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【カテ ゴ リーII】 口本建 築学 会構 造 系論 文 麋 第587寥..7−14,LtOf)5.年 1 月
」.Struct. C/ons しr. Eng ., AI 」、 No .587、7−14、 Jan.,2UU5
膨張材及 び 収縮低減剤 を併用 した コ ン ク リー
トの ひ び 割 れ 抵抗性 に 関す る研 究
ASTUDY ON RESISTANCE AGAINST CRACKING OF CONCRETE
USING EXPANSIVE ADMIXTURE AND SHRIKAGE REDUCING ADMIXTURE
百 瀬 晴 基 *
, 閑 田 徹 志*
石 田 雅 利 ** 桜 本 文 敏 * * * *
Hantki ル10躍 05E , Tetsuslzi KA 八のL4, Masatoshi ISHIDA
and Fumit θshi SAKURAMOTO
In this paper , tests fbr drying shrinkage cracking of restrained concrete adding expansive admixture and
shrinkage reducing admixture were carried out . The effect of several factors on resistance against cracking was
investigated experjmentally . Experimental results were analyzed by a step・by・step method , with which
experimental results were reasonably reproduced . As a result , it was confirrned that step −by ・step method can
predict analytically stress behavior of cQncrete with expal 】sive admixture .
Key ω ords : CJoncrete, Expans’ve AdmiXture, Shrinkage Reducing ’4dmixture, Resistance Against CracA’ing
コ ン ク リー
ト,膨 張 材 ,収 縮 低 減 剤 ,ひ び 割 れ 抵 抗 性
1. は じめ に
近年,「住 宅 の 品質確保 の 促進等 に 関す る 法律」が施行 され るな ど,
コ ン ク リー
トの 耐久 性 に 対 す る社 会的 関心 が 高 ま っ て い る。耐久 性
に 大 き な 影 響を 及 ぼす現 象 と し て コ ン ク リー
トの ひ び割れ が あ り,
ひ び割れ 発生 の 有 無及 びひ び割 れ 幅を予 測 す る技 術,ひ び割れ を 低
減 させ る 技 術は 未 だ確 立 され て い る と は 言 い 難 い の が 現 状 で あ る。
こ の よ う な ひ び割 れ 制 御 技術 を高 い 信頼 性 で 実 施 す る こ と は 社 会
的要 請で あ り.非 常 に重 要 で あ る と言 え る。
ひ び割 れの 低 減技 術 と して,収縮 量 を低 減 させ る 調 合 及 び材料 の
使用,散 水養生 等の 施工 法,目地 を 多 く設 け る等 の 設 計 法が有効 で
ある 。そ の 中で も,ひ び 割 れ 低減 に 有効な 材料 と して ,膨 張材,収
縮低減剤 等が挙 げ られ る が,こ れ らの ひ び割れ低 減効果 が定量 的に
解 明 され て い る とは言 い 難 い 。これ らの 材 料の 選 定及 び組み 合わ せ
を行 うた め には,各材料 を用 い たコ ン クリート及 び組み 合わせ たコ
ン ク リー
トの ひ び 割 れ抵 抗性 を 同 じ 指標 で 定 量 的 に 把 握す る 必 要
が あ る。こ れ ら の 材 料 を使 用 した場 合 に お い て ,事 前 に そ の ひ び割
れ低減効果 を予 測 する こ と がで きれ ば,RC 躯体 に お ける ひ び割 れ
を制御 で き る も の と考 え られ る。
収縮低 減剤 を混 入 した コ ン ク リートに つ い て は,実躯体 に おい て
ひ び割れ低 減効果 があ る事 を 実証 す る1)も の の ,耐凍結 融解 性 の 低
下1)や,強度 低下 21等が ある と報告 さ れ て い る。ま た,乾燥 ク リ
ー
プの 減少 に 関す る機 構解 明に取 り組 む研究 も行な われ て い る3)。膨
張材 を 混入 した膨張 コ ン ク リートに つ い て は,これ まで 材 料特 性 に
関す る 多 く の 研 究が 行わ れ て い る。例え ば,岡 村 等は 拘 束条 件 下 に
お け る 強 度 性状,膨張 量 に 与え る 温度 の 影 響等4}5},膨張 コ ン ク リ
ートの 基 礎 的な 材 料 特性 を 明 らか に し,最近 で は 細 田 等 が膨 張 コ ン
ク リー
トの ひ び 割れ 抵 抗 性 を 把握す る た め,引張 応力下 に お け る挙
動 の研 究等6)を 行 い 引 張 応 力下 に お い て 非 線 形な 挙 勤 を 示す 事な ど,
膨張 コ ン ク リー
トの ひ び割 れ 抵抗機 構 を解 明 して い る。
膨 張 コ ン ク リー
ト にお け る ひ び 割 れ 低減 効 果 を予測 す る た め に
は,膨 張 コ ン ク リー
トの 最大 の 特徴 で あ る材 齢初期 の 膨 張に よ る ケ
ミカ ル プ レ ス トレ ス を 定量 的に 予 測 する 必 要が あ る が,現状 で はこ
の予 測 方法 は確 立 さ れ て い る とは 言 い 難 い 。こ の 予測 に 関連 した知
見 と して,辻 等 が 提 案 して い る 仕 事 量一
定 則が 良 く 知 られ て い る が
τ),これ は 内 部 拘束 の 程 度 に よ ら ず膨 張 材 の 鉄 筋 に 与 え る 仕事 量 は
同 じで あ る と い う も の で あ り,外 部 拘 束 が 支配 的で ある 建築 構造物
で は 外部 拘 束 に よ る 拘 束 度 が 自 明 で な く仕 事 量 を容 易 に 算 出す る
事は で きな い た め,仕事 量一
定則 を 適 用す る事 は 難 し く仕事量一定
*
鹿 島技術研 究所建 築生産 ク..ル・プ 研 究 員
’*
鹿 島技 術研 究 所 建 築 生 産 グ ルー
プ 上 席 研 究 員・Ph、D 、
窄騨鹿島建 設 IT ソ リ tt.一ン ヨ ン 部 グル
ー一プ リ.一ダー*”*
鹿 島技 術研 究所 建 築生 産 ク.ル・.一プ グル
ーブ l!・・ダ ・一
Research Engineel’, Kali111a Technic.tal Reseallch InstituteSupervisory Research El/gineer , Kalima Tech − ical Research InstiLuLe, Ph. D .Gr {川 p Manager , Kajhna Intelligcnt SysLem DepartmentGmuP Manager , Kajil− a Technical Research Institutc
7
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則 以外 の 方法 で ケ ミ カル プレ ス トレ ス を 予測 する 必 要 が あ る。
仕事 量一
