2019 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of judgement method of spalling risk of concrete cover due to rebar corrosion
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18H01510
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中村 光 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60242616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 泰人 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10718688)
山本 佳士 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70532802)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 鉄筋腐食 / コンクリート片剥落強度試験 / ひび割れ幅変化 / 温度履歴 / 剛体バネモデル / 剥離強度 / 非破壊試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は、各種条件での内部ひび割れ進展とコンクリート片剥離強度の関係把握に関する以下の4項目の検討を行った。
①各種腐食条件下のコンクリート片剥離強度ならびに剥離情報の実験的評価： 構築した剥離強度試験法で、鉄筋かぶり、鉄筋腐食量を変化させた腐食ひび割れ供試体を用いて、コンクリート表面での荷重作用に対する剥離強度と剥離情報を評価した。その結果、剥離強度には、腐食ひび割れの長さよりも、鉄筋かぶりの影響が大きいこと、剥離範囲は内部ひび割れ範囲と概ね等しいことを実験的に明らかにした。
②環境作用が腐食ひび割れの進展に及ぼす影響の実験的評価： コンクリート表面の温度履歴を制御し、温度変化が内部ひび割れに与える影響を検討可能な実験手法を構築した。構築した実験手法を用い、ひび割れ部で5度程度の温度変化で、荷重作用により剥離が発生する時点のひび割れ幅変化と同程度のひび割れ幅の変動が生じることを明らかにした。
③コンクリート片剥離挙動の数値解析による評価： 構築した内部ひび割れが発生しているコンクリートの剥離強度を評価可能な解析手法により、内部ひび割れパターンと剥離挙動の関係の検討を行った。その結果、剥離発生までのコンクリート表面の変形は非常に小さいこと、剥離強度はひび割れ端のコンクリート表面までの距離に最も関係があることを明らかにした。
④非破壊試験によるコンクリート内部の鉄筋腐食ひび割れの評価： 剥離強度試験に先立ち、鉄筋腐食による内部ひび割れの状態を把握するために、打音と電磁波レーダによる非破壊試験を行った。その結果、今回用いた非破壊試験は、ある程度のひび割れ幅が発生した場合のひび割れ範囲を把握することは可能であるが、剥離強度に最も関係する可能性が高いひび割れ端のコンクリート表面までの距離を評価すること困難であるという結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度に予定していた、①各種腐食条件下のコンクリート片剥離強度ならびに剥離情報の実験的評価、②環境作用が腐食ひび割れの進展に及ぼす影響の実験的評価、③コンクリート片剥離挙動の数値解析による評価、④非破壊試験によるコンクリート内部の鉄筋腐食ひび割れの評価、の４項目についてはいずれも着実に検討を行った。
①の項目については構築した試験方法で、腐食ひび割れ部のコンクリートの剥離挙動の評価を実験的に行うことができ、荷重作用によりかぶりが剥離する場合の挙動や、剥離強度に影響する要因を見出すことができた。②の項目については、内部ひび割れ部の温度変化が内部ひび割れに与える影響を評価できる実験方法が構築でき、実際に温度変化の影響を測定することができた。③の項目については、構築した数値解析手法により、内部ひび割れパターンを変化させたパラメトリック解析を実施し、剥離強度に与える要因がひび割れ端のコンクリート表面までの距離であることを明らかにできた。④の項目については、電磁波レーダと打音による非破壊試験を実施し、非破壊試験結果の適用範囲を明確にできることができた。
4項目のいずれも予定通りの内容を概ね実施し、新たな知見を得ることができた。また査読付き論文が3編掲載されるなど、得られた成果の公表も予定通りできたことから、総合的に「概ね順調に進展している」と自己評価を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度の2020年度には、各種条件での内部ひび割れ進展とコンクリート片剥離強度の関係把握に関する以下の3項目に関する研究を行う。
①各種内部ひび割れパターンでのコンクリート片剥離強度ならびに剥離情報の体系化： いくつかのパターンの模擬内部ひび割れを有する供試体を作成し、構築した剥離強度試験法で、内部ひび割れパターンと剥離強度・剥離情報の関係を実験的に評価する。一方、構築した内部ひび割れが発生しているコンクリートの剥離強度を評価可能な解析手法を用いて、パラメトリックな検討を行う。実験および解析での検討結果をふまえ、内部ひび割れパターンと剥離強度・剥離情報の関係を体系的に評価する。
②環境作用が内部ひび割れの進展に及ぼす影響の評価： かぶり剥落発生は、鉄筋腐食の膨張力や外力の作用ではなく、温度変化などの環境作用によるとの新たな発想のもと、昨年度構築した温度作用を受ける場合のひび割れ進展評価実験方法により、コンクリートの温度変化が内部ひび割れに与える影響を検討する。温度変化は氷点下の場合も対象とし、広範な温度範囲に加え湿度の影響も含めて、内部ひび割れが腐食以外の作用によりどのように進展するかを実験的に明らかにする。
③非破壊試験結果と剥離強度の関係評価： 剥離強度試験に先立ち、非破壊試験を行いひび割れパターンに対する非破壊試験での評価を行う。内部ひび割れと剥離強度の関係、内部ひび割れと非破壊試験結果の関係を検討し、非破壊試験結果に基づく剥離強度判定の方法を検討する。なお、非破壊試験方法は、現状の実務的な状況を考えて打音試験とする。また打音試験では、一般的なハンマーによる打音とともに、遠方から非接触で打音可能なレーザー打音法を用い、新たな打音法適用時の評価の可能性も検討する。
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