JP6772111B2 - Evaluation method of fiber reinforced concrete - Google Patents
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Description
本発明は、被覆材によって覆われた無機系繊維が混入された繊維補強コンクリートの評価方法に関するものである。 The present invention relates to a method for evaluating a fiber reinforced concrete mixed with inorganic fibers covered with a covering material.
特許文献１に開示されているように、コンクリートの補強用の短繊維として、無機系繊維を使用する開発が行われている。コンクリートの補強用の短繊維としては、鋼繊維又はポリプロピレン繊維やビニロン繊維などの有機系繊維が使用されることが多いが、鋼繊維は錆などの発生により美観が低下する、有機系繊維は紫外線劣化の可能性が有るなどの課題があった。 As disclosed in Patent Document 1, development has been carried out in which inorganic fibers are used as short fibers for reinforcing concrete. Steel fibers or organic fibers such as polypropylene fibers and vinylon fibers are often used as short fibers for reinforcing concrete, but the appearance of steel fibers deteriorates due to the generation of rust, etc., and organic fibers are ultraviolet rays. There was a problem such as the possibility of deterioration.
一方において、コンクリートの内部はアルカリ性の環境下となるため、アルカリ性に弱い無機系繊維をそのまま使用すると、短期間で劣化して期待する引張強度が確保できなくなるおそれがある。そこで、特許文献１の補強用繊維においては、無機系繊維の芯材をアルカリ性に強い有機系樹脂からなる被覆材によって覆う構造とすることで、耐アルカリ性に優れた補強用繊維としている。 On the other hand, since the inside of concrete is in an alkaline environment, if inorganic fibers that are weak against alkalinity are used as they are, they may deteriorate in a short period of time and the expected tensile strength cannot be secured. Therefore, the reinforcing fiber of Patent Document 1 has a structure in which the core material of the inorganic fiber is covered with a coating material made of an organic resin having strong alkali resistance, so that the reinforcing fiber has excellent alkali resistance.
しかしながら、被覆材によって覆われた無機系繊維が混入された繊維補強コンクリートの耐久性を評価する方法は確立されていなかったため、実構造物に適用するために長期耐久性の評価手法の開発が望まれていた。 However, since a method for evaluating the durability of fiber reinforced concrete mixed with inorganic fibers covered with a coating material has not been established, it is hoped that a long-term durability evaluation method will be developed for application to actual structures. It was rare.
そこで、本発明は、被覆材によって覆われた無機系繊維が混入された繊維補強コンクリートの長期耐久性の評価が可能となる繊維補強コンクリートの評価方法を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for evaluating fiber reinforced concrete, which enables evaluation of long-term durability of fiber reinforced concrete mixed with inorganic fibers covered with a covering material.
前記目的を達成するために、本発明の繊維補強コンクリートの評価方法は、被覆材によって覆われた無機系繊維が混入された繊維補強コンクリートの評価方法であって、アルカリ環境下で被覆材によって覆われた無機系繊維が単体のときの劣化度を測定するステップと、アルカリ反応モデルと前記劣化度の測定結果とから前記無機系繊維の被覆材による影響を含めた拡散係数を算定するステップと、前記アルカリ環境下と実環境下との差異及び前記拡散係数から前記無機系繊維の促進倍率を算定するステップと、前記アルカリ環境下で劣化した前記無機系繊維を混入した繊維補強コンクリートの曲げ試験を行うステップと、
前記曲げ試験の結果から曲げ靭性係数を算定するステップと、前記促進倍率によって算定された時点の耐久性を前記曲げ靭性係数から評価するステップとを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the evaluation method of the fiber reinforced concrete of the present invention is an evaluation method of the fiber reinforced concrete mixed with the inorganic fiber covered with the covering material, and is covered with the covering material in an alkaline environment. A step of measuring the degree of deterioration of the broken inorganic fiber as a single substance, a step of calculating the diffusion coefficient including the influence of the coating material of the inorganic fiber from the alkali reaction model and the measurement result of the degree of deterioration, and a step of calculating the diffusion coefficient. The step of calculating the promotion ratio of the inorganic fiber from the difference between the alkaline environment and the actual environment and the diffusion coefficient, and the bending test of the fiber reinforced concrete mixed with the inorganic fiber deteriorated in the alkaline environment. Steps to take and
It is characterized by including a step of calculating a bending toughness coefficient from the result of the bending test and a step of evaluating the durability at a time calculated by the acceleration ratio from the bending toughness coefficient.
