膨張材によりケミカルプレストレスを導入したコンクリート（CPC）は様々な特徴的な挙動を示す．しかしながらそれらの評価手法が確立されておらず，そもそも挙動メカニズムも完全には解明されていないため，その特徴を十分に活かし切れていないのが現状である．本研究では上記挙動メカニズムを解明し，知識化することで，コンクリート構造物の性能向上を可能とする膨張コンクリートの更なる有効活用を目指して検討を行った．

2.コンクリート
コンクリート負担応力
コンクリート負担応力の負担応力の増加
プレストレインの作用により，ひび割れ発生後の鉄筋ひずみはプレストレイン分減少する．これを，コンクリート負担応力を縦軸にして書き直すとプレストレイン相当分コンクリート応力が増加する．これにより，コンクリート応力の最終的な負担応力が増加する．
一軸引張試験の一軸引張試験の荷重ーひずみ荷重ーひずみ関係ーひずみ関係
普通膨張
ひび割れ発生前（石村ら：2001)

N
普通

ひび割
ひび割れ

膨張
SAHAMITMONGKOL（2003）

荷重/最大荷重(%)

細田ら（2001）
100
材齢3日50

岡村ら（1974）

普通N
鉄筋のみ

εt

εt

プレストレイン分ひび割れ後のひずみが減少

σ pre =σcAs⋅ Es ⋅ ε preAc

σpre3）
膨張（膨張（標準型67.5kg/m標準型

20℃ 水中養生 材齢28日

プレストレインεpreεtプレストレス分応力増加

0 200 400 600 800 1000
引張縁ひずみ（µ）

１.ケミカルプレストレインによるひずみのケミカルプレストレインによるひずみの減少
ケミカルプレストレインによるひずみの減少
鉄筋を有する膨張コンクリート(a)では，膨張作用によって載荷前から鉄筋に引張ひずみ（ケミカルプレストレイン）が生じる(b)．ここにひび割れが発生すると，それまで鉄筋を伸ばしていたコンクリートが消失することになり(c)，その部分の鉄筋の伸びがプレストレイン分戻る(d)．
(a)

3.テンションスティフニング
テンションスティフニング効果向上
テンションスティフニング効果向上メカニズム
効果向上メカニズム
プレストレイン相当分，膨張コンクリートの曲線をシフトすると，最終的な到達点が普通コンクリートと一致する
ことはプレストレインの貢献を裏付けている．ただし，膨張コンクリートはひび割れ前の変形性能も大きく，これによる貢献も大きいと考えられる．変形性能に関して
は「②非線形挙動」において検討する．
普通一致

ひび割れまでの高い変形性能（骨材界面の微細剥離）

膨張

コンクリートが膨張
コンクリートが膨張(b)

鉄筋に鉄筋に引張ひずみ
引張ひずみ導入
ひずみ導入（導入（プレストレイン）
プレストレイン）
ひび割
ひび割れ発生鉄筋を鉄筋を引張っていたコンクリート
引張っていたコンクリート消失っていたコンクリート消失

プレストレインによるひび割れ後のひずみ減少

SAHAMITMONGKOL（2003）

テンションスティフニング効果向上
テンションスティフニング効果向上
実験値

実験値
算定値
算定値

(c)
メカニズムに基づくモデル
既往の研究により提案されたモデル（ Shawkyら[1994] ）(d)コンクリートの膨張
コンクリートの膨張により膨張により引張により引張られていた引張られていた分られていた分（プレストレイン）
プレストレイン）が戻る

プレストレイン相当分
応力を増加させた場合

3.骨材
骨材に骨材に着目した着目した検討した検討
1.非線形挙動検討
非線形挙動検討のポイント
非線形挙動検討のポイント
岡村らによるコンクリートの曲げ試験では，材齢28日でも顕著な非線形性が確認された．一方，細田らによる膨張モルタルの繰り返し引張試験では材齢の経過により非線形挙動が減衰し，また膨張ペーストと比較して大きな非線形性が生じることが報告されている．以上は，材齢に影響される要因と影響されにくい要因の存在を示唆している．

3）膨張（
膨張（標準型67.5kg/m
標準型

膨張（標準型）50
岡村ら（1974）

00200

膨張

050100普通1510ひずみゲージ
3つ使用

00100

200

300

400

200

400

600

800

引張縁ひずみ（µ）

最大経験ひずみ（µ）
細田ら（2001)
Stress(MPa)Stress(MPa)普通205膨張ペースト
膨張ペースト0400 600 800 1000
引張縁ひずみ（µ）
材齢1日

1 .4
1 .2
1 .00 .80 .60 .40 .20

材齢7日
膨張モルタルモルタル
膨張29000
27000
25000
23000
21000
19000
17000
15000

荷重(kN)
荷重

除荷時剛性（MPa)
除荷時剛性

荷重/最大荷重
最大荷重(%)

普通コンクリート角柱供試体：10×10×40cm， W/B=45%，E=40kg/m3
鋼製型枠により三次元的に拘束，D16を中央に配置
25細田ら（2001)

材齢28日
100

拘束養生を与えた膨張コンクリート供試体の繰り返し曲げ試験を実施した結果，ひび割れ前に顕著な塑性変形が生じた．破壊面を観察した結果，粗骨材の滑らかな剥離痕が多数発生しており，これにより非線形性が発現している可能性が高い．骨材界面では水和物が生成されにくく，剥離のスケールは微細損傷より大きいため，材齢に影響されにくいものと考えられる．

5 .04 .0

材齢21日

膨張

普通3 .0膨張2 .0
1 .001500Strain(μ)

50

150

100
Strain(μ)

膨張コンクリートに膨張コンクリートに骨材コンクリートに骨材の骨材の滑らかな剥離面発生
らかな剥離面発生

2.ペーストにペーストに着目
ペーストに着目した
着目した検討した検討
曲げ破壊面を観察した結果，膨張材をセメントと7.5%置換した供試体では，下部には凹凸のある破壊面が生じ，上部には平滑な破壊面が生じた．これは，下部では引張変形により徐々に微細損傷が発生する一方，上部では一気にひび割れが進展したことを示している．また，材齢の経過により破壊面の凹凸は抑制された．以上は，膨張によるひずみのばらつきに起因して微細損傷が生じていることを示す証拠であると考えられる．
ペースト角柱供試体：40×20×110mm，W/B40%，無拘束水中養生
材齢7日

普通

膨張7.5%
膨張

普通：
普通：滑らかな破壊面
らかな破壊面

材齢28日

膨張15%
膨張

膨張：
膨張：粗い破壊面

膨張15%
膨張

滑らかな破壊面
らかな破壊面

本検討では鉄筋の初期ひずみとメソスケールの観察結果に着目して，膨張コンクリートのテンションスティフニング効果向上と非線形挙動のメカニズムを説明した．上記の鉄筋ひずみの影響や界面での微細剥離を仮定することにより，これまで理解が困難であった特異挙動（乾燥により性能が低下しにくい，ひび割れ間隔が増加するなど）も説明可能であり，それらを裏付ける実験結果もこれまでに得ている．また剥離により液状水の移動抵抗性は低下しないことも，これまでに確認している．

①今回得られたメソスケールの知見と，既往の研究において報告されているマクロ・ミクロスケールでの知見を統合することで，複雑な膨張コンクリートの挙動メカニズムを包括的に理解・知識化する．
②これまで膨張材は「経験則で効く部材に使用」されることが多く，必ずしも使用者側のニーズに一致していなかった．今後は上記挙動メカニズムに基づいて，膨張材の適切な利用方法を提案する．