定 則 以外 の 予測 手法 と して 佐藤 等 は線 形 ク リープ則 を
用 い た応 力解析 に拠 っ て,自己収縮低 減 を 目的に膨 張 材 を混 入 した
高 強 度 コ ン ク リートの 応 力解 析 を実 施 して お り,結合 材が 強 固で あ
る 高強 度域 で は 線形 ク リープ則が適 用 で きる 事 を 証明 し て い るH)。
一定 持 続 応 力 下 に お け る 弾性 ひ ず み と ク リ
ープひ ず み が 比例 関係
で あ る 線形 ク リープ則 が 成立す る に は,組 織が ある 程度 の 強度 を発
現 して い る必 要が あ る と推 測 さ れ る た め.高強度 コ ン ク リートに比
べ て 組 織 の 強 度発 現 が 遅 い 普 通 強度 域 の 膨 張 コ ン ク リートに つ い
て 線 形 ク リープ則 の 適用 性 を確 認 す る必 要が ある が,そ の 適 用性 に
っ い て 詳細 に検討 され て い る と は言 い難 い。
本 論で は,ひ び割 れ 低 減 に有効 な 材料 の ひ び割 れ抵抗 性 を評価 す
る こ と を 目的 と して ,こ .れ ら の 材 料 を混 入 し た コ ン ク リー
トに つ い
て 一軸拘 束実 験 を 行 い 独 自 の 評 価 指 標 を 導 入 して ひ び 割 れ 抵抗 性
を 定量 的に 評 価 し た。さ ら に,膨 張 コ ン ク リートの ひ び割れ 低減効
果 の 予 測 手 法 と し て 線 形 ク リープ則 を 用 い た 応 力解析 の 適用 性 を
検 討す る た め,一軸拘 朿実験 を 行 っ た 代表 的な調 合 に つ い て ,Step
by Step法 91を 用 い た 応 力解析 を行 っ た。
内部拘束鉄筋 D32 ひ ずみ ゲージ
一 。
600 300 600
定着区 間
(付糶 糴間)定 着区間
1500
100.rr
..恒 仁
2. 実験概要
2,1 実 験要 因
表一1 に 実 験 要 因 と 水 準 を 示 す e 今 回 の 実験 で は,膨 張材 量
(O、10,2ekg/mり,収 縮低 減斉1]量 〔0,3.6kg/m3}の 他 に,一般 的 に 収 縮
量 に 影 響 を 与え て い る と 言われ て い る セ メ ン トの 種 類,水 結合材 比 ,
骨 材 種類 に つ い て 検討 した。セ メ ン ト種 類は ,C コA が 多 く粒 子 が細
か い セ メ ン トほ ど 収縮が 人き く,せ っ こ うが 多 くな れ ば 収 縮 が 減少
し,骨材 は 主 な 収 縮成分 で あ る セ メ ン トペー
ス トを拘 束 す る 働 き を
す る た め,その ヤ ン グ係 数の 大 小や 吸水 率の 大 小 が コ ン ク リー
トの
収 縮 に影 響を与 え る と言 わ れ て い る10〕。本実験 で は 表一
…に 示 す計
17調 合 つ い て ひ び 割れ 発生 に与 え る 影 響 に つ い て 検 討 した。
2.2 使用 材料及 び 調合
表一2 に使用 材 料,表一3 に 代表的な 基本調 合表 を示す。セ メ ン ト
は 普通 ボル トラ ン ドセ メ ン ト 似 ド,普 通 セ メ ン ト),低 熱ボル トラ
ン ドセ メ ン ト 〔以.ド,低 熱 セ メ ン ト}を使 用 し,骨材 は硬 質砂岩 を 基
準 と し,石 灰 岩,安 山岩 を 使用 した。膨張 材は エ トリ ン ガイ ト ・石 灰
複 合系 の 低 添 加 型 膨 張 材,収 縮 低減剤 は 低級 ア ル コ ール 系 を使 用 し
た。調合 は 単 位水 量 ITOkg/mS,空気量 4.5%と し,水結合材 比,膨 張
材 量,収 縮 低減剤量 に つ い て は表一1 で 示 し た 水準 と した。膨 張材
は 単位 セ メ ン ト量 の外割 り,収 縮低減剤 は単位 水量の 内割 りと した。
2,3 実験 方法
実験 は一軸拘束 試験 (JCI 自己収 縮応 力試験 方法 {案}ll)
に 準ずる )
及 び 無 拘 束 試 験 の 2 種 類 と し,図一1 に 示 す試 験体 に よ り行 っ た。
試 験体 数 は 1調 合 当 た り一軸拘 束試験 3体,無 拘束試験 2体 と し た。
一軸拘 束 試 験 体 に つ い て は ひ ず み ゲー
ジ に よ り鉄筋 の ひ ず み 量 を,
無拘 束試 験 体 に つ い て は 埋 め 込 み ゲージ に よ りコ ン ク リートの ひ
ず み 量 をそれ ぞ れ 計測 した c な お,一軸拘束試 験で は コ ン ク リ
ート
の 内 部発生 応 力を 鉄 筋の ひ ず み 量 か ら計算に よ っ て 求 め た。試 験体
の 養生 は材 齢 7 日ま で封 緘し,そ の 後 20℃,RH60%の 環 境一ドで 測定
した。また,1 調 合 に っ き φ 100 × 200mmの 試験体 を 12体,φ150×
150mmの 試験体 を IZ体 作製 し,そ れ ぞ れ 材 齢 7,14, L8,182日に
埋め込みゲージ
岡 璋野図一1 試験体詳細 図
上 ;一
軸拘束試験体
下 :無 拘束試験体
単 位 ; rnrn
表一1 実験要 因 と水準
NQ 記 号 セメン ト種 類W/B
〔勤粗骨材 種 類
膨 張 材量
(k 〆m3
収 縮低 減剤 量 ヨ k 、〆m
1L −45−S−20−0 o
2L −45−S−20−3 20 3
3L −45−S−20−5 45 6
4L −45−S−10−0 LPC . 低 熱
ボル トラン ド
セメン ト
S:硬 貿砂 岩 10
5L −45−S−0−0 0o
6L −40−S−20−0 4020 0
7L −50−S−20−0 50
8N −45−S−20−6 6
9N −45−S−20−3 20 3
10N −45−S−20−0S 硬 質 砂 岩
11N −45−S−O−0 45o
0
12N −45−L−20−6 L:石灰岩
r3N −45−A−20−6
NPO : 普通ボル トラン ド
セ メント
A.安 山 岩
20 5
τ4N −40−S−20−6 20 5
15N −4D−S−O−040
0 o
16N −50−5−20−6S:硬質砂岩
20 6
17N −50−S−G−O50
0 0
表一2 使用材 料
項目 種類等 。m3
晋通ボル トラ ン ドセメン ト 3.16セ メ ン ト
低 熱ボル トラ ン ドセ メ ン ト 322
細骨材 静岡産 山砂 2.62青梅産硬 質砂岩 2.55
粗 骨 材 .鳥形 山産 石灰 岩 z.50蓼科 産安 山 岩 Z.50
膨 張 材 工 トリンガイト・石灰 複合系 3.20
収縮 低 減剤 低 組アル ⊇一
ル 系 1.00高性能 AE滅 水剤 ポリカル ボン酸 系 1.00
表一3 基本調合 表
質量〔kg〆m )
NO 記号W /B
s〆a
〔覧)
位水
〔kg/m3 ) セメン ト 膨 辛 . 季 収 減翔
】〜5 〔L−45−S−20−O} 4545 .017035B0 〜207899730 帽5
6L −4D−s−20−D4043 .817D4052075097307L −50−S−20−05046 .017032020820973o
8〜11 (N−45−S−20−6) 4544 .8170358O 〜209019730 −6
12N −45−L−20−54544 .817035820901995513N −45−A −ZO−54544 .8170358209019885
14.T6 (N−40−S−20−6) 4043 .51704050 〜20852973o 〜6
15.17 〔N−50−S−20−6} 5045 .8170320o −20933973o 〜5
表一4 強度試 験結果
8.
