配筋作業の省力化を可能にするSFRC杭と耐荷力保証のためのX線自動検査システム

钢纤维混凝土桩可实现省力的加固工作，自动 X 射线检测系统可保证承载能力

基本信息

批准号：
21K18756
负责人：
秋山充良
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者らは，杭体への適用を念頭に，曲げモーメントは軸方向鉄筋により負担させる一方で，せん断ひび割れの発生と進展の抵抗に鋼繊維を利用し，せん断補強鉄筋の代替とする検討を試みている．2021年度には，実験室内で小型モーターを用いた遠心成形装置を製作し，コンクリートの配合や遠心成型時の回転速度や回転時間が鋼繊維の配向に及ぼす影響などの基礎検討，および，同定された最適な条件で製作したSFRC杭のせん断実験を行った．その結果，鋼繊維量の変化に対するせん断強度の増加割合は，既往のSFRC部材の曲げ実験で得られた終局曲げモーメントの増加割合よりも相当に大きいものであり，鋼繊維はせん断補強鉄筋の代替として用いる方が効果的であることを確認した．しかし，2021年度のSFRC杭の実験では，トルクモーターを使用しており，そのトルク性能の限界から杭体の直径は154 mmに固定されており，また，コンクリートパイルの製造に用いられる実機を用いた遠心成形工法とはコンクリートの投入法や遠心力の与え方が異なっている．そこで，2022年度の研究では，直径200 mmと350 mmのSFRC杭をパイル工場内の実機を用いて製造した．まず，X線撮影を行いながら，鋼繊維を部材軸直角方向に配向させる条件（鋼繊維形状や遠心成形法）を整理した．次いで，せん断実験を行い，鋼繊維の有無や杭径がせん断強度に及ぼす影響を検討し，鋼繊維によるせん断補強鉄筋の代替可能性を検討した．特に，SFRC部材では，鋼繊維の効果によりせん断ひび割れが分散して発生するため，鋼繊維を使用しない通常のRC部材に比べて，寸法効果の影響が低減される可能性が指摘されている．本研究でも杭径によるせん断強度の違いを考察し，SFRC杭における寸法効果の基礎資料を得た．

考虑到桩体的应用，研究代表研究了使用钢纤维来抵抗剪切裂缝的发生和扩展，作为抗剪钢筋的替代品，而弯矩由我正在尝试的轴向钢筋承担。 2021财年，我们将在实验室制造使用小型电机的离心成型装置，并进行离心成型时混凝土配合比、旋转速度和旋转时间对钢纤维取向的影响等基础研究，以及对在最佳条件下制造的钢纤维混凝土桩进行了剪切实验。结果，抗剪强度相对于钢纤维数量变化的增加率明显大于过去 SFRC 构件弯曲实验中获得的极限弯矩的增加率，并且发现钢纤维可以我们确认，将其用作抗剪钢筋的替代品是更有效的。然而，在2021年的钢纤维混凝土桩实验中，采用了力矩电机，由于其扭矩性能的限制，桩体直径固定为154毫米，并采用了用于制造混凝土桩的实机方法。浇筑混凝土并施加离心力的方法与以前使用的离心成型方法不同。因此，在2022年的研究中，使用桩厂的实际设备制造直径为200毫米和350毫米的钢纤维混凝土桩。首先，在进行X射线摄影的同时，我们整理了使钢纤维沿垂直于构件轴线的方向取向的条件（钢纤维形状和离心成形方法）。接下来，进行剪切实验，研究钢纤维的存在与否和桩直径对剪切强度的影响，以及用钢纤维代替抗剪钢筋的可能性。特别是，在 SFRC 构件中，由于钢纤维的作用，剪切裂纹以分散的方式出现，因此有人指出，与不使用钢纤维的普通 RC 构件相比，尺寸效应的影响可能会减少。在本研究中，我们还考虑了随桩直径变化的抗剪强度差异，并获得了 SFRC 桩尺寸效应的基本数据。

项目成果

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专利数量（0）

Shear strength of SFRC piles without shear reinforcement using the centrifugal forming technique

使用离心成型技术无抗剪钢筋的 SFRC 桩的抗剪强度

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Raju;R.A.;Akiyama;M.;Lim;S.;Kakegawa;T.;Hosono;Y.;and Uno;Y.
通讯作者：
Y.

Modelling method of fibre distribution in steel fibre reinforced concrete based on X-ray image recognition

DOI：
10.1016/j.compositesb.2021.109124
发表时间：
2021-07-14
期刊：
COMPOSITES PART B-ENGINEERING
影响因子：
13.1
作者：
Li, Yue;Ruan, Xin;Lim, Sopokhem
通讯作者：
Lim, Sopokhem

A novel casting procedure for SFRC piles without shear reinforcement using the centrifugal forming technique to manipulate the fiber orientation and distribution

DOI：
10.1016/j.conbuildmat.2021.124232
发表时间：
2021-10
期刊：
Construction and Building Materials
影响因子：
7.4
作者：
R. A. Raju;M. Akiyama;Sopokhem Lim;Tatsuya Kakegawa;Yuka Hosono
通讯作者：
R. A. Raju;M. Akiyama;Sopokhem Lim;Tatsuya Kakegawa;Yuka Hosono

せん断補強鉄筋を必要としない遠心成形SFRC杭の開発とそのせん断強度に関する実験的研究

免剪钢筋离心成型钢纤维混凝土桩的研制及其抗剪强度试验研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
コンクリート工学年次論文集
影响因子：
0
作者：
Raju Ramiz Ahmed;Akiyama Mitsuyoshi;Lim Sopokhem;Kakegawa Tatsuya;Hosono Yuka;細野悠花，秋山充良，掛川達矢，宇野洋志城
通讯作者：
細野悠花，秋山充良，掛川達矢，宇野洋志城

Tongji University(中国)

同济大学（中国）

DOI：
发表时间：
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通讯作者：
柴原隆，原忠，田所佑理佳，末次大輔，松田衛，中澤博志，西剛整，栗林健太郎，三好克明，下村昭司