鉄筋コンクリート構造物の爆裂現象を考慮した構造耐火性能設計法の研究

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1.研究の目的,本研究は、火災時における高強度コンクリートの爆裂メカニズムを解明し、爆裂を抑止するための耐火設計法を提案することが目的である。そのため、爆裂メカニズムを解明するため、1年目には熱応力と空隙内圧力が爆裂形状に及ぼす影響を分析し、2年目は、爆裂に及ぼす各種要因の影響を分析すること、素材の物性値に基づいてメカニズムを説明することを研究の目的として設定した。2.研究の成果1)加熱実験II(2012年5月11日、2013年1月3日)加熱実験IIは100MPaの高強度コンクリート直方体試験体(100×100×400mm)の2面加熱実験を行った。加熱中には加熱面と非加熱面をVTR撮影することにより、加熱中に試験体に発生する爆裂とひび割れの発生順序を詳細観察によって求めることと、熱ひずみの測定を目的とした。その結果、ひび割れ、水流及び爆裂とは繰り返して発生した。すなわち、爆裂とひび割れには大きな関係が有ると考える。一方、非加熱面でのひび割れは含水状態と絶乾状態の差により、含水状態の試験体はひび割れの発生時間が早いし、発生したひび割れの数は多いし、ひび割れの長さは長くなった。その結果から、含水率はひび割れの発生に大きな影響を与えることを分かった。2)高強度コンクリートシリンダー試験体の加熱冷却後の圧縮実験(2012年11月26日～12月17日)加熱実験Iと加熱実験IIでは、繊維混入有りの試験体は含水率に関わらず爆裂が起こらなかった。しかし、繊維混入有りの試験体でなぜ爆裂が起こらないのかは依然として分からない。従って、繊維混入有無と加熱温度が高強度コンクリートの圧縮強度、弾性係数とボアソン比に及ぼす影響から爆裂の要因を調べることを目的にし、加熱冷却後の圧縮実験を行った。その結果、繊維混入の有・無が圧縮強度と弾性係数に及ぼす影響はほぼなかったが、400℃の加熱条件でのボアソン比は繊維混入有りが大きくなる結果になった。3)加熱冷却後の高強度コンクリートの細孔径分布の測定(2013年2月7日～2月12日、現在は分析中)繊維混入有無が高強度コンクリートの細孔径分布に及ぼす影響や加熱温度により細孔径分布の変化に及ぼす影響を調べるため、ポロシメータ法(水銀圧入法)により細孔径分布を測定した。現在までの分析結果では、加熱温度が増加することにより積算細孔容積分布は増加する結果になった。繊維混入有・無による影響などを分析している。