2014 Fiscal Year Annual Research Report
繊維シート補強したコンクリ－トの繰り返し温度履歴による界面のせん断挙動
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24560572
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| Research Institution | Gunma National College of Technology |
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Principal Investigator |
田中 英紀 群馬工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (30551725)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 繊維シート補強 / 繰り返し温度履歴 / 界面はく離 / 累積損傷 / 凍結融解 / 有限要素法 / 損傷力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
繊維シートは土木構造物の補修・補強工法として利用され、軽量で高強度・高弾性と言う長所から、兵庫県大震災以降特に耐震補強として活用されている。
今回の研究では最も利用頻度の高い炭素繊維、アラミド繊維の各シートに着目し、ほとんど解明されてなかった冬季の厳しい温度履歴（繰り返し温度疲労）による各繊維シート、下地処理材、母材コンクリ－トとの付着特性に関して凍結融解試験を用いて調査した。繰り返し温度履歴による挙動に着目した主な理由としては、繊維は負の線膨張係数（-2～-5×10-6/℃）を有しており、正の線膨張係数を有する母材コンクリ－ト（10×10-6/℃）や接着剤のエポキシ樹脂間でずれ変形が生じて、繰り返し温度疲労によって構造耐力（補強した効果）を低下させることが懸念されたことであり、数千サイクルまで実験で確認した事例も少ないことが挙げられる。
特に、本年度の研究成果は、昨年度は2,500サイクルまで得られた温度履歴のデータを6,000サイクルまで負荷して結果をまとめたことである。具体的には、①各試験体の温度－主ひずみ曲線から炭素繊維シートが損傷しやすいこと、②母材コンクリ－トと下地処理材間、下地処理材と繊維シート間（エポキシ樹脂も含む）の積層方向の相対主ひずみをサイクル数に応じて整理して、エポキシ樹脂と繊維間で抜け出しによる損傷が生じることを特定した、③積算温度から、実験での6,000サイクルまでの負荷が想定地域（北海道日高市）で約４年間の温度負荷と同等であることを推定した、④損傷力学に基づく三次元有限要素解析より、母材コンクリ－ト自身の応力状態では、設定した繰り返し温度履歴による疲労損傷は生じないことを確認した等が挙げられる。
さらに、今後は夏季温度履歴での界面挙動調査と各繊維の直交異方性を考慮した数値解析を実施し、温度履歴による総合的な累積損傷を評価したいと考えている。
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