| 研究課題/領域番号 |
26289188
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
金久保 利之 筑波大学, システム情報系, 准教授 (90261784)
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| 研究分担者 |
八十島 章 筑波大学, システム情報系, 助教 (80437574)
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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 | コンクリート構造 / 繊維補強セメント複合材料 / 繊維配向 / 架橋則 / 配向強度 / 可視化 / 梁 / 柱梁接合部 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、高性能繊維補強セメント複合材料（HPFRCC）のマトリックス中における繊維の配向性を分布関数（楕円分布）で表現し、スナビング効果および有効強度係数を含めて精確に架橋則を評価することによって、HPFRCCの引張性状および構造性能の評価の構築を行うことを目的としている。特に、配向性分布関数に及ぼす境界条件、すなわち部材の大きさ、HPFRCCの流込みの方法などの影響を評価し、HPFRCC部材の能力を最大限発揮し得る打設方法を提案し、加力実験をともに行って部材の構造性能を評価するものである。研究の手法は、水ガラスを利用した繊維配向性の可視化、FDMによる3次元繊維流動解析および同一条件による実際のHPFRCC試験体の作製と加力実験であり、これら3つの検討結果の橋渡しを行うものが、配向性を考慮した架橋則である。
平成27年度は、部材レベルでの大きさでの可視化実験、繊維流動解析および試験体の加力実験を行った。対象とする試験体は梁部材および柱梁接合部とし、梁部材ではせん断破壊型試験体と曲げ降伏先行型試験体を計画した。また梁部材を対象として、平成26年度の検討で行った繊維配向性を制御するHPFRCCの打込み方法である、棒状バイブレーターや「くし」を挿入する打設も行った。いずれも可視化実験で得られた繊維配向性をもとに架橋則を構築し、その架橋則を用いて梁部材の曲げ強度およびせん断強度、柱梁接合部のせん断強度を評価した。さらに繊維種類が異なっても本研究で提案する架橋則を介した評価が可能であるかどうか検証するため、PVA繊維とあわせて鋼繊維での検討を行った。鋼繊維では単繊維の引抜試験も行い、スナビング効果および引抜挙動を評価し、構築された架橋則により引張挙動が表現できることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成27年度の当初予定は、PVA繊維を用いた梁部材の曲げせん断実験であったが、平成26年度に柱梁接合部の予備実験を行えたため、当初平成28年度予定であった柱梁接合部実験も推し進めた。さらに、当初計画のPVA繊維以外の繊維においても架橋則による部材構造の評価が可能であるか検討を行うために、鋼繊維を用いた柱梁接合部の実験も行った。水ガラスによる梁部材および柱梁接合部の繊維可視化実験も行えたため、当初計画の実験は、ほぼ終了した。
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| 今後の研究の推進方策 |
部材実験の結果から、ひび割れの発生状況と対応する架橋則を関連させ、部材強度を評価することが可能なデータが出揃っている状況である。また、PVA繊維と同様に鋼繊維でも単繊維の引抜性状から架橋則の構築、部材の性能までの一連の評価が可能となった。平成28年度はこれらの検討結果の、国内、国外への対外発表を積極的に行っていく。また、さらに他種類の繊維でも評価が可能であるか検討するために、アラミド繊維およびポリプロピレン繊維を用いた柱梁接合部の実験を予定する。
現状では、架橋則を構築するための繊維配向性には、水ガラスを用いた可視化実験の結果を用いている。しかし、これでは実験結果がないと評価が行えないので、今後、繊維流動解析を主体として様々な境界条件における繊維流動評価を行い、型枠形状、HPFRCCの打込み方法による配向性分布関数に用いる配向強度の定量的評価を行う。
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