土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度)

CS2‑021

接着剤を用いた鋼・コンクリート合成構造の一面せん断実験
宇部興産機械(株)正会員○小川 淳史山口大学大学院

正会員

吉武

呉工業高等専門学校

正会員

三村 陽一

宇部興産機械(株)

正会員

和多田康男

山口大学大学院 学生会員

尾上 枝里

勇

１．はじめに
近年，施工の効率化，構造の合理化に伴い，鋼・コンクリート合成構造の採用実績が増加している.しかし，鋼・コンクリート合成構造では，鋼とコンクリートの境界面における応力伝達を目的としてスタッドジベル等の機械的なずれ止めが多数設置されるため，製作性やコンクリートの施工性について十分な検討を行う必要がある．さらに，飛来塩分，融雪剤，排気ガスなどの侵入による鋼部材の腐食の事例もあることから，防食性向上も課題の一つである．
このような課題の一解決策として，本研究では，高い接着性能と防食性能を有する無機系防錆材(以下，接着剤と略記)を用いて鋼とコンクリートの一体構造化を図り，機械的なずれ止めを省略化した構造とすることで，製作性やコンクリート施工性，防食性を改善できる複合構造形式の開発を進めている．本報は，この開発に関する基礎的実験として，鋼・コンクリートのずれ抵抗性を評価するために実施した一面せん断実験について報告するものである．
なお，接着剤の材料特性の詳細については既報 1)を参照されたい．
２．実験供試体および実験方法
本実験では，図 1 に示す供試体をベースとして，鋼板に接着剤を塗布しない Type:N，鋼板 1，2 に接着剤を塗布した Type:A，鋼板 2 に孔を設けて鋼板 1，2 に接着剤を塗布しない Type:H，鋼板 2 に孔を設けて鋼板 1，2 に接着剤を塗布した Type:H-A，リブに半円を設けて鋼板 1，2 に接着剤を塗布した Type:H-H-A とした供試体を製作した(図 2)．
本実験に用いたコンクリートの配合条件を表1に示す．普通ポルトランドセメント(密度3.16g/cm3)と石灰系低添加型膨張材(密度3.16g/cm3)を使用し，細骨材として北九州市小倉産石灰石砕砂(表乾密度2.69g/cm3)，混合砂として北九州市門司産硬質砂岩砕砂(表乾密度2.63g/cm3)および山口県美祢市伊佐産石灰石砕砂(表乾密度2.63g/cm3)，粗骨材として北九州市門司産砕石(表乾密度2.73g/cm3)を用いた．さらに，AE減水剤標準形を混和剤として用いた．コンク
リート打設後は実験に供するまで20℃一定環境下で，湿布養生を施した．

荷重

単位 : mm

20

載荷板（ｔ=9）60

鋼板1（ｔ=9）鋼板2（ｔ=16）

接着剤

70φ孔

孔

150320

鉄筋D13(SD345)
コンクリートType:N

250

250140191140191※鋼板の材質はすべてSM400Aとする

接着剤

接着剤

70φ孔

R35半円500

図1

Type:A

Type:H2061

発泡スチロール

Type:H-A

実験供試体概要

図2

Type:H-H-A
実験供試体の種類

キーワード

合成構造，ずれ止め，接着剤，横リブ，一面せん断実験

連絡先〒755-0804 山口県宇部市大字小串字沖ノ山 1980 宇部興産機械（株）橋梁・鉄構部‑41‑

ＴＥＬ0836-22-6211

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表1

コンクリートの配合
308cm48%3316kg/m
320kg/m
3161kg/m
33
石灰石砕砂 (2.69g/cm ) 252kg/m
3
3
硬質砂岩砕砂(2.63g/cm ) 252kg/m
3
3
石灰石砕砂 (2.63g/cm ) 336kg/m
3
3砕石2010(2.73g/cm ) 601kg/m
3
3
砕石1505(2.73g/cm ) 401kg/m
33.36kg/m

呼び強度
スランプ
水結合材比 W/P
セメント C
膨張材 E
水W
細骨材 S

粗骨材 G
混和剤 Ad

載荷板

変位計

ロードセル

写真 1H-H-A 供試体型枠

写真 2載荷状況３．実験方法
コンクリート材齢30日で実験を行い，鋼板とコンクリートのずれが生じるまで(荷重が低下するまで)載荷板の中心に載荷した．なお,写真1に示すように荷重をロードセルで計測するとともに，変位を計測した．
４．結果と考察
表 2 実験結果

実験によって得られた結果を表 2 および図 3 に示す．なお，載荷Type

荷重を鋼板 1 とコンクリートの接触面積で除することにより，みかNA
H
H-AH-H-Aけのせん断応力を求めた．
Type:A の最大せん断応力は，Type:N の最大せん断応力の 3.1 倍であった．また，Type:H-A および Type:H-H-A の最大せん断応力

せん断耐力(kN) 最大せん断応力(N/mm2) 変位(mm)

88.2
273.1
113.4
342.2
304.7

0.67
2.08
0.86
2.612.55*：測定不可は,Type:H の最大せん断応力の約 3.0 倍であった．

3.0N

リートが剥離に至るまでのせん断耐力が約 3 倍向上することが示唆された．さらに，Type:H-A および Type:H-H-A の最大せん断応力は，Type:A の最大せん断応力の約 1.2 倍であるため，孔や半円を横リブせん断応力(N/mm2)

これにより，鋼板に接着剤を塗布することにより，鋼板とコンク2.5

A2.0

H-A1.5

H-H-A1.0に設けることにより鋼板とコンクリートの剥離を抑制することができ0.5ると考えられる．

0.00.00.20.4

土木学会の複合構造物の性能照査指針(案)2）では，式(1)，(2)のうち小さい方の値をスタッドの終局耐力とすることが示されている．

Vsu  31Ass

hssf 'c  10000
d ss( N )  （ 1）

0.360.44*0.80.76

Vsu  Ass f su

0.60.8変位 (mm)

図3せん断応力-変位量( N )  （ 2）

ここで，Vsu は頭付きスタッドの終局耐力(N),ASS はスタッド軸部の断面積(mm2), d ssはスタッドの軸(mm), hssはスタッドの高さ(mm)，f c はコンクリートの圧縮強度(N/mm2)， f su はスタッドの引張強度(N/mm2)である．
'上式より,φ19×150(JIS B 1198)のスタッドの終局耐力を計算すると113.4～145.3kNとなるため，横リブに孔を設けて接着剤を塗布したType:H-Aで得られたせん断耐力は，スタッド17～23本/m2（縦横方向に200～250mmピッチ）に相当するものであった．これにより，本研究の接着剤の有用性が窺われる．
５．まとめ(1) 底鋼板と横リブに接着剤を塗布することにより，鋼・コンクリート接触面のせん断耐力が約 3 倍となる．
(2) 横リブに孔や半円を設けることにより，鋼とコンクリートの剥離を抑制できるためせん断耐力が向上する．
(3) Type:H-A で得られたせん断耐力は，スタッド(φ19×150)の 17～23 本/m2 に相当する．
【参考文献】
1）七村祐輔，吉武 勇，三村陽一，和多田康男：フレッシュ時から接着した鋼コンクリート合成部材の基礎実験，
コンクリート工学年次論文集，Vol.32，No2，pp.1212-1218，2010.
2）複合構造物の性能照査指針(案)，構造工学シリーズ 11，土木学会，pp.42-43，2002.

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