ここで、前記アルカリ反応モデルでは、前記被覆材を含めた直径を換算直径とすることが好ましい。また、前記アルカリ環境下における劣化度の測定は、温度が異なる複数の環境下で行われることが好ましい。
さらに、前記促進倍率は、前記アルカリ環境下と前記実環境下とのpH及び温度の差異を考慮して算定されることが好ましい。
Here, in the alkali reaction model, it is preferable to use the diameter including the coating material as the converted diameter. Further, it is preferable that the measurement of the degree of deterioration in the alkaline environment is performed in a plurality of environments having different temperatures.
Further, the acceleration ratio is preferably calculated in consideration of the difference in pH and temperature between the alkaline environment and the actual environment.
このように構成された本発明の繊維補強コンクリートの評価方法は、アルカリ環境下での無機系繊維単体の劣化度を測定するとともに、その劣化した無機系繊維を混入した繊維補強コンクリートの曲げ試験を行う。そして、その曲げ試験結果から算定される曲げ靭性係数の値を使用して、無機系繊維単体に対して行われた劣化度の試験結果に基づいて算定された促進倍率により特定された時点の繊維補強コンクリートの耐久性を評価する。 In the evaluation method of the fiber reinforced concrete of the present invention constructed in this way, the degree of deterioration of the inorganic fiber alone in an alkaline environment is measured, and the bending test of the fiber reinforced concrete mixed with the deteriorated inorganic fiber is performed. Do. Then, using the value of the bending toughness coefficient calculated from the bending test result, the fiber at the time specified by the acceleration ratio calculated based on the test result of the degree of deterioration performed on the inorganic fiber alone. Evaluate the durability of reinforced concrete.
このため、被覆材によって覆われた無機系繊維が混入された繊維補強コンクリートの長期耐久性の評価が可能となり、幅広い実構造物への適用ができるようになる。 Therefore, it becomes possible to evaluate the long-term durability of the fiber reinforced concrete mixed with the inorganic fiber covered with the covering material, and it becomes possible to apply it to a wide range of actual structures.
また、拡散係数を算定する際のアルカリ反応モデルは、被覆材を含めた直径を換算直径とすることで、被覆材の相違による反応速度の違いを的確に評価することができるようになる。 In addition, in the alkaline reaction model when calculating the diffusion coefficient, the difference in reaction rate due to the difference in the coating material can be accurately evaluated by using the diameter including the coating material as the converted diameter.
さらに、アルカリ環境下における劣化度の測定を温度が異なる複数の環境下で行うようにすれば、劣化の進行（引張強度の低下率など）が少ない温度の結果のみを使用して評価を行う場合と比べて、バラツキの少ない精度の高い促進倍率の推定を行うことができるようになる。 Furthermore, if the degree of deterioration in an alkaline environment is measured in a plurality of environments with different temperatures, the evaluation is performed using only the results of the temperature at which the progress of deterioration (decrease rate of tensile strength, etc.) is small. In comparison with the above, it becomes possible to estimate the promotion magnification with less variation and high accuracy.
また、促進倍率を、無機系繊維の劣化度を測定するアルカリ環境下と実環境下とのpH及び温度の差異を考慮して算定することで、実構造物の実態に近い予測を行うことができる。 In addition, by calculating the acceleration ratio in consideration of the difference in pH and temperature between the alkaline environment and the actual environment where the degree of deterioration of the inorganic fiber is measured, it is possible to make a prediction close to the actual condition of the actual structure. it can.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の繊維補強コンクリートの評価方法の各ステップを説明するフロー図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart illustrating each step of the evaluation method of the fiber reinforced concrete of the present embodiment.
この繊維補強コンクリートの評価方法は、被覆材によって覆われた無機系繊維が混入された（短）繊維補強コンクリートの評価に使用される。以下では、無機系繊維としてバサルト繊維を使用する場合について説明する。 This method for evaluating fiber reinforced concrete is used for evaluating (short) fiber reinforced concrete mixed with inorganic fibers covered with a covering material. The case where the basalt fiber is used as the inorganic fiber will be described below.
バサルト繊維は、玄武岩を1500℃程度で溶融して紡糸し、直径13μmの繊維を束ねて製造された繊維である。バサルト繊維は、腐食が生じないうえに、紫外線の劣化も起き難い。また、バサルト繊維は、低磁性であるため、リニアモーターカーのガイドウェイの構築にも適している。 Basalt fiber is a fiber produced by melting and spinning basalt at about 1500 ° C and bundling fibers with a diameter of 13 μm. Basalt fibers do not corrode and are less likely to deteriorate with ultraviolet rays. In addition, since basalt fiber has low magnetism, it is also suitable for constructing a guideway for a linear motor car.
