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2014 年度 実施状況報告書

繊維混入による高強度コンクリートの爆裂防止機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26630263
研究機関京都大学

研究代表者

原田 和典  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90198911)

研究分担者 西山 峰広  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50183900)
山崎 雅弘  岡山理科大学, 工学部, 教授 (60240826)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード高強度コンクリート / 爆裂 / 繊維 / 空隙圧力 / 熱応力 / 水分移動 / 乾燥収縮
研究実績の概要

熱伝導と水分移動を連立させた解析モデルを用いて、コンクリート材料内の温度、含水率、空隙圧力を数値解析により求める方法を検討した。数値的な誤差を抑えるためのメッシュ分割方法を検討し、解析を実施する準備を行った。熱応力解析については、加熱を受ける表層部に生じる温度分布から発生する圧縮応力を計算する方法を検討した。また、表層部近くの温度勾配が大きくなる部分にせん断力が発生する可能性についても検討した。
ポリプロピレン繊維混入の効果については、常温から400℃の範囲の温度で加熱したモルタル片を用いて空隙径分布を測定し、透気係数への影響を調べた。その結果、透気性に関係する0.132μm以上の空隙量は、常温においては繊維混入による若干の増加が見られるが、繊維が溶融する170℃や繊維が焼失する350℃の温度範囲では、セメントのスケルトンの分解の方が卓越し、繊維混入の有無は見られないことを示した。空隙率と量測定結果を氏家らの提案式に用いて透気係数を推定したところ、常温から400℃への変化で透気係数が1桁大きくなるもの、ポリプロピレン繊維混入の有無による違いは見られなかった。
コンクリートの圧縮強度と爆裂性状の関係を透気率との関連で考察するため、既存のシリンダー加熱実験において用いられた試験体の透気率を空隙径分布から推定した。その結果、圧縮強度が60MPa以上で、比透気係数が10の-7乗以下になると、含水率が高いものに爆裂が生じやすかった。
骨組み中のコンクリートの応力状態と爆裂やひび割れとの関係を考察するため、従来行った柱梁不静定骨組に対する耐火試験結果について,その挙動を有限要素解析によって追跡した。また、ひび割れのある鉄筋コンクリート梁に対する耐火試験結果のデータ分析を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

熱水分解析モデルについては、熱伝導と水分移動を連立させた解析モデルの検証のためプログラムのチェックを行ってきた。熱応力解析プログラムも、プログラムチェックを引き続き行っているが、当初の見込みよりも作業が複雑なため若干の遅れを生じている。
繊維混入に伴う物性の変化については、文献調査のまとめを急いでいる。これまでのところ、熱膨張係数を中心にしてデータを収集してきたが、弾性係数についてもデータ収集を引き続き行う。

今後の研究の推進方策

解析プログラムの改良については、精力的に労力を投入して遅れを取り戻して計画通りに戻す。当初計画していた透気係数の直接測定は、測定技術上難しいことが判明したため、空隙径分布の測定から推定する方法に代替した。また、熱膨張ひずみに加えて乾燥収縮ひずみの測定を追加する可能性を検討中である。

次年度使用額が生じた理由

加熱時の空隙圧力測定について、研究を進めてきた段階で重要度が下がり、実験を延期している。

次年度使用額の使用計画

乾燥収縮の影響を検討する必要が生じてきたので、加熱時の空隙圧力測定のために確保した予算を、乾燥収縮測定のために使用する計画を検討している。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015

すべて 学会発表 (7件)

  • [学会発表] 繊維混入が高強度コンクリートの加熱後の細孔構造・透気性に及ぼす影響に関する実験2015

    • 著者名/発表者名
      寺田啓介、李在永、原田和典
    • 学会等名
      平成27年度日本建築学会大会
    • 発表場所
      平塚市
    • 年月日
      2015-09-04 – 2015-09-06
  • [学会発表] 繊維混入が高強度コンクリートの加熱後の細孔構造・透気性に及ぼす影響に関する実験2015

    • 著者名/発表者名
      寺田啓介、李在永、原田和典
    • 学会等名
      平成27年度日本建築学会近畿支部研究発表会
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-28
  • [学会発表] コンクリートの圧縮強度と細孔径分布および比透気率の関係2015

    • 著者名/発表者名
      李在永、原田和典
    • 学会等名
      平成27年度日本建築学会近畿支部研究発表会
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-28
  • [学会発表] 繊維混入が高強度コンクリートの加熱後の細孔構造・透気性に及ぼす影響に関する実験2015

    • 著者名/発表者名
      寺田啓介、李在永、原田和典
    • 学会等名
      平成27年度日本火災学会研究発表会
    • 発表場所
      米沢市
    • 年月日
      2015-05-16 – 2015-05-17
  • [学会発表] コンクリートの強度による爆裂性状と比透気率との関係2015

    • 著者名/発表者名
      李在永、原田和典、クオン ヨンジン
    • 学会等名
      平成27年度日本火災学会研究発表会
    • 発表場所
      米沢市
    • 年月日
      2015-05-16 – 2015-05-17
  • [学会発表] Experimental study on influence of crack width on fire resistance of reinforced concrete members2015

    • 著者名/発表者名
      Ayano Amikura, Mohammad M. Raouf-fard and Minehiro Nishiyama
    • 学会等名
      Workshop for Fire-Structure Interaction and Wildland-Urban Interface (WUI)/Urban Fires
    • 発表場所
      Gaithersburg, USA
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-19
  • [学会発表] Fire Resistance of Reinforced Concrete Frames Subjected to Service Loads2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammad M. Raouf-fard and Minehiro Nishiyama
    • 学会等名
      Workshop for Fire-Structure Interaction and Wildland-Urban Interface (WUI)/Urban Fires
    • 発表場所
      Gaithersburg, USA
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-19

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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