加熱を受けるテストピースの力学性状に及ぼす加熱方法の影響
213-035 叶居
1.

広太郎

昇させることが多い。本研究では，初期の加熱速度を a

はじめに地震火災に対する鉄筋コンクリート部材の保有耐火時（℃/分），第二の加熱速度を b（℃/分）とする。一方，間および残存耐力を評価するためには，加熱を受けるコパターン B は，初期の加熱速度を維持し，規定温度に達ンクリート構成則の構築が最重要課題となる。

した後に所定の保持時間に基づいて，一定の加熱温度を本研究は，最も基本的な観点から，既往のテストピー継続して与える。この場合の加熱速度を a（℃/分），保スの加熱実験データに関する文献調査を行い，加熱条件持時間を c（時間）とする。

等がテストピースの圧縮強度及び弾性係数に及ぼす影響

3.

を検討する。
2.

文献調査の結果とその考察
ここでは，各加熱パターンの代表的な結果として，パタ対象文献とその概要

ーン A に分類される実験 1 1)，B に分類される実験 2 2) 及び本研究は，日本建築学会，日本火災学会及び日本コン実験 3 3) について検討する。

クリート工学会で発表された約 40 年間（1970～2017 年）

図 2 にテストピースの圧縮強度－加熱温度，加熱時間及の文献を対象とする。対象とした文献は日本建築学会で

び弾性係数－加熱温度，加熱時間の関係を示す。上段の縦発表された論文が多数を占め，収集した文献数は 43 件で軸は加熱後の圧縮強度B'を加熱前の圧縮強度B で無次元化ある。テストピースに使用されるコンクリートの呼び強した値B'/B，下段の縦軸は加熱後の弾性係数 EC'を加熱前度は Fc60 以上のものが多く半数を占めるが，本研究ではの弾性係数 EC で無次元化した値 EC'/EC である。また，横軸

Fc60 以下のコンクリートについて検証を行う。

は，上下段とも加熱温度 T (℃)及び加熱時間 t (hour)を示す。

既往のテストピースの加熱試験は，実際の火災を想定したものより加熱温度の低いものが大多数である。その

なお，図中には，図 1 に基づいた加熱パターンの概要をあわせて示す。

加熱温度は，常温（20℃）から 100～800℃まで 100℃刻

図 2 の下段に示す弾性係数－加熱温度の関係に着目するみで，全温度に関するデータをそれぞれ 3 本程度ずつ記と，加熱パターンにかかわらず，ほぼ同様の弾性係数－加録するのが基本的な実験方法であるが，加熱温度を熱温度関係を示していることがわかる。例えば，加熱温度600℃までとする文献も半数程度存在した。

200℃時点において，実験 1～3 とも EC'/EC はおおよそ 0.6～

また，それぞれのテストピースが上記の規定温度に達0.7 に分布している。また，加熱温度が 600℃の場合においした後に保持時間（所定の時間にわたって加熱温度を保ても，実験結果はすべて 0.1 程度である。このことから，加持する）を設けるものが多く，1 時間から長いものでは熱を受けるテストピースの弾性係数に及ぼす加熱温度，保24 時間以上の保持時間が設定されている。

持時間及び加熱速度の影響は小さく，加熱温度による弾性加熱速度は，文献ごとに独自のものが用意されており，係数の一義的な評価が可能であると推察される。

標準化されている加熱速度は見当たらない。そのため，一方，図 2 の上段に示す圧縮強度－加熱温度関係は，加文献ごとにおおよそ毎分 0.5～2℃の加熱速度，すなわち，熱パターンによって異なる結果を与えている。加熱パター

0.5～2℃の範囲で 0.5℃刻みに設定されることが多い。

ンにかかわらず，加熱温度 200℃を折れ点とするバイリニア

上述のように，これらテストピースの加熱試験に設定の性状を示し，かつ，200℃以降の加熱温度によるテストピされる加熱温度，保持時間及び加熱速度を含む加熱パタース圧縮強度の低下の割合はほぼ等しい。例えば，加熱速ーンは，文献ごとに多種多様な組み合わせが存在するが，度や保持時間にかかわらず，加熱温度 600℃時のB'/B はほ

おおよそ図 1 に示す 2 つに大別できる。図 1 に示すパタぼ 0.4 である。しかしながら，加熱温度 200℃までの圧縮強ーン A は，規定温度に達する前に加熱速度を変化させる

