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。

混凝土在火灾中的爆炸现象与两个因素有关：（1）加热过程中材料内部温度梯度引起的热应力，（2）材料内部水分蒸发引起的孔隙压力增加。可能的。在本研究中，我们在压缩载荷下加热砂浆板样本，并测量当时的温度分布和孔隙压力的上升。迫击炮板的厚度为 28 毫米，加热条件为令人震惊的 800°C（假设是火灾季节）。荷载等级按抗压强度比计为0、1/2、1/3，试件初始含水率为气干（3.5%）、湿（5%）、饱和吸水率（15%））设定了以下三个条件。在这些条件组合下总共进行了18次实验，获得了温度分布与孔隙压力上升之间的相关性。在压应力作用下，部分孔隙结构封闭，透气度明显下降，因此孔隙压力的增加趋于增大。详细的分布仍在研究中，但孔隙压力上升在多大程度上受压缩载荷的存在或不存在的影响是一个新的发现，在以前的知识中尚未指出。此外，独立于实验，使用同时热湿运动模型进行敏感性分析，以预测初始含水率和透气率等参数对温度分布和孔隙压力上升的影响。分析结果表明，初始含水量的影响很小，与“含水量越高越容易爆炸”的传统经验理论相矛盾。基于这项研究的结果，我们计划在未来提出一个描述爆炸机制的本构定律。本构定律被认为包括材料热膨胀产生的热应力和孔内压力增加产生的应力，本研究的实验结果可以有效地用于构建和验证本构定律。