(57)【要約】【課題】特定の粗骨材を含むコンクリートを使用した鉄筋コンクリート部材について、高強度鉄筋の再使用の可否を診断できる火害診断方法を提供すること。【解決手段】火害診断方法は、火害を受けた鉄筋コンクリート部材に用いられる高強度鉄筋の再使用の可否を診断する。まず、調査対象となる高強度鉄筋近傍のコンクリートを採取し、この採取した試料をＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求める。次に、コンクリート中の沸石類について、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度のピークが見られるか否かを判定する。この判定が肯定的である場合には、鉄筋の受熱温度が約４００℃に到達していないため、高強度鉄筋の再使用が可能であると判定し、否定的である場合には、鉄筋の受熱温度が約４００℃に到達したため、高強度鉄筋の再使用が不可能であると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火害を受けた鉄筋コンクリート部材に用いられる高強度鉄筋の再使用の可否を診断する火害診断方法であって、
調査対象となる高強度鉄筋近傍のコンクリートを採取し、この採取した試料をＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求めて、
コンクリート中の沸石類について、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度のピークが見られるか否かを判定し、
この判定が肯定的である場合には、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達していないため、高強度鉄筋の再使用が可能であると判定し、否定的である場合には、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したため、高強度鉄筋の再使用が不可能であると判定することを特徴とする火害診断方法。
【請求項２】
前記鉄筋コンクリート部材のコンクリートには、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度にピークが見られる粗骨材が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の火害診断方法。
【請求項３】
コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したか否かを推定するコンクリート受熱温度推定方法であって、
調査対象となるコンクリートを採取し、この採取した試料をＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求めて、
コンクリート中の沸石類について、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度のピークが見られるか否かを判定し、
この判定が肯定的である場合には、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達していないと判定し、否定的である場合には、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したと判定するコンクリート受熱温度推定方法。
【請求項４】
前記コンクリートには、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度にピークが見られる粗骨材が用いられていることを特徴とする請求項３に記載のコンクリート受熱温度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火害診断方法およびコンクリート受熱温度推定方法に関する。詳しくは、鉄筋コンクリート部材に用いられる高強度鉄筋の再使用の可否を診断する火害診断方法、および、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したか否かを推定するコンクリート受熱温度推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地震発生時の鉄筋コンクリート部材の靱性を向上させるため、この鉄筋コンクリート部材に高強度鉄筋を使用する場合がある。
この高強度鉄筋は、例えば調質鋼であり、高温焼戻しにより強度を向上させたものであるが、焼戻し温度以上に加熱されると、普通強度鉄筋に比べて低温域から強度が低下する可能性がある。
【０００３】
図７は、高強度鉄筋の温度と強度との関係を示す図である。
図７では、高強度鉄筋として、細径異形ＰＣ鋼棒ＳＢＰＤ１２７５／１４２０を用いた。また、鋼材の強度とは、鋼材を当該温度まで加熱し、その後冷却した場合の強度である。
普通強度鉄筋では５００℃程度まで強度が低下しないことが知られているが、高強度鉄筋では、４００℃付近から０．２％耐力および引張強度が低下し始めることが判る。
【０００４】
ところで、高強度鉄筋を使用した鉄筋コンクリート造構造物が火災被害を受けた場合に、この建物を補修あるいは補強して再度使用したい場合がある。この場合、火害により高強度鉄筋の強度が低下している可能性があるため、高強度鉄筋の受熱温度が約４００℃に到達したか否かを判定することが重要となる。
【０００５】
そこで、日本建築学会より、火災を受けた建物の標準的な火害診断および補修・補強方法を記載した指針が示されている（非特許文献１参照）。
この指針では、Ｘ線回折により普通コンクリートを分析することにも言及しているが、コンクリートについては、受熱温度によって回折結果に明確な差を見出すことができない、としている（非特許文献１のｐ．１７２）。
