(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートの水結合材比、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、及びコンクリートに対する合成繊維の混入率を要因とし、それらを調整することによりコンクリートの爆裂を制御するコンクリート構造物の爆裂制御方法において、前記要因に、鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さ及び／又はコンクリートの材齢を要因として付加し、それらを調整することによりコンクリートの爆裂を制御することを特徴とするコンクリート構造物の爆裂制御方法。
【請求項２】
▲１▼から算定されるＤｂ50からｄｃに関する▲２▼の条件およびＤｂ50に関する▲３▼▲４▼の条件に該当する数値を除外した数値を式▲５▼に代入することにより、
▲１▼  Ｄｂ50＝｛６７．３＋０．２５１×（ｄｃ−６０）｝−｛０．００８６２×（ｄｃ−６０）｝×（Ｗ／Ｂ×１００）
▲２▼  ｄｃ＞３６５（日）
▲３▼  Ｄｂ50＞５０ｍｍ
▲４▼  Ｄｂ50＜０ｍｍ
▲５▼  Ｄｆ＝Ｄｂ｛１−Ｖｆ×（ａ×Ｗ／Ｂ−ｂ）｝
（式中、Ｄｂ50はかぶり厚さ５０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）、ｄｃはコンクリートの材齢（日）、Ｗ／Ｂは水結合材比、Ｄｆは繊維を混入した場合の鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）、Ｄｂは繊維を混入していない場合の鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）、Ｖｆは繊維混入率（ｖｏｌ％）、ａ、ｂは繊維の種類、形状、寸法によって定まる定数を表わす）
コンクリートの爆裂を制御するように構成したことを特徴とするコンクリート構造物の爆裂制御方法。
【請求項３】
請求項２により算定されるＤｂ50と式▲６▼から得られるβとを式▲７▼に代入することにより、
▲６▼  β＝１＋０．００１×（Ｄｓ−４０）
▲７▼  Ｄｆ＝β×Ｄｂ50｛１−Ｖｆ×（ａ×Ｗ／Ｂ−ｂ）｝
（式中、βはかぶり厚さによる爆裂深さの増加率、Ｄｓはかぶり厚さ（ｍｍ）、Ｄｂ50はかぶり厚さ４０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）を表わす）
コンクリートの爆裂を制御するように構成したことを特徴とするコンクリート構造物の爆裂制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリート構造物の爆裂制御方法に関し、特に、火災時におけるコンクリートの爆裂による剥離深さを制御するコンクリート構造物の爆裂制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、火災時におけるコンクリート構造物のコンクリートの爆裂（表面からウロコ状に剥離する現象）を制御するためには、コンクリートにポリプロピレン等の合成繊維を混入させる方法が有効であることが知られている。
【０００３】
すなわち、この爆裂制御方法は、火災時にコンクリートに混入させた合成繊維を溶融させることによりコンクリートの内部に空隙を形成し、この空隙を介してコンクリートの内部の水蒸気圧を外部へ放出させてコンクリートの爆裂を制御しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような爆裂制御方法にあっては、コンクリートに混入させる合成繊維の量を要因とし、その要因のみを調整することによりコンクリートの爆裂を制御しているため、各種のコンクリート構造物のコンクリートの爆裂の制御に対応することができない。このため、コンクリート構造物の種類によっては爆裂による剥離深さが許容範囲内からはずれてしまい、コンクリート構造物の強度が低下し、コンクリート構造物に変形、破壊等の問題が生じることになる。
【０００５】
この発明は、前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、各種のコンクリート構造物のコンクリートの爆裂の制御に対応することが可能であって、各種のコンクリート構造物のコンクリートの爆裂による剥離深さを許容範囲内に確実に抑えることができる、爆裂制御設計に多様性を与えることが可能なコンクリート構造物の爆裂制御方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するためにこの発明は、コンクリートの水結合材比、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、及びコンクリートに対する合成繊維の混入率を要因とし、それらを調整することによりコンクリートの爆裂を制御するコンクリート構造物の爆裂制御方法において、前記要因に、鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さ及び／又はコンクリートの材齢を要因として付加し、それらを調整することによりコンクリートの爆裂を制御する手段を採用したものである。
