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屋根防水層のふくれに及ぼす下地コンクリートの要因 : 屋根防水層のふくれ現象のメカニズムに関する研究・その1

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全文

(1)

 

UDC ;699

82 ;69

059

3 :69/

17

   日本建築学会構造 系論文報告集 第 416 号

1990 年

10

Journal

 ef  

Struc

 

Constr

 Engng

 AIJ

 

No

416

 

Oct

1990

根 防水

要 因

根 防水

の ふ

く れ 現

の メ

ム に

関 す る 研

1

NFLUENCE

 

OF

 

PROPERTY

 

OF

 

CONCRETE

 

SUBSTRATE

 

ON

       

BLISTERING

 

OF

 

MEMBRANE

 

ROOFING

  

Study

 

on

 

blisteling

 

mechanism

 

of

 

membrane

 

roofing

Part

 

1

   橋

  

,田 中 享

i

,小 池 迪 夫

* **

filiroshi

 

HASHIZ

A

, 

Ky

TAIVIAKA

 

and

 

Michio

 

KOIKE

 

This

 

paper

 

describes

 experimental  and  numerical  

investigations

 on  

pressure

 

generation

 

between

membrane  roofing  and  concrete  substrate

 

in

 order  

to

 understand  

quantitatively

 

the

 

influence

 of

property

 

and

 moisture  

condition

 

of

 

concrete

 

on

 

blistering

 

problem

, which  

is

 one  of 

the

 most  com

mon  

failures

 of membrane  roofing

 

An

 air and  water

vapor  

pressure

 

in

 a void  

between

 eoncrete and  a 

tight

 surface  cover  at elevated  

temperature

 was  measured  and  a 

pressure

 

diffusive

 

equation

in

 concrete  

for

 numerical  analysis  was  

derived

 

From

 

both

 experimental  and numerical  results

 

it

was  

proved

 

tha

main  

factors

 

of

 concrete  substrate  on  

the

 

blistering

 

pressure

 are moisture  condi

tion

 relating  

to

 water

vapor  

pressure

 and  air

permeabihty

 

A

 numerical  simnlation  of 

the

 

blister

growth

 

presented

 

has

 made  clear  

that

he

 numerical  method  

proposed

 

in

 

this

 

paper

 

is

 useful  

for

quantitative

 

discussion

 on ヒ

he

 

bhstering

 

problem

 of membrane  roofing

 

Kegtoonts

bliste

 membrane  roofin9

 concrete

 moisture

 air

Per

?neability

 

Pressure

1.

 

屋 根 防 水 層

の ふ く れ は, アス フ ァ ル ト, シ

ト,

塗 膜

建 築 物

多 発

す る

欠 陥

のひ

Photo,

1

サ イ ド

か らの ク レ

ム は

非 常

ふ く れ は漏

直結

す る

現 象

とは い え な いが

現 実 問

題 と し て

美 観

をそ こない

さ らに

防 水 層

劣 化

進 す る

そ の た め

そ の

重要

とい え る

 

しか し な が ら

ふ く れに は

下 地コ ン ク リ

トの

下 地

接 着

揮 発 性 溶 剤

自身

変 形 特 性

環 境 温 度 条 件

々な

要 因

雑に

んでお

rp

 i その発

成 長

メ カニ ズム にっ い て は

い ま だに

未解

分が

そ の た め

問 題

さ に も か か わ ら

ふ く れの

明 確

防 止 対 策

がな い の が

現 状

であ る。 ふ く れ

鮒 処

と し ては

ふ くれ

じ さ せ る 圧

さ せ る た めに

水 層 を絶

法 あ

るい は

点張

り 工

にす る

圧 力 を抜

い て し

ま う脱 気 工 法

に する等が行わ れて い るe し か し

そ の

信 頼 性

も あい ま い な ままで

なんら か の

理 由

でべ た

り に し な け れ ばな らな い

場 合 も少

な く ない。

本 研 究

は,

上の

背 景

か ら

根 防 水 層

の ふく れ

現 象

の メ カニ ズム

学 的

す るこ

と を 目的 と

してい る

 

ふ く れに

し て は い くつ か の レポ

ーF41−

12 }が あ

して

ふ く れに

影 響

す る

要 因

と して

下 地

コ ンク リ

トの

分 を

指摘

してい る

地の

量 が

け れ

に よ り

水 蒸

気 圧が上 昇 しふ くれ が

じ や す く な るこ と

さらに

防 水 層

の下

する

接 着 力

下 も予

さ れ る か

る。 ま た

小 池

]3}

空 気

熱 膨 張 圧

蒸 気

圧な らびに

地 コ ン ク リ

トの透

気 性

考 慮

す るこ

Photo

1

 

