令和6年度土木学会全国大会第79回年次学術講演会
第V部門
2024

年9月6日(金) 16:50 ~ 18:10

せん断・ねじり (2)／曲げC204(川内北キャンパス講義棟Ｃ棟)

座長：高橋 良輔（北海学園大学）
17:10 ~ 17:20

腐食ひび割れ模擬コンクリートの圧縮性状の違いがRC梁の曲げ性状に及ぼす影響[V-545]

栗原 朋久1、三谷 龍世1、金久保 利之1 (1. 筑波大学)
キーワード：鉄筋腐食ひび割れ、圧縮性状、破砕剤充填パイプ、曲げ性状、断面解析*

著者らは鉄筋腐食によるひび割れを模擬したコンクリートの圧縮強度の低下を、コンクリートの断面径に対するひび割れ幅によって評価する式を提案している。本報告では、コンクリートの圧縮性状の違いがRC梁の曲げ性状に及ぼす影響を検討することを目的として、圧縮領域に腐食模擬ひび割れを有するRC梁の曲げ性状を、提案した式によるコンクリートの圧縮強度の低下を考慮した断面解析の結果と比較した。その結果、鉄筋腐食によるひび割れを考慮した本解析結果と圧縮強度低下を考慮していない断面解析結果にほとんど差異が見られず、RC梁では、圧縮側コンクリートの鉄筋腐食によるひび割れが梁の耐力に及ぼす影響は小さいことが分かった。

© 2024 Japan Society of Civil Engineers- V-545 -V-545

令和6年度土木学会全国大会第79回年次学術講演会

腐食ひび割れ模擬コンクリートの圧縮性状の違いが RC 梁の曲げ性状に及ぼす影響
筑波大学

学生会員 ○栗原朋久

筑波大学大学院学生会員

三谷龍世

筑波大学

正会員

金久保利之

１．はじめに
著者ら 1)は，鉄筋腐食によるひび割れを模擬したコンクリートの圧縮強度の低下を，コンクリートの断面径に対するひび割れ幅によって評価する式(1)を提案している．
𝜂𝑟 = −14.76

𝑤𝑐𝑟+1𝑑(1)ここで，𝜂𝑟：圧縮強度比，𝑤𝑐𝑟：加力前ひび割れ幅（mm），𝑑：断面径（mm）である．
本報告では，既往の研究 2)で実施された圧縮領域に腐食模擬ひび割れを有する RC 梁部材の曲げ性状を，式

図 1 試験体（単位：mm）(1)によるコンクリート圧縮強度の低下を考慮した断面
表 1 コンクリートの材料特性解析の結果と比較し，圧縮性状の違いが RC 梁の曲げ性
実験シリーズAB状に及ぼす影響を検討することを目的とする．
２．対象試験体試験体を図 1 に示す．破砕剤充填パイプ（Expansion
Agent Filled Pipe：以下，EAFP）3)を圧縮側に用い，実験

圧縮強度（MPa）
18.8
24.5

因子は EAFP に用いたパイプの径（実験シリーズ A：

割裂強度（MPa）
1.88
2.29

割線弾性係数（GPa）
21.322.6

表 2 引張鉄筋の材料特性

18mm，実験シリーズ B：22mm）および本数（2 本，3降伏強度（MPa）366本）である．破砕剤充填後 300 時間経過後に加力を行っており，加力前に生じたひび割れの幅は，実験シリーズA で最大 0.85mm，実験シリーズ B で最大 1.3mm であ

圧縮強度時歪（%）
0.270.25

降伏歪（%）
0.19

引張強度（MPa）
525

弾性係数（GPa）
199

表 3 破砕剤充填 300 時間後の EAFP の材料特性

った．4 点曲げ載荷が行われ，載荷点たわみおよび純曲げ区間の曲率が計測されている．また EAFP 単体の圧縮実験も行われた．実験時のコンクリート，引張鉄筋，破砕剤を充填し 300 時間経過後の EAFP の材料特性を

実験シ
リーズ

外 径（mm）

AB

1822

圧縮強度（MPa）
451540圧縮強度時歪（%）
1.72
2.01

弾性係数（GPa）
37.845.0

表 1～表 3 に示す．加力前ひび割れの発生例を図 2 に示
す．試験体側面および上面にサイドスプリット型のひび割れが生じている．
３．解析方法
引張鉄筋の応力－ひずみ関係には完全弾塑性モデル
を，コンクリートと EAFP には(2)式に示す Popovics モ
単位：mm

