2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation on the mechanism of reducing fire spalling by fibre mixing to high-strength concrete
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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, 工学研究科, 教授 (90198911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西山 峰広 京都大学, 工学研究科, 教授 (50183900)
山崎 雅弘 岡山理科大学, 工学部, 教授 (60240826)
李 在永 東京理科大学, 理工学部建築学科, 助教 (20778625)
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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 / 空隙圧力 / 熱応力 / 繊維補強 / 細孔径分布 / 比透気率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高強度コンクリートの爆裂発生メカニズムとその制御に関して、ポリプロピレン繊維を混入した高強度コンクリートについて、繊維の溶融と焼失が力学的性質と透気係数に及ぼす影響を考察した。試験体は、水／結合材比２０％で造られた１２０ＭＰａの高強度コンクリートで、繊維以外の組成が等しい２種類の調合である。１つは１．５ｋｇ／ｍ３の繊維を含み、もう一つは繊維を含まないものである。加熱温度は、常温、１２０、２００、３００、４００℃とし、融点および焼失温度を含む範囲を設定した。加熱冷却後の圧縮試験で弾性係数とポアソン比を測定し、試験後の破片から細孔径分布を測定して透気係数を推定した結果を考察し、繊維の溶融と焼失が圧縮強度と弾性係数に及ぼす影響は小さいこと、また、空隙の溶融および焼失による空隙の増加量は小さく、透気係数に換算するとその影響はほとんど無いことを明らかにした。
爆裂発生原因を、水分蒸発による空隙内の水蒸気圧力上昇と表面と温度分布により生じる熱応力と想定して熱水分移動および応力解析を行った。熱水分移動解析では、実質部の熱伝導、空隙内の空気および水蒸気の流動、物理吸着水の蒸発、結晶水の熱分解を考慮して、温度分布、空隙圧力分布および含水率分布の時間的変化を予測した。さらに、熱水分移動解析の結果を用いて空隙圧力を考慮した熱応力解析を行った結果、コンクリートの圧縮強度が１００ＭＰａを超え、空隙が含水で飽和している時にのみ空隙圧力が引張強度を超えた。既往の実験では、圧縮強度約６０ＭＰａ以上、空隙飽和度約８０％以上で爆裂が生じているので、解析で求めた爆裂条件は過小評価である。そのため、含水蒸発時の乾燥収縮により発生する応力が原因となると想定して、熱膨張ひずみと乾燥収縮ひずみの測定を進めている。また、実大試験体の加熱冷却後の後の載荷試験をシミュレーションし、火災後の残存耐荷重性能を評価した。
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