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おい て 3体 づ っ 圧 縮強度試 験 UISA1108}及 び ヤ ン グ係数試 験 (JIS
A1149 },割 裂引張 強度試験 〔JISAll13 )を行 っ た。
2,4 一軸拘 束試験 及び無拘 束試験評 価方法
図一2 に
一一軸拘束試 験の 評価 方 法,図一3 に 無拘束 試験 の 評価 方
法 を 示 す。一軸拘 束試 験及 び 無拘束 試験 を 評価 す る た め,膨張 量,
収 縮量 ,ひ び割れ 抵抗 性 に注 目 し た。膨張量 の 評 価値 は,図一3 の
最 大 自由膨 張ひ ず み 畠 雌 X)及び 図一2 の 最大拘束 圧 縮 応力 a。CEX〕と し
た。収 縮量 の 評価値 は,図一3の 材 齢 9t 日 自由収 縮ひ ず み ε, 、h(EX ,91)
と し た。た だ し、膨 張 材 を 混入 した 調 合 に つ い て は ,最 大 膨張 時 の
ひ ずみ と材 Pt 91 日 で の ひ ず み の 差 を材 齢 91 日 自由 収 縮 ひ ず み と し
て 収縮 量 の 評価 値 と した。
ひ び 割れ 抵抗 性 の 評 価値 と して は,温 度応 力 ひ び 割 れ の 予 測 に用
い られ るひ び割 れ指数 が 挙 げ られ るがi2),こ の ひ び割れ 指数 は 実験
結 果 を 評価 す る た め の 指標 で は な く応 力解 析結 果 を 評価 す る指 標
で あ り,拘束試 験 にお い て ひ び割れ が 生 じ る場合 は ひ び割れ 後 応力
が 開放 さ れ て しま う た め ひ び割 れ 指 数 に 拠 っ て 拘束 試 験結 果 を 適
切 に 評価す る 事 は で き な い 。ま た,拘束 試験結果 の 評 価 値 と し て ひ
び割 れ 材 齢が 多 く用 い られ る が例えば ]e・),本 実験 で は ひ び 割れ が 発 生
し て い な い 試 験 体 が 多 数 あ る た め,ひ び割 れ 材 齢 だ け で は 全 て の 試
験 体 の 評 価 が で き ず,そ の 他 の 指標 を 用 い て ひび割 れ 材 齢 を補 完 し
ひ び割 れ 抵 抗 性 を 評 価 す る 必 要 が あ る。今 回 は式 {D 及 び を 用 い
て ひ び割れ 抵 抗 性 CR を定義し評 価値 と し た。
CR は拘 束試験結果 を 比較 的短期 に 評価す る ため 材 齢 91 日 の 時 点
で 評価 する 式 と した。材齢 91 日以 前 に ひ び割れ が 華
表一4 に 強度 試験結 果 を,表一5 に一
軸 拘束試験 及 び無拘 束試 験
結果 の 各評価値 の一
覧 を,図一4.1〜4,4 に 各評価値 に 与 え るセ メ ン
ト種類 の 影響 を示 す。図 中に は平均 値 を黒 印,試験 体毎 の 値 を 白印
で 示 して い る。図一4.1及 び図一4,2か ら,膨張量 は e。 sh 〔EX 〕及び a,、CEX}
共 に,低熱セ メ ン トの 方が 大き い 結 果 とな っ た。この 事 か ら,膨張
材と低熱 セ メ ン トの 組 み 合わ せ は,膨 張 材 に よ る ケ ミ カ ル プ レス ト
レス が 大 き く な る 事が 分か っ た。
g .(EX 〕は 低熱セ メ ン トの 方 が 大き い が,図一4,4 か ら CR は 普通 セ メ
ン トと 同程度 の 結 果 と な っ た。こ れ は,a .CEX♪は 低熱 セ メ ン トの 方が
大 き く ひ び 割れ 低減 に有 利 で あ る が ,ひ び 割 れ 時拘束 応 力 に つ い て
は 普通セ メ ン トの 方が 大 き く 有利で ある た め,効果 が 相殺 さ れ ,CR
と して は結 局大 き な 差 に な ら な か っ た と考 え られ る 。た だ し,今 回
作製 した試 験体 は IOOXIoe皿m の 小 さい 断 面で あ り,初期 の 温度.L
昇が 小 さ く材齢 7 日以 降は 気 中養生 と した事 もあ っ て,低 熱セ メ ン
トの 強度 発現 が 遅 く,割 裂 強度 が低 か っ た事が 考 え られる 事 か ら,
断面 が 大 き い 実躯 体 で は 強度 発 現 の 改 善 に よ っ て 割 裂強 度が 増 進
し,ひ び 割 れ 抵 抗性 が 大 き くな る 呵能性 が ある 。
3.2 水結 合材 比 の 影響
図一5.1〜5.4 に 各評価 値 に 与 え る 水 結 合材 比 の 影響 を 示 す。図一
5.1及 び図一5,2か ら,膨 張 材 を混 入 し た 調 合 に お い て ,無 拘 束 試験
休 の 島 莊 X 〕は 水 結 合 材 比 が 人 き くな る に従 い 人 き くな っ て い る が,
拘束 試験体 の α.IEX>に対す る 水 結 合比 の 影響 は み られ な か っ た。
過 去 の 文献で も こ の 実験 結果 と 同様 に.水結合材比 が 小 さ い ほ ど
100
生 ・・ い ・讖 体 に つ い て は式 (D ・・抛 ひ 幽 製 纛
犠 鬻 礁縱鑑 嬲ぎ 憙
1籌蕪1濕 1難lll 糠・ 余 ・度 は ひ び鞴 鍍 ・ 黝 鍍 ・ o・・・・… 仮鬟
一畷
定 し,ひ び割 れ 強 度 と 材 齢 91 日時 点 の 拘 束 応 力 と↑g−
の 差 か ら算 出 して い る。ひ び割 れ 材齢か ら算 出 し 羃
た CR の 値 とひ び割 れ 発 生 ま で の 余力 度 か ら算出
し た CR の 値は必 ず し も等価 で は な い と考 え られ
るが ,ひ び割 れ 発 生 ま で の 余 力度 と材 齢 91 日 以 降
に ひ び割れ が発 生 す る まで の 材 齢 に は相 関関 係 が
あ る と 考 え られ る 事 か ら,ひ び割 れ 材齢 を 補 完 す
る 指標 と して ひ び割 れ 発 生 ま で の 余 力度 を 適 用 す
る 事 は一
定 の 合 理 性 を有 して い る と考 え られ る。
C 尺 は 引張 応 力が 痴 Llの 0.7 倍 を超 え た時点 で ひ び
割 れ が発生 す る 場合,CR < 1 で は 材 齢 91 口 以 前
で ひ び割れ が 発 生す る事 を 表 し,CR > 1で は材 齢
91 日で ひ び割 れ が発 生 して お らず値 が大 き い ほ ど
余力度が 大き い事 を示 して い る。
CR≡t./91 (0〈 tc〈91) (1)
CR=1+(0.7×fFcg1)−
Oc(g1))/〔e.7×プ}⊂9D ) (9夏≦tc) (2)
3, 各評 価値 に与 え る 各 要因
3,1 セ メ ン ト種 類の 影響
m…_−50
簍 豎}−
D−100
O
材齢 〔日) 材 齢 旧 }
図一2 一軸拘束 試験の 評 価 方法 図一3 無拘束試 験の 評 価方法
表一5 一軸拘 束試験及 び無 拘束試験 結果 の 各評 価 値一覧
一霞 轟 傭考
NO 記 号 最大
自由膨 張
ひずみ〔μ)
εσ宀 {EXl
材齢 91 日
自由収縮
ひずみ 〔μ)
ε醒工厂.匸EX.91渾
最大拘束
庄稲応力
〔N〆mm2 〕
σ匚〔E瓦1
ひび割れ
材 齢 (日)
ひび割れ時
拘束応力
(N/mm2 >
材齢 91 日
拘束応力
〔N/mm2 }
ひ び割れ
挺抗性
CR
材齢 91日
割裂強度
推定値
(N/mm2 )
1L −45−S−20−0476 一531 一〇.97671 .94 一 0.742 .842L −45−S−20−3542 一495 一
〇.94 一 一 2.260842 .793L −45−S−20−6644 一404 一1、σ8 一 疊 1.921 .052 .904L −45−S−10−0122 一561 一
〇.43602 、39 一 0、662 、945L −45−S一ひ一〇 30 一711 一
〇 12251 .93 一 0.272 .506L −40−S −20−0430 一592 一〇.84832 .17 曜 0.762 .907L −50−S−20−O778 一542 一