Blister

 of 

bituminous

 

bu

lt

up   roofing  membTane 本論 文は

文献

1

3

)に 発表し た内 容 を修 正

加 筆し たものある

 

* 東 京工

大学 工業 材 料研究 所

 

助 手 粋 東 京工業大学工業材料研 究 所

 

助教授

工博 * * * 東 京 工 業 大 学工 業 材 料 研 究 所   教 授

工博

Research

 

Associate

 of 

Tokyo

 

hstitute

 of 

Technology

Associate

 

PrQf

 Qf 

Tokyo

 

Insdtute

 of 

Techno

[ogy

 

Dr

 

Eng

PrQf

 of 

To ド

yo

 

inst

】tute of 

Tech

皿ology

 

Dr

 

Eng

(2)

に よ り, ふ く れ

が 成 長

す る

過 程 を定

性的

して い る

しか し な が ら

ふ く れ

状 況

下 地

コ ン ク リ

状 態

関 係

につ い て の

ほ と ん ど な さ れていな い。 これに は

ふ く れの

発 生

成 長

す る こ と が

非 常

困 難

で あ ること が

因 と し て

挙 げ

ら れ る

そこで

本 報

では

層 と 下

コ ンク リ

小容

積 空 間

じ る

圧 力

以 下

, ふ くれ

圧 力

ぶ。

模 擬試験 体

を 用

いて

す るこ

に よ り

れ 圧 力 と

地コ ン ク リ

状 態

の 関

につ い て

検 討

す る。

こ の ふ く れ 圧

シ ミュ レ

ショ ン に よ り

ふ くれ 圧

ぼ す

下 地

コ ンク リ

トの

お よ

ふ く れ 圧

生メカニ

ム を 明 確 化 す る

そ して以

結 果 を基

ふ く れ

圧 力

がふ

容 積 を拡 大

す る

機 構

して

ふ く れの

成 長

メ カニ

ム にっ い て

基 礎 的

検 討

え る

2.

  模 擬 試 験 体

る ふ

くれ 圧 力測 定

2

1

実 験 概 要

2

1

1

下 地

コ ン クリ

 

コ ンク

セメ ン ト

45

,60,

75

%の

3

Table

 

l

 

Mix

 

proportions

 Qf  concrete  specimens W/C Unitweight 〔kg!m3 ) Flne  aggr

gate

伐 》

WaterCementSandGrave1percentage

452054566401047 38

4 601953257721047 42

9 75 工932578661015

46

5

嬲 櫺

n

i

 

1

 

d

辯 囎

m 隻輻 e

Photo

2

 

Concrete

 specimen  cast 

in

 a meld

A

1

・・

1

He

°

1

’ng

… 一 ・

n

m…

r

 

Epoxy

 

e巳

sin

The

ρmDcou  

le

E8 の

0

5

穿

1

゜”

 

S

ヒutiie〔

I

 

void

 

ヒo

 

erigina ヒe

 

blist

r

       

o

p

m

u

Fig

1

 

Specimen

 

for

 measurement  of 

pressu

τe 

i

皿crease {n 

the

studied  void

36

類 と

し, ス ラン

18cm

Table

 

1

調

と し た。 コ ン ク

内径 約

15cm

15cm

ラス チッ ク シ リン ダ

打 設

し た

打 設

する

Photo.

2

示 す よ う

円 筒 形

容 器 と 金 属 棒 を用

い てコ ン ク リ

トの

直径

38mm ,

25

 mm の

と そ れ に っ な が る 貫 通 孔 を 設 け る よ うに した。 コ ン ク

硬 化

そ れ ら を 取 り

ふ く れ 圧

力 測 定

に その

は ふ く れの

模 擬

と な り

貫 通 孔

湿 度

測 定 す

る セ ン

を 挿 入

する ために

い られ る

Fig

1

実 際

の ふ く れ は

下 地

コ ン ク

ト面 上

じ る

の で

る が

こ こ でふ く れ

模 擬 空 間 を

コ ン ク

表 層

とし た の は

面 上

空 間 を作 製

す る

コン ク

ト層

水 分 気 化

影 響 が顕 著

で あ り

かつ

安 定

し た

湿 度 測 定

可 能

で ある と

え ら れ る た めであ る

 