以下で説明する実験では、264tex（繊度の単位。1texは、長さ1000mで重さ1g）のバサルト繊維を3本束ねて１本の繊維としたものを使用した。また、繊維長は、40mmの短繊維とした。
図２には、２種類の被覆材によって覆われたバサルト繊維の物性値を示した。この２種類のバサルト繊維を評価対象として説明を続ける。「開発品」としたバサルト繊維は、エポキシ樹脂で被覆材を形成している。「比較用繊維」としたバサルト繊維は、ビニエステル樹脂で被覆材を形成している。
In the experiment described below, three 264tex (unit of fineness. 1tex is 1000 m in length and 1 g in weight) basalt fibers were bundled into one fiber. The fiber length was a short fiber of 40 mm.
FIG. 2 shows the physical property values of the basalt fibers covered with two kinds of coating materials. The explanation will be continued with these two types of basalt fibers as evaluation targets. The "developed product" basalt fiber has a coating material formed of epoxy resin. The basalt fiber referred to as the "comparative fiber" has a coating material formed of vinyl ester resin.
本実施の形態の繊維補強コンクリートの評価方法では、まず、アルカリ環境下で被覆材によって覆われた無機系繊維（バサルト繊維）が単体のときの劣化度を測定する。すなわち、図１のステップＳ１に示すように、「開発品」及び「比較用繊維」を高アルカリ環境下に浸漬した後に、引張試験を実施する。 In the evaluation method of the fiber reinforced concrete of the present embodiment, first, the degree of deterioration of the inorganic fiber (basalt fiber) covered with the covering material in an alkaline environment is measured. That is, as shown in step S1 of FIG. 1, a tensile test is carried out after immersing the "developed product" and the "comparative fiber" in a highly alkaline environment.
この耐アルカリ性に関する試験は、「JIS A 1193 コンクリート用連続繊維補強材の耐アルカリ試験方法」に基づいて行う。ここで、浸漬に使用する高アルカリ性の溶液Ａは、コンクリート中に含まれる細孔溶液の組成に相当するアルカリ水溶液（水酸化カリウム14ｇ、水酸化カルシウム2ｇ、水酸化ナトリウム10ｇ、蒸留水3Lを混合した溶液）とする。また、養生は、20℃と60℃の２通りの温度で行い、浸漬期間は４週間とした。 This alkali resistance test is conducted based on "JIS A 1193 Alkali resistance test method for continuous fiber reinforced concrete for concrete". Here, the highly alkaline solution A used for immersion is a mixture of an alkaline aqueous solution (potassium hydroxide 14 g, calcium hydroxide 2 g, sodium hydroxide 10 g, and distilled water 3 L) corresponding to the composition of the pore solution contained in the concrete. Solution). The curing was performed at two temperatures of 20 ° C. and 60 ° C., and the soaking period was 4 weeks.
繊維補強コンクリート中の繊維は、引張力が作用したときに破断又は引抜けが生じるが、繊維が劣化するに従って破断の割合が増えることになる。耐アルカリ性に関する試験では、浸漬前と浸漬後の破断強度を比較することでその性能を評価することとなっている。すなわち、浸漬によって劣化した繊維単体の引張性状を把握しておくために、引張試験を実施する。引張試験は、浸漬前、浸漬１週目、２週目、３週目、４週目の繊維供試体に対して、載荷速度2mm/分で実施した。 The fibers in the fiber reinforced concrete break or pull out when a tensile force is applied, but the rate of breakage increases as the fibers deteriorate. In the alkali resistance test, the performance is evaluated by comparing the breaking strength before and after immersion. That is, a tensile test is carried out in order to grasp the tensile properties of the fiber itself deteriorated by immersion. The tensile test was performed on the fiber specimens before immersion, at the first week, the second week, the third week, and the fourth week of immersion at a loading speed of 2 mm / min.