〇、B455 1.55 一 0.602 .468N −45−S−20−6242 一388 一
〇.75 一 一 2.231 .093 .499N −45−S−2哢 3249 一484 一
〇.69 一 一 2.301 .043 .4110N −45−S−2D−0174 一550 一D.55662 .55 一 0.フ33 .5211N −45 −S−0−D7 一793D .oo 172 .35 一
O.193 .4012N −45−L −20−6289 一272 一〇.95 一 一 1.301 .443 .3413N −45−A −2卜 6266 一344 一
〇.81 一 一 1.921 .253 .6414N −40−S−20−6212 一389 一
〇.73 一 一 2.091 .↑53 .5315N −40−S−0−05 一7690 .00 182 .54 一 0.203 .7216N −50−S −20−6304 一4τ3
一〇.75 冒 一 2.251 .033 .31
1フ N−50−S−0−O2 一7080 .00 192 、22 一 0.213 .10‡ 試 の 平均 哩を明示、レカは 圧 :一,引 :+
9
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コ ン ク リートの 強度発 現が 早 くな る た め 膨 張 量 は小 さ くなる が,一
軸拘 束 試験 で はあ る 値 以 上 の 鉄 筋比 にな る と 膨 張 量 は一
定 に な る
との 報 告が あ るlqli。本 実験で 行 っ た
一軸拘 束試験 の 鉄 筋 比 は 8.鵬
と大 き い 拘東条件で あ る た め,σr,CEX)が
一定 に な っ た と考 え られ る。
3.3 骨 材種 類の 影響
図一6,1〜6.4 に 各 評価 値 に 与 える 骨 材種 類 の 影 響を示 す。図一
6,1及 び図一6,2 か ら,e。、J、(EX ♪
及 び a。{EX )に対す る 骨材 の 種 類の 影 響が
若干 確認 で き る。図一6,3か ら,Se sh {EX.9]}は石 灰 岩が最 も小さ く,硬
質砂 岩 が最 も大 き い 結果 とな り,そ の 差 は 100μ 程度 で あ っ た。図
一6.4 か ら,CR は 石 灰 岩が 最 も大 き く骨 材 種 類 の 違 い に よ る ひ び割
れ 抵抗 性の 差 も 0,35 程度 と大 き い 事 か ら,ひ び割 れ抵抗性 に 対す
る 骨材 種類 の 影 響 は 大き い 事 が 明 らか と な っ た。本実験で は石 灰 岩
の CRが最 も優れて い る 結 果 とな っ た が ,過去 の 文献 ]5)で も 乾燥収
縮量 に 対す る 骨材 の 種類の 影 響 は 大き く,石 灰 岩を 使用 し た コ ン ク
リートの 乾燥 収縮 量が 最 も小 さ い と の 記 述が あ り,骨材 を選定す る
事 も ひ び割 れの 低減 に 有効 で あ る と考 え られ る。
3,4 膨張材 量 に よ る 影響
図一7.1〜7.4 に 各評価 値 に 与え る 膨 張 材 量 の 影 響 を 示 す。こ れ ら
は収 縮低 減剤 を混 入 し な い 調 合 に お い て,ひ び割れ低減 に 与 え る 膨
張 材の 影 響 を 明 らか に す る 事が で き る。図一
ア.3か ら膨張材 を 混入
に
ト
み
響
黝類
魏
低陋
膨
種
トン
由
ト
ン
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ooooooooDDDDoDooo87654321
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崎仙喬
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尺
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因 一1
朕
・・.tl・’・’・”・”tttt’…量..
1
す る事 に よ りε冰 嫗 X,9D を 2〜3 割 低減 で き る事 が分 か っ た。図一了,4
か ら膨張 材の 混入 に 拠 り CR は 増加 し て お り,そ の 差 は G.55程度 と
大変人 き く膨張材 が ひ び 割 れ低減 に 有効 で あ る 事 が 分か っ た。
3,5 収 縮 低減剤量 の 影響
図一8、3〜8,4 に 各評価 値に 与 える 収縮 低減剤 量の 影響 を 示す。こ
れ らは膨 張材 を混 入 し た調 合 に お い て ,ひ び 割れ 発生 に与え る 収 縮
低減剤量の 影響に つ い て 考察 し た もの で あ る 。図一8,3 か ら,収縮
低減剤量の 増加 に伴い s.,」rCEXS ])は 減少 す る事 が確 認で きた。図一8.4
か ら収縮低減剤量 の 増 加 に伴 い CR が大 き くな り,そ の 差 は 0.35程
度 と 大変大 き い 結 果 と な っ た。図一8.1 及 び図一8,2 か ら収縮低 減
剤量 の 増加 に 伴 いε.sJ,CEX)及 び a。{EX )共 に 増 加 す る 事 が 分か っ た。また,
図一4.1〜8.4 に つ い て 自印 で 示 し た 試 験 体 毎 の ば らつ きは全て の
試験体 に お い て 小 さ く,実 験 が 精 度 良 く実 施 され た事 が確認 で きた。
3,6 ひ び 割れ 抵 抗 性 に与 え る 各 要 因 の 影 響
図一9 に,ひ び割 れ 抵 抗性 に与 え る 各 要 因 及 び組 み 合わせ の 影響
を示 す。図一9は ,各 要因 の影響 と し て.N−45−S−0−Oの CR を基 準 と
し そ れ ぞ れ の 要 因 を変化 さ せ た 場合 の CRの 変化量 を 示 して い る。た
だ し,粗骨材種 類 は 1−45−S−2e−6を,収 縮低 減斉11は N−45−S−20−Oを
基準 と して い る。また ,同 図 中に ひ び割 れ低減 に 有効な材 料で あ る
膨 張 材,収 縮 低 減 剤,低 熱 セ メ ン トの 組 み 合 わせ に よ る ひ び割 れ 抵
800羣
了oo
{S 6。D垂5・D
餮4・・
ll s・・鴨2°°
崖1°°
3S 40 45 50 55 水 結 合材比 [x]
図一5、1 最 大 自由 膨張 ひ ずみ に
与 え る 水結 合材比 の 影 響
呂0
50 50 40 30
器
10
私
6盟
盤
濫K軋
x、}、..・・
図一6,1 最大 自由膨張 ひ ずみ に
与え る骨材種 類の 影 響
菷一1・・
奪o −2
白印 :各膩験 体の値
託....玄 ’
● X−45−S−0−0■ X−45−S−20−0A X−45−S−20−5
晋 通セメ ン ト低熱セ メ ン ト
セ メ ン ト種類
図一4,2 最大拘束圧 縮応 力に
与 える セ メ ン ト種類 の 影 響
筆)}O、5
餐羇
一1
鬘
蔓1’5
蕚
水結合材比 〔X]
図一5.2 最大 拘 束 圧 縮 応 力 に
与 える水結 合材比 の 影響
§ . X−45−S−0−O 驢 X−45−S−20−O .200 ..i ム X−45−S−20−5
: … 穿鑑・謬 齲鯊
値
;
−4°q … .
?..}. ...
幽… …
:
飄 :一一.1 ど
晏一looe 』.’.
一ぱ セ メ ン ト種類
図一4.3
与 え る セ メ ン ト種類 の影 響
2 1
11L .
饗.
碧 ; 1 庫 i u
匡0.5 ..............』..』................†.....................
i
、」蒜 セ メン ト種類
材 齢 91 日 自由収縮 ひ ずみ に 図一4.4 ひ び 割 れ 抵 抗 性 に
与え る セ メ ン ト種 類の 影響
一 D _一三 ’ + L−X−S−20−O崎 ’ + N−X−S−2a−6
鐚 2
.x 水結 合材比
粤 一400 .. .. _
. .. ..
{m 、田
一600 ..............「
豊 … ...