コ ン クリ

トは

打 設 後

1

日で

脱 型

4

水 中養生

と し た。

水 中 養

生 と し たの は

べ る

乾 燥 条 件

との

わ せで

で き る だ けコ ン ク リ

トの

含 水 量

幅 広

設 定

す る た めであ る

2

1

2 

ク リ

トの

燥 条 件

 

上 記

養 生 後

, コ ン ク リ

トは

Table

 

2

々 の

方 法

に よ り

乾 燥

さ せ た

。A

乾 燥 方

法 は

下 面

か らの

乾 燥

ない コ ン ク リ

トス ラ

,20

40

RH

で コ ン ク リ

トの上

か らの み

乾 燥

さ せ る

の で あ り

,A 一

 

A

2

は 乾

燥 期 間

に より

含 水 量

な る

, コンク リ

層 全 体

乾 燥 状 態

とな る よ うに

ふ く れ

擬 空 間 上

の み ア ク リル

か ん し

空 間 内 部

外 気

れ ない よ う に し た

ま た

通 常

面 乾 燥

で は

非 常

長 期

間 で な け れ

コ ンク リ

内部

まで

乾 燥

進 行 しな

いこ

か ら

,B

−1

方 法

で コ ン クリ

全 体

が ある

程 度 均

乾 燥

するよ う に,

105

℃ の オ

ン で

全 面 乾 燥

し たの

内部 湿 度

が ほ ぼ

と な る よ う に

か ん

状 態

2

月 置

の で あ る

ま た

,B −2

は オ

ン で

絶 乾

とし た

の で

るc

に は コ ンク リ

トの

含 水 状 態

目安

Table

 

2

 

Dried

 conditions  of cQncrete  specimens

W

C

 

Co

d

  

Relattve

 

  

Effective

 

〔%)   ttening  humldlty ($)  porosity 〔鬼 45       A

1      

2       B

1      

2 7200977  

50210285

    1 1212

 

 

 

A   B06 7570977   74100396   1 1212

 

 

 

A  

B57

7620977   27792516   11

All  specimens  were  eured  ln wεしter  for  4  weeks

before

 conditloning  by  the  fellewlng  A  or  B

A

 

Drytng

 

in

 air  at 

20

℃  and  

40X

 

RH

   

from

 upper  surface

B: Oven  drylng   at  105 ℃

    from  all  しhe surfaces

; RH 五n the studied  vo 五d εLt 20℃

   Volume  of  water  lost

(3)

力 測 定 時

にお ける ふ く れ

擬 空 間

室 温

20

°

C

で の

湿

び飽 水 状 態

か ら

減 少

し た

水 分 量

気 柑

の空 げ き 量 と し て

え た

の コ ン ク

容積

す る

げ き

割 合

している

以 下

, こ れ を

有 効 気 相

空 げ き

ふ く れ

擬 空 間

湿 度

70

RH

程 度

で も

ン に よ り

乾 燥

し たもの の

がよ りコ ン ク リ

ト全

分 量が

ない

       

2,

1.

3

  圧 力 測 定 用 試 験 体

 

所 定

乾 燥 を終

了し たコ ン クリ

トは

裏 面

をてん

した ア ク リル

ふ く れ 模

擬 空

上 部

側 面 お よ

上 面

をエ

キ シ

でコ

ィ ン

し た

2

間 封

かん

態 を

っ た

,Fig.

1

示 す よ う

マ ノ メ

内 径

0

5mm

お よ び

湿 度

温 度

Vaisala

社 製

を 取 り

実 験

した。

湿 度

度 計

湿

セ ン

静 電 容 量 式 薄 膜

センサ

で あ り

温 度

セ ンサ

Pt

 

100

Ω で ある。

湿

度 ゼ

ンサ

飽 和 塩 を用

い た

正 器 で

適 時 校 正

した。

2

1

4 

加 熱

お よ

び測 定 条 件

 

赤 外 線

ラ ン

を用 いた

加 熱 装 置

に より

作 製

した

試 験

上 部 面

加 熱

昇に

うふ く れ

模 擬 空 間 内

圧 力

お よ

湿 度 変 化 を測 定

し た。 こ の

験 体

側 面

に よ り

側 面

か ら の

放 熱

な く し た。

実験

で は,

熱 電 対

測 定 温 度

で あ る

ふ く れ

模 擬 空

上 部 を

20

°

C

か ら

60

℃ まで

1

間で

上 昇

さ せ

さ らに

1

60

℃ に

っ た

加 熱 を停 止

し た

60

℃ は

実 際

露 出 形 黒 色 防

下 地

コ ン ク リ

ト境

じ る

最 高 温 度

い もの と

え られ る。

ふ くれ

模 擬 空 間

の圧

はマ ノ メ

タで

5

ない し

10

分 間

る よ

に し

定 値

大 気 圧

との

圧 とした。

2

2

実 験 結 果

 Fig.

