グリーンコンクリートの暑中性状に関する研究

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Kyushu University Institutional Repository

グリーンコンクリートの暑中性状に関する研究

小山, 智幸

https://doi.org/10.11501/3166920

出版情報：Kyushu University, 1999, 博士（工学）, 論文博士 バージョン：

権利関係：

第4章 グリーンコンクリートの温度変化

4. 1

第4章の概要

第4章ではグリーンコンクリートの温度ひび別れの発午�休!として， i Jr�交後24時11川It 度までの温度性状に清回し， 実験および解析を行った。

グリーンコンクリートの温度性状に影響をうえる要lペとしては， 脱水性状とIr íJ様3 外気 温度， 外気湿度， 風速， 日射fEなどの外的要附， N，�合や材料などの内的安|刈3 さらには長 生等の対策要因が挙げ‘られる。 また第3章で検討した脱水性状はコンクリートぷ，(IliAAJ主や 内部での水和反応に伴う自由水阜の低下の影響を強く受けるが， 逆にコンクリートの制度 性状に及ぼす影響も大きい。 同校にセメントの水不rl発熱はコンクリートのiMLJ主に大きく彩 響を及ぼすが， コンクリート温度が高くなるほど活発となり， また脱水による;;乏符も受け る。 このようにグリーンコンクリートの温度性状と， 脱水性状， ならびに水利発熱性状は 互いに大きく影響しあい， それぞれを単独に取り倣うことはできない。 従って，イ文字で行 う温度解析では前章で検討した脱水量解析を含んだものとなる。イf1.し前市ではJit定式の係 数を確定するため， コンクリート表面温度の伯として実測伯を川いたが3 木市では解析r1.1 で得られた値を使用する。水和発熱性状は温度依存性をィ考慮できる凶作の速度式を川いた。

グリーンコンクリートにおいては， 熱伝導率などの定数の伯が硬化コンクリートの11r(と 異なり， また短時間に大きく変動するものもあると考えられる。 従ってこの時期のコンク リートの温度 ・脱水性状の解析を行った例は非常に少ない。 本市では解析で川いる定数の 値およびその経時変化に関しても既往の文献等をもとに考察を行った。

本章で示す温度解析によれば上記実験を含め任志の条件下におけるコンクリートの品!立 性状をシミュレーションすることができる。 第7章においては本j副長解析および次市で/J二 す温度ひずみ解析を用いて任意の条件においてコンクリートに生じる引張りひずみをり定 し， このひずみに対する変形能力である引張り限界ひずみと比較することによりひび削れ 発生の危険性について検討を行う。 よって本章ではこれに用いる温度解析jj法の俗、止をt 的とし， その妥当性の確認， ならびに用いる各係数の伯とこれに影響する閃子を佐定す るために， 種々の条件下で行った実験結果と比較を行った。

実験では第3章と同様， 外的要因として， 外気治度や外気溜皮， 風， および[ 1射の彩符 を検討した。 また， 打設温度の影響に関しでも検討を行っている。 次に内的要同として3

水セメント比の遠いやシリカフューム等の各極混不11材作びに高性能AE減水剤の影特等3 調合や使用材料に関して検討を行った。 更に対策�I大!として， 長生ノ7法の効リミや適切な養

生開始時期に関して検討を行った。 これらの実験によりグリーンコンクリートの温度性状 に及ぼす種々の要因の影響を分析した。

4. 2 解析概要

先に示したように， グリーンコンクリートの温度性状と， 脱水性状， ならびに水和発熱 性状は互いに大きく影響しあい， それぞれを単独に取り扱うことはできない。 従って， 本 章で行う温度解析では前章で検討した脱水速度算定式を境界条件として合んだものとな る。 また水和発熱速度は内部温度の影響を受けるが， 逆に水利発熱により内部泌皮はl�界 する。 同様に， 水和反応と含水率， 脱水速度と合水本はそれぞれ相Tf作川を及ぼしあう。

本解析において取り扱った4者の関係を図4.2.1にrjlの実践の矢印でぶす。 また次点以降 にそれぞれの概要を示す。

水和発熱速度Q

水和発熱による 内部温度の上昇

Q==αQs exp

(βT)

水和反応による 含水率の低下

(支配方程式)ρcす7=λマ2T+Q BT

(境界条件1)

λマT==α(T-Ta)

(境界条件2)

λマT== -qoE(t)

脱水による 表面温度の低下

(境界条件)

〈

含水率低下の 水和反応への影響

内部含水率w(xふt) (支配方程式)一一一==kマ2W-W BW Bt

(境界条件)

脱水による 含水率の低下 (境界条件)

kマW ==E(t)

脱水速度E(t)

E (t)二(RHc e s s (Tc) -RHa e a S

(

図4.2.1 温 度 解 析 の 概 要

4. 2. 1 温度解析

{支配方程式(熱伝導方程式)】1)

等方性材料の非定常熱伝導方程式を式4.1に示す。

ρc^一一一θT 二 人(

θt l_ l_て、'

一一一一+δ2T θx2

θ2T

一一一一 + θy2

T (xふZλ) : コンクリート温度 ρ : 密度

c 比熱 入 : 熱伝導率

一一一了)θ2T _(j ^{+ Q}

z �

Q

(式4.1 )

本研究では検討対象としてコンクリートスラブを想定しており， 2次元の熱伝導方程豆、

4.2を用いて解析を行う。

ρc^一一一一θT = θt

【境界条件】

θ2T θ2T

入 ( 一一て + 一ーで ) + Q Bxι Byι

温度解析における一般的な境界条件を以下に示す。

a)境界SI上において温度が規定されている場ム

T = T ¹ (境界SI上において)

b)境界S2上において熱伝達がある場ム

q=αc(T-Ta) (境界S2上において)

c)境界S 3上において熱流速q 0が生じてしている場合

q二q 0 (境界S 3上において)

d)境界S4上において熱放射がある場ム q=σF(T4-Tr4)

二αr(T-Tr)

(境界S4上において)

(式4.2)

(式4.3.3)

(式4ふb)

(式4.3.c)

(式4ふd)

ここで， σ:万円ン.^$" JV'Y?ン定数(5.67XI0-8W/m2K4 ^or4.88XlO 8^kca^l/m2^hK4) F:修正形態係数

Tr 放射源温度

αr二σF(T+Tr)(T2+Tr2)

