超高強度繊維補強モルタルの配合設計と製造方法に関する研究 : 圧縮強度200N/mm^2級の繊維補強モルタル

• Material Type: 博士論文
• Title: 超高強度繊維補強モルタルの配合設計と製造方法に関する研究 : 圧縮強度200N/mm^2級の繊維補強モルタル
• Title Transcription: チョウ コウキョウド センイ ホキョウ モルタル ノ ハイゴウ セッケイ ト セイゾウ ホウホウ ニ カンスル ケンキュウ , アッシュク キョウド 200N/mm2キュウ ノ センイ ホキョウ モルタル
• Author/Editor: 玉滝, 浩司
• Author Heading: 玉滝, 浩司
• Publication Date: 2022-03-16
• Publication Date (W3CDTF): 2022-03-16
• Alternative Title: Study on mixture design and manufacturing method of ultra-high-strength fiber-reinforced mortar : Fiber-reinforced mortar of 200 N/mm^2 compressive strength
• Degree grantor/type: 山口大学
• Date Granted: 2022-03-16
• Date Granted (W3CDTF): 2022-03-16
• Dissertation Number: 創科博甲第87号
• Degree Type: 博士(工学)
• Conferring No. (Dissertation): 創科博甲第87号
• Text Language Code: jpn
• Alias of Author: Tamataki, Koji
• Target Audience: 一般
• Note (General): 現在、高度経済成長期に建設されたインフラ設備の多くが更新・修繕時期を向かえている。今後も継続して構造物の新設や補修・補強を行うなかで、維持管理コストを低減できる高耐久な材料が注目されており、その1つが超高強度繊維補強コンクリートUFC（Ultra-high-strength fiber-reinforced concrete）である。一般的に、UFCは高温の熱養生（90℃-48h）が行われている。そのため、専用設備があるコンクリート製品工場での製造に限定される場合が多く、部材寸法や形状に運搬上の制約が生じる。そこで本研究では、熱養生が不要で、一般的なコンクリートと同じ管理材齢（材齢28日）で必要な性能を発揮するUFCの配合設計と製造方法について実験的検討を行った。本論文は全7章の構成であり、各章の内容は以下のとおりである。「第1章 序論」では、日本の社会情勢や社会インフラの現状、高強度コンクリートおよび繊維補強コンクリートの変遷を述べたうえで、本研究の目的を示した。「第2章 既往の研究」では、本研究に関連する既往の研究を調査・整理し、UFCの製造・施工における課題を明らかにした。「第3章 配合設計」では、常温環境下で所定の性能を発揮できるUFCに適した材料選定および配合設計を検討した。5種類のセメントと4種類の粉体材料を組み合わせながら、水結合材比や単位水量などを変化させて、ベースモルタルの配合設計を行った。次に、配合設計したベースモルタルに補強用繊維を添加したUFCについて、補強用繊維の分散性、材料分離抵抗性と圧縮強度および曲げ強度などの強度性能を検討した。その結果、常温環境下で性能を発揮するためには、セメント中のC_3Aが少なくC_3Sを多く含むセメントや微細な反応性粉体を使用すること、細骨材の粒度や使用量を限定すること、水結合材比を14～21%とすることなどを明らかにした。「第4章 硬化物性および耐久性」では、第3章で配合設計したUFCの硬化物性と耐久性を調べた。その結果、本研究で配合設計したUFCの圧縮強度は、材齢28日で196N/mm^2に達し、割裂ひび割れ発生応力および引張強度の特性値も、熱養生を行うUFCと同等となることを報告した。また、中性化、凍結融解劣化、塩化物イオンの浸透性、硫酸塩に対する抵抗性が高いことを示した。さらに、結合材が多い配合であることから、自己収縮ひずみが大きく、型枠などの拘束によるひび割れやプレストレスのロスには注意が必要なこと、硫酸や塩酸などによる劣化については標準的なコンクリートと同様に劣化するため、注意が必要なことを述べている。「第5章 生コン向上における製造方法の検討」では、本研究で対象としたUFCのレディーミクストコンクリート（生コン）工場における製造方法を検討した。その結果、ミキサの能力によって、練混ぜ時間に若干差が生じるものの、一般的な設備で製造が可能なことを明らかにした。また、鋼繊維の添加方法については、プラントのミキサとトラックアジテータに添加する2つの方法を比較した。また、一般のコンクリートと同様にトラックアジテータで運搬が可能であるものの、粘性が高いため、トラックアジテータから排出できない材料が約190Lにも及び、一般のコンクリートの80Lよりも材料ロス量が著しく多くなる課題を指摘した。さらに、UFCの目標強度を達成するためには、使用する細骨材を事前に選定・使用することが必要と結論づけた。「第6章 実現場におけるUFCの適用性の検討」では、本研究で対象としたUFCについて、実現場での適用性を検証した。その結果、練混ぜ時のミキサの負荷は、練混ぜ量に比例して大きくなり、この負荷を考慮した結果、練混ぜ量の上限はミキサ容量の80%程度であることを明らかにした。また、生コン工場で数ヶ月間連続的に製造し、フレッシュ性状や強度性状の安定したUFCが供給できることを示した。さらに、運搬時の材料ロスを考慮すると、少量の施工の場合は、車載式ミキサを使用した現地製造が適していることを述べた。また、UFCの表面仕上げ時期は土壌高度計を使用して適切に判断できることを示した。また、コンクリート製品に適用する場合、所定の性能を得るための熱養生条件は、熱養生を行うUFCの標準熱養生（90℃-48h）よりも最高温度を低減でき、かつ養生時間も短くできることを示した。「第7章 結論」では、本研究で得られた成果・知見を取りまとめるとともに、今後の実用化に向けた研究課題と展望を示した。; Many infrastructures constructed in the period of high economic growth are currently deteriorated and need renewal / repair. Considering the future situation, new-build infrastructures should be more durable, so the use of high-strength materials capable of reducing maintenance and management costs is preferable. A suitable construction material for the future situation is an ultra-high-strength fiber-reinforced concrete (UFC). General UFCs are cured under high temperature (at 90℃ for 48 hours). Most UFC members are often made in precast-concrete factories with dedicated curing facilities. A UFC manufacturable at general ready-mixed