2

に ふく れ

模 擬

空 間

温 度 変 化

例 を示 す

熱 電

と 湿

温 度 計

両 測 定 値

を 示 して お り,

前 者

測 定

間の

後 者

下 部

の 温

意 味

し ている

実 験

に供 し た すべ て の

試 験 体

において

ふ くれ

模 擬 空 間 内

の 温

度 変 化

Fig

2

い もの であっ た

 

Fig.

3

試 験

にお け るふ く れ

模 擬 空 間 内

の圧

BO

0

       

0

       

0

广

0

       

4

       

 

2

PI   し ⊃ “ OLO Ω ε 0 ト

00

60

120

180

     

Tim

min

Fig

2

 

Temperature

 changes  

in

 the stuClied  voLd

相 対

湿 度

化の

果 を

し て い る

相 対

湿

度 変 化

各 乾 燥 条

に お け

る試 験 体

代 表 的

し て お り

それ ぞ れの

条件

で は

試 験 体

結 果

も ほ ぼ そ れ らに

じ て い た

絶 乾

状 態

で ある

B

Z

試 験

におい て

急 激

温 度 上

か か わ ら

ず 相 対 湿 度 低 下

さい ことか ら

コンク

ふ く れ

模 擬

放 湿

顕 著

であ り

気 化

による

水 蒸 気

圧の上

きい こと が

か る

 

乾 燥 条 件

A −

1

の コ ン ク リ

トは

40

RH

20

°

C

環 境

2− 3

日 間

,一・

燥 した もの であ

ふ く れ

空 間

相 対

湿

97

RH

内 部

飽 水 状 態

い。 これ らの

試 験 体

では

ふ くれ

模 擬 空 間

圧 力 上 昇

非 常

また

,A −

2

の そ れ ら は

同 様

乾 燥

4

5

カ 月

継 続

し, ふ く れ

模 擬 空 間 内

相 対 湿 度

70

RH

っ た

結 果

で あ り

A −1

に 比べ , やや

い もの と な っ た。

条件

A

ブ ンで

乾 燥

した

条 件

B

の コ ン クリ

トは 圧

は か な り

小 さ くな

絶 乾

の コ ンク

トではい

れ の

セ メ ン ト

に お い て

も極 端

さ い。 これ らの

ふ く れ

模 擬 空 間

相 対 湿 度

よ り

む しろ

コ ン ク リ

ト全

水 分 量

が ふ く れ

圧 力

密 接

に あ ること を

し て い る

 

また

条件 A

で は

セ メ ン ト

に よ る圧 力 上

の差

は ほ

んどな いが

条 件

B

では

,WIC =

75

% の

試 験

発 生 す

圧 力

最 も

さ く

か な り

乾 燥

だ 場 合

に は

セ メ ン ト比に よ る 影 響 が 現 れ る も

と 思わ れ る

3.

コ ン ク リ

トの 圧

力逸 散 を考 慮 しな

場 合

の ふ

く れ

 

力      

 

Fig.

3 中

破 線

ふ く れ

模 擬 空 間

の圧

に もか か わ ら

ず 空 間 内

空 気

がコ ンク

ー’

ト中

逸 散

し な いと

定 し た 場 合の圧

力 変化

して い る

っ まり

定 容積

空 間

で の

膨 張 圧

水 蒸 気

圧の上

昇 分

計 値

し てい る

熱 膨 張 圧

熱 電 対

湿

温 度

に よる

測 定

平 均

か ら, ま た

水 蒸 気

圧は

湿 度

度 計

よ る

間 下

対 湿 度

温 度

測 定 値

か ら

め てい る

そ れ ぞれ の

乾 燥

条 件 内

で はこ の

ほぽ 同

と な るの で

の み

を示

し て い る

 

この

条件

A

にお け る

測 定 値

はか な り

ふ く れ

圧 力

熱 膨 張 圧 と 水 蒸 気 圧

の上

昇 分

であ る と み な せ るのが わか る

しか し

乾 燥 条 件

B

で は

定値

と は

き な

差 が あ

圧 力

が コン ク リ

逸散

て い るこ

と が 明

らか で

る。 こ の

よ う

乾 燥

条件

に よっ て は コ ン クリ

トの

圧 力 逸 散

考慮

しな け れ

ふ く れ 圧

を説 明

で き ない

今 回

実 験

い たコ ンク リ

トは

水 中養

4

週 後

乾 燥 と

しているの に

際の コ ンクリ

トス ラブは

打 設 後

か ら

気 中 養 生

に近い

一 37 一

(4)

