膨 張 材 は ， コ ン ク リ ー ト 構 造 物 に 化 学 的 に 体 積 変 化 を 与 え る 混 和 材 で あ り ， こ れ を 混 和 し た 膨 張 コ ン ク リ ー ト は ， コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の ひ び 割 れ の 抑 制 あ る い は ひ び 割 れ の 制 御 に 優 れ た 材 料 で あ る こ と は ， こ れ ま で の 施 工 実 績 か ら も 明 ら か で あ る ． 一 方 ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 力 学 的 挙 動 に つ い て は ， 多 く の 研 究 が な さ れ て き た が ， す べ て が 解 明 で き て い る わ け で は な く ， 未 知 な 部 分 が 多 い の も 事 実 で あ り ， こ れ が 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 研 究 開 発 の 魅 力 の 一 つ で も あ る ．
本 論 文 で は ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 大 き な 特 徴 で あ る ひ び 割 れ 幅 の 制 御 を ， 性 能 照 査 型 の 設 計 形 態 に 反 映 さ せ る こ と を 目 的 と し て ， 仕 事 量 一 定 則 に 基 づ き ， ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス お よ び ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン を 評 価 し ， こ れ を 積 層 モ デ ル に 考 慮 す る こ と で ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 力 学 的 挙 動 を 限 界 状 態 設 計 法 と し て 設 計 に 反 映 さ せ る 手 法 に つ い て 提 案 し た ．
以 下 に 得 ら れ た 結 果 を 要 約 す る と と も に ， 今 後 の 課 題 を 併 記 し て 本 論 文 の 結 論 と す る ．
第 ２ 章 に お い て ， Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 の 断 面 耐 力 あ る い は 断 面 応 力 度 を 算 定 す る に 際 し て ， 仕 事 量 一 定 則 に 基 づ き ， 部 材 断 面 の ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス お よ び ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン の 分 布 を 推 定 す る 手 法 を 述 べ た ． そ し て ， 以 下 の 結 論 を 得 た ．
（ １ ） 膨 張 コ ン ク リ ー ト に よ る ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス お よ び ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン は ，拘 束 の 影 響 が 著 し く 大 き く な い 範 囲 で は ，仕 事 量 一 定 則 に 基 づ き ， Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 の 断 面 に お い て ， こ れ ら を 定 量 的 に 推 定 で き る ．
（ ２ ） 拘 束 鉄 筋 比 が ２ ％ を 超 え る よ う な 場 合 に お い て ， 仕 事 量 一 定 則 に よ り 算 出 し た ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス は ， 実 測 値 を 過 大 に 評 価 す る 傾 向 に あ る ．
（ ３ ） 鉄 筋 比 が 極 端 に 小 さ い 場 合 や 単 鉄 筋 断 面 の 場 合 で は ， 仕 事 量 一 定 則 が 適 用 で き な い 場 合 が あ る ．
第 ３ 章 に お い て ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 仕 事 量 一 定 則 を ， 膨 張 材 の 粒 子 レ ベ ル か ら ，考 察 し ，膨 張 材 の 粒 子 が 及 ぼ す 長 さ 変 化 率 の 影 響 に つ い て ，実 験 的 に 検 討 し ， 以 下 の 結 論 を 得 た ．
（ １ ） 膨 張 材 の 粒 子 が 大 き い も の ほ ど ， 膨 張 量 が 大 き く な る ． し か し な が ら ， ア ウ イ ン 石 灰 複 合 系 の 膨 張 材 に 比 べ て 水 和 活 性 の 低 い エ ト リ ン ガ イ ト 系 の 膨 張 材 は ， 大 き い 粒 子 の 膨 張 の 発 現 が 遅 れ る ．
（ ２ ） 膨 張 材 の 長 さ 変 化 率 は ， 構 成 す る 膨 張 材 粒 子 の 個 数 と 表 面 積 で 整 理 す る こ と が 可 能 で あ る ．
（ ３ ） 膨 張 材 の 粗 い 粒 子 を 除 去 す る こ と で ， 長 さ 変 化 率 は 小 さ く な る ． ま た ， 微 粒 子 を 除 去 す る こ と で ， 長 さ 変 化 率 は 反 対 に 大 き く な る ．
（ ４ ） 膨 張 材 の 微 粒 子 を 除 去 し ， 粒 度 分 布 の 範 囲 を 狭 く す る こ と で ， 大 き な 膨 張 率 を 生 じ さ せ る 膨 張 材 を 得 る こ と が で き る ．
（ ５ ） エ ト リ ン ガ イ ト 系 の 膨 張 材 の 粗 粒 子 を 利 用 す る こ と で ， ケ ミ カ ル プ レ ス ト
レ ス お よ び ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン を よ り 効 果 的 に 活 用 す る こ と が で き る ．
