Title
3050 Jute繊維及びPP繊維を混入した高強度コンクリートの
高温特性(鉄筋コンクリート系構造・材料(2),防火,2013年度
日本建築学会大会(北海道)学術講演会・建築デザイン発表
会)( 本文(Fulltext) )
Author(s)
崔, 景〓; 金, 圭庸; 尹, 敏浩; 佐藤, 諒一; 小澤, 満津雄; 六郷,
恵哲; 宮内, 博之; 金, 武漢
Citation
[学術講演梗概集] vol.[2013] p.[99]-[100]
Issue Date
2013-08-30
Rights
The Architectural Institute of Japan (一般社団法人日本建築学
会)
Version
出版社版 (publisher version) postprint
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12099/53318
※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。High temperature property of high strength concrete added PP and Jute fiber
Choe Gyoeng-cheol, KIM Gyu-yong, Yoon Min-ho RYOICHI Sato, MITSUO Ozawa, ROKUGO Keitetsu MIYAUCHI Hiroyuki, KIM Moo-han
Jute 繊維及び PP 繊維を混入した高強度コンクリートの高温特性
正会員 ○崔 景 喆*1 同 金 圭庸*2 同 尹 敏 浩*1 同 佐藤諒一*3 同 小澤満津雄*4 同 六郷恵哲*5 同 宮内博之*2 同 金 武漢*2 高温加熱 高強度コンクリート 応力-ひずみ 繊維混入 Jute 繊維 PP 繊維 1. はじめに 高強度コンクリートの耐火性能を確保するためPP 繊維 など多様な繊維を混入して爆裂現象を防止する研究が多 く行われた。しかし，コンクリートは爆裂が防止されて も高温によってコンクリート組織が物理·化学的に変わっ て耐力が低下する。 本研究ではストロー構造形態によって爆裂防止効果が 確認された Jute 繊維を混入したコンクリートの高温時力 学的特性の変化を分析·検討し評価したものである。 2. 実験計画及び方法 2.1 実験計画及びコンクリートの調合 本研究の実験計画を表-1 に，コンクリートの調合を表-2 に示した。コンクリートは W/C が 0.30 の高強度コンク リートを使用し，繊維条件は，繊維を混入しない場合と J ute 繊維及び PP 繊維を 0.075 vol·%混入した場合で設定 した。 コンクリート試験体の加熱は表面部と中心部の温度差 を考慮して 1℃/min. の速度で加熱して 100，200，300，4 00 及び 500℃の目標温度で圧縮強度，弾性係数, 熱膨張 ひずみを各々評価した。 2.2 使用材料及び実験方法 使用材料の物理的特性は表-3 に示した。また，図-1 に 加熱装置を図-2 に加熱方法を示した。加熱試験は加熱装 置の温度コントローラーによって目標温度を設定して加 熱した。 加熱方法は加熱前半と後半の加熱速度を低く設定し， 表面部と中心部の温度差を5℃以下で保ちながら加熱した。 3. 実験結果及び考察 3.1 応力-ひずみの関係 図-3 に高温によるコンクリートの応力-ひずみ関係を示 した。高強度コンクリートの圧縮強度は繊維条件と関係な く 80N/mm2で評価した。 応力-ひずみ曲線の傾きは高温によって低下される傾向 を示した。加熱温度 300℃まで応力-ひずみ曲線の傾きが大 きく，最大応力で脆性的な破壊が現れた。この後，400℃ で応力-ひずみ曲線の傾きが大きく低くなって 500℃では軟 性的に破壊される挙動を示した。 表－1 実験計画 W/C 繊維 種類 繊維 混入率 (vol·%) 加熱 速度 加熱 溫度 (℃) 評 價 項 目 0.30 Jute PP 0 0.075 1℃/min. 100 200 300 400 500 ․ 圧縮強度(MPa) ․ 弾性係数(GPa) ․ 高温圧縮強度(MPa) ․ 高温弾性係数(GPa) ․ 熱膨張ひずみ 表－2 コンクリートの調合 W/C Slump-flow (mm) Air (%) S/a (%) Unit weight (kg/m3) W C S G 0.3 600±50 2±1 45 170 567 766 916 表－3 使用材料の物理的性質 材 料 物 理 的 性 質 セメント 普通ポルトランドセメント(密度 :3.15g/cm3) 細骨材 海砂(密度 : 2.6g/cm3, 吸水率 : 1.0%) 粗骨材 花崗岩砕石(最大寸法 : 20mm, 密度 : 2.62g/cm3, 吸水率 : 0.90%) 繊維 PP 直径 : 12 ㎛, 長さ : 12mm 密度 : 0.91g/cm3, 溶融点 : 165℃ Jute 直径 : 10-30 ㎛, 長さ : 12mm 密度 : 1.3-1.45g/cm3 図－1 加熱装置 図－2 加熱方法 日本建築学会大会学術講演梗概集 （北海道） 2013 年 8 月― 99 ―
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Architectural Institute of Japan
*1 大韓民国 忠南大学校 建築工学科 大学院生 *2 大韓民国 忠南大学校 建築学部 教授ㆍ工博 *3 岐阜大学大学院工学研究科 大学院生 *4 群馬大学理工学研究院 准教授・博士(工学) *5 岐阜大学工学部社会基盤工学科 教授・工博