デルを用いた．Popovics モデルの実験定数𝑛には，それぞれ文献 1)の断面径 150mm 試験体（ひび割れ幅 0.0～：最大

図 2 加力前ひび割れ（A-18-3-300）

キーワード 鉄筋腐食ひび割れ，圧縮性状，破砕剤充填パイプ，曲げ性状，断面解析
連絡先〒305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1 筑波大学 TEL029-853-5045© Japan Society of Civil Engineers- V-545 -V-545

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表 4 試験体諸元

試験体名
A-18-2-300
A-18-3-300
B-22-2-300
B-22-3-300

実験シリーズAB

圧縮側
パイプ本数
2323

破砕剤充
填後経過
時間（h）
300

曲げモーメント(kN・m)

0.0

加力前ひび割れ幅（mm）
0.70
0.85
1.30.60

201000ひび割れ幅0.0mm
ひび割れ幅1.5mm
ひび割れ幅3.0mm
ひび割れ幅4.5mm
0.10.20.3
曲率(1/m)

図 4 曲げモーメント－曲率関係
表 5 各加力前ひび割れ幅における断面解析結果
加力前
ひび割れ幅（mm）
0.0
1.5
3.04.5最大曲げモーメント（kN・m）
14.9
14.7
14.5
14.1

最大曲げモーメント時
中立軸の圧縮縁からの位置（mm）
35.5
40.9
48.1
59.2

0.0，1.5，3.0，4.5mm とした．曲げモーメント－曲率関係を図 4 に，最大曲げモーメントおよび最大曲げモー

図 3 断面解析結果

メント時の圧縮縁からの中立軸位置を表 5 に示す．加0.9mm）の圧縮試験から得られた値の平均値および文献

力前ひび割れ幅が大きくなると最大曲げモーメントは2)の EAFP の圧縮試験結果に合致する値を用いた．

小さくなり，その時の中立軸位置は圧縮縁から離れて𝜎𝑛(𝜀/𝜀𝑐 )=𝜎𝑐 𝑛 − 1 + (𝜀/𝜀𝑐 )𝑛(2)いくが，いずれも変化は小さく，RC 梁の圧縮部分の鉄筋腐食によるひび割れが梁の耐力に与える影響は小さ

ここで，𝜎𝑐 ：圧縮強度（MPa），𝜀𝑐 ：圧縮強度時のひずい．

み，𝑛：実験定数である．

５．まとめ

コンクリートの圧縮強度は式(1)より求めた．断面径𝑑RC 梁では，圧縮側コンクリートの鉄筋腐食によるひは梁幅の 150mm とし，各試験体の純曲げ区間に生じたび割れが梁の耐力に及ぼす影響は小さい．

ひび割れ幅の最大値を用いた．

謝辞

４．解析結果と実験結果の比較

本研究は，JSPS 科研費基盤研究(B)21H01472 による．

実験結果，文献 2)による断面解析（圧縮強度低下未考

参考文献慮）および本解析から得られた曲げモーメント－曲率1） 栗原朋久，三谷龍世，金久保利之，Castro Juan Jose：関係を，図 3 に示す．既存の断面解析結果と，鉄筋腐食破砕剤充填パイプによるひび割れ模擬コンクリー

によるひび割れを考慮した本解析結果にほとんど差異

トの圧縮性状，コンクリート工学年次論文集，2024は見られず，引張鉄筋の力学性状が支配的であるため

2） 川村佳弘：破砕剤充填パイプによるコンクリートである．実験結果と比較すると，実験シリーズ A では，の鉄筋腐食時ひび割れの模擬，筑波大学大学院博

降伏耐力は 1 割，最大耐力は 2 割程度実験値が解析結士課程システム情報工学科修士論文，2018

果より大きい．実験シリーズ B では，全試験体におい3） 川村佳弘，金久保利之：破砕剤充填パイプによりて降伏耐力は概ね一致している．

鉄筋腐食時ひび割れを模擬した RC 梁部材の曲げ実験シリーズ A の試験体の諸元を用い，加力前ひび割れ幅を変化させて断面解析を行った．ひび割れ幅は，© Japan Society of Civil Engineers- V-545 -性状，土木学会関東支部技術研究発表会，Ⅴ－22，
2018