…
.ト ヨ
釦 σ00L _」 _一一⊥ 一一_−L−一一∠ 蒼 35 40 45 50 55
詳 水結合材比 凶
図一5.3
与える 水結合材 比 の影 響
掣1・5
長節
”xO .5u
靴咢b −
図一6.2 最大拘 束圧縮応 力 に
与 え る 骨 材種 類の 影響
材 齢 91 日自由収縮 ひ ずみ に
‘ 硬 質砂 岩 石灰岩 安山岩d、: 骨材種類
図一6.3
与 え る骨 材 種 類 の 影 響
§ . N.45.X.20−6ぬ 白印 各試験 体 の 優
ll::FFI竿lliiil11〕工二 潮
材 齢 91 日 自由 収縮 ひ ずみ に
35 40 45 50 55 水結 合材比 儒}
図一5.4 ひ び割れ抵抗性 に
与え る 水結合材比 の 影響
価規吁ト●
2
羃
5 1 5
ロ
想
爐虫
墨鰤b鳶.∪
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騨驫野磆
え
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図
与
一 10 一
N 工工一Eleotronio Library
Architectural Institute of Japan
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Arohiteotural エnstitute of Japan
抗性 を確認 する ため,N−45−S−O−Dの CR を基 準と しそ れ ぞ れ の 材料
を組 み合わ せ た場 合の C 尺 の 変化 量 を示 して い る。図一9か ら各要 因
の 中で は CR に 与 える 影響 は膨 張 材が O.55稈度 と最 も大 き く,次 い
で O.35 程度 の 収縮低 減剤が 大 き い 結 果 とな っ た。そ の 他 の 要因 で
は 粗 骨材種類 の 影 響が 0,35 程 度 と 大 き く,粗 骨材 を 厳選す る 事で
収縮 低減剤 と 同 程 度 の ひ び割 れ 抵抗性 を 付加 で きる と考 え られ る。
膨 張材 と収 縮低 減剤 を 併 用 した 場合,無 混入の 調 合 と比 較 して CR
は O.9程 度増加 して お り顕著 な ひ び 害1」れ 抵抗性 の 向.ヒ効 果 を発揮 で
きる と考 え られ る。膨 張 材 と収 縮低減剤 を併用 した 場 合の Cn と,そ
れ ぞれ の 材料を単 独で 使 用 し た 場合の CR を累加 した 値 と の 関係 は,「本 実験 で は 収 縮 低 減 剤 の み を 混入 し た 調 合 を検 討 し て い な い た め
比 較 で き な い が ,膨 張 材 と 収 縮低減 剤の 併用 に よ る膨 張量 の 増 加 が
確認 で き て い る 事 か ら,柑 乗 効果 に よ りひ び割 れ 抵抗 性が 向.kする
可能性 が あ る。
低熱 セ メ ン ト と膨張 材 を紐 み合わ せ た場合の CRは,膨 張材及 び収
縮低減 剤 を併 用 した 場 合 に比 べ て 0.35程度 小さい 。3,1で 述べ た よ
うに,今回 作製 した試 験 体 は 100× 100mmの 小 さい 断 面で あ り低 熱
セ メ ン トを使用 した 調 合 で は割裂 強度 が 低か っ た事が考 え られ ,断
面が大 き い 実 躯体 で は 強度発 現 の 改 善 に よ りひ び割れ 抵 抗性 が 大
き くな る 卩∫能性が あ る。ま た ,本 試 験 体 は体積 表 面積比 が 小 さ く乾
燥収 縮量 の 影響 が 非 常 に 大き いが ,大 断 面 部材 にな り乾燥収 縮量 の
影響 が 小 さ く 材齢 初期 の 水 和 熱 に よ る 温 度 上 昇か ら温 度応 力 の 影
響が 大 き く な る と,低 熱セ メ ン トと膨 張 材 の 組 み 合 わ せ は膨張 量が
増 加 し 水 和 熱 に よ る 温度 上 昇 を 抑 え ら れ る 事 か ら ひ び 害1」れ 低減 効
果 は 非 常 に 高 い と 思わ れ る 。
本 実 験 で は ひ び 割 れ低 減 に 有効 な 材料 を用 い た コ ン ク リー
トに
つ い て一軸拘 束実 験 を行 い ひ び割 れ抵抗性 を 評価 した が,無 拘束 試
験 体 に よ る 乾燥収 縮実験 につ い て は既往 の 研 究が あ り,こ れ ら の 材
料 を 混入 し な い コ ン ク リー
トの 終 局 乾燥 収縮 量 に 対 す る 各 材 料 の
収縮 低減 率 は,収 縮低 減 剤 の 単独 使用 で は 2, 5X程 度,膨張 材 の 単独
使用 で は 5ex程 度 ,膨 張 材 及び 収縮 低減剤 の 併用 で は 8膿 程 度 で あ
soa + L−45−S−X−0 …
1
一 アOOt tN−45−S一翼一〇 1
..
.
25 膨張材 混 入量 [kg/m3〕
図一7、1 最大 自由膨張 ひ ずみ に
与 え る 膨 張材量 の 影響
O O8 7
50403020
【ミ
蚕仙6艦
越紐恤
長
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巴、..
こ
嗣
響
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→
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図
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貢o・s
藁潔
一1
kt5咢t −2b 510152025
膨張材混 入fi (kg/m3 〕
図一7,2 最 大拘束圧 縮応 力に
与え る 膨 張材量 の 影響
0
5
ロ
ヒ
萼ミ弖
只
壇鐸
悶隈
犀K晦゚・ρ莚り
b
† L−45−S−20−X
準一
る と の 報告が あ るle)。ひ び 割 れ 抵抗性 と こ の 収 縮低 減率 は相 関 関 係
が あ る と考 え られ,CR に よ り 評価 した ひ び 割れ 抵抗 性は こ の 収縮 低
減率か ら類 推 さ れ る e した が っ て ,本 実験 の 範 囲 で は ひ び害1」れ 抵抗
性の 評価 値 CR に 拠 っ て 各種 コ ン ク リートの ひ び割 れ 抵抗性 を概ね
適 切 に評価 で きて い る と推測 される。
4 応 力解析
4.1 Step by Step法 に よ る 応 力 解 析
本 実験で は,膨 張 材及 び収 縮低 減 剤 を 混入 した コ ン ク リートの ひ
び 割れ 抵抗性 向.ヒ効 果 を,試験 室 レ ベ ル にお い て 実 証 し た。本 コ ン
ク リートを 実構造 物へ 展開 す る た め に,膨 張 コ ン ク リートの ひ び割
れ 低減 効果 を 定 量化 し設 計 に反 映 させ る必 要が あ る。本 解析 で は,
膨 張 コ ン ク リートの ひ び割れ 低 減効 果 に お け る 定量 的な 予測 于 法
と して ,ク リープ進行 曲線 を用 い て 時 間間隔 征 の 変化 応 力に よ る 変
化 ひ ずみ を求 積 して い く Step by Step 法 を 用 い た 応 力解析 に 着 目
し,膨 張 コ ン ク リー
トの 線 形 ク リープ則 を 用 い た 応 力解 析の 適用 性
に つ い て 検 討 した。本解析 で は 今 回 ひ び割 れ 抵 抗 性 を検 討 した 3 調
合 (L−45−S−0−0,N−45−S−20−6,L−45−S−20−O}に つ い て , StepbyStep
法 を 用 い た 応 力解 析 を 行 い 実験 結 果 と対 比 した。
4,2 増 分 応 力 ひ ずみ 関係
有 効 材en t,、に お け る 一・軸拘束 試験体 の コ ン ク リー
ト及 び鉄筋 の 応
一 膨張 材
収縮低 減剤
倒灘む
一図
20 40 60 80 00
冒 一 鹵 . →
〔ヨ
ゐ私
6黶
ら伍皿
巴
暴雫
。
唔〆囚.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 ひ び 割れ 抵抗性の 差ひ び割 れ 抵 抗 性 に 与 え る 各 要因 及 び 組み 合わ せ の 影響
図一7.3
§
払 一200
−40
む
巴‘sa
蠡奠
x
聿」 1、転
長伽
」・o.
膨 張材混入 量 【kg/m3 〕
材 齢 91 日 自.由 収 縮ひ ずみ に
与え る膨 張 材量 の 影 響
D … 十 L−45−S−20−X 十 N−45−S−20−X
.瓣 灘 『
一一800−.・.・・・・・・・・・・・・・・・…{・............・...・・...・{・…「・・・…「・・・・…...