【０００７】
また、式▲１▼から算定されるＤｂ50から▲２▼▲３▼▲４▼に該当する数値を除外して式▲５▼へ代入することにより、
▲１▼  Ｄｂ50＝｛６７．３＋０．２５１×（ｄｃ−６０）｝−｛０．００８６２×（ｄｃ−６０）｝×（Ｗ／Ｂ×１００）
▲２▼  ｄｃ＞３６５⇒ｄｃ＝３６５（日）
▲３▼  Ｄｂ50＞５０ｍｍ⇒Ｄｂ50＝５０（ｍｍ）
▲４▼  Ｄｂ50＜０ｍｍ⇒Ｄｂ50＝０（ｍｍ）
▲５▼  Ｄｆ＝Ｄｂ｛１−Ｖｆ×（ａ×Ｗ／Ｂ−ｂ）｝
（式中、Ｄｂ50はかぶり厚さ５０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）、ｄｃはコンクリートの材齢（日）、Ｗ／Ｂは水結合材比、Ｄｆは繊維を混入した場合の鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）、Ｄｂは繊維を混入していない場合の鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）、Ｖｆは繊維混入率（ｖｏｌ％）、ａ、ｂは繊維の種類、形状、寸法によって定まる定数を表わす）
コンクリートの爆裂を制御するように構成した手段を採用したものである。
【０００８】
さらに、上記手法により算定されるＤｂ50と式▲６▼から算出されるβとを式▲７▼に代入することにより、
▲６▼  β＝１＋０．００１×（Ｄｓ−４０）
▲７▼  Ｄｆ＝β×Ｄｂ50｛１−Ｖｆ×（ａ×Ｗ／Ｂ−ｂ）｝
（式中、βはかぶり厚さによる爆裂深さの増加率、Ｄｓはかぶり厚さ（ｍｍ）、Ｄｂ50はかぶり厚さ４０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）を表わす）
コンクリートの爆裂を制御するように構成した手段を採用したものである。
【０００９】
【作用】
この発明は、前記のような手段を採用したことにより、コンクリートの水結合材比、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、コンクリートに対する合成繊維の混入率、鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さ、及びコンクリートの材齢を要因とし、それらを調整することによりコンクリート構造物のコンクリートの爆裂を制御することができることになる。また、コンクリートの水結合材比、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、コンクリートに対する合成繊維の混入率、及び鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さを要因とし、それらを調整することによりコンクリート構造物のコンクリートの爆裂を制御することができることになる。さらに、コンクリートの水結合材比、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、コンクリートに対する合成繊維の混入率、及びコンクリートの材齢を要因とし、それらを調整することによりコンクリート構造物のコンクリートの爆裂を制御することができることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記のような従来の爆裂制御方法のもつ問題点に対処するために、コンクリートの水セメント比（水結合材比）、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、及びコンクリートに対する合成繊維の混入率を要因とし、それらの要因を調整することによりコンクリート構造物のコンクリートの爆裂を制御しようとする技術がある。
【００１１】
このような爆裂制御方法を採用することにより、各種のコンクリート構造物のコンクリートの爆裂の制御に対応することができ、コンクリートの爆裂による剥離深さを許容範囲内に抑えることができ、火災によるコンクリート構造物の強度の低下を防止することができるものである。
【００１２】
しかし、近年のコンクリート構造物の多様化により、上記のような構成の爆裂制御方法では対応しきれないコンクリート構造物が出現するようになった。このため、本願発明者等は、そのようなコンクリート構造物の多様化にも十分に対応できるため、前述の爆裂御方法を改良し、その要因（コンクリートの水セメント比（水結合材比）、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、コンクリートに対する合成繊維の混入率）の他に、鉄筋コンクリート部材（コンクリート構造物を構成する部材であって、内部に鉄筋が配筋されている柱、梁、スラブ、壁等の部材。以下、鉄筋コンクリート部材という）の鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さ、コンクリートの材齢（養生期間）も要因として重要であることを見出した。