本研究で検討対象とするコンクリートスラブの場介， スラブl二l国および底面において式

4ふbの熱伝達， 上面で水分蒸発に伴う気化熱として式4ふcの熱流速をィ考慮する必要があ

る。 なお， スラブは半無限休として解析できるので， 解析モデル側rffiにおける熱の流出 ・ 入は考慮する必要がない。

【支配方程式の離散化] ¹⁾

これらの境界条件を考慮して式4.2を離散化する。 離散化された要点の温度T*は， 形状 関数ベクトル[N]と接点温度ベクトル{φ}を用いて式4.4で表される。

Tキ(x，y，t) ⁼⁼ [N (X，y ) ]{め(t) } (式 4.4)

形状関数ベクトル[N]を試行関数として式4.2にガラーキン法を適川すると式 4.5 が得 られる。 ここでSv d vは対象とする個々の要素内での積分を表すものとする。

ζJ 4悼式

ハU一一V 可q、trJ

* 一

中i一+しペび一「σ

c ρ

・ハ判+

牢T一22一y ぺび一ぺσ + * T一22一Xぺび一ぺσ

、人r'41、Tl N

P、、υ

式4.5を変形することにより， 以下の式4.6が得られる。

θ[N] T θ[N] θ[N ]T θ[N]

S v入( + )dv ・{め}

θx θx θy θy

θ{φ}

+ S v入([N]T[N] ) d v .

θt

== SvQ[N]Tdv - Ssq[N]Tds (式 4.6)

ただしSs d sは各要素の境界s上での積分を表している。

式4.6をマトリクス表示すると以下のようになる。

、•• L'Ea，

ri fs句B・、一一、，‘》，aa，AUF一+しペσ一ぺび，E-a喝・目、

c + 、t》『a，AW ，『ad、•• 、k

(式 4.7)

ここで， {め} :要素の接点温度ベクトル [k] :要素の熱伝導マトリクス [ _c ] :要素の熱容量マトリクス

{ f } :要素境界における熱流東ベクトル

即ち，

θ[N] T θ[N] a[N)1 θ[N]

[k]=Sv入( ^{- L - .. - _L - .. + -}_{_}^{L � -_L} _{� )} d _v

θx θx θy θy

[c]=Sv入([N]T[N]) d v

{f}= _S vQ[N]Td v-S sq[N]Td s

(式4.8.a)

(式4.8.h) (式4.8.c)

隣り合う要素聞における熱の流出入(式4.8.c右辺第2項)は相殺され， 結果として解 析対象の外表面における熱の出入りが熱流速ベクトルを構成することになる。 また， 熱伝 達や熱放射による熱の出入りも解析対象の境界上でのみ生じる。

離散化された解析対象の境界条件はそれぞれ以下のように表される。

a)境界 S I上において温度が規定されている場合 め=φ1 (解析プログラムで対応)

b)境界 S 2上において熱伝達がある場合

SS2q[N]Td S == SS2αc(T-Tc)[N]Td S

- S S 2αC[N]T[N]d _{S ø(t)-}S S2αcTc[N]TdS

c)境界 S 3上において熱流速q 0が生じてしている場合 S s3q[N]Td S = S s3qo[N]Td S

d)境界 S 4上において熱放射がある場合

S s4q[N]Td _{S == S} S4αr( T - T r)[N]Td _S

== S S 4αr[N]T[N]d _{S φ(t)-}S S4αrTr[N]TdS これらを式4.8.a^..._ 4.8.cに対応させると以下の式が得られる。

δ[N] T θ[N] θ[N] T δ[N]

[k]_==Sv入₍ + ) dv

θx θx θy θy

+ S S 2αc[N]T[N] d _S + S S4αr[N]T[N]dS

[c]==Sv入([N]T[N]) d v

(式4.9.a)

(式4.9.b)

(式4.9.c)

(式4.9.d)

(式4.10.a)

(式4.10.b)

{f}= ^S vQ[N]Td _v- S sqO[N]Td _s (式 4.10.c) + ^S S 2αcTc[N]Td S + ^S S4αrTr[N]TdS

このようにして求められた各要素に対する式4.7は， Wf:析対象全体でi+ミ計すると以ドの 式4.11のように表される。

[K ]{φ} + [C]{

主

ここで， {φ} :解析対象全体の接点温度ベクトル [K] :同熱伝導マトリクス

[ C] :同熱容量マトリクス

{F}:同境界における熱流束ベクトル

(式4.11 )

式4.11の時間に対する離散化の方法としては， クランク ・ ニコルソン法による時間積分 を用いた。 即ち，

{φ(t+L] t)}= (土[K]+土[₂ ^{L - - �} _c ]) ^-1 ((一土[K]+土[_c ]) {φ(t)}+{F}) L] t ^{'- - �， ， ， 2 -} - L] t

(式 4.12)

式4.12により， ある時刻tにおける温度φ(t)が定まれば， 時間L]tが経過した後の温度 φ(t+L] t)が求まる。 即ち初期条件を与えれば任意の時間ステップにおける温度が順次算 定できる。

[解析モデル】

図4ム1に示すコンクリートスラブを， 図4.2.2に示す長方形シンプレックス要素に分割 して温度解析を行った。 形状関数ベクトル[NJは式4.13で， 各岐点の泊度{φ}は式4.1.4で 表される。 これらを用いて要素内の温度T (xヴλ)は式4.1.4で表される。

水分蒸発に よる気化熱

2.5mm間隔 (40要素)

図4ム1 コンクリートスラブの温度解析モデルと要素分割

y

a

k

LU b

X

-a

図4.2.2 長方形シンプレックス要素

コンクリートスラプ解析モデルは厚さ方向には有限， 水平方向には無限であり， スラブ 厚は後に示す実験と同様， 10 cmである。 要素分割は上下の境界付近の2.5 cmの間は温度勾 配が大きくなるため2.5mm間 隔， 巾心部で、は _5.0mm間隔とした。

[ N ] == [N I N J N k N ，J (式 4.13)

{ φ}=

AVAVAVA川Y

(式4.14)

T (x，yλ)=[N]{め}

φ、

=[N I N

J

l]|?J

φ1

(式4.15 )

1 x " ^y

ここで， N，二 一一( 1一 一一)₍ ¹ -一一 )

4 ' b "

a

1 ， X " ， Y

N2二 一一 ( 1 + 一一)( 1一一一)

4 ' b "

a

1 ， ^X " ^Y

N3= 一一( 1 + 一一)( ¹ + 一一) 4 '

b " _a

1 ， X " ， Y

N4二 一一( 1一 一一)( 1 +一一)

4 ' b " _a

長方形シンプレックスモデルを用いた場合， 式4.7あるいは4.8巾のマトリクスおよび ベクトルは以下のように表される。 なお式中のAは要素の面積(=4ab)を表す。

要素の熱伝導マトリクス: [k]=[k，]+[k2]+[k3]

