独立空隙型軽量骨材を用いた高強度コンクリートにおける繊維補強効果に関する研究

最近、低吸水性の独立空隙型軽量骨材が開発され、軽量骨材コンクリートの施工性や耐久性を向上できるようになった。さらに、この軽量骨材は骨材強度も高いため、高性能減水剤や微粉材料と組み合わせることで従来よりも軽量で高強度なコンクリートの製造が可能になっている。しかし、このコンクリートの実用化においては、(1)骨材を低吸水率にして高性能化を図るほど自己収縮が増大すること、(2)圧縮強度にくらべて引張強度の増加割合が小さく、脆性的な破壊挙動を示すことなどが問題となる。このため、本研究では、独立空隙型軽量骨材を用いたコンクリートの自己収縮特性ならびに破壊特性を改善する目的で、緻密化されたペースト母材に対する合成短繊維の補強効果について検討した。コンクリート要素レベルの検討では、(1)合成繊維を1.5%以上混入することで自己収縮が低減できるものの、水結合材比が30%以下になるとほとんど収縮低減効果が認められないこと、(2)自己収縮の低減には合成繊維の形状などの幾何学的性質の関与が大きく、逆に破壊エネルギーの向上には合成繊維の引張強度や弾性係数などの力学的性質の関与が大きいこと、(3)合成繊維が混入されたペースト母材の自己体積変化を収縮低減剤や早強型膨張材などの混和材料よって制御した場合、収縮低減量にともなって破壊力学特性が向上することなどが明らかになった。また、コンクリート部材レベルの検討では、(1)独立空隙型軽量骨材コンクリートを用いたRCはりのせん断耐力は普通コンクリートを用いた場合の60%程度となるものの、合成繊維の混入によって普通コンクリートを用いた場合の1.4倍程度まで向上できること、(2)自己収縮がRCはりの曲げ耐力に与える影響は小さいものの、せん断耐力に与える影響は無視できず、体積変化の制御によってはりのせん断特性を大幅に改善できることなどが明らかになった。

最近、低吸水性の独立空隙型軽量骨材が開発され、軽量骨材コンクリートの施工性や耐久性を向上できるようになった。さらに、この軽量骨材は骨材強度も高いため、高性能減水剤や微粉材料と組み合わせることで従来よりも軽量で高強度なコンクリートの製造が可能になっている。しかし、このコンクリートの実用化においては、(1)骨材を低吸水率にして高性能化を図るほど自己収縮が増大すること、(2)圧縮強度にくらべて引張強度の増加割合が小さく、脆性的な破壊挙動を示すことなどが問題となる。このため、本研究では、独立空隙型軽量骨材を用いたコンクリートの自己収縮特性ならびに破壊特性を改善する目的で、緻密化されたペースト母材に対する合成短繊維の補強効果について検討した。コンクリート要素レベルの検討では、(1)合成繊維を1.5%以上混入することで自己収縮が低減できるものの、水結合材比が30%以下になるとほとんど収縮低減効果が認められないこと、(2)自己収縮の低減には合成繊維の形状などの幾何学的性質の関与が大きく、逆に破壊エネルギーの向上には合成繊維の引張強度や弾性係数などの力学的性質の関与が大きいこと、(3)合成繊維が混入されたペースト母材の自己体積変化を収縮低減剤や早強型膨張材などの混和材料よって制御した場合、収縮低減量にともなって破壊力学特性が向上することなどが明らかになった。また、コンクリート部材レベルの検討では、(1)独立空隙型軽量骨材コンクリートを用いたRCはりのせん断耐力は普通コンクリートを用いた場合の60%程度となるものの、合成繊維の混入によって普通コンクリートを用いた場合の1.4倍程度まで向上できること、(2)自己収縮がRCはりの曲げ耐力に与える影響は小さいものの、せん断耐力に与える影響は無視できず、体積変化の制御によってはりのせん断特性を大幅に改善できることなどが明らかになった。