工 匚

U

コ エ

10090

07060

 

03

             

 

2

             

 

1

NE り 丶 ち

9

          o 巳

1  

」 巳

0

 

0

60

120

180

歪 iOOeie

  90

bH

 

BO

E

 

701

 

60

       

000

             

2

               

1

5

§

9

            」 寸

O

甲 X , ω 」 コ ω の Φ 」 巳

60

     

120

Time −

min

160

0

 

0

60

120

1

θ

0

60

     

120

 

Time −

min

180

工 江

コ =

iOO90807060

 

0

0

             

2

             

 

1

5

98

0 さ           心 α

rx − o

ω

」 巳

0

 

0

60

120

1

0

0

0

 

0

 

0

 

0

 

0

凋 →   つ 」          

2

 

 

1

コ エ

3

             

 

2

             

 

1

N5 こ O

9

9x

          o

9x

の ω   」 巳

60

     

120

Time −

min

1

0

0

 

0

60

120

180

60

       

120

Time

min

1

0

Fig

3

 

Measured

 

pressure

 

lncrease

 and  relative  

humidity

 

in

 the studied  void

燥 が 進 むこと か ら

ふ く れ 圧

の コ ン ク リ

へ の

無視

でき ない と

さ れ

ふ く れ を

えで の

な 因

え ら れ る。

4.

コン ク リ

トの 圧

を考 慮

し た

場 合

の ふ

くれ圧 力

4

1

 

コ ン ク リ

ト空 げ き

のあ る 温

にお ける

湿

空 気

圧 力 を 乾 燥 空 気

分 圧

水 蒸 気

分 圧

け て

考 え

 

 

 

・+

Pv…・

…・

一 ・

…・

………・

……

と なる

こ こ で

P

全 圧

乾 燥 空 気

の分 圧で

p

乾 燥

密 度

r

絶 対 温 度

で あ り 

P

。は

水 蒸 気 分 圧

る。 ま た

添 字

0

はそれぞれ の

初 期 値

意 味

P

。は

全 圧

初 期 値

で ある が

初 期

20

程 度

れ ば

乾 燥 空 気

分 圧

初期値

とみな せ るc,

 

温 度 が 上

圧 力

ま り

ル シ

れ に

っ て

する と すれ ば

   

v

=一

h

μ

grad

 

P

……・

t………・

t

2 )

38

(5)

こ こで

v

流 速

m

s

,h

透 気 係

m2

μ は

空 気

粘性

係 数 (

Pa ・

s

 

P

圧 力 (

Pa

 

ま た, コ ン ク リ

r

トの

効 気 相空

げ き

を ε と

れ ば

流 体

連 続 方 程 式

次 式

と な る1#1 。 ・

一一

vl

……・

…一 ・

…・

…・

…・

一・

こ こ で ρは 湿 り

空 気

密 度

で あ る が

気 中

水 蒸 気

重 量は ごく わ

かで あ り

乾 燥 空 気

密 度

の と

近 似

で き る

 

以 上

3

よ り

 

 

 

grad  

P

              

……・

…・

一 ・

……・

…・

4 )

と な る。

(4 )

は温

度変化

熱 膨 張

圧 の

変 化

し てい る

こ こで, 温

お よ び それに

空 気

粘 性 係 数

変 化

空 気 密 度

変 化

係 数 変 化

え る

影 響

え れ

近 似 式

ら れ る。

 

 

 

grad 

P

一 ・

For  measurement air

per 冊eabllity

や 鴇 σ For  measuremen し       Qf

humidity

 

Qn

 

drying of

Fig4  Specimens

 

for

 air

permeability

 

test

Pressure

こ こ で

P

t

熱 膨 張

に よ る圧

し た がっ て

コ ン ク

ト空 げ

圧 力変 化

熱 伝 導 や濃

度 拡 散 と相 似

関 係

と な り

圧 力

逸 散 性

拡 散 係

はコ ン ク リ

トの

透 気 係 数

お よ び

有 効 気 相 空 げ

に よ り

まる

4

2

 

コ ン ク

透 気 係 数 お よ び 有 効 気 相 空 げ

   

測 定

4

2

1

  透 気 係 数

お よ び

有 効 気 相 空 げ

率 測 定 用 試 験 体

 

コ ン ク リ

試 験 体

セメ ン ト

調 合 条 件

お よ び

養 生 条 件

は ふく れ

力測定実験

である

た だし

試 験 体

き さ

を 考 慮

粗 骨 材

最 大 寸 法

15mm

と し

た。

試 験

15cm

5cm

と し,

試 験 体

途 中

内 部 中

湿 度 を測 定

す る た めに

湿

度 測 定

試験 体

作製

した

試 験 体

外観

Fig.