図３Ａは、養生温度60℃のケースの「開発品」と「比較用繊維」の引張試験結果を、横軸を促進期間（浸漬期間）とし、縦軸を引張荷重保持率として示した図である。ここで、引張荷重保持率(%)は、浸漬前の引張荷重を100％とし、高アルカリ性溶液への浸漬による劣化によって低下する引張荷重を、保持率（残存率）で示したものである。この試験では、浸漬期間４週の「開発品」の引張荷重保持率は58%、「比較用繊維」は11%となった。 FIG. 3A is a diagram showing the tensile test results of the "developed product" and the "comparative fiber" in the case where the curing temperature is 60 ° C., with the horizontal axis as the promotion period (immersion period) and the vertical axis as the tensile load retention rate. is there. Here, the tensile load retention rate (%) is the tensile load that decreases due to deterioration due to immersion in a highly alkaline solution, with the tensile load before immersion as 100%, as the retention rate (residual rate). In this test, the tensile load retention rate of the "developed product" with a immersion period of 4 weeks was 58%, and that of the "comparative fiber" was 11%.
一方、図３Ｂは、養生温度20℃のケースの「開発品」と「比較用繊維」の引張試験結果を示している。図３Ａ，３Ｂから明らかなように、養生温度が高い環境下ほど、引張荷重の低下（劣化）が促進されることがわかる。また、２種類の被覆材でコーティングされたバサルト繊維の引張荷重の低下速度を比較すると、比較用繊維の方が早く劣化していくことがわかる。要するに、被覆材の種類によって、劣化の速度が異なってくることがわかる。 On the other hand, FIG. 3B shows the tensile test results of the "developed product" and the "comparative fiber" in the case where the curing temperature is 20 ° C. As is clear from FIGS. 3A and 3B, it can be seen that the lower the tensile load (deterioration) is promoted in an environment where the curing temperature is higher. Further, when comparing the rate of decrease in the tensile load of the basalt fiber coated with the two types of coating materials, it can be seen that the comparative fiber deteriorates faster. In short, it can be seen that the rate of deterioration differs depending on the type of coating material.
続いて、ステップＳ２では、アルカリ反応モデルによる拡散係数の算定を行う。図４に、アルカリ反応モデルと拡散係数ｋの算定式を示した。
上述した耐アルカリ性に関する試験は、上記したセメント飽和水溶液（溶液Ａ：pH=約13.3）又は水酸化ナトリウム10%水溶液（溶液Ｂ：pH＝14.0）のいずれかで実施することとなっており、溶液Ａと溶液ＢとでpHが異なることや、高温かつ高アルカリ環境下で検討した期間を、実環境下の供用年数に換算する簡易な評価手法が必要となる。
Subsequently, in step S2, the diffusion coefficient is calculated by the alkaline reaction model. FIG. 4 shows an alkaline reaction model and a formula for calculating the diffusion coefficient k.
The above-mentioned alkali resistance test is to be carried out with either the above-mentioned saturated aqueous solution of cement (solution A: pH = about 13.3) or 10% aqueous solution of sodium hydroxide (solution B: pH = 14.0). It is necessary to have a simple evaluation method in which the pH differs between A and solution B, and the period examined under a high temperature and high alkaline environment is converted into the number of years of service under the actual environment.
そこで、魚本・勝木ら（魚本健人、勝木太）が「各種繊維の耐アルカリ性の評価法に関する基礎研究、土木学会論文集、No.490、V-23、pp.167-174、1994」で提案した評価法を参考にして、無機系繊維を用いた繊維補強コンクリートの耐アルカリ性に関する検討を行った。 Therefore, Uomoto and Katsuki et al. (Kento Uomoto, Tadashi Katsuki) stated, "Basic research on the evaluation method of alkali resistance of various fibers, JSCE Proceedings, No.490, V-23, pp.167-174, 1994. The alkali resistance of fiber reinforced concrete using inorganic fibers was examined with reference to the evaluation method proposed in.
具体的には、図４の右上に示したように繊維断面を円形と仮定して、アルカリが均等に浸透するとしてフィックの拡散方程式を簡略化する。そして、反応速度を示す拡散係数ｋは、被覆材で異なると考え、浸漬前の繊維半径R0を、バサルト繊維自体の直径ではなく、被覆材を含めた直径（換算直径）とした。 Specifically, as shown in the upper right of FIG. 4, assuming that the fiber cross section is circular, the diffusion equation of Fick is simplified by assuming that the alkali permeates evenly. Then, considering that the diffusion coefficient k indicating the reaction rate differs depending on the coating material, the fiber radius R 0 before immersion was set to the diameter including the coating material (converted diameter) instead of the diameter of the basalt fiber itself.