【００１３】
以下、この発明によるコンクリート構造物の爆裂制御方法の実施の形態について説明する。
この発明によるコンクリート構造物の爆裂制御方法は、上記爆裂制御方法の要因（コンクリートの水セメント比（水結合材比）、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、コンクリートに対する合成繊維の混入率）に、鉄筋コンクリート部材の鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さ及び／又はコンクリートの材齢（養生期間）を要因として付加し、それらの要因を調整することによりコンクリートの爆裂を制御するように構成したものである。
【００１４】
具体的には、鉄筋コンクリート部材の加熱実験により得られた図１に示す爆裂低減率と繊維混入率との関係、及び図２に示す爆裂低減率と水結合材比との関係を重回帰分析することにより求められる式（１）の関係を利用した。
【００１５】
α＝Ｖｆ×（ａ×Ｗ／Ｂ−ｂ）            …………（１）
ここに、α；（爆裂低減率）＝（Ｄｂ−Ｄｆ）／Ｄｂ
Ｄｂ；繊維を混入していない場合の鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）
Ｄｆ；繊維を混入した場合の鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ（ｍｍ）
Ｖｆ；繊維混入率（ｖｏｌ％）
Ｗ／Ｂ；水結合材比
ａ、ｂ；繊維の種類、形状、寸法によって定まる定数、例えば、ポリプロピレン短繊維（径１００μｍ、長さ１２〜１９ｍｍ）の場合、ａ＝４３．９、ｂ＝７．４３
【００１６】
α（爆裂低減率）は、鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さが４０〜１１０ｍｍの範囲、及びコンクリートの材齢が２ヶ月〜１年では、これらの要因に殆ど無関係であった。
【００１７】
一方、材齢に関しては、かぶり厚さ５０ｍｍの鉄筋コンクリート部材について、図３及び図４に示すような関係が実験から得られた。図３及び図４において、同水結合材比における爆裂深さの材齢による変化が、材齢と線形的な関係があると仮定すれば、式（２）の関係式が得られる。
【００１８】
Ｄｂ50＝｛６７．３＋（１４４−６７．３）／（３６５−６０）×（ｄｃ−６０）｝−｛１．２８＋（３．９１−１．２８）／（３６５−６０）×（ｄｃ−６０）｝×Ｗ／Ｂ×１００
＝｛６７．３＋０．２５１×（ｄｃ−６０）｝−｛０．００８６２×（ｄｃ−６０）｝×（Ｗ／Ｂ×１００）          …………（２）
ここに、Ｄｂ50；かぶり厚さ５０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂深さ(ｍｍ）
ｄｃ；コンクリートの材齢（日）
Ｗ／Ｂ；水結合材比
ただし、式（２）において、
ｄｃ＞３６５⇒ｄｃ＝３６５（日）  …………（３）
Ｄｂ50＞５０ｍｍ⇒Ｄｂ50＝５０（ｍｍ）…………（４）
Ｄｂ50＜０ｍｍ⇒Ｄｂ50＝０（ｍｍ）…………（５）
【００１９】
式（３）は、材齢が１年以上経過しても、爆裂性状は改善されないという安全側の結果を与える条件である。式（４）は、鉄筋のかぶり厚さ以上に爆裂が進行しないという、実験結果からの経験値を条件としたものである。式（５）は、式（２）から算定される爆裂深さが０ｍｍより小さくなるというエラーに対処するための条件である。
【００２０】
また、式（１）をＤｆについて変形すると式（６）が得られる。
Ｄｆ＝Ｄｂ｛１−Ｖｆ×（ａ×Ｗ／Ｂ−ｂ）｝…………（６）
【００２１】
式（６）のＤｂに式（２）〜（５）から算定されるＤｂ50を代入すれば、材齢、水結合材比、繊維混入率を加味した爆裂深さの制御設計が可能となる。なお、鉄筋のかぶり厚さが厚いほど爆裂深さが深くなることが実験で明らかになっていることから、式（２）〜（５）は、かぶり厚さ４０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂制御設計にも適用可能である。また、同水結合材比において、かぶり厚さ４０ｍｍと１１０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂深さを比較した場合、後者が前者の約１．７倍であった。爆裂深さの増加率がかぶり厚さに線形的に比例するとすれば、その増加率は（７）で表わされる。
【００２２】
β＝１＋（１．７−１．０）／（１１０−４０）×（Ｄｓ−４０）