そこで、この指針では、ＵＶスペクトル法や過マンガン酸カリウムによる酸素消費量の定量分析といった化学分析方法を用いて、コンクリート中の混和剤を化学的に分析することで、鉄筋コンクリート部材のコンクリートの受熱温度を推定している（非特許文献１のｐ．６３〜６７）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】建物の火害診断および補修・補強方法  指針（案）・同解説  日本建築学会  ２０１０年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、以上の化学分析方法は、特定の混和剤を含むコンクリートのみに適用可能であり、分析可能なコンクリートの種類がかなり限定される、という問題があった。よって、より多くの種類のコンクリートについて、鉄筋コンクリート部材が火災を受けた場合に、高強度鉄筋の受熱温度が約４００℃に到達したか否かを推定し、鉄筋コンクリート部材に用いられる高強度鉄筋の再使用の可否を診断することが要請されている。
【０００８】
本発明は、特定の粗骨材を含むコンクリートを使用した鉄筋コンクリート部材について、高強度鉄筋の再使用の可否を診断できる火害診断方法およびコンクリート受熱温度推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、受熱温度の異なる高強度コンクリートをＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求めた。その結果、コンクリート中の沸石類について、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍では、コンクリートの受熱温度に応じて回折強度のピークが変化することを見出し、本発明をするに至った。
【００１０】
請求項１に記載の火害診断方法は、火害を受けた鉄筋コンクリート部材に用いられる高強度鉄筋の再使用の可否を診断する火害診断方法であって、調査対象となる高強度鉄筋近傍のコンクリートを採取し、この採取した試料をＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求めて、コンクリート中の沸石類について、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度のピークが見られるか否かを判定し、この判定が肯定的である場合には、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達していないため、高強度鉄筋の再使用が可能であると判定し、否定的である場合には、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したため、高強度鉄筋の再使用が不可能であると判定することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の火害診断方法は、前記鉄筋コンクリート部材のコンクリートには、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度にピークが見られる粗骨材が用いられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載のコンクリート受熱温度推定方法は、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したか否かを推定するコンクリート受熱温度推定方法であって、調査対象となるコンクリートを採取し、この採取した試料をＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求めて、コンクリート中の沸石類について、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度のピークが見られるか否かを判定し、この判定が肯定的である場合には、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達していないと判定し、否定的である場合には、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したと判定する。
【００１３】
請求項４に記載のコンクリート受熱温度推定方法は、前記コンクリートには、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度にピークが見られる粗骨材が用いられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、まず、調査対象となる高強度鉄筋近傍のコンクリートを採取し、この採取した試料中をＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求める。このうち、沸石類について、回折角２θ＝１０°近傍に回折強度のピークが見られるか否かを判定する。この判定が否定的である場合、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達して、このコンクリート近傍の高強度鉄筋の受熱温度も約４００℃に到達したと判定する。
よって、鉄筋コンクリート部材のコンクリートに、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度にピークが見られる粗骨材を用いた場合、高強度鉄筋の受熱温度が約４００℃に到達したか否かを推定し、これにより、高強度鉄筋が再使用可能であるか否かを診断できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る火害診断方法のフローチャートである。
【図２】Ｘ線の回折角２θ近傍でピークを持つ粗骨材のＸ線回折図である。
【図３】図２の回折図の回折角２θ＝１０°付近の拡大図である。
【図４】回折角２θ＝１０°付近での回折強度のピーク値と加熱温度の関係を示す図である。
【図５】コンクリートに含まれる材料の標準物質のＸ線回折図（その１）である。
【図６】コンクリートに含まれる材料の標準物質のＸ線回折図（その２）である。
【図７】高強度鉄筋の温度と０．２％耐力および引張強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る火害診断方法のフローチャートである。
