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日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸） 2019 年 9 月

鉄筋腐食によるひび割れを模擬するための破砕剤充填パイプの引張性能
正会員○油野 登梧*1
同
Amadou Sakhir Syll*1
鉄筋腐食
引張試験

破砕剤
応力－歪曲線

同
同Juan Jose Castro*2
金久保 利之*3

アルミニウムパイプ

1. はじめに建設後 40～50 年以上経過した鉄筋コンクリート（以下3. 実験結果
3.1 破砕剤充填による加力前歪発生状況
引張加力直前の軸方向歪と節上および節間周方向歪をRC）造建物の経年劣化による性能低下が危惧されている。
表－2 に、破砕剤充填後の各歪の経過を図－3 に示す。な
著者らは、劣化した RC 部材の変状をメカニズムに基づい
お、図－3 中の気温は、気象庁地域気象観測システム（アて評価し、新たな構造性能指標を提案することを目的と
1)メダス）つくば観測所による 1 時間毎のデータである。軸した研究を行っている 。鉄筋腐食によりコンクリートに方向歪、周方向歪とも時間の経過とともに増加し、節間ひび割れが生じた部材の性能を検討するために、既往のの周方向歪が最も大きくなった。破砕剤を充填してから 42)
研究 では、破砕剤充填パイプによるひび割れ模擬方法が～10 時間の間に最も反応が進み、その後反応が緩やかに提案されている。本研究では、異形鉄筋と同様にパイプなる傾向がみられた。破砕剤充填から 4 時間程度までの気に節を設け、破砕剤を充填した節付きパイプの引張性能
温によって歪の推移状況が大きく変化し、特に、気温がを確認することを目的として、引張試験を実施した。
15℃を超えると歪が急激に大きくなった。
2. 実験概要
3.2 引張試験結果
節付きパイプの詳細を図－1 に示す。外径 21.7mm、肉引張試験結果を表－3 に示す。応力は引張荷重をパイプ厚 2.5mm のアルミニウムパイプに、JIS G 3112 を参考にして、異形鉄筋 D19 を想定して横節を加工した。試験体一覧を表－1 に示す。試験体は、節加工前および節加工後のパイプ単体各 3 体と、節加工したパイプに破砕剤を充填し、目標軸歪に達した後に引張試験を行う試験体である。図－2 に示すように歪ゲージを貼付し、破砕剤充填後の軸方
節付きパイプ
節加工なしパイプ
向歪と節上および節間の周方向歪の時間経過を計測した。
図－2 歪ゲージ取付け位置
変動因子は引張試験開始時目標軸歪とし、0.3%～1.2%の水準各 1 体とした。なお、計測機器の都合により、P19RF1 と RF3、P19-RF2 と RF4 を同時刻に充填し、計測を開始している。引張試験には 500kN 万能試験機を用いた。

図－1 節付きアルミパイプの詳細図
表－1 試験体一覧
引張試験開始時
試験体名 節 破砕剤充填
目標軸歪P19-NRNF 無－無－P19-RNF
P19-RF10.3%
P19-RF20.5%
有P19-RF3
有0.8%
P19-RF41.0%
P19-RF51.2%

試験体数3311111

表－2 引張加力前歪一覧
試験体名軸歪(%) 節上周歪(%) 節間周歪(%)
P19-RF10.297
0.088
0.664
P19-RF20.521
0.328
1.13
P19-RF30.799
1.04
1.93
P19-RF40.892
1.212.54－*－*
P19-RF5
1.23*破砕剤充填後時間経過計測中にゲージ剥離表－3 引張試験結果一覧
引張降伏弾性破断
ポアソ
試験体名 強度強度係数
伸びン比(MPa) (MPa) (GPa)(%)－**
P19-NRNF* 219
96.7
74.40.341*
P19-RNF
216
10278.2
0.247
8.5
P19-RF1212
97.5
64.00.239
7.6P19-RF2210
121
63.6
0.226
7.0－***
P19-RF3208
146
84.0
5.9
P19-RF4213
158
70.2
0.162
5.3
－***
P19-RF5222
170
95.7
3.9
*3 体の平均 **標点間外破断 ***周方向歪ゲージ剥離

Tensile Characteristics of Expansion Agent Filled Pipes forSimulation of Concrete Cracks due to Bar Corrosion

ABURANO Togo, SYLL Amadou Sakhir,CASTRO Juan Jose, KANAKUBO Toshiyuki― 297 ―

151

100.5

100

20
1.5
15

P19-RF5(6h)