そして、繊維の引張強度（浸漬t日の繊維強度σt）を式４で推定し、促進試験における温度の影響も考慮する評価法とした。すなわち上記耐アルカリ性に関する試験の引張試験の結果を使用して、温度の影響による促進倍率を算定する（ステップＳ３）。 The fiber tensile strength (fiber strength of immersion day t sigma t) estimated by the formula 4, also temperature effects in accelerated test was considered evaluation method. That is, the acceleration factor due to the influence of temperature is calculated using the result of the tensile test of the above-mentioned alkali resistance test (step S3).
さらには、繊維補強コンクリートによって構築される実構造物の置かれる環境下（実環境下）のコンクリートのpHと高アルカリ性溶液（溶液Ａ）のpHとの差異、すなわち、アルカリイオン濃度の差異による促進倍率を算定する。ここで、上述したように耐アルカリ試験の溶液ＡのpHは13.3、温度は60℃であるのに対し、実環境下としたコンクリート内部の環境のpHは12.7、温度は20℃とした。よって、pHの影響による促進倍率はpH:13.3/12.7=3.6倍となる。 Furthermore, promotion by the difference between the pH of concrete in the environment where the actual structure constructed of fiber reinforced concrete is placed (in the actual environment) and the pH of the highly alkaline solution (solution A), that is, the difference in alkaline ion concentration. Calculate the magnification. Here, as described above, the pH of the solution A in the alkali resistance test was 13.3 and the temperature was 60 ° C., whereas the pH of the environment inside the concrete under the actual environment was 12.7 and the temperature was 20 ° C. Therefore, the acceleration ratio due to the influence of pH is pH: 13.3 / 12.7 = 3.6 times.
図５は、複数の耐アルカリ試験の結果をまとめて促進期間（浸漬期間）と引張荷重保持率(%)との関係で示した図である。ここで、温度差に起因した促進倍率は、拡散係数kの比で算定でき、「比較用繊維」は27倍(=(5.08×10-4)/(1.88×10-5))、「開発品」は348倍(=(6.93×10-5)/(1.99×10-7))となる。 FIG. 5 is a diagram showing the results of a plurality of alkali resistance tests together in relation to the acceleration period (immersion period) and the tensile load retention rate (%). Here, the acceleration factor due to the temperature difference can be calculated by the ratio of the diffusion coefficient k, and the "comparative fiber" is 27 times (= (5.08 x 10 -4 ) / (1.88 x 10 -5 )), "development". "Product" is 348 times (= (6.93 x 10 -5 ) / (1.99 x 10 -7 )).
図６は、耐アルカリ試験の結果と拡散係数ｋの算定結果から、上述したようにpH及び温度の影響を考慮して促進倍率を算定し、推定供用期間と引張荷重保持率(%)との関係で示した図である。ここで、「２Ｗ」は浸漬２週目、「４Ｗ」は浸漬４週目の結果を示している。
この結果、実環境を想定した場合、「比較用繊維」は推定供用期間10年で強度残存率が0％と推定されるが、「開発品」は推定供用期間100年程度で強度残存率60％程度を有することが確認できる。
In FIG. 6, the acceleration ratio is calculated from the results of the alkali resistance test and the calculation result of the diffusion coefficient k in consideration of the influences of pH and temperature as described above, and the estimated service period and the tensile load retention rate (%) are calculated. It is the figure which showed the relationship. Here, "2W" indicates the result of the second week of immersion, and "4W" indicates the result of the fourth week of immersion.
As a result, assuming the actual environment, the "comparative fiber" is estimated to have a strength residual rate of 0% with an estimated service period of 10 years, but the "developed product" has a strength residual rate of 60 with an estimated service period of about 100 years. It can be confirmed that it has about%.
しかしながら、繊維単体の引張試験だけでは繊維補強コンクリートの性能は必ずしも評価することができない。そこで、耐アルカリ試験後の短繊維をコンクリートに混入し、曲げ試験（JSCE-G 552）を行って硬化コンクリートとしての性状を確認する（ステップＳ４）。曲げ試験は、W/C=50%、繊維混入率1.0Vol%とした短繊維補強コンクリートの供試体を作製して行った。 However, the performance of fiber reinforced concrete cannot always be evaluated only by the tensile test of the fiber alone. Therefore, the short fibers after the alkali resistance test are mixed with the concrete, and a bending test (JSCE-G 552) is performed to confirm the properties of the hardened concrete (step S4). The bending test was carried out by preparing a short fiber reinforced concrete specimen with W / C = 50% and a fiber mixing ratio of 1.0 Vol%.
