鉄筋の節性状がコンクリートとの付着に及ぼす影響
（公財）鉄道総合技術研究所 正会員 ○渡辺 健，高橋 健，田所敏弥，谷村幸裕 前田建設工業（株） 米田大樹
1.はじめに
鉄筋とコンクリートの相互作用にかかわる付着特性 は，時間軸を考慮した構造物の力学特性の評価におい ても，重要な役割を有する．本論文では，鉄筋の節間 隔および節高さが，鉄筋とコンクリートの付着性状に 及ぼす影響を把握するために，実験的研究を行った．
2.実験概要
表－１および図－１に，本実験で使用した，鉄筋の 諸元および加工状況を示す．鉄筋はねじ節棒鋼であり，
節の間隔(10，50，100 mm)および高さ(1.0，2.0 mm)を，
グラインダーで加工したものである．加工したことで ヤング係数はやや低下したが，降伏強度には変化が見 られなかった．また，使用した鉄筋は，これらの指標 を反映させた名称とした．
図－２に，製作した供試体の概要を示す．供試体は 直径550 mm，高さ1260 mmの円筒形を有し，断面中 央には公称直径25.4 mmである異形鉄筋が挿入されて いる．この試験体形状は，既往の文献 1)を参考に，焦 点を節性状にあてるため，付着割裂ひび割れ，および 自由端のすべりが発生しない十分な寸法に設定したも のである．鉄筋の定着長は，1000 mm（鉄筋径の40倍）
である．載荷端近傍のひび割れ発生による付着劣化の 影響を低減するため，アンボンド区間（長さ250 mm） を設けた．使用したコンクリートは水セメント比が 0.65，一軸圧縮強度は載荷試験時(材齢 24 日)に 28.3 N/mm2であった．
載荷は，鉄筋の一軸片引き試験とし，鉄筋が降伏し た段階で載荷を終了した．ひずみゲージは，載荷端か ら300 mmの位置を基準として，100 mm間隔で貼付し た．ひずみゲージは，鉄筋の両面に貼付し，これらの 計測値の平均を３章の検討に用いた．また，自由端の すべりは，変位計を用いて計測した．
３.実験結果
図－３に，M10-2 の引抜試験より得られた，載荷端 からの距離における各荷重時の鉄筋のひずみ分布を，
図－４にM10-2の付着応力分布を示す．全ての試験体 の載荷端から50 mm位置において，すべりの増加に伴 う付着応力の低下がみられた．これは載荷端近傍のひ ずみゲージ貼付間隔が小さかったこと等による影響と
キーワード 鉄筋，劣化，節間隔，節高さ，付着応力
連絡先：〒185-8540 東京都国分寺市光町2-8-38 （公財）鉄道総合技術研究所コンクリート構造 TEL：042-573-7281 表－１ 鉄筋諸元
鉄筋名称
鉄筋性状 節間隔
(mm)
節高さ (mm)
降伏強度 (N/mm2)
ヤング係数 (N/mm2) M10-2 10
2.0 533 191
M50-2 50
532 184 M100-2 100
M10-1 10 1.0 532 190
図－３ 載荷に伴う鉄筋のひずみ分布（M10-2）
図－１ 鉄筋加工状況 100mm 10mm
50mm (a)M10-2
(b)M50-2
(c)M100-2
(d)M10-1(節高さ 1.0mm) 10mm
図－２ 供試体概要図(mm) 載荷
0 500 1000 1500 2000 2500
0 200 400 600 800 1000 載荷端からの距離（mm）
30kN 60kN 90kN 120kN 150kN 180kN 210kN 240kN 鉄筋のひずみ（10-6）
土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度)
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推測される．一方，載荷端からの距離が150 mm以上(≒
6)で は ，付着劣 化は観察さ れなかった ．図－５に M50-2の付着応力の分布を示す．M50-2では，自由端 にすべりが生じたため，自由端付近の付着応力が増加 しているが，付着応力の最大値は低下している．
付着応力は，隣接する3点のひずみを2次放物線で 近似し，ひずみ分布の傾きから算出した．なお，すべ りは，式(1)により算出した．
⊿
xil
xi dx
S (1)
ここで，Sxi：xi の位置のすべり(mm)，x：鉄筋のひず み，xi：載荷端と計測点間の距離(mm），l：定着長(=900 mm)，および：鉄筋下端のすべり(mm)，である．
図－６，７に，M10-2およびM50-2の付着応力－す べり関係を，鉄筋軸に沿った位置ごとに示す．付着応 力－すべり関係について，載荷端から150mm以降の位 置では，既往の報告 1)と同様に鉄筋軸に沿った位置に 依存しない傾向を示した．
図－８に，載荷端から150 mmの位置の付着応力－
すべり関係を，鉄筋種類ごとに比較して示す．基準で あるM10-2に対して，節間隔が増加したM50-2および M100-2では，折曲り時の付着応力および付着応力の最
大値が低下した．一方で，すべりの最大値は増加した．
図－９に，基準のM10-2に対する付着応力の比を示 す．付着応力比は，すべり/鉄筋径が0.2%以上の任意の 点において，鉄筋の種類ごとに概ね一定値を示し，節 間隔が増加したM50-2で約40 %，M100-2で約60 ％，
節高さが1.0 mmのM10-1で約15％の付着応力の低下 が確認された．今回の実験結果では，載荷端から 150 mm 以降の付着応力－すべり関係は鉄筋軸に沿った位 置に依存していない．したがって，付着応力比は，鉄 筋の節形状のみに依存していると考えられる．供用中 の鉄筋コンクリート部材の力学性能評価における付着 特性の解明のために，今後，ひび割れ発生環境の影響 など併せて検討する必要がある．
4.まとめ
節の間隔および高さの点で，付着性能が劣化した鉄 筋の付着応力は，同一のすべりに対して低下した．こ の低下の割合は，基準であるM10-2に対してすべりお よび計測位置に依存せずに一定値を示した．
参考文献
1) 島 弘，周 礼良，岡村 甫：マッシブなコンクリートに 埋め込まれた異形鉄筋の付着応力－すべり－ひずみ関 係，土木学会論文集，第378号/V-6，pp.165-174，1987.2
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 すべり/鉄筋径(%)
M50-2 M100-2 M10-1 付着応力比
0 2 4 6 8
0 200 400 600 800 1000 載荷端からの距離(mm)
30kN 60kN 90kN 120kN 150kN 180kN 210kN 240kN 付着応力（N/mm2）
0 2 4 6 8
0 200 400 600 800 1000 載荷端からの距離(mm)
30kN 60kN 90kN 120kN 150kN 180kN 210kN 240kN 付着応力（N/mm2）
0 2 4 6 8
0.0 1.0 2.0 3.0 すべり/鉄筋径(%)
50mm 150mm 250mm 350mm 450mm 550mm 650mm 750mm 850mm 付着応力（N/mm2）
0 2 4 6 8
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 すべり/鉄筋径(％)
M10-2 M50-2 M100-2 M10-1 付着応力（N/mm2）
0 2 4 6 8
0.0 1.0 2.0 3.0 すべり/鉄筋径(%)
50mm 150mm 250mm 350mm 450mm 550mm 650mm 750mm 850mm 付着応力（N/mm2）
図－８ 150mm 位置の付着応力－すべり 関係の比較
図－４ 載荷に伴う付着応力分布の推移 (M10-2)
図－６ 各計測位置における付着応力－
すべり関係(M10-2)
図－５ 載荷に伴う付着応力分布の 推移(M50-2)
図－７ 各計測位置における付着応力－
すべり関係(M50-2)
図－９ 節性状による付着応力比の 比較
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