4

す。

4

2

2

  透 気 試 験

 

試 験 体

水中養生

終 了

, 円

筒 側

を シ

ル し

,20

40

RH

環境

両面

か ら

乾 燥

さ せ た

内 部相 対

湿

を 測

し な が ら

所 定

乾 燥

だ 時 点

で同

試 験 体

か ら

3

し,

か ら

気相

from

 comPresse 「

 ↓

Silicone

sealant

三    7  

三 :

  一

− 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Specimen

 「

VolUme

 measuremen of  alr  permeated

Fig

5

 

Equipment

 

for

 air

permeabi

ity

 

test

雫(

15

6

               

7

               

6

               

                 

             

         

 

 

   

 

 

 

 

       

 

   

 

 

 

 

       

 

 

  N ∈ ー 》 一

ロ 旧 山 E 」 uJa ー 」

1

19

      ●

1

45

黠 ●冒

1c

巳α瓢 6脚

c

75

 

 

 

 

i

轟 垂

0

    

20

   

40

   

60

   

80

   

100

     

Humidi

y

 

in

 

concr

te−XRH

Fig

6

 

Rela

ions

 

between

 a丘r

permeablh

y

 and  relative 

h

巳mid

     

ity

 

in

 concrete

1

5

PO

             

7

             

 

                   

 

                   

0

         

0

         

0

 

 

 

 

 

 

         

 

 

へ          

 

 

 

 

 

 

o

E

。 Ω

を  

1910

     

一一

磐」

        

 

 

 

 

  

i

il

       

0

5

10

15

20

       

Effective

 

poPosity

 

of

 

concr

ete

g

 

RelatiQns

 

between

 air

permeability

 a 口

d

 effective  

poros

     

ity

 of concrete

(6)

空 げ

率 を求

透 気 係 数

測 定

し た

ま た

養 生

終 了

, オ

ンで

絶 乾

と し た

試 験

っ た。

 

透 気 試 験

Fig.

5

装 置

い て

っ た。

載荷

圧 力は

12XlO4

 

Pa

1

2kgf

/cm :

大 気 圧 に

す る

対 的

圧 力 増 加

2

×

104Pa )

と し た

これ は, ふ く れ

模 擬 空 間 内

最 高 測 定 圧 力

にほ ぼ

し く な る よ うに

め たもの で

透 気 係 数

ル シ

空 気

の圧

性 を考 慮

定 常 流

透 気 量 を 測 定

す ることに よ り,

か ら

計 算

し た14)

16〕 。

         

2d

μ

P2Q

             

 

9・

(6 )

     

k

      (

pi

pi

1

こ こ で

k

透 気 係 数 〔

m2

 

d

試 験 体

m

 

Q

透 気

m3

s

Pl

載荷

Pa

P

,は

大 気 圧 (

Pa

A

気 面 積

m2

μ

空 気

粘 性 係 数 (

1

8

×

10

5

Pa 。

s

で あ る。

4

2

3

 

コ ン ク リ

トの透

気 係 数

お よび

有 効 気 相 空 げ

 

試 験 体

内 部 中 心 湿 度 と 透 気 係 数

関 係 を

Fig.6

示 す

乾 燥

尺 度 と

して コ ン ク

内 部 中 心 湿 度 (

コ ンク リ

ト全

平 均 湿 度

え ら れ るIT )

) を

え る と, コ ン ク リ

トの

透 気 性

はコ ン ク

乾 燥

い, ま た

セ メン ト比 の

増 大

き く な るの が

か る

 

Fig

7

有 効 気

げ き

透 気

す。

実 線

セ メ ン

ト比

45

お よ び

60

中 心 傾 向

破 線

セメ ン

ト比

5

の そ れ

を 示

して い る

コ ンク リ

トの透

気 性

内 部

空 げ き が どの

程 度 水 分

さ れている かによっ て

左 右

さ れ ること か ら

有 効 気 相

げ き

でか な り

ま ること が

報 告

さ れて いる が17 )