2a2+2b2 _2a2 +b2 _a2 _b2 a2 _2b2

2入 _2a2 +b2 2a2 +2b2 a2 _2b2 _a2 _b2

(式4.16.a) [k，] =

3A _a2 _b2 a2 _2b2 2a2 +2b2 ー2a2+b2

a2_2b2 _a2 _b2 _2a2 +b2 2a2+2b2

。 。 。 。

αc Q 3 ^{。 。 。 。}

(式4.16.h) [ k 2]二

6 。 。 2 1

。 。 2

。 。 。 。

αr Q 4 ^{。 。 。 。}

(式4.16.c) [k3] =

6 。 。 2

。 。 2

要素の熱容量マトリクス: [c]

「ー 4 2 2

[ c ]二 ^{ρcA 2 4 2 1}

3 6 2 4 2 (式4.17)

2 2 4

要素境界における熱流束ベクトル: {f}=={fl}+{f2}+{f3}+{f4}

{fl} == AQ

4 (式4.18.a)

1

。

{f2} == ^-2bqo

I

1/2

。

{f3} == 2bαcTc

1

1/2

。

{f4} == _{2bαr Tr}

l

1/2

ただし[k2]， [k3]， および{f2}， {f3}， {f4}は， 図4.2.2 に示すk-l [1ftで熱流速， 熱伝 達， あるいは熱放射が生じる場合を例示している。

式4.18.aはセメントの水和反応に伴う発熱， 即ちQは水利発熱速度をぷし， この場合そ れぞれの時間ステップ内での発熱を代入することになる。 また式4.18.bはスラブt面にお ける水分蒸発によって気化熱が奪われる現象を表す。

解析に使用する熱定数の値， および水和発熱速度や水分蒸発に関しては次項に述べる。

【解析に用いる熱定数】

表4ム1に， グリーンコンクリートの比熱や熱伝導本などの熱定数等に彩響を及ぼす�

因， 即ち， 材料， 調合， 材齢， コンクリート温度といったコンクリートの物性あるいは状 態， 並びに外気温度や風速などの外気環境の影響をぷす。 これらの熱定数は硬化コンクリ ートにおいてはその伯や特性が精密に求められているものが多い。 しかし， グリーンコン クリートにおいては水和の進行とともにコンクリートの物性や状態が大きく変化し， また 若材齢時には測定が難しいものもあるため， 各材齢における熱定数のlE {17fなイI�ïが必ずしも 正確に得られているわけではない。 解析においては， これらの熱定数を杭々の研究恒例を 基に検討し， 用いた。

表4ム1 グリーンコンクリートの熱定数等に影響を及ぼす要因 コンクリートの物性 ・状態による影響 外気J広抗による影秤

材料 ・調合 材齢(水和率) ^{h 、n} JS.乙_F※

外気温度|外矧!日以|凪

密 度 影響あり 極めて小 極めて小

t七 熱 影響あり 影響あり 比較的小 !白J友影符なし 熱伝導率 影響あり 比較的小 比較的小

熱伝達率 不明確 不明確 比較的小 比較的小

|

|

※:高温による水和反応の促進などの間後的影響を除く

( 1 )熱伝導率

熱伝導率は， 通常， 材料の温度を定常状態して測定される。 従って測定にある科皮の時 間を要し， 硬化コンクリートにおいては内部の水分による物質移動効果がへグリーンコ ンクリートにおいては更にその聞の水和に伴う物性変化や水利発熱が附;i?となる。

まず硬化コンクリートの熱伝導率に関して述べる。 一般に材料の熱伝導本は材料温度の 影響を受けて変化し， その材料の温度が高くなると， 結晶体の場合には低ドし， J�:結lull体 の場合には増加する3 )。 硬化コンクリートの熱伝導率は温度とともに低下するがその変化 は小さく， 200Cを中心とする士400C程度の範聞では， 200Cのがiに対して-1'"'"'+1%弱 程度である4)。 また材料(特に骨材の種類、)や調介， また合水本によって変化し，'11・材の 熱伝導率が大きくなるとコンクリートの熱伝導率は大きく， セメントペーストの熱伝導率 は通常骨材のそれよりも小さいため骨材体積が大きくなるとコンクリートの熱伝導率は大 きくなる， 含水率が高くなるほど熱伝導率は大きくなる性質がある2 )。 純々の資料による と常温付近での硬化コンクリートの熱伝導率の伯は3 上記条件によって児なるが，??通コ ンクリートで7.92 '"'"' 17.0cal/cm・hour.oC (0.92 '"'"' 1.97W/m. K) ，モルタルで11.2 '"'"' 13.0cal/cm

・hour.oC (1.3 '"'"' 1. _{5 W/m} . K)程度の値となる4) -J 0 )。

次にグリーンコンクリートの熱伝導率に関しては， 測定の困難さのため研究例が極めて 少なく不明確な部分も多い。 I. B.Zasedatele J 1)の測定では水和発熱や水分蒸発による熱の 発散の影響を含んだ値が求められており， 71<和発熱速度がピークになる時期前後に熱伝導

--ー

率の見かけ上の低下が生じている。 また!主谷ら12 )の結果も水不n熱の影符を含んだ見かけ の熱拡散率(温度伝導率) を求めたものとなっている。 これに対して仕入ら1 ³ )はコンク リートやモルタルの硬化過程における熱伝導率の続時変化を， セメントの水利熱や水分ぷ 発による熱の発散を考慮して求めている。その結果，グリーンコンクリートの熱伝導率は，

図4ム3に示すように材齢3日頃までの変化は小さいことがわかる(閃中の試験体記けの 意味に関しては後出図4ム5参照)。 ただし，グリーンコンクリートの熱伝導率の伯として は， 条件により異なるが， 同時期の解析に用いられたがiとして， 約14 "-' 27cal/cm. hour. oC (1.63 "-' 3.14W/m. K) と，全体として硬化体の伯よりも大きく，20 "-' 23cal/cm・hour.oC(2.32

�

これらを参考に， 本研究ではグリーンコンクリートの熱伝導率に関して， ユiミ験結果とfo/r 析結果を比較しながら， その値および影響因子を検討した。

lκlÕ") 60

Uω凶

ε

u

\、

石]0・­

u -<

円υ内ノι

aRmil--a

10

1 6 12 24 48 72 11.1.

