2014 Fiscal Year Research-status Report
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
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26630263
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
原田 和典 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90198911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
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。
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| Strategy for Future Research Activity |
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。
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| Causes of Carryover |
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。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
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。
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