験 結 果

か ら も

セ メ ン ト

75

高 空 げ

に や や

傾 向

な る

の の

セ メ ン

ト比

にかか わ ら

ず透 気 係 数

有 効 気 相 空 げ き率

強 く依 存

す る

セメ ン

ト比

75

傾 向

が や や

なる の はコ ン ク リ

内 部

げ き

状 態

差 異

と思

わ れ

Fig

3

乾 燥 条

B

に おい て圧 力

況に

セメ ン ト比の

影 響

れる

因と なっ てい る と 考え られる

4

3

 

ふ く れ

圧 力

シ ミュ レ

シ ョ ン

4

3.

1

  仮 定 条 件

 

シ ミュ レ

シ ョ ン の

条 件

と し て

以 下

仮 定 を

する

1

ふ く れ 圧 力 測

定 用 試 験 体

計 算

モ デル は

Fig

8

の と し

湿 度

温 度 計 挿 入

の た

貫 通 孔

い もの と す る。

2

 

ふ く れ

擬 空

相 対

湿

は温

度 変 化

に よ らず

初 期

か ら

し ない

の と して

水 蒸 気 圧 を求 め

3

 

コ ン クリ

空 げ

相 対

湿

初 期 値

は ふ くれ

模 擬

のそ れ と

じ と し や はり

温 度

期 値

か ら

変 化

し な い

の と して

水 蒸 気 圧 を 求

め る

4 )

およ び

熱 伝 導

は円

次 元 拡 散

と し

進 差 分 式 を

い て

数 値 計 算

する。 それぞれの

節 点

で は

一 40 一

Node  for finite

difrereblee  calculatlen

Fig

8

 

Model

 of concTete  specimen  w

ith

 

the

 studied  void  

fo

]「      numerical  solutiQn

Table3

 

Characteristic

 values [or 

heat

 cenduction  of concrete

Specific

 

heat

             

920

 

J

/〔

kg

K

Density

      

2300

 

kg

/ma

Thermal

 

cenductlvity

      

1

6

 

W

/〔皿

K

Heat

transfer  coefftcient  

12

 

W

/〔m2

K

    (

Botto

皿 surface )

伝 導

に よ る

温 度 変 化

か ら

熱 膨 張

圧 と

水 蒸 気

圧の

化 が 生 じ

さらに

圧 力 勾 配

拡 散

じ ること に な る

5

) 有

気 相

空 げ き

Table

 

2

した

測 定 値 を用

透 気 係

数 は その空 げ き

Fig

7

関 係

より

め る

に は

試 験 体 内 部

水 分 勾 配

るの で

有 効 気 相

空 げ

透 気 係 数

と も

では ない が

こ こで はコ ン ク

ト全 体

平 均 値

代 表

す る

6

熱 伝 導 計 算

性 値

Table

 

3

の と

る。

 

こ こ で

2

3

仮 定

,Fig.

3

し た よ うに

圧 力

昇 時

に おける ふ く れ

擬 空

間の

相 対

湿

度 変

10

RH

程 度

るこ

た, その こと か らコ ンク

ト内 部 空 げ

きの

相 対 湿 度

さい と

え ら れ る ことに よ る

な お,

の よ うに こ の シミュ レ

−t

シ ョン

を実 環 境

対 応

さ せ ること

を考

え る と ,

厳 密

湿

変 化

予 測

困難

相 対 湿 度

と し て も 十 分 な シ ミュ レ

シ ョ ンが

可 能

である こ と が

ま しい

ま た

乾 燥 条 件

A

の コ ン ク リ

トで は

実 際

に は

下 層

の コ ン ク リ

空 げ

き ほ ど

相 対

湿

ふ く れ

模 擬 空 間

湿

と 同 じ ではないが

に は

ふ く れ 圧 力に

ぼす その

影 響

は ほとんど

問 題

と な ら ない

4

3.