火害診断方法は、高強度鉄筋および高強度コンクリートを用いた鉄筋コンクリート部材が火害を受けた場合に、この鉄筋コンクリート部材の高強度鉄筋を再使用できるか否かを判定するものである。
【００１７】
ステップＳ１では、調査対象となる鉄筋コンクリート部材について、高強度鉄筋近傍のコンクリートを試料として採取する。
ステップＳ２では、この採取した試料をＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求める。
【００１８】
ステップＳ３では、分析結果中の沸石類について、Ｘ線の回折角２θ＝１０°付近に注目する。
ステップＳ４では、このＸ線の回折角２θ＝１０°付近に回折強度のピークが見られるか否かを判定する。沸石類は、受熱温度が約４００℃を超えると、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度のピークが見られなくなるためである。
この判定がＹｅｓである場合には、ステップＳ５に移り、Ｎｏである場合には、ステップＳ６に移る。
【００１９】
ステップＳ５では、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達しておらず、高強度鉄筋の受熱温度も約４００℃に到達していないと推定する。上述のように、高強度鉄筋は受熱温度が約４００℃に到達していなければ、それほど強度が低下しないため、この高強度鉄筋を再使用できると診断する。
【００２０】
ステップＳ６では、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達しており、鉄筋の受熱温度も約４００℃に到達していると推定する。上述のように、高強度鉄筋は受熱温度が約４００℃に到達していると強度が大幅に低下するため、この高強度鉄筋を再使用できないと診断する。
【００２１】
ここで、コンクリート中の沸石類の特定の回折角２θにおけるピークに注目することで、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したか否かを推定できるか否かを確かめるため、以下の実験を行った。
１．火害を受けていない、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度にピークが見られる粗骨材を用いた健全なコンクリートを用意し、コンクリートコアを採取する。なお、コアコンクリートは、粉砕されていないものであれば、圧縮強度試験を実施したものを使用してもよい。
【００２２】
２．コンクリートコアを分割し、試料を８個採取する。その後、電気炉内にて所定温度（１１０℃、２００℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃および６００℃）で１個ずつ１時間以上加熱を行う。
３．加熱したコンクリートコアから火害側の表層（１０ｍｍ程度）を取り除いて、１０ｍｍ厚毎に数個に切断する。
【００２３】
４．これら切断した試料を、鉄鉢内でコンクリート中の砕石が原状のまま残る程度に粉砕した後、３５メッシュ（４２５μｍ）のふるいを通過させて、このふるいを通過した部分を振動ミルで微粉砕化（５〜１０μｍ）し、試料とする。
５．各試料をＸ線回折装置により分析を行う。このＸ線回折装置は、粉末試料にＸ線を所定角度で入射し、ブラッグの反射条件を満たしたときに発生する強い反射（回折）を電子計数管で検出するものである。
【００２４】
ここで、回折角２θとは、Ｘ線の格子面に対する入射角をθとした場合の値である。
このＸ線回折装置により、回折角２θと回折強度との関係を得る。回折強度は、物質の原子密度の二乗に比例するため、回折角２θと回折強度の関係は物質ごとに異なる値となる。
【００２５】
Ｘ線回折による実験結果を図２〜図４に示す。図２は、Ｘ線の回折角２θ近傍でピークを持つ粗骨材（具体的には、山梨県大月産の沸石類）のＸ線回折図である。図３は、図２の回折図の回折角２θ＝１０°付近の拡大図である。図４は、回折角２θ＝１０°付近での回折強度のピーク値と加熱温度の関係を示す図である。
【００２６】
ここで、回折強度とは、単位時間当たりに電子計数管でＸ線によって励起された電子の総数である。
図４に示すように、回折強度の回折角２θ＝１０°付近でのピーク値は、加熱温度が高温になるほど低下し、加熱温度が約４００℃以上では、回折強度が５００ｃｐｓ程度で一定となっている。
【００２７】
図５、図６は、コンクリートに含まれる材料の標準物質のＸ線回折図である。図５、図６の縦軸は、各物質の回折強度の最大値を１００とした場合ピーク値の比率であり、横軸は、Ｘ線の回折角２θである。
【００２８】
図５、図６より、Ｘ線の回折角２θ＝１０°付近で回折強度がピークとなる物質は、沸石類であることが判る。
よって、沸石類の回折角２θ＝１０°付近のピークに注目することで、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達したか否かを推定可能である、といえる。
【００２９】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）まず、調査対象となる高強度鉄筋近傍のコンクリートを採取し、この採取した試料中をＸ線回折により分析して、Ｘ線の回折角２θと回折強度との関係を求める。このうち、沸石類について、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度のピークが見られるか否かを判定する。この判定が否定的である場合、コンクリートの受熱温度が約４００℃に到達して、このコンクリート近傍の鉄筋の受熱温度も約４００℃に到達したと判定する。
よって、鉄筋コンクリート部材のコンクリートに、Ｘ線の回折角２θ＝１０°近傍にて回折強度にピークが見られる粗骨材を用いた場合、高強度鉄筋の受熱温度が約４００℃に到達したか否かを推定し、これにより、高強度鉄筋を再使用可能であるか否かを診断できる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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