第 ４ 章 に お い て ， Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 の 限 界 状 態 設 計 法 へ の 適 用 を 目 的 と し て ， 部 材 断 面 を 微 小 要 素 に 分 割 し た 積 層 モ デ ル に よ る 断 面 耐 力 お よ び 断 面 応 力 度 の 算 定 手 法 を 提 案 し ， Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 の 安 全 性 の 検 討 を 行 い ， 以 下 の 結 論 を 得 た ．
（ １ ） 膨 張 材 の 効 果 を 仕 事 量 一 定 則 に よ り ， ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス お よ び ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン と し て ， 積 層 モ デ ル に 採 り 入 れ る こ と が で き る ．
（ ２ ） Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 の 応 力 と ひ ず み の 関 係 に お い て ， 仕 事 量 一 定 則 に よ り 得 ら れ た ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス お よ び ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン は ， そ れ ら の 分 だ け 応 力 ひ ず み 曲 線 の 原 点 を 移 動 さ せ る こ と に よ り ， こ れ ら を 考 慮 す る こ と が で き る ．
（ ３ ） 曲 げ モ ー メ ン ト を 受 け る Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 の 曲 げ 引 張 耐 力 は ， 鋼 材 の 降 伏 に よ る 影 響 が 大 き く ， 膨 張 材 に よ る ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス あ る い は ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン の 及 ぼ す 影 響 は 小 さ い ． ま た ， 曲 げ モ ー メ ン ト と 軸 方 向 力 と を 受 け る Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 に お い て も ， 終 局 時 の 相 互 作 用 図 は ， Ｒ Ｃ 部 材 と 同 程 度 で あ る こ と か ら ， 終 局 耐 力 の 検 討 は ， Ｒ Ｃ 部 材 と 同 様 と し て 良 い ．
（ ４ ） 曲 げ モ ー メ ン ト と せ ん 断 力 を 受 け る Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 の 終 局 時 の せ ん 断 耐 力 は ， Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 の 軸 方 向 に ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス が 作 用 す る こ と で ， デ コ プ レ ッ シ ョ ン モ ー メ ン ト が 大 き く な り ， コ ン ク リ ー ト の 受 け 持 つ せ ん 断 耐 力 が 大 き く な る ． ま た ， こ れ を 適 切 に 評 価 す る こ と で ， せ ん 断 耐 力 を 算 定 す る こ と が で き る ．
（ ５ ） 構 造 体 レ ベ ル に お け る 提 案 し た モ デ ル の 検 証 を 目 的 と し て ， ボ ッ ク ス カ ル バ ー ト を 対 象 と し て 載 荷 実 験 を 実 施 し た 結 果 ， 部 材 レ ベ ル と 同 様 に ， 外 力 に 対 す る 引 張 鉄 筋 の ひ ず み は ， ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン の 分 だ け ， 小 さ く で き る こ と が 確 認 さ れ た ．
（ ６ ） ラ ー メ ン 構 造 の 隅 角 部 に お け る 構 造 拘 束 の 影 響 を ， 片 持 ち は り に よ る 簡 易 モ デ ル を 用 い て ， 仕 事 量 一 定 則 に 適 用 し た 結 果 ， 構 造 拘 束 の 影 響 を 再 現 す る に は 至 ら な か っ た が ， 適 切 な モ デ ル を 選 択 す る こ と で ， 構 造 拘 束 を 考 慮 し た 仕 事 量 一 定 則 に 拡 張 で き る こ と が 示 唆 さ れ た ．
第 ５ 章 に お い て ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 挙 動 が 使 用 時 の 設 計 に 及 ぼ す 影 響 を ， ひ び 割 れ 幅 の 制 御 の 観 点 か ら 述 べ ， 以 下 の 結 論 を 得 た ．
（ １ ） Ｃ Ｐ Ｃ 部 材 は ， Ｒ Ｃ 部 材 に 比 べ て ， ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ ス の 分 だ け ， ひ び 割 れ 発 生 時 の 曲 げ モ ー メ ン ト が 大 き く な る ． ま た ， ひ び 割 れ が 発 生 し た 場 合 に は ， 引 張 鋼 材 に 作 用 す る ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン の 分 だ け ， ひ び 割 れ 幅 が 小 さ く な る ． す な わ ち ， 使 用 性 の 照 査 に お い て ， 膨 張 材 の 使 用 に よ る ケ ミ カ ル プ レ ス ト レ イ ン が ひ び 割 れ 幅 に 及 ぼ す 影 響 は 大 き く ， こ れ を 考 慮 す る こ と で ， 膨 張 材 に よ る ひ び 割 れ を 定 量 的 に 制 御 す る こ と が 可 能 で あ る ．
（ ２ ） 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 利 用 に よ っ て ひ び 割 れ 幅 を 制 御 す る こ と は ， 塩 化 物 イ