2

  境 界 条 件

お よ

び 初 期 条 件

 

実 験

で の温

度 測 定 点

が限 られ てい るこ と

ふ く れ

模 擬

空 間

で の

境 界 条 件

があい ま い な こと, か ら

界 条 件

し て は

以 下

の よ うに

え ること と す る

1

 

ふ くれ模 擬 空 間の 熱 膨 張 圧

変 化

Fig

2

し た

下部

平均温 度

変化

よ り

水 蒸気

間下 部

の 温

よ り

め る

2

) ふ く れ 模 擬 空 間の側 面 部 分の コ ン クリ

熱 膨

張 圧

およ び

水 蒸 気 圧

変 化

その

の 温

が ふ く

(7)

模 擬 空 間

平 均 温 度

しい も の と して

め る。

3

) 各 節 点

の温

ふ く れ

模 擬 空

間 底 面の コ ン クリ

表 面

間 下

測 定

しい もの と し

そ の

位 置

で の コ ン ク

トの

節 点

も そ れ に

しい

の とし て

熱 伝 導 計 算

に よ り

め る

4

) 試 験 体 側 面

断 熱 状 態

とし

圧 力 逸

も ない

の と す る。

5

) 試 験 体 底 面

の圧

大 気 圧

とする

 

また

初 期 条 件

とし て は

各 節 点

お よ び 圧

3

           

2

               

1

N5 丶 ←

9

§

05         0 」

1   し コ

ω 」 匚

0

 

3

             

2

                 

1

り 丶 ち 畄

9,

0x

        o α 寸

9

×

lo

」 コ

  し 」

0

 

03

             

2

               

1

N5

8

Ox

        層 α

rx

」 ⊃ 切

」 巳

o

60

120

 

 

   

ao

       

0

         

O

       

Time

min

Fig

9 Experimental

 and ca【cu ]ated

pressure

 changes  

in

 

the

      studied  VOId

20

℃t

大 気 圧

と する

4

3

3

実 験 結 果

との

  Fig

9

に ふ

模 擬 空 間

測 定 圧 力

変化

お よ び

算 値

を 水

セ メン

ト比

ご とに

図 中

圧 力 上 昇

きい

乾 燥 状 態

A

1

A −

2

, 

B 一

ユ, 

B −

2

のそれ ぞれの

試 験

にお ける

測 定 値 と計 算 値

こ こで

っ た シ ミュ レ

ショ ンは か な り

単 純 化

さ れて い る

の の

れの

試 験 体

に お い て も

計 算 値

温 度 変 化

う 圧

化 状

乾 燥 状 態

による

圧 力 上 昇

差 異 を

よ く

して いる

 

上よ り コ ンク

トの

と して

水 蒸気

と して の

含 水 状 態

だ けで な く,

透 気 性 状 を

す るこ と に

りふ く れ

圧 力

下 地

コ ン ク

ト状 態 を 明 確

づ ける こ と が でき, コ ンク リ

圧 力 逸 散 性

し た

5

)式

でふ く れ

圧 力 状 況 を

ほ ぼ

表 現

と考

え ら れ る

5.

くれ成 長

ュ レ

ョン

  4

3

で示 し た ふ く れ 圧 力 の

値 計

算 方 法

づ き

期 実 環 境に近い温 度 条 件での ふ く れ 成 長 過 程の ミュ レ

シ ョン

を行 う

 

Fig.

10

示 す よ う な 下 地

コ ンク

ト面 上

防 水 層

容 積

0

75

 

cm3

1

6

球 面

さ な

空 げ

り, その

容 積 が 変 化

し ない

場 合

の ふ くれ

圧 力状 況 を

シ ミュ レ

ショ ン

この よ

小 空 げ き

大 き

問題

と しなけれ ば,

防 水

層の

未 接 着 部

防 水 層 施

空 気

み,

溶 融

アス ファル

ト流

にお け る コ ン クリ

水 蒸 気

に よるボ

など

必 ず存 在

する と

えられる

こ こ で

空 げ

きの

温 度

じく

Fig

10

し た

よ う

20

°

C 〜

55

℃ の

し と し

空 げ

湿

は 温

化によ ら

100

RH

を 保 つ と して

圧 力 を

算 する

計 算 結

果 を

Fig.

11

に示 す

図に は

透 気 係 数

きい

有 効 気相 空 げ

きい

Roofing

 m巳皿

bna

冂e    

Votume

0

5

匸炉       /

      NOd口 fop 

fini

ヒe

      01ffe「en匚巳

      匚己】匚uldtion

    卜

i

 

ti

CDncrete

 

subs

ヒrate       IOLamet 巨「 40 cm 一

i

0

0

 

0

 

0

 

0

り    

4

           

2

P −

」 コ

聞 」 m 旦 E 田 ←

244e

    

72

    

96

    

120

Time

hou

Fig

10

 

Membrane

concrete  model  with  a   original  void  and

      temperatu [e change  

f

・r catculation  of 

pressure

 

increase

     

in

 the void  or  

bhs

【er  

grow

h

Fig4  Specimens   for   air . permeability   test

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