図７Ａには、「開発品（エポキシ樹脂で被覆されたバサルト繊維）」を使用した繊維補強コンクリートの曲げ試験結果を、変位と荷重との関係で示した。また図７Ｂには、「比較用繊維（ビニエステル樹脂で被覆されたバサルト繊維）」を使用した繊維補強コンクリートの曲げ試験結果を、変位と荷重との関係で示した。ここで、「０Ｗ」は浸漬前、「２Ｗ」は浸漬２週目、「４Ｗ」は浸漬４週目の結果を示している。 FIG. 7A shows the bending test results of the fiber reinforced concrete using the “developed product (basalt fiber coated with epoxy resin)” in relation to the displacement and the load. Further, FIG. 7B shows the bending test results of the fiber reinforced concrete using "comparative fibers (basalt fibers coated with vinyl ester resin)" in relation to the displacement and the load. Here, "0W" indicates the result before immersion, "2W" indicates the result at the second week of immersion, and "4W" indicates the result at the fourth week of immersion.
これらの曲げ試験結果を見ると、耐アルカリ試験前と比べて、最大荷重にほとんど差異がないことがわかる。それに対して、最大荷重以降の負勾配が浸漬の影響により低下することがわかる。この低下は、浸漬期間が長い（４週（４Ｗ））方が大きくなることが言える。 Looking at the results of these bending tests, it can be seen that there is almost no difference in the maximum load compared to before the alkali resistance test. On the other hand, it can be seen that the negative gradient after the maximum load decreases due to the influence of immersion. It can be said that this decrease becomes larger as the immersion period is longer (4 weeks (4 W)).
さらに、試験終了後にコンクリート破断面における繊維の破断割合を調べると、浸漬前が6.6%、浸漬４週が55.8%と増加していたことから、繊維自体がアルカリ浸透の影響を受け、繊維の破断割合が増加したことが、変位の大きな範囲において荷重値が小さくなった原因と考えられる。 Furthermore, when the fiber breakage rate in the concrete fracture surface was examined after the test, the fiber breakage increased to 6.6% before immersion and 55.8% after 4 weeks of immersion. It is considered that the increase in the ratio is the cause of the decrease in the load value in the large displacement range.
そして、曲げ試験結果から曲げ靭性係数を算定する（ステップＳ５）。ここで、曲げ靭性係数とは、曲げ試験結果により得られた荷重−変位関係において、曲線と変位2.0mmまでの横軸とによって囲まれた面積により表される曲げタフネスを表す指標であり、短繊維補強コンクリートの性能を評価するために一般的に利用される。 Then, the bending toughness coefficient is calculated from the bending test result (step S5). Here, the bending toughness coefficient is an index showing the bending toughness represented by the area surrounded by the curve and the horizontal axis up to the displacement of 2.0 mm in the load-displacement relationship obtained from the bending test result, and is short. It is commonly used to evaluate the performance of fiber reinforced concrete.
例えば、「比較用繊維」の浸漬４週目の曲げ靭性係数は2.0N/mm2（浸漬前5.1N/mm2）となった。一方、「開発品」の浸漬４週目の曲げ靭性係数は4.2N/mm2（浸漬前5.6N/mm2）となった。図８には、曲げ強度と曲げ靭性係数との関係を示した。この図には、参考のために鋼繊維が1.0Vol%混入された短繊維補強コンクリートの結果も示した。なお、鋼繊維の結果の一部は、既往の文献に開示されたものを使用した。 For example, the bending toughness coefficient of the immersion 4 weeks "comparative fiber" was a 2.0 N / mm 2 (before immersion 5.1N / mm 2). On the other hand, the bending toughness coefficient of the "developed product" at the 4th week of immersion was 4.2 N / mm 2 (5.6 N / mm 2 before immersion). FIG. 8 shows the relationship between the bending strength and the bending toughness coefficient. The figure also shows the results of short fiber reinforced concrete mixed with 1.0 Vol% of steel fiber for reference. As a part of the results of steel fibers, those disclosed in the previous literature were used.
続いて、バサルト繊維が混入された短繊維補強コンクリートの長期耐久性の評価を行う（ステップＳ６）。ここで、図８に示したように、現在、広く使用されている鋼繊維が混入された短繊維補強コンクリートの曲げ靭性係数は、2.0N/mm2以上である。現在供用されている実構造物は、供用期間が100年程度を期待されているため、評価する時点で曲げ靭性係数が2.0N/mm2以上となれば供用可能と推定できる。 Subsequently, the long-term durability of the short fiber reinforced concrete mixed with the basalt fiber is evaluated (step S6). Here, as shown in FIG. 8, the bending toughness coefficient of the short fiber reinforced concrete mixed with steel fibers, which is widely used at present, is 2.0 N / mm 2 or more. Since the actual structure currently in service is expected to be in service for about 100 years, it can be estimated that it can be used if the bending toughness coefficient is 2.0 N / mm 2 or more at the time of evaluation.