一一ーAge(hour)

図 4.23 グリーンコンクリートの熱伝導率の経時変化

( 2 )比熱

硬化コンクリートの比熱は常温で0.19 "-' 0.21kcal/kgoC (0.79 "-' 0.88kJ/kgK) 4)

-

合等の条件による差は小さい。 硬化モルタルの伯もいずれの資料においてもO.19kcal/kgOC

4)

-

明11 + W2 ⁺ W3 ^+・・・

L: CW，

L: w， (式 4.19.a)

CIWI ⁺ C2W2 ⁺ C3\\ら ^+・・・

C=

ここに，CI，C2…:各構成材料1， 2…の比熱 WI，W2…:同質旦

コンクリートの場合，

CwWw + CcWc + CsWs + CNWG

一一

Ww + Wc + Ws + WG

:それぞれ水，

Cw，Cc，Cs、cü

Ww‘Wc，Ws、WG 同質

表 4.2.2

(式 4.19.h)

セメント， 紺Jflt-，，1'，来日付材の比熱

フレッシュコンクリート構成材料の比熱

水 セメント ^l'I J ^{日 .} 材

上ヒ 熱( kcal/kgoC )

ハU ハU ハU

未水和セメントおよび水の比熱をそれぞれ0.2および1.0kcal!kgoCと仮定し， 式4.19をおu 混ぜ直後における水セメント比50%のセメントペーストに適用すると，その比熱は約0.47 となり， 硬化体の値の2倍以上となる。 この理由は紋混ぜ直後では水とセメントはれii介し ておらず， 表4ム2に示すように， 構成材料の中で最も比熱の大きい 水の影響が顕在化す るためである。 従ってグリーンコンクリートの比熱は材齢とともに大きく減少すること 3 および硬化後と異なり調合(特に単位水量) の影響が大きいことが予測される。 仕入らに

よると， 材齢1時間のコンクリートおよびモルタルの比熱は3 図4ム4に示すように， 実 測に供した調合の範囲では0.30 "" 0.38を示し， 水和反応、が活発になる頃から急速に低下 している1 ³⁾ (図中の試験体記号の意味に関しては図4ム5参照)。 比熱の仙は単位水泣が大 きいほど大きくなっており， 文献中で使用しているセメントおよび標準砂の比熱をそれぞ れ0.20および 0.25と仮定すると， 材齢1時間においては図4.2.5示すように， 式4.19によ る計算値と仕入らの実測値は非常によく対応している。

0.1.0

Fh，v 「44 nu 一一ulm\一ou一U nu つJ nu am中Il--

0.25

6 12 21.

--=--Age (hour)

1.8 72 11.1.

図4.2.4 グリーンコンクリートの比熱の経時変化1 ^{3 )}

'1s ' M作 時 齢 材 nu a邑Y nU nu qd nu

υ。凶\布。)掴蹴高e能封岬吋け-aF.守柑

0.36 SH6530H

fHル065_I 3 (AE剤使用l 0.34 。

0.32

0.30

繍iHオlま表記のないは合1ま 練i早砂を使用している

0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40

輸文中の図より誌みとった比熱測定値(cal/gOC)

図 4.2.5 比熱の計算値と実測値

ここで図4.2.4において， 先に述べた理由から， 材齢とともに物件変化の生じる部分，

即ちセメントペースト部分の占める割合が大きい場合ほど， 材齢1時間における比熱のイIrI が大きく， また材齢に伴う低下が大きくなっている。 式4.19.hにおいて， 時間経過にfl�っ て値の変化する部分CwWw + CcWc を時間の関数として位置づけ， コンクリートの比熱C ( t) を定式化することを考える。 C (t) は時刻t= 0においては式4.19.h で表され， t =∞に おいては以下の式4.20で与えられる。

C( t) = Cp (Ww + Wc) + CsWs + Q;WG Ww + Wc + Ws + WG

C (t) :材齢1時間におけるコンクリートの比熱 G :硬化セメントペーストの比熱

これらの条件および図4ム4の傾向を満足するC (t)として式4.21を仮定する。

(式4.20)

C( ^{t) ー} (CwWw+CcWc一Cp (Ww+Wc) )exp( ^-at+b) +CsWs+CGWG+G (Ww+Wc)

(式4.21 ) Ww + Wc + Ws + WG

図4.2.6に式4.21により求めた比熱の計算値と， 図4.2.4 より読みとったイ1:人らの夫訓IJ11n の比較を示す。 本研究で検討の対象とする材齢24時間までは， 式4.21による計t11111fは夫 測値の傾向を非常によく表している。 なお同図ではcc 二0.20， G = 0.23， 標準砂の財介 のCs = 0.25， 川砂 ・ 川砂 利 ^の場^{合のCs二0.2}64^， Q;二0.208(いずれも巾位はkcal/kgOC)を 仮定した。 また係数a.bに関しては， a二0.010 ，_ 0.017， b = 1.0 ，_ 2.5 (時間)としている。

試験 体^{により a.b の}値 ^が若干異 ^{なるのは，} 文献 中の^表-3.5 13)にあるように， 試験体によっ

ρ _凶

\、、

C'\I o

� 肱

→ー

0.40

3030lNiー

ま� I I …n

時 I I ー ー し _^H�V

吋 L j

�N6520

己0.25

^{L 1 γ ; N6530}

�

I ム R N5030 守 � I企 K N

村 L I ^一一一G

0.20å

ーート一一ι一一

48

図4.2.6 式4.21で算定したグリーンコンクリートの比熱と実測値の関係

て温度条件が異なるためであると与えられる。 即ち， 比熱に及ぼすjLA度の影響は[ef妓には 小さいものの， 温度によって水和の進行が影響を受けるため， 同じ試験体であっても温度 が異なれば同じ材齢における比熱の伯は異なる。

これらの検討をもとに本研究では， グリーンコンクリートの 比熱として材料 ・ 調合の影 響， および材齢の影響を考慮して解析を行うこととした。 ただし材齢の彫響はjit度等の泣 いにより一様でないため， より一般化の可能な水不日本で表すこととした。 ある材齢におけ るセメントの水利率をrとすると， そのときの比熱は以ドの式4.23 で仮定できる。

C( t) == Cw(Ww-0.25 ^r Wc) +CcWc(l-^r) +0 ^{. 1.25 r} Wc+CsWs+CoWG

Ww+Wc+Ws+WG ^(式4.22)

メ中の 0.25 は結合水の セメント質量に対する比率を表している。 水利率rについては 水和発熱の項で述べる。 水， セメントおよびセメント硬化体の比熱はそれぞれ1.0， 0.20，

および0.23 とし， 骨材の比熱はJASS5に示される式4.23を用いて求めた。

Cs， Cg==

、、.. ，r-a一μ

一J l一+ +一f

，，，‘、-

-1l a--，I1、fi--/

・-

a-a一μμ一+

+一1

一，，E‘、今ん一

--

ハU一

(式4.23)

ここに， _μa . 骨材の吸水率/100 (吸水率1.00 %の場合0 .01を用いる) fa. 骨材の表面水率/100 (但し， コンクリー卜1=-1'の付材ではOとする)

