火災時のコンクリートの爆裂現象の解明と制御

混凝土火灾爆炸现象的解析与控制

基本信息

批准号：
07750677
负责人：
原田和典
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750677/
关键词：
爆裂温度分布空隙圧力上昇

项目摘要

火災時のコンクリートの爆裂現象に関る要因としては、(1)加熱時に生ずる材料内部の温度勾配により発生する熱応力、(2)材料内部の含水の蒸発により生ずる空隙圧力の上昇、の2つが考えられる。本研究では、モルタル版供試体に圧縮荷重を加えた状態で加熱し、その時の温度分布と空隙内圧力の上昇を測定した。モルタル版の厚さは28mmとし、加熱条件は盛期火災を想定して800℃の雰囲気を衝撃的に加えた。荷重レベルは、圧縮強度比で0、1/2、1/3の3条件、供試体の初期含水率は気乾状態(3.5%)、湿潤状態(5%)、飽和吸水状態(15%)の3条件とした。これらの条件の組み合わせに対して全部で18回の実験を行い、温度分布および空隙圧力上昇との相関を得た。圧縮応力下では、空隙構造の一部が閉塞し、透気率が見掛け上減少するから空隙圧力上昇は大きくなる傾向がある。詳細な分布は現在も継続して行っているが、圧縮荷重の有無により空隙圧力上昇がどれほど影響されるかについては、これまでの知見では指摘されていない新たな発見である。また、実験とは独立に、熱水分同時移動モデルを用いた感度解析を行い、温度分布と空隙圧力上昇に及ぼす初期含水率、透気率の影響などのパラメーターの影響を予測した。解析結果からは、初期含水率の影響は微小であり、従来経験的に言われている「含水率が高いものほど爆裂しやすい」という説とは相反する結果となった。本研究の成果をもとに、爆裂のメカニズムを記述する構成則を今後提案する計画である。構成則には、材料の熱膨張により発生する熱応力と空隙内圧力上昇により生ずる応力を包括したものを考えており、本研究では実験結果は構成則の構築とその検証に有効に利用できる。

火灾期间混凝土爆炸现象可能涉及的两个因素包括：（1）加热过程中材料内部的温度梯度产生的热应力，以及（2）材料内水含量蒸发引起的孔隙压力的升高。在这项研究中，将砂浆样品在施加到样品的压缩载荷下加热，并测量温度分布和气隙压力的升高。砂浆板的厚度为28mm，并在800°C的大气中添加了加热条件，假设这将是一年中的高峰。载荷水平为3个条件：0、1/2和1/3的压缩强度比，标本的初始水分含量为3个条件：空气干燥（3.5％），湿（5％）和饱和吸水（15％）。总共进行了18个实验以组合这些条件，并获得了与温度分布和孔隙压力升高的相关性。在压缩应力下，空隙结构的一部分被阻塞，空气渗透率似乎有所下降，因此孔隙压力的增加趋于增加。尽管今天继续进行详细的分布，但这是一个新发现，在先前的发现中尚未指出有关孔隙压力升高的影响或不存在压缩负荷的影响。此外，与实验无关，使用模型同时转移热量和水分进行灵敏度分析，并预测参数的影响，例如初始水分含量和空气透气性对温度分布和孔隙压力升高。分析结果表明，初始水分含量的效果很小，并且与“较高的水分含量可能爆炸”相矛盾。根据这项研究的结果，我们计划提出一个构成规则，描述爆炸机制。组成规则考虑了材料的热膨胀产生的热应力和由气隙压力升高引起的压力，在这项研究中，可以有效地使用实验结果来构建和验证组成规则。