コンクリートの圧縮・引張応力領域におけるクリープ挙動の相違に関する実験的研究
コンクリート研究室 阿部哲雄

指導教官 下村 匠
1. はじめに定着することで試験体に圧縮応力を導入した。

コンクリートの圧縮クリープに関する研究は数多く行われて引張載荷は図 2（b）に示した引張クリープ試験体の中空円筒おり，その基本的性質が明らかにされ，構造物の設計に反映さ中心の鋼棒の圧縮反力により，端板を介してコンクリートに引れている。一方，収縮による応力の導入やひび割れの発生を予張応力が導入される仕組みである。応力反転する場合には，図測する場合に必要なのは実際には引張クリープである。しかし2（b）に示した引張クリープ試験体に対して鋼棒と M10 全ネジながら，引張クリープはその実験の困難さ等の理由から研究事

棒を接合する改良を施し，圧縮力と引張力の両方が伝達できる例が極めて少なく，そのため，引張クリープは圧縮クリープとようにした。

同じ性質を仮定して取り扱われることが多い。そこで，本研究では引張クリープの基本的性質を圧縮と対比しつつ実験的に検3. 実験結果討することを目的とする。

3.1

クリープひずみの応力に対する線形性およびクリープ係数の大きさ

コンクリートに純引張応力を持続的に作用させるのは容易ではない。そこで，著者らは安定して精度良く引張クリープ試験

図 3 に CS，CD シリーズの圧縮クリープひずみと TS，TD シを実施可能な持続引張載荷試験装置を開発した。本研究では，

表 1 実験シリーズ

本試験装置を用いて引張クリープに及ぼす載荷応力の大きさ，載荷に含まれる操作
乾燥条件 初期載荷（載荷経路；図－1参照）（S:シール応力
D：ドライ）(MPa) 一定 応力 除荷 載荷パ
載荷 増加
ターン-2.0○○
ａ-4.0
非乾燥（S）
-8.0
-8.0
○
b
圧縮-2.0
○
○
ａ-4.0
乾燥（D）
-8.0-8.0○
b0.5
非乾燥（S）
1.0
1.5
引張○
○
○
c0.5
乾燥（D）
1.0
1.5
非乾燥（S）
-2.0
反転○ｄ
乾燥（D）
-2.0

実験
応力試験体名シリーズ
領域

応力の変動，乾燥の影響を試験し，圧縮クリープとの相違について検討を行った。

CS

2. 実験概要
CD

実験シリーズは表 1 に示すように，応力領域，乾燥条件をパラメータとして，6 つのシリーズに大別される。CS，CD シリー

TSズは圧縮クリープの実験シリーズであり，TS，TD シリーズは引張クリープの種々の基本的な性質ついて検討するものである。

TD

RS，RD シリーズは，圧縮応力から引張応力に反転する載荷パRS
RD

CS_2.0_a
CS_4.0_a
CS_8.0_a
CS_8.0_b
CD_2.0_aCD_4.0_aCD_8.0_aCD_8.0_b
TS_0.5_c
TS_1.0_c
TS_1.5_c
TD_0.5_c
TD_1.0_c
TD_1.5_c
RS_2.0_d
RD_2.0_dターンである。それぞれの詳細な載荷経路は図 1 に示す。
載荷応力(MPa)

載荷パターン a

張クリープ試験体ともに試験区間は外径 100mm，内径 32mm，長さ 200mm の中空円筒で共通である。
圧縮載荷は圧縮クリープ試験体を直列に 2 体設置し，試験体0の中心に通した鋼棒を，油圧ジャッキを用いて緊張しナットで102030
day4050

420-2-4-6-8-10載荷パターン d

載荷応力(MPa)420-2-4-6-8-10

図 2 に試験体概要を示す。
（a）圧縮クリープ試験体，（b）引60載荷パターン c
載荷パターン b0102030
day405060

図 1 載荷パターン図30 定着部100200

試験区間200

定着部100 30

ひずみゲージ（鋼棒）φ 32φ 32

鋼棒
端板1(a) 圧縮クリープ試験体

六角ナット

塩ビ管(VP25) 鋭角切断ネジφ 10(b) 引張クリープ試験体
図 2 試験体概要図

端板2単位【mm】

リーズの引張クリープひずみについて，載荷日数 30 日（一定応3.2 重ね合わせ則に関する検討

力区間の終点）におけるクリープひずみと載荷応力の関係を乾TS シリーズ（引張非乾燥）の引張クリープひずみについて，燥試験体，非乾燥試験体毎に示す。なお，圧縮については符号線形重ね合わせ則の適用性を検討した。一定応力下における引を反転している。