( 3 )熱伝達率

熱伝達率は硬化コンクリートにおいても値を定めるのが難しく， 解析 で用いる熱定数の 中では最も不確定要因が多い。 元来工学的パラメータであり， その値は通常実験的に求め

られる4) 5)。 主として， 伝達面の形状 ・ 寸法， 流体の物性値および流れの状態により変化 する4)が， 最も影響が大きいのは風速である。 以下に種々の熱伝達率算定式を示す4)。

西藤 ^{:αc二a+bU (式 4.24)}

ここに， αc 平均対流熱伝達率(W/m2K) U :風速(m/s)

代表長さL=lmの場合， 例えば，

・ コンクリート αc == 7.8 + 4^.5 U -れんが αc二6.2+ ^5.0 U

- マツ αc == 4.4 + ^3.6 U

Jurges (粗面)αc == 6.2 + 4.3 U ( U豆4.9m/sec) αc ₌₌ 7.6 U 0. 7 B (U > 4.9m/sec) (滑面)αc == 5.6 + ^3.9 U (U � 4.9m/sec)

(式4.25)

αc ⁼ 7.2 U _{O. 7} B

但しL=O.5m

Colburn :αc二5.94 U _O. ^tl _{L O. 2}

(U> 4.9m/scc)

(式4.26)

グリーンコンクリートの解析を行った文献rjlで川いられている熱伝述本は， O.HO '"'"'

3.0cal/cm2houroC (約9.3 '"'"' 34.0W/m2K)の範囲にあり， 1.()cal!cm2houroC ( 11.6W/m2K)の!日j後の111fi が用いられることが多い。 これは上記式中で風速1 m/scc科!支の微風向のイ'1If[，こ対応してい る。 本研究ではこれらをもとに， 熱伝達率を風速の関数として検討した。

( 4 )密度

コンクリートの密度は材料や調合によって5'�なる。 また水不fl反応のIJÎJ後でのマクロな体 積変化や温度による体積変化は小さいが， 脱水を主閃とする水分移動にfl�う質日変化は/1:

じる。 従って解析においては時刻oにおける値から， 脱水による合有率の低ド分を廷し引 いた値を用いた。

【水和発熱速度】

先に述べたようにセメントの水和反応に伴う発熱はグリーンコンクリートの温度性状に 大きな影響を及ぼすが， 逆に水和反応自体もコンクリート温度による影響を受け， jilli皮が 高いほど反応速度が大きく， 即ち発熱速度が大きくなる。 従って川度解析に川いる水利発 熱速度式は温度の影響を考慮できるものでなければ ならない。 id近ではセメントのノk不=11以 応自体を理論的にモデル化した反応式も提案されている。 本研究ではノk布l発熱速度のiMJ主 依存性が再現できること， およびできるだけ簡単な式で、あることを屯制して， iTn長16)らが 示した， 系の温度依存性を考慮できる水和発熱速度式を用いた。 これによれば，??通ボル トランドセメントや高炉セメントなど使用するセメントについて， Mrv�詰Il皮でのÆî1ftt発熱 量一発熱速度の対応データを予め測定する必要はあるものの， ある温度条件下で a度測定 すれば， 温度の異なる系での任意の水和時期tにおける積算発熱量Ht とその時点で、の温 度Tt を用いて， 次式により発熱速度ht が求められる。 また， 総発熱むを;削ればそのJI与 点における水和率rが概算でき， 式4.22 で用いることができる。 また合ノk本解析において 水和反応により消費される水量を求めることができる (前山図4ム1， および次節参照)。

Qt二α . Q s • exp (β・ Tt) (式 4.27)

ここで， Q t 温度Ttにおける水利発熱速度

Qs 積算発熱量がHtになったときの発熱速度(法準温度におけるMI) α， β:セメントの種類により定まる定数

基準温度25 oCにおいて同氏らが種々のセメントに関して実測したα， βの偵のうち，

本研究で用いた普通ボルトランドセメントに対応する値を表4ム2に抜粋する。

本研究では水和発熱速度はマイクロカロリーメータで実測した伯を用い，式4.4および

表4ム2のα， βにより解析中で水和発熱速度を算定している。

表4ム2 式4.27中のα， βの値(250C基準)

セ メ ン ト

|

|

0.1724

I

【水分蒸発に伴う潜熱}

脱水速度の算定式に関しては第3章で， 含水�t6Wf析については次郎で述べる。 制度T のコンクリート表面において水分蒸発により奪われる気化熱は， 蒸発水ft( ₁ g吋^り580 + (100 ^-T)calとして計算した。

【その他の条件】

解析における時間ステップは水和反応，水分蒸発による影響を考えて 5分おきとした。

但し， 風が作用する場合など温度や脱水速度の変動が大きい場合には， 時I1ÐÍ<lJみを2.5分 おきとした。

脱水に関連する係数は第3章で求めた値を用い， 脱水速度算定に必要なコンクリート表 面温度の値は， 第3章の場合と異なり実測値ではなく解析中で逐次算定される仰をそのま ま用いた。

4. 2. 2 含水率解析

【支配方程式】

等方性材料の水分拡散方程式を式4.1に示す。

-一一一==θW k ( θt

一一一一+ θ2W θx2

一一一一θ2W + θy2

θ2W 、

一一一一 )+ w

θZ 2 ' (式 4.28)

ここで，

W(xふz.t) k

コンクリートの含水本(g!cm) ) 拡散係数，

水和反応に伴い， 単位時間 ・体杭、うりに低下する合ノrj(�本 w

本研究では検討対象としてコンクリートスラブを怨定しており， 2次元の式4.29を川い て解析を行う。

θW θt

θ2W θ2W 、

== k ( 一一一+ 一一---:;- )+ w

θX 2 a y<' . (式4.29)

【境界条件他】

境界条件は， 表層部における脱水として式3.4を用いる。

また式4.28中のwは， 先に示した水和率rを用いて， w ⁼⁼ 0.25 r x (巾位体約rj'に合ま れるセメントの質量)で逐次算定する。

【支配方程式の離散化】

境界条件を考慮して式4.29を離散化する。 離散化された要素の含水率W*は3 形状|対数 ベクトル[N]と接点含水率ベクトル{ψ}を用いて式4.30で表される。

Wホ(x，y，t) ⁼⁼ [N(x，y)]{ψ( t) } (式 4.30)

熱伝導方程式と同様にガラーキン法を適用し， 式を展開すると， 最終的に系全体として 前出の式4.11と同形の式4.31が得られる。

、，目与tJF

一一、tpJ?一t「σ一ぺσ

ハU+

-V r』、LK

(式 4汎)

