並列タイトル等コンクリートの初期凍害の診断及び防止技術に関する研究
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寒中コンクリート工事で最も留意すべきこととして、初期凍害の防止と強度増進の遅れに対する対応が挙げられる。初期凍害は、フレッシュ時から硬化初期にかけてコンクリート中の水分が凍結することにより、強度発現の停滞などを引き起こす被害のことである。日本建築学会の寒中コンクリート施工指針・同解説では、初期凍害に耐える圧縮強度5.0 MPa、適切な空気量などが規定されている。しかし、日本土木学会はコンクリートの初期凍害を防ぐために、15.0 MPaの圧縮強度が必要の場合がある。日本建築学会と土木学会は規定についての相違点が存在する現象により、現在の寒中指針に関する国際規格の統合を行い、世界的範囲内における寒中コンクリート施工現状を調査する必要がある。一方で、現場で有効な初期凍害の非・微破壊の診断手法が望ましいので、新しい診断手法を開発することが求められる。本研究では新しい初期凍害の防止手法も目指す。そのため、以上の背景を踏まえ、寒中コンクリートの品質確保のために、コンクリート初期凍害の診断および防止の技術の研究を目的とした。国際寒中指針の調査により、諸国の寒中コンクリート施工の現状が把握でき、大部分の施工事項の内容が同じであるが、その中では初期凍害に耐える強度の違い、有効な被害診断・防止手法の不足の問題点が発見された。そのため、まず、初期凍害に耐える強度の違いにより、凍結融解開始前圧縮強度がコンクリートの耐凍害性に及ぼす影響を明らかにした。コンクリートの圧縮強度が大きい程、耐凍害性が良くなる。更に、国際寒冷地の気象条件により、年間の凍結融解回数であるASTM相当サイクル数を用いた初期凍害に耐える強度5.0 MPaを評価した。5.0 MPaは世界的な共通の強度として初期凍害を防止することが安全である。一方で、微破壊の貫入試験は初期凍害を診断できるかを検討した。釘の貫入試験は効果が良くないが、空気圧ピン貫入試験機の場合では貫入量と被害深さの関係により、被害程度の推定ができる。コンクリートの凝結時間調整材（ACF）を用いた初期凍害防止の効果を検討した。ACF材の添加量は0，2，4，6kg /m3の4水準を設置した。ACF材の添加量が多い程、凝結時間が早くなり、低温でも顕著な効果がある。添加量の2kg /m3の場合では、初期凍害を受ける状況は0kg /m3の場合と同じ。添加量が4，6kg /m3の場合では、初期材齡に凍結を受けたコンクリートが初期凍害を受けなく、圧縮強度は凍結なしのコンクリートと同等になる。ACF材添加量の4，6kg /m3を初期凍害の防止手法として提案した。
The most critical things in cold weather concreting are preventing early age frost damage and guaranteeing a normal strength development. Early age frost damage is a serious problem for concrete structures in cold regions, which is caused by freezing and cyclic freeze-thaw cycles during the initial hardening stage. The objective of this study was to (1) grasp the present situation of cold weather concreting in various countries and summarize the content from various guidelines by investigating Guides to Cold Weather Concreting of various countries, (2) propose effective diagnosis methods for early age frost damage, (3) investigate the effect of compressive strength development at early ages on frost resistance of concrete and (4) propose a prevention method of early age frost damage by using additive for setting time adjustment.Based on the literature review of Guides to Cold Weather Concreting of various countries, it is known that most of the regulations are relatively similar. However, the minimum required compressive strength is the main difference in various countries. Meanwhile, technological development is needed to improve the diagnosis and prevention of early age frost damage.The nail and pneumatic penetration test machine methods are discussed to develop accurate diagnostic methods for detecting the depth of early age frost damage. The penetration test by pneumatic penetration test machine effectively diagnoses the depth of early age frost damage in 7 days. It can roughly detect the damage depth with a micro-destructive degree.To investigate the effect of compressive strength development at early ages on the frost resistance of concrete, laboratory and outdoor exposure tests were conducted. Air-entrained concrete with a compressive strength of 5.0 MPa can withstand several freeze-thaw cycles and effectively prevent early age frost damage. Concrete that has finished its final setting can effectively resist early age frost damage in Air-entrained and Non-air-entrained conditions. To develop an effective prevention method for early age frost damage using additive for setting time adjustment, setting time test and compressive strength test are performed. Adding 4 and 6 kg/m3 of ACF additive effectively prevents early age frost damage, which can apply for cold weather concreting due to the outstanding prevention effectiveness of early age frost damage.
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受理日（W3CDTF）2023-07-08T03:42:30+09:00
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