*1 Graduate student, Dept. of Archi. Eng., Chungnam National Univ., Korea *2 Prof., Dept. of Architectural Eng., Chungnam Univ., Korea
*3 Graduate student, Dept. of Civil Eng., Gifu Univ., Japan *4 Associate Prof. Div.of Env. Eng. ScienceGunma Univ.,Japan *5 Prof., Dept. of Civil Eng., Gifu University
3.2 コンクリートの高温圧縮強度特性 図-4 に繊維混入条件によるコンクリートの高温圧縮強 度特性を示した。繊維を混入しない場合と PP 繊維を混入 した場合は 100℃で常温圧縮強度の 60～70％のレベルで強 度が低下し，300℃では常温圧縮強度と同じレベルで強度 が回復した。しかし，Jute 繊維を混入した場合は 200℃で 常温圧縮強度と同じレベルで強度が回復して，300℃以上 の温度では繊維条件に関わらず圧縮強度低下の傾向が類似 に現れた。 3.3 コンクリートの高温弾性係数特性 図-5 に繊維混入条件によるコンクリートの高温弾性係 数特性を示した。全体的に高温によるコンクリートの弾性 係数が低下した。繊維を混入しない場合は 100℃で常温弾 性係数の 75％，200℃で 62％に低下した。繊維を混入した 場合は 200℃以下の温度範囲で常温弾性係数の 80％以上を 保持した。繊維条件に関係なく 300℃以上の温度では弾性 係数が低下する傾向が見られた。 3.4 コンクリートの熱膨張ひずみ 図-6 に加熱によるコンクリートの熱膨張ひずみを示し た。熱膨張ひずみは繊維条件に関係なく 500℃の加熱温度 で 0.006 の同じ熱膨張ひずみが発生した。これはコンクリ ートの熱膨張ひずみに重要な影響を及ぼす粗骨材が花崗岩 で同じ骨材を使用したためであると考えられる。 従って，本研究で使用した繊維の種類と混入率はコンク リートの熱膨張ひずみに及ぼす影響が小さいことを確認し た。 4. まとめ 本実験結果をまとめると次の通りである。 1) 本研究の範囲では繊維の種類と混入率が高強度コン クリートの強度発現に及ぼす影響が小さいことを確認し た。 2) Jute 繊維を混入したコンクリートは圧縮強度, 弾性 係数及び熱膨張ひずみが PP 繊維を混入したコンクリー トと同じ傾向が見られた。また，高温による強度低下が 比較的小さくて，耐火構造用コンクリートへの適用可能性 を認めた。 謝辞 本論文は教育科学技術部と韓国研究財団の地域革新人 力養成事業(2012H1B8A2025606)の支援を受けて遂行され た研究である。 参考文献 1) 小澤 満津雄, 水野 宏紀, 森本 博昭, 高温環境下に おける水溶性 PVA 繊維および Jute 繊維混入コンク リートの爆裂抑ﾂ制効果, コンクリート工学年次論 文集, 32(1), 2010
a) Plain b) Jute_0.075vol·% c) PP_0.075vol·%
図－3. 高温によるコンクリートの応力-ひずみ関係 図－4. 高温圧縮強度比 図－5. 高温弾性係数比 図－6. 熱膨張ひずみ 0 20 40 60 80 100 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 ひずみ (ε) 応 力 (N/ m m 2) 20℃ 100℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ Plain 0 20 40 60 80 100 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 ひずみ (ε) 応 力 (N/ m m 2) 20℃ 100℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ Jute_0.075vol% 0 20 40 60 80 100 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 ひずみ (ε) 応 力 (N/ m m 2) 20℃ 100℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ PP_0.075vol% 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 100 200 300 400 500 温 度 (℃) 圧縮強盗比 (f T /f 20 ) CEB-NW Plain Jute_0.075vol% PP_0.075vol% 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 100 200 300 400 500 温 度 (℃) 弾性係数比 (E T /E 20 ) CEB_NW Plain Jute_0.075vol% PP_0.075vol% 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0 100 200 300 400 500 600 温 度 (℃) 熱膨張ひずみ (ε ) CEN_siliceous aggregate CEN_calcareous aggregate Plain Jute_0.075vol% PP_0.075vol%
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