＝１＋０．００１×（Ｄｓ−４０）…………（７）
ここに、β；かぶり厚さによる爆裂深さの増加率
Ｄｓ；かぶり厚さ
【００２３】
Ｄｂ50をかぶり厚さ４０ｍｍの爆裂深さとし（安全側の置き換え）、式（６）にＤｂ50と式（７）を代入すれば、式（８）のように、材齢、水結合材比、繊維混入率、かぶり厚さの４つの要因を加味した爆裂深さの制御設計が可能になる。
Ｄｆ＝β×Ｄｂ50｛１−Ｖｆ×（ａ×Ｗ／Ｂ−ｂ）｝
＝｛１＋０．０１×（Ｄｓ−４０）｝×Ｄｂ50｛１−Ｖｆ×（ａ×Ｗ／Ｂ−ｂ   ）｝…………（８）
【００２４】
上記のように構成したこの実施の形態によるコンクリート構造物の爆裂制御方法にあっては、水セメント比（水結合材比）、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法及びコンクリートに対する合成繊維の混入率の要因に、コンクリートの材齢及び／又は鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さを要因として付加しているので、それらの要因を調整することにより近年多様化しているコンクリート構造物のコンクリートの爆裂の制御に十分に対応することができることになる。したがって、そのようなコンクリート構造物のコンクリートの爆裂による剥離を許容範囲内に確実に抑えることができるので、剥離が許容範囲内から外れてコンクリート構造物の強度が低下し、コンクリート構造物に変形、破壊等の問題が生じるようなことはなくなる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明による請求項１に記載のコンクリート構造物の爆裂制御方法は、前記のように構成して、コンクリートの水結合材比、コンクリートに混入する合成繊維の種類、合成繊維の寸法、コンクリートに対する合成繊維の混入率の要因に、鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さ及び／又はコンクリートの材齢を要因として付加したことにより、それらの要因を調整することにより近年多様化しているコンクリート構造物のコンクリートの爆裂の制御（爆裂深さの制御）に十分に対応することができることになる。したがって、そのようなコンクリート構造物のコンクリートの爆裂による剥離を許容範囲内に確実に抑えることができるので、剥離が許容範囲内から外れてコンクリート構造物の強度が低下し、コンクリート構造物に変形、破壊等の問題が生じるようなことはなく、火災時におけるコンクリート構造物の安全性を確保することができ、信頼性の高いコンクリート構造物を提供することができることになる。また、６つの要因からコンクリートの爆裂を制御する設計指標を与えることになるので、コンクリートの爆裂制御設計に多様性を与えることが可能となり、信頼性の高いコンクリート構造物を提供することができることになる。
【００２６】
さらに、この発明による請求項２に記載のコンクリート構造物の爆裂制御方法は、前記のように構成したことにより、コンクリートの材齢、水結合材比、繊維混入率を加味したコンクリートの爆裂の制御（爆裂深さの制御）が可能となるので、コンクリートの爆裂制御設計に多様性を与えることが可能となり、多様化するコンクリート構造物のコンクリートの爆裂の制御に十分に対応することが可能となる。特に、かぶり厚さ４０ｍｍ、５０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂を効果的に制御することが可能となる。
【００２７】
さらに、この発明による請求項３に記載のコンクリート構造物の爆裂制御方法は、前記のように構成したことにより、コンクリートの材齢、水結合材比、繊維混入率、コンクリートのかぶり厚さを加味したコンクリートの爆裂の制御（爆裂深さの制御）が可能となるので、コンクリートの爆裂制御設計に多様性を与えることが可能となり、多様化するコンクリート構造物のコンクリートの爆裂の制御に十分に対応することが可能となる。特に、かぶり厚さ４０ｍｍ、５０ｍｍの鉄筋コンクリート部材の爆裂を効果的に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  鉄筋コンクリート部材の爆裂低減率と繊維混入率との関係を示した説明図である。
【図２】  鉄筋コンクリート部材の爆裂低減率と水結合材比との関係を示した説明図である。
【図３】  かぶり厚さ５０ｍｍ、材齢２ヶ月の鉄筋コンクリート部材の爆裂深さと水結合材比との関係を示した説明図である。
【図４】  かぶり厚さ５０ｍｍ、材齢１年の鉄筋コンクリート部材の爆裂深さと水結合材比との関係を示した説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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