土木学会第64回年次学術講演会(平成21年9月)

Ⅴ‑244

腐食した鉄筋コンクリート部材の付着割裂性状に関する引抜試験
鉄道総合技術研究所

１．はじめに正会員 ○大屋戸理明

筑波大学

学生会員

中山筑波大学

正会員

八十島 章

筑波大学

正会員

金久保利之

表 1 試験体一覧

本研究では，腐食した鉄筋コンクリート(RC)部材にかぶり C 質量減少率 積算電流量(A・hr)(mm)(%)※
D16CF15-000
D16CF15-A
13.2
2473.3
D16CF15-A2－(1.5φ)
D16CF15-B
24.9146.6
D16CF15-B2－
D16CF25-000
D16CF25-A
14.473.3
40
D16CF25-A2－(2.5φ)
D16CF25-B
19.0146.6
D16CF25-B2－
D16CF35-000
D16CF35-A
9.973.3
56
D16CF35-A2－(3.5φ)
D16CF35-B
15.7
146.6
D16CF35-B2－※－は損傷調査用試験体のため質量減少率を測定していない
試験体名称

おける鉄筋の付着性状の把握およびメカニズムの解明を行うことを目的としている．本報では，腐食させたRC 部材の引抜試験により腐食鉄筋の基礎的な付着性状を検討する．
２．実験概要試験体一覧を表 1 に，試験体概要を図 1 に示す．試
験体は，断面幅 300mm のコンクリート平板の中心に異形鉄筋 D16(SD490)を 1 本埋め込んだものである．試験区間の付着長は 480mm(鉄筋径の 30 倍)で，荷重端及び自由端には塩ビ管により 24mm(鉄筋径の 1.5 倍)の付着絶縁区間を設けた．表 1 中の A および B の 6 体に対しては引抜試験を行い，A2 および B2 の 6 体には腐食に一点鎖線：損傷調査用分割断面，丸数字：分割後のブロックNo.

伴うコンクリートの損傷調査を実施した．A，A2 および B，B2 は同じ積算電流量で電食し，引抜試験用の内C/φ=3.5る．使用したコンクリートの圧縮強度は 24.8MPa，割④裂強度は 2.60MPa，弾性係数は 26.7GPa，健全試験体のコ ン ク リ ー ト の 圧 縮 強 度 は 36.0MPa ， 割 裂 強 度 は塩ビ管

⑤528
480=30×D16

部腐食状況を損傷調査用の内部腐食状況により推定す

単位:mm5656C/φ=2.5③C/φ=1.5①度は 529MPa，弾性係数は 201GPa であった．
加力方法を図 2 に示す．引抜試験の加力は試験体の4040246424

異形鉄筋D16かぶりを拘束しないようかぶりと等しい寸法の孔を設300(健全試験体は400)

打設方向

けた加力板の上に試験体を設置し，鉄筋を単調に引抜加力方向

図 1 試験体概要1)

くことにより行った ．計測項目は引張荷重，荷重端すべり量，自由端すべり量，荷重端および自由端の横方自由端すべり量

向変位である．なお，荷重端および自由端の横方向変位は，南面および北面に 2 本ずつ計 4 本取り付けた変North-free
石こう位計により計測した．

Northテフロンシート

３．実験結果North-load

加力板

試験体の破壊課程には，腐食により鉄筋軸方向に沿って発生した割裂ひび割れが拡大して破壊した場合と，ターゲット
加力板
荷重端すべり量

腐食によるひび割れとは別に新たに割裂ひび割れが発加力方向生して破壊した場合が存在した．いずれの試験体にお図 2 加力方法

キーワード 鉄筋腐食，電食，腐食ひび割れ，付着〒185-8540 東京都国分寺市光町 2-8-35 鉄道総合技術研究所

‑485‑

128

96②2.94MPa，弾性係数は 24.2GPa，異形鉄筋 D16 の降伏強連絡先裕司

TEL042-573-7281

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いても，加力中のひび割れ状況は荷重端側から割裂ひを行った試験体を比較するために，引抜試験後の試験び割れが生じ，自由端側に向かって連鎖的に割り裂か体を 5 分割して断面を観察した．
（図 1 参照）写真 2 にれてひび割れが拡大する様子が確認された．