罫1DDD− 9
貼瀛 戸・
図一7.4 ひ び割れ 抵抗 性 に
与え る 膨張材 量の 影 響
翠」 1.
駆
#尿b6「
』20 3 fi 9
収縮 低 減剤 混入 麗 [kg/mS)
図一8,2 最大拘 束圧縮応 力 に
与え る 収縮低 減剤量 の 影響
収 縮低 減剤混入 量 [kg/m3 }
図一8.3 与え る 収縮低減剤 量の 影 響
uPtO・
材齢 91日 自由収縮 ひずみ に 図一8.4 ひ び 割れ 抵 抗性 に
与え る 収縮低 減剤 量 の 影 響
一 11 一
N 工工一Eleotronio Library
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan
力 ひ ず み 関 係 は,そ れ ぞれ 増 分形 式で 式 C3}及び {4)の よ う に 表 さ れ
る。ま た t,、は 式 の CEB−FIP model code 90m の 定 義 で 補 正 し た。
△ σr[(’。)= E.ω × (△ε』(ら,)一△ ec。.。(ち、)一△Ee Te叩ω一
△ec sh (1。)) (3)
△ q (t。)=Es(ら、)X (△& (t,,)一△ Ss ren,P(ら,))
tn‘至△ ’. Xexp (13.65−{4000/(273 +T(△ の/アb))) ゴ;L
【
(4)
(5)
こ こ で ,△σ鵡、),艮 {t。),△砥 ら,),△ε・・雇 τ。)t △ Sc nmp (t,、),△恥 麒 の
は そ れ ぞれ コ ン ク リー
トの 応 力 増 分,ヤ ン グ 係 数,全 ひ ずみ 増分,
ク リープひ ずみ 増 分,温 度 ひ ず み 増 分,自 己 乾 燥収 縮ひ ずみ 増 分 を
表 し,△ as(τ。), E 。(tJ:),△e。(r。),△ε。7跏ρ は そ れ ぞれ 鉄 筋の 応 力増分,
ヤ ン グ係数,全ひ ずみ 増分,温度 ひ ずみ 増 分 を表 す。ま た,T は t、
で の 温 度 (℃〕,Teは 1(℃〕を表す。
4.3 コ ン ク リートの 力学 特性
コ ン ク リートの 圧 縮強度 f,(tn),引張 強 度f,(竕,ヤ ング係数 El、{tn)
は,有 効材 齢 t、)に 依 存 し 論文 18}に示 さ れ る 方法 を用 い て 表 した。
そ れ ぞれ の 数式 を以 下 に 示す。式 C6)〜(8)で 実験 結果 と最小二 乗法
に よ り フ ィ ッ テ ィ ン グ を 行 い ,表一6 の 係 数 の 値 を 得た。
fc(tn)・彰 ×f,(28)× ・・P(∫。× (1K(28−tf,)1(tn− lf.))
°「5)) (6)
f,(tn)=α “× (f,.(の )
as
(7)
Ec(tn)=E, (28)× exp (SE×(1−((28−tf,)〆(th− tr,))
o.5) (8)
こ こ に,trs:凝結 の 終結 材齢 (口},αノ, tt1 :終局 値を 表す 係数
SF, SE : 発現 の 早 さ を 表 す 係 数
4.4 自己乾燥収 縮ひ ずみ
本解 析 に お い て イ ン プ ッ トデータ とな る 自己乾燥 収縮 ひ ず み s,、sJ「
は,100× 100× 400mm の 無 拘束試験 体の ひ ずみ結果 か ら 得 る も の と
し た。実 験 で の 養 生 条件 は,材 齢 τ 口 ま で Le℃ の 封 縅養 生,材 齢 丁
口 か ら 20℃ RH6眺 の気 乾養 生 と して い る 。 e. .」,は,乾 燥開 始 材齢 td
を 7 日 と し て,以 ドの 数 式を用 い て 表 した。式 (9)〜qe )で 実験 結
果 と の フ ィ ッ テ ィ ン グを行 い ,表一6 の 係数 の 値 を得 た。
td<7 : Er sh =Sc sh [nJ × 〔1−exp 〔
−aJ × e月一 ts,)
hり} (9)
tti≧ 7 : Cc s’h 二亀 sh {7)+ EcsJ、os2 × 〔1−exp 〔
−a2 × 〔tn−ru〕
b2}) (10)
こ こ に,氤 剛 ,遊 曲 。。2 :終局 値 を表す 係 数 ,al , bl, a2 , b2 :発
現 の 早さ を表す係 数
4.5 ク リープ係 数
本解 析 で は,線 形ク リープ則 が膨張 コ ン ク リートにも成 立する 事
を 前提 と し て 解析 を 行 うた め .膨張 コ ン ク リートの ク リープ性状 を
適 切 に 表現 し た ク リープ予 測 式 を 用 い な け れ ば良 好な 解析 結果 は
得 られ な い 。し か しな が ら,膨 張 コ ンク i) 一
トに お ける 若材 齢で の
ク リープ実 験例 は 少な く,普 通 コ ン ク リー
トに 比 べ て 非常 に 大 き く
の 影響 を反 映 させ るた め,乾燥 開始材齢で あ る 7 日以 降は,CEB−FIP
の ク リープ式
iτ)中 にあ る 乾 燥 ク リープ の 項 thRHで φ。 を修正 した式
〔以 下,楊 修正 式)を用 い た。楊修正 式 を式 “1)〜〔19}に示 す。
φ(tJ to)=di o × fic(t− to)× di RH
ab o=di 1 × [(a−1)/(a一の ]
fft(t− to)≡
[(t− ro)1(βH+ t− to)]
β〃=C × tod
低熱セ メ ン ト :to〈 0.63 : φo=19.44 − 25.44 × to
普通 セ メ ン ト : to〈 0.41 : φ o=14.32− 25.14× to
fタH 〈 d/c : メタH = 1.00 × 10’
φRH≡1+ [(1−RHIRHo )1(0.46(h/ho)
】i3)]
h =2A c /u
〔ll)
(12)
〔13)
〔14)
(15)
(16)
(亅7)
(18)
(19)
こ こ に,φo :終 局 ク リープ係数 ,夙 (t
− ro): ク リープの 進行 速度
を表 す 係数,跏 : ク リープの 進行 速度 を 決 め る 係数,t。 :載 荷材齢
〔日),d) RH :乾燥 ク リープを 表す 係数, RH :相対 湿 度(%〕,RH 。 :100(%),
h :仮想 部材厚 (mm >, hf、 : 100(mm >, Ac : 部材 断面(mm2 ),“ :空 気 中
に 接する 長さ (mm ),φr, a, b, c, d : セメ ン ト種 類 に よ り定 ま る定
数で あ り,定数の 値 を 表一6 に 示 す
5、 解 析結 果 と考 察
5.1 応 力 解 析結 果
L−45−S一ロー0 の 調 合に つ い て ,図一10.1 に 各ひ ず み の 解析 結 果,
図一ID.2に 応 力解 析結果 を 示す。既往 の 文献
:1)か ら引 張 強 度 の O.7
倍 をひ び割 れ 強度 と し.発 生 す る 引張応 力が ひ び割 れ 強 度 を超 え た
時 点 で ひ び割 れ が 生 じ る と して 解析 を終 了 した。
図一10,2 か ら,ひ び割れ 材齢 は 実験で は 20 口 稈 度で あ る の に 対
し解析 で は 15口程度 と な っ た。これ は実験 で は 引張強度 の 0.了5倍
程度 で ひ び割 れ が 生 じ て い る た め で あ り,解 析 kで ひ び割れ が発 生
す る 15 日 程度 まで は 良 好な 解析 結 果 が 得 られ て い る。N−45−S−20−6
の 調 合に つ い て .図一11,1 に 各ひ ず み の解 析結 果、図一11,2 に応
力解析 結果 を 示 す e 図一11.2 か ら,材 齢 初 期の 圧 縮応 力を若干過大
に評価 して お り.そ の 後 の 応 力の 解析 値は 実験 値 に 対 し て 緩や か な
表一6 各 係 数 値 及 び定 数 値
。 。 、。 。 告 、 あ る1臓 、。 ン ク 1丿
.、。 ク ,づ 性状 を 餬 。 11・ 靈 E
表 現 した ク リー
プ式 は 未だ 確 立 さ れ て お らず 普通 コ ン ク リートを G ’
ti. ≧対 象 とした ク リ
ープ式 で 解 析 を 行 っ て も精 度 良 く 解析 で き な い 可
能 性が ある.相 は ,鰄 黼 で あ 。 若材 齢で の ク リづ 騰 鰐 騒一1・
雕o.