度－加熱温度関係は，加熱パターンによって以下の傾向が折れ線タイプとなり，主に 100℃の時点で加熱速度を上認められる。
1) パターン B の場合，加熱前の圧縮強度に比べて，加熱T (℃)

a,b 加熱速度(℃/分) T (℃)
cba 加熱速度(℃/分)

後の圧縮強度はほぼ一定あるいは増大しているのに対しc 保持時間(h)て，パターン A の場合は低下する。
2) 加熱速度の大きい（実験 2）の場合，加熱前の圧縮強度aaに比べて加熱後の圧縮強度はほぼ同じ強度を保持してい
t (h)

t (h)

a) 加熱パターン Ab) 加熱パターン B

図 1 テストピースの加熱パターンの分類るのに対して，加熱速度の小さい（実験 3）場合はむしろ増大している。

図 3 は，(a) 加熱温度 200℃及び(b) 600℃時における

パターン A（実験 1）

B’B
1.2

パターン B（実験 2）

t (h) B’B
1.5 3.0 4.5 5.5 7.0 8.0 9.5 11.0
01.2.
.
1.25
1.0.
0.8
.
0.8.
0.6.
0.4.
0.2

01.00.8

 B ' 0.6
 B 0.40.200

200

400

800

600

T (℃)

EC 'EC

0400

600

800

T (℃)

27200

T (℃)

2000262829.
.
.
.
.
.
.

30

t (h) B’Bt (h)0 14.5 18.0 21.5 24.5 28.0 31.5 34.5 38.0
31 32
1.2.
24.
.
.
.
.
.

1.0
0.8

1.67

0.6
0.4

120.5

0.20EC’ EC
t (h) EC’ EC0 1.5 3.0 4.5 5.5 7.0 8.0 9.5 11.001.2.
1.2.
1.0
1.0
1.25.
0.8
0.8.
0.8.
0.6
0.6.
0.4
0.4.
0.20.2025

パターン B（実験 3）

250 0

600

400

800

000

262729.

2830

3120000

800

600

400

t (h) EC’ EC
t (h)32
0 14.5 18.0 21.5 24.5 28.0 31.5 34.5 38.0
1.2.

24.
.
.
.
.

0
T (℃)

.
.
.
.
.
.

1.0
0.8

1.67

0.6
0.4

120.50.2
200

400

600

800

0 0T (℃)

T (℃)

200

400

600

80000

図 2 加熱温度－圧縮強度・弾性係数の関係
B’B圧縮強度は低下するが，加熱速度が圧縮強度へ及ぼす影

1.2

響は，加熱温度の増大に伴って小さくなる傾向が認めら

.
.
.
.
.
.

1.0
0.80.60.4

れる。
4.

本文献調査の結果，以下の知見が得られた。
1)0.2
001.00.5(a)B’B

1.5

加熱パターンは，加熱温度 200℃までのテストピース

a (℃/分)の加熱温度-強度の関係に影響を及ぼすが 200℃以上の2.5領域では加熱パターンにかかわらず，加熱温度に反比例2.0して圧縮強度は小さくなる。

T = 200 (℃)2)

1.2

加熱を受けるテストピースの圧縮強度は，加熱速度に反比例して小さくなるが，その効果は加熱温度が大きく.

1.0なるにつれて小さくなる。

.
0.8.

0.6.
.

0.43)

加熱を受けるテストピースの弾性係数におよぼす加熱
温度，保持時間及び加熱速度の影響は小さいことから，加熱を受けるテストピースの弾性係数は，加熱温度によ.

り一義的に評価することができると考えられる。

0.2a (℃/分)
0まとめ【参考文献】ン A 及び B の全実験データであり，実線は実験データの安部武雄，古村福次郎，戸祭邦之，黒羽健嗣，小久保勲；高温度における高強度コンクリートの力学的特性に関する基礎的研究，
日本建築学会構造系論文集，No.515，pp.163-168，1999.1
一瀬賢一，長尾覚博；高温加熱を受けた高強度コンクリートの力学的性質に関する実験的研究，日本建築学会構造系論文集，
No.541，pp.23-30，2001.3
松沢晃一，橘高義典；高温加熱の影響を受けたコンクリートの引張破壊特性に及ぼす粗骨材の影響，日本建築学会構造系論文集，
No.707，pp.1-7，2015.1

回帰直線を示す。これらの結果より，加熱速度に伴って（馬場研究室）2.51)

図 3 圧縮強度-加熱速度の関係2)

01.00.5(b)1.52.0T = 600 (℃)

B'/B－加熱速度の関係を示す。縦軸はB'/B，横軸は加熱速度 a である。図中のプロットは，図 2 に示すパター3)