オ ン の 侵 入 に よ る 鋼 材 腐 食 を 遅 ら せ る こ と も 可 能 で あ る ．
（ ３ ） 膨 張 コ ン ク リ ー ト は ， 構 造 物 の 設 計 を 大 き く 変 え る こ と な く ， ひ び 割 れ あ る い は ひ び 割 れ 幅 の 制 御 を 効 果 的 に 実 施 す る こ と が 可 能 で あ る ．
第 ６ 章 に お い て ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト を 用 い た ボ ッ ク ス カ ル バ ー ト の 設 計 例 を 提 示 し た ．
鉄 筋 コ ン ク リ ー ト は ， コ ン ク リ ー ト と 鋼 材 と が 互 い の 利 点 を 生 か し ， ま た ， 互 い の 欠 点 を 補 完 す る 理 想 的 な 複 合 材 料 で あ る ． 一 方 ， 鉄 筋 コ ン ク リ ー ト は ， 美 観 を 除 け ば ， ひ び 割 れ を 許 容 す る 材 料 で あ る ． し か し ， ひ び 割 れ が 進 行 し ， 許 容 範 囲 を 超 え た 場 合 に は ， 鉄 筋 コ ン ク リ ー ト 構 造 物 と し て の 機 能 が す ぐ に 低 下 す る こ と は な い が ，鉄 筋 の 腐 食 が 発 生 す る な ど ，耐 久 性 の 低 下 を 引 き 起 こ す 原 因 と な る ． 性 能 照 査 型 の 設 計 形 態 に な っ た 今 日 で は ， 鉄 筋 コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 施 工 か ら 供 用 期 間 ， さ ら に は 取 り 壊 す ま で の ラ イ フ サ イ ク ル マ ネ ジ メ ン ト を 考 慮 し た 大 き な 設 計 形 態 の 確 立 が 次 の 段 階 で あ る ． 特 に ， 供 用 期 間 中 の コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 維 持 管 理 は ， 極 め て 重 要 で あ る ．
膨 張 コ ン ク リ ー ト の 効 果 に つ い て ， こ れ を 定 量 的 に 評 価 し ， 一 般 化 し た も の は 少 な く ， 設 計 段 階 で 膨 張 材 を 採 用 す る ケ ー ス は 稀 で あ っ た ． 多 く は ， 施 工 業 者 の 提 案 に よ っ て 採 用 さ れ た ．日 本 コ ン ク リ ー ト 工 学 協 会 主 催 の ｢膨 張 コ ン ク リ ー ト に よ る 構 造 物 の 高 機 能 化
/
高 耐 久 化 研 究 委 員 会 ｣が 行 っ た ア ン ケ ー ト 調 査 に よ れ ば ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト を 採 用 し よ う と し て 断 念 し た 理 由 と し て ， ① コ ス ト ア ッ プ ， ② 定 量 評 価 で き な い と 回 答 し て い る ． こ れ ら ２ つ の 要 因 は 相 互 に 関 わ り ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 対 費 用 効 果 を 表 現 す る こ と が で き な い こ と の 現 れ で も あ る ． 一 方 ， 本 ア ン ケ ー ト 調 査 で は ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 効 果 に つ い て 「 十 分 効 果 あ り 」 あ る い は 「 少 し 効 果 あ り 」 と ８ ７ ％ の 回 答 を 得 て い る ． す な わ ち ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト に は 何 ら か の 効 果 が あ る と 認 識 さ れ て い る ．こ れ ら の 回 答 を 受 け ，本 調 査 結 果 で は ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 定 量 的 な 評 価 方 法 の 確 立 を 最 大 の 課 題 と し て 挙 げ て い る ．本 論 文 で は ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 効 果 を 適 切 に 評 価 し ， 設 計 に 採 り 入 れ る 方 法 を 提 案 し た ． 提 案 し た 方 法 は ， 設 計 段 階 に お い て ， 膨 張 コ ン ク リ ー ト に よ る ひ び 割 れ 抑 制 あ る い は ひ び 割 れ 制 御 を 適 切 に 評 価 で き ， ラ イ フ サ イ ク ル マ ネ ジ メ ン ト の 観 点 か ら ，設 計 段 階 で 膨 張 コ ン ク リ ー ト の 効 果 を 採 り 入 れ る こ と も 可 能 で あ る ． 膨 張 コ ン ク リ ー ト は ， そ の 体 積 変 化 を 拘 束 す る 拘 束 体 が あ っ て ， そ の 効 果 を 発 揮 す る ． 拘 束 体 が あ れ ば 良 い わ け で は な く ， 膨 張 に よ る 体 積 変 化 を 十 分 に 発 揮 さ せ る た め の 入 念 な 施 工 が 重 要 で あ る ． コ ン ク リ ー ト は 「 正 直 者 」 で あ る ． 施 工 の 不 足 や 養 生 が 不 十 分 で あ れ ば ， 後 の 耐 久 性 に 大 き く 影 響 す る ． 膨 張 コ ン ク リ ー ト も 例 外 で は な い ． 膨 張 材 は ， コ ン ク リ ー ト の 性 能 を 高 め ， コ ン ク リ ー ト の 持 っ て い る 能 力 を 引 き 出 す た め の 混 和 材 で あ っ て ，手 抜 き を す る た め の 混 和 材 で は な い ． 入 念 に 施 工 管 理 を す る こ と で ， 期 待 以 上 の 性 能 を 発 揮 す る ． 工 程 の 関 係 か ら 養 生 を 途 中 で 止 め ， 極 端 な 場 合 に は 養 生 を し な い で 使 用 し て い る こ と も 現 実 で あ る ． 膨 張 コ ン ク リ ー ト は ， 適 切 に 使 用 す る こ と で ， 社 会 資 本 に よ り 良 い コ ン ク リ ー