JP6474097B2 - コンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法 - Google Patents
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Description
この収縮ひび割れの主因はコンクリートの乾燥収縮ひずみが挙げられる。したがって、コンクリートの収縮ひび割れを制御するには、乾燥収縮ひずみを事前に予測して把握する必要がある。
参考として、図1に骨材の種類がコンクリートの乾燥収縮ひずみに影響する程度を示す。
すなわち、本発明は、以下の構成を有するコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法である。
以下、本発明について、前記各工程等に分けて詳細に説明する。
細骨材および粗骨材の吸水率の測定は、それぞれJIS A 1109「細骨材の密度及び吸水率試験方法」、およびJIS A 1110「粗骨材の密度及び吸水率試験方法」に準拠して測定する。
また、前記粗骨材のヤング係数は、原石コアまたは粗骨材そのものを用いて、超音波法または載荷試験によって求める。前記粗骨材の乾燥収縮ひずみの最終値は、原石コアあるいは粗骨材そのものを用いて、ひずみゲージやコンタクトゲージによって求める。
(a)式は、後掲の図2に示すように、複数の粗骨材のヤング係数および吸水率の実測値を用いて、回帰分析により導出する。また、(b1)式と(b2)式は、後掲の図3に示すように、複数の粗骨材の乾燥収縮ひずみの最終値および吸水率の実測値を用いて、粗骨材を堆積岩と火成岩に分けて、別々に回帰分析して導出する。
該工程は、細骨材および粗骨材の吸水率と、下記(a)式および(b1)式または(b2)式を用いて、細骨材および粗骨材のヤング係数および乾燥収縮ひずみの最終値を算出する工程である。本発明の予測方法では、細骨材のヤング係数(Es)および粗骨材のヤング係数(Eg)の算出は、いずれも(a)式を用いて行う。また、細骨材の乾燥収縮ひずみの最終値(εss∞)および粗骨材の乾燥収縮ひずみの最終値(εsg∞)の算出は、岩種が堆積岩と火成岩で異なり、該骨材が堆積岩の場合は細骨材および粗骨材のいずれも(b1)式を用いて行い、該骨材が火成岩の場合は細骨材および粗骨材のいずれも(b2)式を用いて行う。
なお、細骨材および粗骨材の吸水率の測定は、前記と同様、それぞれJIS A 1109「細骨材の密度及び吸水率試験方法」、およびJIS A 1110「粗骨材の密度及び吸水率試験方法」に準拠して測定する。
該工程は、第1の算出工程で算出した細骨材と粗骨材のヤング係数と乾燥収縮ひずみの最終値を用いて、前記(1)〜(12)式によりコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測値を算出する工程である。
なお、前記(1)〜(12)式は非特許文献1に記載の3相複合モデルである。
本発明のコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法の予測精度は、図4に示すように、決定係数(R2)が0.9437であるから、極めて高いといえる。
1.使用材料とコンクリート配合
本実施例において使用した材料を表1に示す。使用した粗骨材は表3に示すG1〜19である。また、使用したコンクリート配合を表2に示す。
(1)(a)式等の導出
前記G1〜19の粗骨材の、吸水率、ヤング率および乾燥収縮ひずみの最終値を測定した。前記吸水率は、JIS A 1110「粗骨材の密度及び吸水率試験方法」に準拠して、前記ヤング率は、破砕前の母岩から抜き取ったコア(φ32×64mm)を用いて載荷試験時の応力-ひずみ曲線から求めた。前記乾燥収縮ひずみの最終値は、日本コンクリート工学会「コンクリートの収縮特性評価およびひび割れへの影響に関する調査研究委員会報告書」に示される「ひずみゲージによる粗骨材の乾燥収縮率試験方法試案」に準拠して測定した。これらの結果を、表3に示す。
また、細骨材(混合砂と砂岩砕砂)の吸水率は、JIS A 1109「細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準拠して測定した。得られた吸水率は、混合砂が1.20%、砂岩砕砂が2.06%であった。
表3に記載の粗骨材の吸水率の値と、前記の細骨材の吸水率の値を用いて、(a)式、(b1)式、および(b2)式から、各粗骨材および各細骨材のヤング係数および乾燥収縮ひずみの最終値を算出した。
次に、前記算出したヤング係数および乾燥収縮ひずみの最終値と、3相複合モデルの各パラメータ値(Vs=0.307〜0.343、Vg=0.335〜0.371、t=182日、W/C=50%、V/S=2.5cm、h=60%、Ra=0.22)を用いて、前記(1)〜(12)式により、コンクリートの乾燥収縮ひずみ(最終値)の予測値を算出した。
また、表2に記載の配合のコンクリートを用いて、JIS A 1129−2「モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法−第2部:コンタクトゲージ方法」に準拠して、材齢182日のコンクリートの乾燥収縮ひずみ(最終値)を実測した。図4に、前記予測値と実測値の相関を示す。本発明のコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法の予測精度は、図4に示すように、決定係数(R2)が0.9437と極めて高い。これに対し、非特許文献1に記載の3相複合モデル(細骨材のヤング係数は60kN/mm2、乾燥収縮ひずみの最終値は337μの推奨値を用いる予測方法。ただし、粗骨材のヤング係数および乾燥収縮ひずみの最終値は実測値を用いる。)を用いて算出したコンクリートの乾燥収縮ひずみ(最終値)の予測値と実測値の相関は、図5に示すように低い。
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