ここで， {W'}:解析対象全体の接点含水率ベクトル

時間に対する離散化は， クランク ・ ニコルソン法による時間積分を用い， 各時間ステッ プ毎に温度と含水率を交互に行い， 両者の相互作用を反映させた。

- 98 -

{解析モデル】

解析モデルは図4.2.1に示したコンクリートスラブを， 図4.2.2 に示した長方形シンプレ ックス要素に分割して解析を行った。 温度解析と同様， 各要素のマトリクスおよびベクト ルを式4.32�式4.53に示す。

長方形シンプレックスモデルを用いた場合， 式4.7あるいは式4.8 rllのマトリクスおよび ベクトルは以下のように表される。 なお式中のAは要ぷの面積(=4ah)を点す。

2a2+2b2 _2a2 +b2 _a2_b2 a" -2h"

2k

[k] 3A _a2_b2 a2_2b2 2a・+2b2 _2a2+b2 (式4.32)

a2 _2b2 _a2 _b2 _2a2 +b2 2a・+2b2

4

2 1 2

A

2

2 1

[ c ] ^一

3 ⁶

2

2

2 2

{f I} = Aw

4 (式 4.34)

1

。

{f 2} =

-2bE 11/2

1/2

ただし{f 2}は，図4ム2に示すk-l面で脱水が生じる場合を例示している。 またEは式 3.4 に示した脱水速度式である，

【解析に用いる定数】

拡散係数kは第3章で求めた値を使用した。 第3章に示したようにkは外気出度などの 外的要因によってはほとんど変化せず， 内的要因， 即ち調合・材料によって変化する。

解析における時間ステッフ。は水和反応，水分蒸発による影響を考えて 5分おきとした。

但し， 風が作用する場合など温度や脱水速度の変動が大きい場合には， 時r}日刻みを2.5分 おきとした。

4. 3 実験概要

実験では， 第3章と同様， グリーンコンクリートスラブの温度性状に及ぼす3 外気出度 や外気湿度， 風， および日射等の外的要閃の影響， 調合や(史川材料等の内的1Qf.ペの彫符，

および養生方法等の対策要肉の影響に関して測定を行った。 それぞれの史附の彫符を以ド に示す実験1 ， 実験II， および実験IIIとして検討した。

4. 3. 1 実験1 :外的要因の影響に関する実験

実験Iでは外気温度や外気混度， 風， および円射がスラブ試験体の制度性状に及ぼす彫 響に関して検討を行った。

【外気環境および打設温度】

暑中環境下において環境条件等の外的要因の泣いが， 試験体の制度性状に及ぼす影符を 検討するために， 気温， 湿度， 風速， および口射fAを変化させて実験を行った。 設定した 実験環境は， 脱水性状に関 する実験と同機， 外気温度については250Cと350Cの2純類、，

外気湿度は 50， 70 および90 %の3種類としている。 また風速は， 0、0.5、1.0. 1.5、2.0 およ び3.0m/sec の6水準とし， 日射量はo ， および1.3MJ/m2・hour(約360W/m2 )とした。 併せ て， 試験体の打設温度を 20 oC， 30 oCおよび 40 oCに変化させて， その影響についても検 討を行っている。 外気環境および打設温度の一覧を表4.3.1に示す。 これらの環境を似×

奥行き×高さがそれぞれ3 _x 3.5 _x 2.4 mの恒温恒混宅内で再現し検討を行った。 設定*llj 度は外気温度が士1.0 oC， 外気湿度が:t 5.0 %程度であるが， これらのも11は設定環境に よって多少変動する。 また風速や直達日射の影響を検討した実験では， t記村尚十lu�r者内 に図4.3.3に示す人工日照照射装置を有する簡易風洞を設出して所定の測定を行った。 な お日射量に関しては， 熱量が夏季にコンクリートスラブが受ける日射と同科度になるよう に設定し， 特に周波数成分の分布等は設定しなかった。

表4ふ1 外気環境および打設温度の一覧

外気温度 外気湿度 風 速 日 射 ^5主王11 打設温度

(OC) (%) (m/sec) (MJ/m2・hour) (OC)

5 0 0.0 ， 0.5 2 0

2 ^{5 。}

7 0 1.0 ， 1.5 3 0

3 5 1. 3

9 0 2.0 ， 3.0 4 0

【使用材料および調合】

本実験に使用したモルタル試験体の使用材料の -覧を表4.3.2に示す。 セメントは普-通 ボルトランドセメント， 細骨材は玄海産海砂， 紋混ぜ、ノkは水道水を川いた。 試験体の調ム を表4.3.3に示す。 水セメント比50 %，砂セメント比2.3 のモルタルを基本調合(調合1) とし， グリーンコンクリートの温度性状に関する実験を行った。

図4.3.1に調合1のモルタルの各外気温度下における水不fJ発熱速度をぷす。

表4ふ2 使 用 材 料

材 料 手重 類 上ヒ rH

セメント 普通ボルトランドセメント 3.15 細骨材 海砂(玄海産) 2.62(表I吃)

表4.3.3 モルタルの調合(kg/m3)

水セメント比(%) 5 ₀

吸ノk本

2.05%

o 2 む12 14 16 18 20 22 24 時 間(hours)

図 4.3.1 使用したモルタルの水和発熱速度曲線

【測定方法および試験体】

上回の広さ30 x 30cm厚さ10cmのモルタル試験体の厚ーさノゴ向に沿ってcc熱rfl1対をm め込み，温度分布を測定した。 測定はよJ設直後から5分間隔で24時間行った。 試験体は，

上回の表層部のみ直接外気と援し， その他の面は型枠を介して外気と践した状態， 即ち 面乾燥下で測定を行った。 なお， 型枠側面には断熱材を配置し， 試験体側I国と外気との間 で熱の移動を抑制して実験を行った。 試験体の打設は設定外気温ドで温度が平衡状態に達 した型枠に， 熱電対とモルタルが直接妓するように十分注意して行った。 試験体温度の測 定位置を図4.3.2に示す。 記号の数字は表層部からの深さ(mm)をぷす。 なお後にふす温 度経時変化の図では図4.3.2中のT2.5，TI0， T20， T30， T 40， T 50 の6点における測定例

を示している。

表面からの 深さ(cm) _0.0

L

10.0

300mm

人工日照照射装巴

1 ;←

:←

:←

，ぐ- I Iぐ-

: I日射計

湿=主

洞一一← :ーーっ

←;送;

:風:

← ;機:

モー

「一一一一

測定位置

温h

風←

日ト‘nEEト 風 |」

の

↓↓↓↓↓↓↓↓

射 試験体温度

ム ム ム ム

図4.3.2

概要

の

ア ム

ン ス

図4.3.3 測定

4. 3. 2 実験II:内的要因に関する実験

実験IIでは内的要因として， 水セメント比や巾位ノ1< fl!:・ 単位セメントiJの迫い， また白 炉スラグ微粉末， フライアツシュ， シリカフユーム等の符粍温和l材， 波びに向性能AE減 水剤等の使用等， 調合や使用材料の違いが試験体の温度性状に及ぼす影特に関して 検『討を 行った。 実験IIでは外気混度は35 OC， 外気j限度は50 % R.H. ・定とし，よr rl没泊!交を350C とした。

シリカフユーム微粉末はE社製(比表面積; 26 m 2/g) ，高炉スラグ微粉末はS社製(比 表面積;約4，000， および約10‘000 ^cm 2/g)， フライアツシュはK社製(比ぷr(i]，fi'i ;約

3，OOOcm 2/g)を用いた。 また高性能AE減水邦jはボリカルボン酸系の際司f� Jf�を川い， 宅気

毘の調整には消泡jt1Jを使用した。

これらの材料を使用した表4ふ4に示す調合1 '" 15の試験体を)1Jいて実験を行い3 水車lii 合比や混和材料等の影響を検討した。

表^4.3.4 試 _験 体 の _調 合

調 混 和 材 W モルタルの調 合 (質量比)

一

比表面積 置換率 B 水 ^セ

l口L 種類 メ

cm2/g XB % ン

% ト

① 無 ^{一 一} 50 0.5 1.0

② 無 ^{一 一} 50 0.5 1.0

③ 無 ^{一 一} 50 0.5 1.0

④ 無 ^{一 一} 25 0.25 1.0

⑤ 無 ^{一 一} 25 0.25 1.0

⑥ SF ^260，000 1 0 50 0.5 0.9

⑦ SF 260，000 1 ^{0 50 0.5 0.9}

⑧ SF ^{260，000 1 0 25 0.25 0.9}

⑨ SF ^{260，000 1 0 25 0.25 0.9}

⑪ SF 260，000 2 0 25 0.25 0.8

⑪ BFS 4，000 5 0 50 0.5 0.5

⑫ BFS 10，000 5 0 50 0.5 0.5

⑬ BF S ^4，000 5 0 25 0.25 0.5

⑭ BFS ^10，000 5 0 25 0.25 0.5

⑮ FA ^{3ヲ100 4 0 25 0.25 0.6}

B:結_合材量

SF :シリカ7ューム， BFS:高炉スラゲ， FA: 7ライアッシュ，

SP :高性能AE減水剤(�Oリカ}v�"ン酸系)

混 細 和 骨 材 材

一 2.30

一 0.97

一 2.30

一 0.97

一 0.97

0.1 2.30 0.1 2.30 0.1 0.97 0.1 0.97 0.2 0.97 0.5 2.30 0.5 2.30 0.5 0.97 0.5 0.97 0.4 0.97

SP 消

泡 剤

XB XB

% %

一 一

一 一

0.80 0.48

一

1.80 0.48

一

0.80 0.48

一

1.80 0.48 1.80 0.48

一 一

一 一

1.10 0.30 1.10 0.30 1.10 0.30

4. 3. 3 実験III :対策要因の効果に関する実験

実験IIIでは対策要因， 即ち養生方法が暑中環境で打設されるコンクリ-トの温度性状に 与える影響を検討した。

養生方法は， 保水養生としてシート養生， 膜養生邦jによる養生， およびぬれむしろによ る養生を，給水養生として散水養生を行った。養生開始時期は試験体打設後4時間とした。

またシート養生については， 養生開始時期を2， 4， 6 r時間として長生開始時期]が試験体 の温度性状に及ぼす影響についても検討を行った。 使川したシート， ぬれむしろ， 股養生 剤， 散布水はあらかじめ養生室内においてそれぞれの温度が外気品と等しくなるようにし た。 なお外気温度は35 OC， 外気湿度は50 %とした。

4. 4 実験結果および考察

4. 4. 1 実験1 :外的要因の影響に関する実験

1 )外気温度および打設温度の影響

【温度経時変化}

図4.4.1(a )�(c)に， それぞれ打設温度が20， 30， 400Cの湯介に， 外気j品!交を15，25， 35 OCとした場合の試験体温度の経時変化を示す。 なお同I刈は図4.3.2にぶした制度測定代行，

T2.5， T10， T20， T30， T4 0， T50の6点におけるがiをぶしている。

各図において， 打設後3時間程度までは， 試験体沼度は急激に外気illllJ.主に漸近する傾向 を示している。 即ち，試験体渦度は打設温度が外気出皮よりも低い場介には急激にI� 111•し，

外気温度よりも高い場合には低下する。 この変化は外気制度と打設泊皮の廷が大きいほど 急激である。 この時期には外気との熱伝達による温度変化が1;1.辿して影秤をうえているこ とを示している。

また， この間の水分蒸発による気化熱(吸熱)の影響も無視できないほど大きい。 例え ば図において， 線上がり温度が外気温度よりも高い場合， 打設後2'"'-' 511与間後には， 試験

体表層部の温度は外気温度よりも低い値を示す時期が存在する。 このことは熱伝達や水不�l 発熱反応だけでは説明できず， 表層部からの水分蒸発による吸熱の影秤が大きいことをぶ

している。

試験体温度は， 打設後の時間が経過して水和反応が加速!切に入るとl-.1r.し始め，タト託制 度よりもかなり高い値を示すようになる。 試験体温度が岡大仰を示す時mJは， 外公u品度の 高低によってかなり差があり， 打設後7 � 16時間の問に存在する。 外気温度が而し1ほど これらの極大値は大きく，また極大伯に達するまでの時間は知くなる。 この傾向は図4ふ1 に示した， 微小熱量計(マイクロカロリーメータ) により測定したモルタル試験体の水 和発熱速度の経時変化の傾向と一致している。

以上のように外気温度の高低が試験体の温度変化に及ぼす影響は非常に大きく3 外気iM 度が高いほど試験体は打設後短時間の聞に急激な温度履歴を示す。

【温度分布】

試験体深さ方向の混度分布の例として， 図4.4.2( a ) ^{� ( c} )^{に打設温度が30 oCで3 外気温} 度が15， 25， および35 oCの場合の実験結果をぷす。 関中の数字は打設後の終日在変化をぷ す。