代表的な試験体の断面を示す．腐食による割裂ひび割れの 1 本が引抜試験によって卓越し，ひび割れを拡大

各試験体の平均付着応力－荷重端すべり量関係を図3 に，平均付着応力－横方向変位関係を図 4 に，基準化させて最終破壊に至ったことが伺える．

付着強度－質量減少率関係を図 5 に，引抜試験後の試４．まとめ

験体の様子を写真 1 に示す．図 3 の平均付着応力は引腐食した RC 部材中における付着性状の把握および張荷重を周長と付着長で除した値であり，荷重端すべ付着割裂メカニズムの解明を行うために，かぶりと腐り量は荷重端すべり量の計測値から試験区間外での鉄食程度を実験因子とした腐食 RC 部材の引抜試験を行筋の伸びを除いた値である．図 5 の基準化付着強度は，った．その結果，最大付着応力は腐食量の増加に伴い各々の最大付着応力を健全試験体の最大付着応力で基小さくなり，その低下勾配はかぶりが大きいほど顕著であった．

準化した値であり，かぶり径比 C/φごとに最小二乗法

謝辞
本 研 究 は ， 科 学 研 究 費 補 助 金 基 盤 研 究 (C) 課 題 番 号
20560457(腐食したコンクリート部材の付着割裂メカニズムの解明)の助成を受けた．

による回帰計算した結果も示している．
図 3 より同一の荷重端すべり量において，コンクリートのかぶりが小さくなる程，また質量減少率が大きく参考文献なる程，平均付着応力が小さくなることがわかる．写1)金久保ら：補強コンクリート部材の付着割裂性状に関する研究，日本建築学会構造系論文集，第 492 号，pp.99～106，
1997.2

真１より，腐食ひび割れ面に腐食生成物が付着し，質量減少率の増加に伴い増加している様子が伺える．ま鉄筋

鉄筋

た，かぶりコンクリートの片側には腐食生成物が顕著【引抜試験終了】に漏出し，ひび割れ面を介した引張抵抗力は十分低下していると思われるが，もう一方のかぶりコンクリー
トはそれほど漏出が見られていない．また，D16CF15-A

撮影方向および D16CF15-B は付着応力が一旦低下した後，再度付着応力が増加する現象が見られる．図 4 より，横方向変位は，北面と南面で差異が生じており，両者の腐
写真 1 引抜試験後の試験体の様子(左：D16CF35-A，右：D16CF35-B)

食進行の違いが影響していると見られ，この現象は全ての試験体において計測された．図 5 より，最大付着応力においては，かぶりコンクリートが大きくなると，質量減少率の付着応力の低下勾配が急になることが確

写真 2 引抜試験後の腐食ひび割れ状況(左：D16CF25-A③，右：D16CF25-B③)D16CF15-A
D16CF15-B
D16CF25-A
D16CF25-B
D16CF35-A
D16CF35-B

32平均付着応力(N/mm 2)

2平均付着応力(N/mm )さらに，コンクリート損傷評価の試験体と引抜試験

10123

荷重端すべり量(mm)

図 3 平均付着応力－荷重端すべり量関係

D16CF25-A
South-free
North-freeSouth-load
North-load

32
10

1.0

y=1-1.58x

τm / τmc

認できる．

y=1-3.39x

0.5024横方向変位(mm)6

D16CF15
D16CF25 y=1-2.20x
D16CF3500.1

0.20.3

質量減少率(無次元)

図 4 平均付着応力

図 5 基準化付着強度－横方向変位関係－質量減少率関係‑486‑