ここで、「比較用繊維」は、図６に示すように、浸漬４週目（４Ｗ）が実環境で約8年に相当する。そして、図８に示すように、浸漬４週目（４Ｗ）の「比較用繊維」が混入された短繊維補強コンクリートの曲げ靭性係数は2.0N/mm2となった。 Here, as shown in FIG. 6, the "comparative fiber" corresponds to about 8 years in the actual environment at the 4th week of immersion (4W). Then, as shown in FIG. 8, the bending toughness coefficient of the short fiber reinforced concrete mixed with the “comparative fiber” at the 4th week of immersion (4W) was 2.0 N / mm 2 .
これに対して、「開発品」は、図６に示すように、浸漬４週目（４Ｗ）が実環境で約95年に相当する。そして、図８に示すように、浸漬４週目（４Ｗ）の「開発品」が混入された短繊維補強コンクリートの曲げ靭性係数は4.2N/mm2となった。すなわち、無機系繊維が「開発品」である繊維補強コンクリートは、供用期間を100年以上と評価することができる。 On the other hand, in the "developed product", as shown in FIG. 6, the 4th week of immersion (4W) corresponds to about 95 years in the actual environment. Then, as shown in FIG. 8, the bending toughness coefficient of the short fiber reinforced concrete mixed with the "developed product" at the 4th week of immersion (4W) was 4.2N / mm 2 . That is, the fiber reinforced concrete whose inorganic fiber is a "developed product" can be evaluated as having an in-service period of 100 years or more.
次に、本実施の形態の繊維補強コンクリートの評価方法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の繊維補強コンクリートの評価方法は、アルカリ環境下での無機系繊維単体の劣化度を測定する（ステップＳ１）とともに、その劣化した無機系繊維を混入した繊維補強コンクリートの曲げ試験を行う（ステップＳ４）。そして、その曲げ試験結果から算定される曲げ靭性係数の値（ステップＳ５）を使用して、無機系繊維単体に対して行われた劣化度の試験結果に基づいて算定された促進倍率により設定された時点（例えば100年）の耐久性を評価する（ステップＳ６）。
Next, the operation of the evaluation method of the fiber reinforced concrete of the present embodiment will be described.
In the evaluation method of the fiber reinforced concrete of the present embodiment configured in this way, the degree of deterioration of the inorganic fiber alone in an alkaline environment is measured (step S1), and the fiber mixed with the deteriorated inorganic fiber is measured. A bending test of the reinforced concrete is performed (step S4). Then, using the value of the bending toughness coefficient calculated from the bending test result (step S5), it is set by the acceleration ratio calculated based on the test result of the degree of deterioration performed on the inorganic fiber alone. The durability at a certain point (for example, 100 years) is evaluated (step S6).
このため、被覆材によって覆われた無機系繊維が混入された繊維補強コンクリートの長期耐久性の評価が可能となり、幅広い実構造物への適用ができるようになる。すなわち、耐アルカリ試験の浸漬４週の結果から、促進倍率により無機系繊維単体の実環境下での供用期間が設定されると、その供用期間における繊維補強コンクリートによる実構造物の耐久性を、曲げ靭性係数によって評価することができる。 Therefore, it becomes possible to evaluate the long-term durability of the fiber reinforced concrete mixed with the inorganic fiber covered with the covering material, and it becomes possible to apply it to a wide range of actual structures. That is, from the result of the alkali resistance test of 4 weeks of immersion, when the service period of the inorganic fiber alone in the actual environment is set by the acceleration factor, the durability of the actual structure by the fiber reinforced concrete during the service period is determined. It can be evaluated by the bending toughness coefficient.
また、拡散係数ｋを算定する際のアルカリ反応モデルは、被覆材を含めた直径を換算直径とすることで、被覆材の相違による反応速度の違いを的確に評価することができるようになる。例えば、被覆材がエポキシ樹脂である「開発品」と、ビニルエステル樹脂である「比較用繊維」との反応速度の相違を考慮することができるようになる。 Further, in the alkaline reaction model for calculating the diffusion coefficient k, the difference in reaction rate due to the difference in the coating material can be accurately evaluated by using the diameter including the coating material as the converted diameter. For example, it becomes possible to consider the difference in reaction rate between the "developed product" in which the coating material is an epoxy resin and the "comparative fiber" in which the coating material is a vinyl ester resin.