灘灘 韈羅灘iii睡鯉 1.100mmXlOO の 断面 の 小 さ い 試験体 を用 い て い る た め,乾 燥 ク リ
ー 材齢 〔印
プ・ 影響 が 大 き・ と考 え られ ・ ・本繃 で ・ま蜴 式 ・乾燥 ク リープ
図一1°・1 各ど黐9欝
結果
調 合圧 縮 強度
引張
強度ヤ ング係數
自己収 縮ひずみ
(7 日まで}
ゐ 〔謝 5∫ 「五.〔2δ} ∫κ 「 ・り α1 わ1
L−45−S−0−0321o .9940 .449O .42824 δ850 .1462150 .0540 .035N−45−S−20−54841DO80249O .462316560 .088240 一3371L625L−45−S−20−032 .31 .OO50 .456o .44325934o .口 54750 、9021 .299
調合
自己乾燥収 縮ひずみ
〔7日以降〕定数
.rI了14 ・啅 42 わ2 φ1abcd
L−45−S−0−012 一7740 .0730 .7581 .682 .03 一1024521 .45N−45−S −20−6240 一24621 一〇.DO20 .4791 、531 .56 一
〇.3415134 .73L−45−S−20−0475 一567 一〇、0560 、8501 、582 、D3 一1.024 .521 .45
課
耐
楙
凹
ー
解卜
旧
力
4
一
齢
応
忙
材 2
鳳
一 図
12 一
N 工工一Eleotronio Library
Architectural Institute of Japan
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Arohiteotural エnstitute of Japan
勾 配を示す結果 と なっ た,L−45−S−20−O の 調 合に つ い て ,図一12.1
に 各ひ ずみ の 解 析結 果,図一12.2 に 応 力解析 結果 を 示す。図
一12,2
か ら,実験 で は材 齢 初 期の 最 大 圧 縮 応 力が 約 IN/ 2で ある の に 対 し,
解析 で は 2.5倍 程 度 の圧 縮応 力 が 発 生 して い る 。そ の 後 応 力は 徐 々
に 引 張 側 に向 か うが ,そ の 勾 配 も解析 の 方が 緩 や か な結 果 と なっ た。
図一13 に ク リ
ープひ ずみ結果 を示 す。ク リープひ ず み の 実験 値 は
式 〔20)に 示す力 の 釣 り合 い 条件 に 基 づい て 算定 した。Cc.、ヵ(ら,)は無拘
束試験 結果,e.(t.)及 び e.(のは 拘 束試験 結果 を入 力値 と した。
Ac× σTr(tn)≡A.s’× as 〔tn)
Ac × o[(t,、)≡Ee(t。)× (Sc(tn)−
Sr。,e(t。)一△fr slt(t,1))
(20)
(21)
こ こ で ,σ〆砧 ffKt,,). E,.(t。),ε。,、,.〔t,,),s, .,i〈t,,},Ac は そ れ ぞれ コ
ン ク リー
トの 応 力,ヤ ン グ係 数,全ひ ずみ ,ク リープひ ず み,自己
乾 燥 収 縮 ひ ず み ,断面積 を 表 し,σs(の,A.s は そ れ ぞれ 鉄 筋 の 応 力,全 ひ ずみ,断面 積 を表 す。
良好 な 解析結 果で あっ た L−45−S−O−0 で は.ク リープひ ず み も精
度 良 く再 現で き て い る。1’−45−S−ZO−6 で は,材 齢初期 の 膨張時 の ク
リープひ ずみ は 比 較的 良 く解析 で き て い る が ,膨 張 後 の ク リ
ープひ
ずみ の絶対 値 は ,実験値 に 対 し て 解 析 値の 方が若 干 大 き い 値 を 示 し
て お り,図一11.2 に お い て 解 析値 の 応 力勾配が 緩 や か で ある 事 も解
析値 の ク リープ が 若 干 大 き い 事 が 原因 で あ る と思 わ れ る。収縮低 減
膨張期 間 の 終 局 ク リープ係 数 を 2.5倍 にす る事 で 実験 値 の ク リ
ー
プひ ずみ に 概ね近 い 値 で 解 析 で き て い る 事か ら,膨 張期 間 の 膨張 コ
ン ク リートの ク リープ係 数 は 非 常 に 大 き な 値で あ る 事 が確 認 で き
た。膨張期間の ク リープ
.係 数が 大 きい とい う事 は,実構造 物 に お い
て,圧 縮応 力 に 寄 与 しな い膨 張量が 大 きい 事 にな る が,異 常膨 張に
よ り 構造物 を 破 壊 しな い とい う安 全性 を高 める 効 果 で あ る と も考
え られ る 。ま た 応力解 析結果 は実験値 の 応 力挙 動 に 近 い 値 で 解析 で
き て お り,こ の 膨 張 コ ン ク リートの 特 徴 的な ク リ
ープ挙 動 を 適 切 に
表 現 した ク リー
プ 式 を 用 い れ ば,膨張 コ ン ク リー
トに お い て も本研
究 で 用 い た 解 析 手法 に よ り拘束 応 力 及 び ひ び割 れ 発 生 に つ い て 実
験値 の 応 力挙動 を 再現 で き る 可能性 を 見出す事 が で き た。
拿
醤 =
4°°
剤 を混 入 した 調 合 に お け る ク リープ係 数 は,普通 コ ン ク リートよ り
3
も小 さ い と の 報告 L2)も あ り,本 実 験 に お い て も収 縮 低減剤 の 影 響 で 畔
実驪 …一プが … さ ・ な ・ た ・考 ・ ・れ る.L−・・−S−20−Oで ・,鐸 蹉・
欝 鑢 錨 麗 1瀧繍 1潔騎ll:: 蓬1 10 20 BO
5・2 賑 ・ ン ク リートの ク リープ係 数 1・関 す る擦 図
一11.1 攤縄 の 慚 髞 図.11.2 鴇
〔
鼾髞
図一14 に揚 式及び 楊 修正 式 の 終局 ク リ
ープ係 数,図一15 に膨 張 = 〔N−45−S−20−6} 〔N−45−S−20−6)
。 ン ク リー
トの ク 1).一
プひ ず み 畷 念 図 を普通 。 ン ク リー
ト。 比 馨
}400
較 して 示 す。図一15 は,材 rc tvに お い て ,圧 縮方 向 に 一定応 力を 載 竃
荷 した 場 合 の コ ン ク リートの ひ ず み の 模 式 図で ある 。普 通 コ ン ク リ 200
一トの ク リづ ひ ず み の 艤 を 識 黻 の ひ ず み 増分 〔。. NR )と 繃 肇
後 の 配 轍 収 縮ひ ずみ 増分 (。 _ }との 差 をク リづ ひ ずみ (。 譲゜
N,)と する.鏃 コ ン ク リー
トに お い て も,賑 鮟 定 した後は譜 惑一,。o −1
通 コ ン ク リー
トと 同様で あ る。しか し なが ら,載荷 時が膨張 期問 中
で ある場合.載荷 後の ひ ずみ {・、 EX }と 黼 材齢 を ゼ ・ と した時嘸 萋一4°°
e −2
載荷・ 賑 ひず み 〔孀 ・}との 和 力i・ク 1丿一プひ ず み 〔一 }とな ・・
!
