強効果を確認するための予備実験に取り掛かる。具体的には、自己修復FRCCをパネル上に成型した型枠を作製し、通常の（鉄筋）コンクリートなどとの組み合わせによって力学性能の確認を行う。また、UHP-FRCCは非常に微細なひび割れを無数に発生させることによって、かぶりコンクリートの剥落などは生じさせずに、高いエネルギー吸収性能を発揮することが期待される。本課題で検討する自己修復FRCCを躯体表層に用いる場合は、微細ひび割れの分散によるエネルギー吸収効果や、内部のRC部分の保護が得られるものと期待される。ここでは、非接触計測による損傷量の評価についても計画している。その上で、塩分浸透や中性化抑制など、耐久性に関する内部コンクリートへの影響への評価に反映させる方法についても検討したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額の大部分は、研究分担者の権代に配分された基金分である。当初導入を予定していた真空乾燥器が価格の大きな変動によって予算オーバーとなってしまい、購入を見送らざるを得なかったため、次年度使用額が生じている。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究分担者の権代も自身の実験室でUHP-FRCC供試体を作製できるように、オムニミキサーの購入を予定している。加えて、分析に使用するための精密研磨機の導入を予定している。
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