150.5

0300

気温 (℃)

20歪 (%)

P19-RF3(23h)1.5252
気温 (℃)

10030

11P19-RF4(60h)

1052030
充填後経過時間 (h)40503200P19-RF1P19-RF2P19-RF3P19-RF4P19-RF51000123歪 (%)

図－3 破砕剤充填後経過時間と歪の関係部の断面積（P19-NRNF は 150.8mm2、その他の試験体は節間部分で 55.6mm2 ）で除して求めた。破砕剤充填のない
P19-NRNF と P19-RNF の降伏強度は、後述する応力－歪曲線で弾性域後に応力がほぼ一定となる部分の応力とした。
その他の試験体の降伏強度は、加力開始時軸歪からの0.2%オフセット耐力とした。弾性係数は応力－歪曲線において、引張加力開始から直線と見なせる区間で最小二乗法により算出した。ポアソン比は弾性係数と同様の手法で、節間周歪を用いて横弾性係数を算出し、弾性係数を横弾性係数で除した値の絶対値とした。破断伸びは、破断後の標点間の伸びを破砕剤充填前の標点間距離で除して求めた。
引張強度については、節の有無、破砕剤充填の有無による影響は確認できず、すべての試験体で 210～220MPaであった。また、破砕剤充填のない場合、節の有無によって、降伏強度と弾性係数に大きな差異はみられなかった。ポアソン比については、節を設けることによってポアソン比が小さくなる傾向がみられた。これは節部分で周方向に拘束が発生し、節間において横弾性係数が減少したためと考えられる。
破砕剤を充填した RF シリーズでは、引張試験開始時目
標軸歪が大きいほど降伏強度が大きくなった。これは、残留塑性歪による降伏強度の上昇と同一の現象であると考えられる。また、破断伸びは小さくなった。目標軸歪*1 筑波大学大学院システム情報工学研究科*2 琉球大学工学部建築学コース教授 博士（工学）*3 筑波大学システム情報系教授 博士（工学）

0602
歪 (%)

気温 (℃)

歪 (%)

15100201.50P19-RNF-1P19-RNF-2
P19-RNF-3250.5

3200020

2.5 2019/3/20 1:00充填
軸方向（平均）
節上2節間気温（右軸）

P19-RF2(22h)2歪 (%)

510
充填後経過時間 (h)1応力 (MPa)1020
充填後経過時間 (h)010

P19-RF1(6h)0P19-NRNF-1
P19-NRNF-2
P19-NRNF-3

応力 (MPa)

歪 (%)

2520030

2.5 2019/3/19 10:00充填

応力 (MPa)30

2.5 2019/3/18 10:00充填
軸方向（平均）
節上2節間気温（右軸）

図－4 応力－軸方向歪曲線が大きいほど弾性係数は大きくなった。破砕剤が充填されたことによってパイプ内側から等圧を受け、直交方向に収縮しづらくなったためと考えられる。
各試験体の応力－軸方向歪曲線を図－4 に示す。破砕剤充填のない P19-NRNF と P19-RNF については同様な応力－歪曲線が得られた。破砕剤を充填した RF シリーズについては、前述したように、引張試験開始時軸歪が大きいほど降伏強度および弾性係数が大きくなっている。
4. まとめ(1) 節付きパイプに破砕剤を充填することによって、時間経過とともに軸歪、節上歪、節間歪が増加した。
(2) 引張試験開始時軸歪が大きくなると破砕剤充填パイプの降伏強度、弾性係数ともに増加し、破断伸びは減少した。引張強度に影響はみられなかった。
謝辞
本研究は JSPS 科研費挑戦的研究（萌芽）17K18917 によっている。
参考文献
1) 金久保利之，Castro Juan Jose：RC 造建物の構造・耐久性能指数の試計算と経年指標の調査，AIJ 大会梗概集，構造Ⅳ，pp.699-700，2018.9
2) 川村佳弘，金久保利之：破砕剤充填パイプにより鉄筋腐食時ひび割れを模擬した RC 梁部材の曲げ性状，
土木学会関東支部技術研究発表会，Ⅴ－22，2018.3*1 Master Program, GSSIE, Univ. of Tsukuba*2 Prof., Faculty of Engineering, Univ. of the Ryukyus, Ph.D.
*3 Prof., Dept. of Eng. Mechanics and Energy, Univ. of Tsukuba, Ph.D.

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