フレッシュコンクリートの流動シミュレーション方法に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450220
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 谷川 恭雄 名古屋大学, 環境学研究科・都市環境学専攻, 教授 (70023182)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒川 善幸 名古屋大学, 環境学研究科・都市環境学専攻, 助手 (50242839) ; 森 博嗣 名古屋大学, 環境学研究科・都市環境学専攻, 助教授 (80157867)
• Keywords: 回転運動 / 間隙通過性 / 粘塑性サスペンション要素法 / 仮想粗骨材径 / 材料分離 / 粘塑性有限要素法 / せん断ボックス試験 / せん断ひずみ依存モデル

Research Abstract

本研究課題の目的は、フレッシュコンクリートの流動シミュレーション方法の確立にあり、レオロジー物性の評価方法、構成モデルの提案、各種流動解析技術の開発とその利用方法などに関する一連の研究を実施することにある。本年度は、以下の研究を行った。
1.骨材の回転運動を考慮した粘塑性サスペンション要素法による流動解析
従来、粘塑性サスペンション要素法を用いて2相材料の流動解析を行ってきたが、骨材節点の回転運動を考慮するように改良を行った。これにより、壁面との摩擦や間隙通過時の閉塞現象などがより適正に評価できることが確認された。
2.仮想粗骨材径を導入した粘塑性サスペンション要素法による2次元流動解析
ミクロなモデル化を行う粘塑性サスペンション要素法では、3次元解析は現状では計算負荷が大きく、現実的ではない。しかし、2次元解析では、骨材間のマトリックス分通過が完全に阻止されてしまうなど、材料分離のシミュレーションに不都合であった。そこで、仮想粗骨材径を設定して、その範囲でマトリックス分を通過させるように改良を行った。その結果、流出分離試験のシミュレーションにおいて、流出量の変化が再現可能となった。
3.せん断ボックス試験によるレオロジー特性の測定とモデル化
軟練りから比較的硬練りまで広範囲なフレッシュ性状の試料の測定が行えるせん断ボックス試験装置を改良した。小型化により測定を簡便にしたほか、カウンターウエイトを除去して慣性の影響を除去することに成功した。セメントペースト、モルタルを試料として測定した結果、これらのレオロジー性質にせん断ひずみ依存性が確認され、特に細骨材の混入によりその傾向が顕著になることが確認された。
また、このせん断ひずみ依存型モデルを用いて粘塑性有限要素法による流動シミュレーションを行った結果、変形に伴って流動性が低下する様子が再現された。

Research Products

• [Publications] Mori, H.: "Analytical Study on Passability and Segregation of Fresh Concrete by Viscoplastic Suspension Element Method"Transactions of the Japan Concrete Institute. Vol.23. 9-16 (2001)
• [Publications] 金 泰植: "骨材の回転運動を考慮した粘塑性サスペンション要素法によるフレッシュコンクリートの鉄筋間通過性に関する解析的研究"日本建築学会大会学術講演梗概集(関東). A-1. 177-178 (2001)
• [Publications] 拓殖崇徳: "仮想粗骨材径を導入した粘塑性サスペンション要素法によるフレッシュコンクリートの材料分離挙動のシミュレーション"日本建築学会大会学術講演梗概集(関東). A-1. 179-180 (2001)
• [Publications] 金 泰植: "粘塑性空間要素法によるフレッシュコンクリート内の固体沈下および気泡上昇のシミュレーション"日本建築学会東海支部研究報告集. No.40. 1-4 (2002)
• [Publications] 李 建哲: "増粘剤の添加がセメントペーストのレオロジー性質に及ぼす影響"日本建築学会東海支部研究報告集. No.40. 5-8 (2002)
• [Publications] 高田信之: "小型せん断ボックス試験によるフレッシュモルタルのレオロジー性質に及ぼす細骨材混入の影響に関する実験的研究"日本建築学会東海支部研究報告集. No.40. 9-12 (2002)