さらに、アルカリ環境下における劣化度の測定を温度が異なる複数の環境下で行うようにすれば、劣化の進行（引張強度の低下率など）が少ない温度の結果のみを使用して評価を行う場合と比べて、バラツキの少ない精度の高い促進倍率の推定を行うことができるようになる。すなわち、温度20℃での耐アルカリ試験の４週間の浸漬では、引張強度の低下がほとんど生じない場合があるが、温度60℃で促進試験を行うことによって、精度の高い促進倍率の算定を行うことができるようになる。 Furthermore, if the degree of deterioration in an alkaline environment is measured in a plurality of environments with different temperatures, the evaluation is performed using only the results of the temperature at which the progress of deterioration (decrease rate of tensile strength, etc.) is small. In comparison with the above, it becomes possible to estimate the promotion magnification with less variation and high accuracy. That is, in the case of immersion for 4 weeks in the alkali resistance test at a temperature of 20 ° C., the tensile strength may hardly decrease, but the acceleration test is performed at a temperature of 60 ° C. to calculate the acceleration ratio with high accuracy. You will be able to do it.
また、促進倍率を、無機系繊維の劣化度を測定するアルカリ環境下と実環境下とのpH及び温度の差異を考慮して算定することで、実構造物の実態に近い予測を行うことができる。 In addition, by calculating the acceleration ratio in consideration of the difference in pH and temperature between the alkaline environment and the actual environment where the degree of deterioration of the inorganic fiber is measured, it is possible to make a prediction close to the actual condition of the actual structure. it can.
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes to the extent that the gist of the present invention is not deviated are described in the present invention. Included in the invention.
例えば前記実施の形態では、無機系繊維としてバサルト繊維を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ガラス繊維など他の無機系繊維が混入された繊維補強コンクリートの評価にも本発明を適用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the basalt fiber has been described as an example of the inorganic fiber, but the present invention is not limited to this, and the present invention is also used for evaluating a fiber reinforced concrete mixed with other inorganic fibers such as glass fiber. Can be applied.
Ｓ１ 劣化度を測定するステップ
Ｓ２ 拡散係数を算定するステップ
Ｓ３ 促進倍率を算定するステップ
Ｓ４ 曲げ試験を行うステップ
Ｓ５ 曲げ靭性係数を算定するステップ
Ｓ６ 耐久性を評価するステップ
S1 Measure the degree of deterioration S2 Calculate the diffusion coefficient S3 Calculate the acceleration factor S4 Perform the bending test S5 Calculate the bending toughness coefficient S6 Evaluate the durability
Claims (4)
アルカリ環境下で被覆材によって覆われた無機系繊維が単体のときの劣化度を測定するステップと、
アルカリ反応モデルと前記劣化度の測定結果とから前記無機系繊維の被覆材による影響を含めた拡散係数を算定するステップと、
前記アルカリ環境下と実環境下との差異及び前記拡散係数から前記無機系繊維の促進倍率を算定するステップと、
前記アルカリ環境下で劣化した前記無機系繊維を混入した繊維補強コンクリートの曲げ試験を行うステップと、
前記曲げ試験の結果から曲げ靭性係数を算定するステップと、
前記促進倍率によって算定された時点の耐久性を前記曲げ靭性係数から評価するステップとを備えたことを特徴とする繊維補強コンクリートの評価方法。 This is an evaluation method for fiber reinforced concrete mixed with inorganic fibers covered with a covering material.
The step of measuring the degree of deterioration of the inorganic fiber covered with the coating material in an alkaline environment as a simple substance,
A step of calculating the diffusion coefficient including the influence of the coating material of the inorganic fiber from the alkali reaction model and the measurement result of the deterioration degree, and
The step of calculating the promotion ratio of the inorganic fiber from the difference between the alkaline environment and the actual environment and the diffusion coefficient, and
A step of performing a bending test of a fiber reinforced concrete mixed with the inorganic fiber deteriorated in the alkaline environment, and
The step of calculating the bending toughness coefficient from the result of the bending test and
A method for evaluating a fiber reinforced concrete, which comprises a step of evaluating the durability at a time calculated by the acceleration ratio from the bending toughness coefficient.
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