コンクリートの破面解析の体系構築と実構造物界面の力学特性値向上への応用

混凝土断裂面分析系统的建立及其在提高实际结构界面力学性能中的应用

基本信息

批准号：
12J06903
负责人：
佐藤あゆみ
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06903/
关键词：
コンクリート破面解析界面 HPFRCC UHPFRC 補修凍害埋設型枠

项目摘要

本年度の研究目的は,コンクリートの破壊機構を考慮して実構造物界面の付着性能を向上させ,コンクリート構造物の補修・補強工事の効果を高めることである。本年度は(1)凍害を受けたコンクリートの補修実験と(2)UHPFRC薄肉埋設型枠の開発を実施した。(1)凍害を受けたコンクリートの補修実験岐阜大学・六郷恵哲教授のもと,凍害を受けたコンクリートを対象に補修方法を検討し,再劣化しにくい補修方法を提案した。実験では,一面のみ凍害劣化したコンクリート供試体を作製し,劣化面に対して深さの異なるウォータージェット処理と種類の異なる補修材を用いて補修を行った。補修後の再劣化挙動を考察した結果,ウォータージェットによって劣化部をより深く除去した場合に,補修後の再劣化進行が小さいことが明らかになった。補修材として性能が優れていた材料は,ポリマーセメントモルタルと複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材(HPFRCC)であった。これまで,実際に凍害を受けた試験体の補修を行った例は見られず,本研究成果は貴重な実験データとなった。さらに,破面解析の知見を応用したことに特徴があり,補修前の母材の凹凸度が補修効果に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。(2)UHPFRC薄肉埋設型枠の開発スイス連邦工科大学・Eugen Bruhwiler教授のもと,構造物の補修に用いるUHPFRC(超高性能繊維補強モルタル)製の薄肉埋設型枠の作製に着手し,埋設型枠とコンクリート躯体との付着強度向上策を検討した。実験と有限要素解析の結果,UHPFRCの裏あしとして凹凸部を作製した場合に付着強度が向上した。その理由として,凹凸部の効果は界面の付着面積を増やすだけで無く,凸部のコンクリート部に対する引抜きだぼ効果が影響することを確認した。本実験でも破面解析の知見を応用して,埋設型枠の裏あしの凹凸形状を定量的に評価し,裏あし形状と強度との関係を明らかにした。

今年研究的目的是通过考虑混凝土的破坏机制来提高实际结构界面的粘附性能，并提高混凝土结构修复和加固工作的有效性。今年，我们进行了（1）霜冻损坏混凝土的修复实验和（2）UHPFRC薄壁埋地模板的开发。 (1) 霜冻损坏混凝土的修复实验在岐阜大学六乡敬二教授的指导下，我们研究了霜冻损坏混凝土的修复方法，并提出了防止再次劣化的修复方法。实验中制备了一侧存在冻害的混凝土试件，采用不同深度的水射流处理和不同类型的修复材料对受损表面进行修复。考虑修复后的再劣化行为，结果发现，通过水射流将劣化部分去除得越深，修复后的再劣化进展越小。作为修复材料性能优良的材料是聚合物水泥砂浆和多微裂纤维增强水泥复合材料（HPFRCC）。迄今为止，还没有修复遭受冻害的试件的实例，本研究结果提供了有价值的实验数据。此外，该方法的特点是应用了断裂面分析的知识，发现修复前母材的粗糙度对修复效果有很大影响。（2）UHPFRC薄壁埋地模板的开发在瑞士联邦理工学院Eugen Bruhwiler教授的指导下，我们开始生产UHPFRC（超高性能纤维增强砂浆）材质的薄壁埋地模板以供使用我们研究了提高模板和混凝土结构之间的粘合强度的方法。实验和有限元分析的结果表明，当不平坦的部件作为UHPFRC的背衬时，粘合强度得到了提高。其原因在于，凹凸部的作用不仅增加了界面处的粘合面积，而且凸部对混凝土的作用还受到拉出销效应的影响。在本次实验中，我们应用断裂面分析知识对埋地模板后脚的凹凸形状进行了定量评价，明确了后脚形状与强度之间的关系。