試験体温度は水和反応による発熱のため打設直後を除いてrj'心付近が尚く周辺部ほど低 くなる。 また同じ周辺部でも， 白J妾外気に接する友府部では水分の蒸発により気化熱を奪 われるため3 型枠を介して外気と後する底部よりもも目度が低く， ぷ肘部ほどj品度勾配が大 きくなる。 従って， 試験体断面においては試験体表層部付近でづ|張り側のひずみが生じ，

表層部にひび割れが生じやすくなる考えられる。 なお例えば同図(a)において， 深さ10_cm

(最深部)の位置における打設直後(図中Oh)の温度が表而よりも低くなっているのは 本実験で使用した銅製型枠(打設直前は外気泡度と平衡状態)により熱を奪われたためで ある。

40

30

20 35

25

15

(00)

住目

�@

24 22 20 18 14 16

12 10 8 6 4

。 2

30

20 40 35

25

15

(00)

生目

興国

24 22

I c)打設温度200C j外気湿度70%

�気込よー!?し ^中心側

yrhl川;外気温度:ω ^l表層(

::: ��ー」『らι I

I I 中心側

44噴� ^ーミ=ヨ

向 ι� : 外:気温度:2�OC : :表層側;

・ :

外気温度lS0C 中心側;

18 20 14 16

12 8 10

6 4 2

。

25 20 40

30

(O。) 35

生目

唄

15

24 22 20 10 12 14 16 18

時 間( hours)

8

過 経

4 2

。

試験体温度の経時変化に及ぼす打設温度および外気温度の影響 図4.4.1

℃℃% 500 337 度度度札

温温湿射・0・・気設気回-

外打外風a

経過時間(hours)

-一一⁰

一一3

一一一^7(極大値) 40.0 一一24

(O。)

35.0

30.0

I ・ 寸

， 園田園圃圃・圃圃司

-ーー-.ー・・・・・φ・・・--: _---ー---ー--ー・・・・・ー・・・・� ---^{. --- ---}

' - 個圃I圃園 田ー ァ ーー-ー--'-一戸一 一一ーーー:

__:_ -← 白

_ -ぺ 巴

....J_____ ー-_. ...._-- 一-ー・『・ー-ーー--ー-

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住目

R国

2 3 4

経過時間(hours)

一一一一一3h^{10(極大値)}

--²⁴

。

一....---， ーー . t_. __

-・ 6

-^トー ・・.^_，ー:-ー ー ー ー ー ーーー ー ---- - - - -，-

f「 1 0 0

. ・ 30.0

(O。)

25.0

住目 四国

℃℃%-

- -

一広Uハυ内υ

・

・

-((一

、

-

一13711 :::

、-je-

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温温湿射申:バ::-

v i o--:「・士一気設気 日

て

一

士一外打外風--

一

一一一

戸U

-一圃-- V

一-F '

9一

10 8 9

6 7

-�..�ー?十一一三アー--一一一-了.ーー

，-: 0

-，，'..

-

経過時間(hours) 一一一0

一一3

一一16(極大値)

・24

5 4 3

。 2

• • • • • • •

1・白，

... 0 • • •

ー・‘・・・ー・•

(O。〉

世話 問題

10 9

3 4 5 6 8

表面からの深さ(cm)

2 7 15.0

。

試験体内部の温度分布に及ぼす打設温度および外気温度の影響 図4.4.2

l -，一一「ーァ 1

打設温度(OC)

11

--

3 0 2 0

にこ」

4.0 3.0 2.0

制 回目

- 0.0 1.0

(O。)

制

-1.0

10 22 24

b)外気温度250C 外気湿度70%

風 - 日射な し 18 20 16 14 8 12

6 4 2

。 4.0 3.0

1.0 0.0 -1.0

(O。)

制脳同炉、

22 24

ハU

温432

17な設-ー

•

度度射士+T--回

一

;

『一 一一一

『:;;:

咽::

気気-F111J1111・:・一--

外外風 一

・

… i

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一 一 一 司、

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表層部と中心部の温度差経時変化に及ぼす打設温度および外気温度の影響 図4.4.3

【表層部と中心部の温度差】

図4.4.3( a ) -.. ( c )に試験体表層部と中心部の泊皮足の経時変化をぷす。[11J [)<'lはそれぞれ外 気温度が15 oC， 25 oC， および350Cの場合に， 打設温度を20， 30， および40 0Cとした場 合の結果について示したものである。なおここでいう表用部と中心部の制度だとは，図4ふ2 で示した測定位置のT2.5と T50 における温度測定仙の足を表す。

同図において打設後初期には外気温度が同じであればよJ設7òM立が尚くなるほどぷk1部と 中心部の温度差が大きくなる傾向を示しているが (凶中領域1 )， n与[1りが続過するに従い 試験体の温度差は紋1:.がり温度によらず各外気温度がrri]じであれば等しい仰をぷすように なる(同領域II) 。 各図に示すように， 仁記2つの領域の境界となる11与Jglは外��7ll�J交がr�lJ いほど早くなり， 従って外気泊度が高くなるほとよI設温度の向低が試験体内部のrl1l1lJ交X�に 影響を与える時間は短くなる。 表層部の温度が中心部の泊度よりも{尽くなるほど3 表府部 では試験体の内部拘束による引張りひずみが大きくなり， 試験体のイq1ひ、能力を必えるとひ び割れが生じると考えられる。

2 )外気湿度の影響

【温度経時変化】

図4.4.4( a ) -.. ( _c ) ， および図4.4.5( a ) -.. ( _c )に外気温度がそれぞれ35 および 25 oCで外気の 相対湿度を50， 70， 90 %とした場合のモルタル試験体温度の経時変化を/示す。

試験体温度は， 打設直後は外気温に急激に近づき， その後水和反応による発熱で試験体 温度は上昇し， ₆ -.. 8時間で極大となる。 温度が極大となる時期は外礼治度が11 ïJじであれ ば外気湿度による差違は小さい。 但し外気湿度90 %の場合には脱水が少ないためぷ験体 温度が若干高くなり， 極大値がわずかに早く生じている。

【表層部と中心部の温度差】

図4.4.6( a )_， ( b )に試験体表層部と中心部の温度差経時変化を示す。 同図(a) は外気温度 25 oCの場合， 同図(b)は外気温度 35 oCの場合について外気湿度による影響をぷしたもの である。

同図より， 外気温度が同じであれば外気湿度が低いほど表層部とIr J[)部のね度ノ主が大き くなること， またこの傾向は外気温度が高し1ほど顕著となることが明らかである。 これら の傾向は先に示した脱水性状に及ぼす外気湿度の傾向と一致しており， 長服部と'11心部の 温度差に及ぼす脱水速度の影響が大きいこと3 従って外気温度が高くi!nlJ.交が低い場合に温 度差に起因する表層部の引張りひずみが大きくなりやすいことが確認された。