材 齢 、日} ° 1° 2° 3
漏 ,i° 6° 7° 8°
膨張 コ ン ク リー
トの 若 材 齢 時 の ク リー
プ が 大き く なる の は,こ の 無 図一12,1 各ひ ずみ の 解析結 果 図
一12.2 応 力解析 結果
載荷・ 鰄 ひず み 〔_ }が ク リー
プ ひ ず み ・ 含 ま れ ・ 事が 姻 で 10。 {L’45−S”2D,°)
,。 〔L−45−S−2°−°)
あ り,膨張 期間 の ク リープ係 数 は 大 き い 値 を 示 す と考 え られ る。
L−45−S−ZO−0 の 調 合 に つ い て,楊 修正 式 は 嬲 輔 で ある 鞴 材 :・ 鹹 15
蠶諜寫欝 鬣畿朧 螽濫罵驚讐響・・ 籖。
甦,
6, ま とめ
本論 文 で は ひ び 割 れ 低減 に 有効 な 材 料 を 用 い た コ ン ク リー
トに
つ いて一
軸 拘束実験 を行 い ,独 自の 評価 指標で ある ひ び割れ 抵 抗性
CR を 導 入 して ひ び 割れ 抵抗性 を 定量 的 に評 価 した。さ ら に Step by
Step法 を用 い た 応 力解 析 を行 い ,膨 張 コ ン ク リー
トに お け る 線 形 ク
リープ則 を 用 い た 応 力解析 の 適用 性 を 検 討 した。本 研 究 で得 られ た
結 果 を 以下 に示 す。
纛
塋
聖
NE
. . L−45−S→20−0」. ト 」 1
岸−
ヤ 1
2 … . 1 旨 …
l l 2 2『 .『1 2 . 、 1 … . … 1 2「 「 I I .
塵
墨凹
零ミ乙
畉繋
只
.… ………墨耄 r ↓l l .耳詳 岬
闘一’ 「 .
[_.lHI.≡窒麗繍瀞 ・・
一←自己乾燥収縮ひ ずみ 〔イ ン プッ ト〕
島
龕鍛
出0 10 20 30 4G 50 50 70 80 一
た.図一16、1 に 各ひ ず みの 騎 櫞 ,図一16、・2 に応 力噺 褓 ♂ 一
・・
示 す。図一16.1〜16,2か ら膨 張 後の 応 力勾配 の 解 析値 は 実験 値 に 比 ミ
ー300べ て 急で あ る が ,膨張材 に よ る圧 縮 応 力は図
一12.2 に比 べ て か な り
実験値 に 近 い 値 と な り,ク リープひ ず み も実験 値 を 概 ね 再 現 で き て 一4000
い る 事が 確 認で きた。 .10 20 30 40 50 60 70 80
材 齢 旧 }
図一13 ク リ
ープひ ずみ
e.11 1 10 100
載荷材齢 〔副 図
一14 終局 ク リープ係 数
13
N 工工一Eleotronio Library
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan
D検 討 した各 要 因の 中 で は CR に 与え る影 響は膨 張材 が O.55程度 と
最 も大 き く次 い で O,35程度 の 収縮低減 剤が大 きい 結果 とな っ た。
2}膨 張材 と 収縮低 減剤 を併 用 し た 場 合,無 混入 の 調 合 と 比較 して CR
は 0.95 程 度増 加 して お り顕 著な ひ び割 れ 抵 抗性 の 向 」二効 果 を発
揮 で き る と考 え られ る。
3} C , に 与 え る 粗 骨材種類 の 影 響は O.35程度 と 大 き く,粗 骨 材 を厳
選す る 事で ,収縮低 減剤 と 同 程度 の ひ び 割 れ 抵抗 性 を付 加 で き る.
4用彭張材 と 収縮低 減剤 を併 用 した 場合 に は 単独 で 使 用 し た 場 合 と
比 較 して 膨張 量 の 増加 が確 認で きて い る事 か ら,相 乗効 果 に よ り
ひ び 割れ 抵抗性が 向 P.す る 卩∫能 性が ある。
5)材 齢 2 日 ま で の 膨 張期 間の 終局 ク リープ係数 を普通 コ ンク リー
ト
の 2.5倍 に した 応 力 解 析 に拠 り.実験 値の ク リー
プひ ずみ を 概ね
再現で き て い る 事 か ら,膨 張 コ ン ク リートの 膨 張期 間の ク リ
ープ
係 数が 大 き い事 が 確 認 で きた 。
6)膨 張 コ ン ク リー
トに お い て も,適切 な ク リープ係 数 を 用 い れ ば,
線形 ク リープ 則 を 用 い た 解析 于 法 に よ り実験 結果 の 応 力 挙 動 を §
鹹 で き る i・JtS9性 を 朏 した e 鑿400
了}低 熱 セ メ ン ト と膨 張 材 の 組み 合 わせ は 本実 験で は 顕 著 な ひ び 割 三200
れ 抵 抗 性 の 向 上が確 認で きなか っ たが,こ れ らの 材料 の組 み合 わ 畉
せ に よ 嚇 張量が増 nn’e’る事 大 断[H’i。 実躯体で は ひ び割 襁 度 鐸
螻
ε
普通 コ ン ク リート
εCCiV .N’R=E vNff εσ訪 溜
1〔,一
一 鵡 総 ,_
t
ε
↑螂聞螻
Ec’A [
膨張 コ ン ク リート
E。、、em ’=fcEx + E 。EhEX
!
:二[.J.1[Sll;:i・_
が 改 善 さ れ る 事 な どか ら実 醐 で の 適 騰 で は ひ び割 楓 抗構一・・
を人 き く )h]1,で きる 磯 性が あ る . 慧珈
本 実験 の 範囲 で は.ひ び 割れ 抵抗 性 の 評 価 値 C κ に 拠 っ て 各種 コ ン 醒
一600ク リ
ートの ひ び割 れ 抵抗 性 を 概ね 適 切 に 評 価 で き て い る と 推 測 さ 豎 a
れ る。ひ び割 れ 材 齢 とひ び 割れ 発 生 の 余 力 度 の 関 係 に 関 す る検 討 等 図
一16.1を さ らに行 い ,よ り適 用 性 の 高 い 指 標 へ 改 良 す る 事 も 必要 と考 え ら
れ る。また線形 ク り一プ則 を用 い た 応 力 解析 手法 に 拠 っ て ,膨 帳 :コ
ン ク リートの ひ び 割れ 低減効 果 を精度 良 く予 測 す る ため に は,膨張
コ ン ク リー
トの ク リープ機構を 詳細 に検 討す る必 要が あ る。こ れ ら
を今 後 の 研 究課 題 と し た い。
詢辟
本研究を実施するに あた り貴重なご童見を頂いだ 却如 講 訴り坩1嫐 矩苫汰 学物屡良一教
授 楙 単封是供して 頂いた電矧 ヒ学ユ繍 1ゴこ記 して厚く謝意を表 し甑
参考文献
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爛 する
Ee毋 図一15 クリ ーひ ず み 概 念 図
華
黷
埜2
竃
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タ 一 1蓬r2 材齢
) 各ひずみの解析結果
〔
20− O[t10
20 材
1 副 図一16、2 応力解析結果
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〔し一 45 −S−20 −O)80ンポ
ウAPμ135〜141, ZOOII、99}SATa R DiL 飜WHandU 〕Iff.1:befemation 副themalS匸ressof
じrutebeamsConstructedin Twn Stages.lnt 、 RU刪Sym皿1emaT Cracki in&}nc
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C s5
12 嶋4 年 4 月 6 日 原 槁 受哩 ,LtOt ’ 14 年10 月 上 5 凵 採