張クリープひずみの経時変化より，重ね合わせに必要なクリー圧縮クリープひずみに着目すると，圧縮クリープひずみと載プ式を同定した。線形重ね合わせ則を用いてひずみの経時変化

荷応力の関係は概ね線形的な関係にあり，応力に対する線形性を計算した結果の一例（TS_1.0_c 試験体）を図 5 に示す。引張が確認できる。一方，引張クリープひずみは，載荷応力の増加

クリープひずみは，応力が増加した後，計算値と実験値との間とともに大きくなる傾向が認められるが，原点近くを通る直線で乖離が生じており，線形重ね合わせ則では変動応力下のクリで表現できる傾向にはなく，本実験の範囲内では引張クリープープひずみを正確に計算出来ないことがわかる。以上より，変ひずみの応力に対する明確な関係は見られなかった。

動応力下の引張クリープは過去の応力履歴の影響を受け，バー

図 4 に非乾燥条件下における圧縮クリープ係数と引張クリープ係数の比較を示す。TS_1.0_c，TS_1.5_c 試験体のクリープ係数はほぼ一致しており，その値は圧縮クリープの結果であるCS_8.0_b よりも大きい傾向にある。

ジン引張クリープの挙動と異なることが推察される。

3.3 引張クリープに及ぼす乾燥の影響
図 3 に示した TS ，TD シリーズを比較すれば，同一応力において乾燥試験体の引張クリープひずみは非乾燥試験体のそれよ

圧縮・引張クリープの線形性，クリープ係数の大きさに関しりも大きく，乾燥によってクリープひずみが増加することがわて厳密には相違が存在するが，図 3 に示すように，引張クリーかる。乾燥によって増加したクリープひずみ（すなわち乾燥クプは載荷応力の絶対値が圧縮クリープに比べて小さい範囲でのリープ）を抽出し，図 6 に示す。また，同図には線形クリープ現象である。図 3 において引張クリープのデータは圧縮クリー則を仮定して得られた，圧縮応力下の乾燥によって増加したクプのデータの延長線上にあり，圧縮クリープの載荷応力のスケリープひずみを併せて示す。引張応力下における乾燥によってールで考えれば，引張クリープの線形クリープ則からの絶対的増加したひずみは圧縮クリープと比較して大きく，引張クリーな乖離は小さく，圧縮応力が卓越する場合には引張クリープをプの方が乾燥の影響を受けやすいことがわかった。

圧縮クリープと同じ法則で表現しても実質的に問題無いものと考えられる。一方で，収縮ひび割れ予測など，引張応力が卓越4. まとめする場合には，両者の違いを考慮する必要がある。

(1) 引張クリープについて応力に対する明確な線形関係は見られなかった。また，乾燥・非乾燥どちらの場合においても500CS (圧縮非乾燥)
CD (圧縮乾燥)
TS (引張非乾燥)
TD (引張乾燥)

300

同じ応力レベルの場合，引張クリープの方が圧縮クリープよりも大きい傾向にあった。引張応力が卓越する場合には，両者の相違を考慮する必要がある。

200(2) 載荷応力とクリープひずみの関係において，引張クリープ

100は圧縮クリープの延長線上で表現可能であった。圧縮応力が卓越する場合には，両者を同様としてもよい。

00.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0(3) 変動応力下の引張クリープは過去に受けた応力履歴の影響載荷応力（MPa）を受ける。

TS_1.5_c
TS_0.5_c

TS_1.0_c
CS_8.0_b

TS_1.0_c_実験値

2005（非乾燥条件下）（TS_1.0_c）

3.0

ひずみ（μ）

クリープ係数（非乾燥）

4.0

応力

TS_1.0_c_計算値

2.01.0150

31002500.0100102030経過時間（day）

図 4 クリープ係数の比較

404001020 30 40 50経過時間（day）

6070

図 5 重ね合わせ則の適用結果の一例

乾燥の影響によるひずみ（μ）

図 3 クリープひずみと載荷応力の関係

応力（MPa）

クリープひずみ（μ）

400

TD_1.5_c

TD_1.0_c

TD_0.5_c

CD_1.5_b

CD_1.0_b

CD_0.5_b6040200010203040経過時間（day）

図 6 乾燥の影響によるひずみ