concrete plants has been required for various constructions using cast-in-placed concrete.The study focused on the mixture design and the manufacturing method of UFC without heat-curing. The targeted strength of the UFC was 200 N/mm^2 at the concrete age of 28 days. To achieve the required performance for UFC, the experimental study was designed and conducted. The thesis consists of seven chapters, and the content of each chapter is as follows:Chapter 1 "Introduction" shows the social concern in Japan, such as the present conditions of infrastructures. In addition, the chapter summarizes the transition of high strength concrete and fiber-reinforced concrete. The research background and the purpose of this study are described in this chapter.Chapter 2 "Previous studies" shows the review of previous studies dealing with investigations on UFC. In addition, the chapter clarifies the problem of UFC manufacturing by referring to the previous studies.Chapter 3 "Mixture design", the materials and mixture proportions required for the UHPC manufacturable under ambient temperature conditions were investigated. Five types of cement and four types of powder materials were tested, as well as the fine aggregate needed to achieve proper fluidity, fiber dispersibility and strength. To achieve the appropriate flowability and adequate strength, the cement having low C_3A and high C_3S was suitable for the UHPC manufacturable at ambient temperatures. Furthermore, the mortar with W/B of 21% achieved 200 N/mm^2 at 28 days, so it can be designed as the maximum W/B for the UFC. The test result confirmed that allowable fine aggregate volume was lower than 600 kg/m^3 to obtain proper dispersion of steel fibers.Chapter 4 "Material properties and durability of hardened UFC", the hardening material properties and durability of the UFC designed in Chapter 2 were examined. The result confirmed that the UFC achieved 196 N/mm^2 at the age of 28 days. The UFC exhibited an excellent cracking strength and tensile strength which were almost equivalent strength of the conventional UFC. In addition, the UFC indicated excellent resistances to various degradation effects, such as neutralization, freezing and thawing, permeability of chloride ions, and sulfate attack. On the other hand, the UFC had low resistance to sulfuric acid and large autogenous shrinkage strain. The properties should be considered in the application of prestressed concrete owing to the loss of prestress.Chapter 5 "Manufacturing method in RMC plant" reports the manufacturing methods at the ready-mixed concrete (RMC) plant. The result confirmed that UFC can be manufactured at a general RMC plant, the equipment although mixing time varies owing to the mixer capacity. In addition, the mixing methods of steel fibers were compared. Owing to the high viscosity of the UFC, undischarged UFC from the truck was approximately 190 L, which was extremely higher than ordinary concrete (80 L). The compressive strength of UFC using several types of fine aggregate were examined. The result suggested that the evaluation of the properties of fine aggregates in the UFC is necessary for the practical use.Chapter 6 "Practical applications of UFC" verifies the applicability of UFC of at sites. The result confirmed that the mixing-load increased in proportion to the mixing volume, the maximum mixing volume was identified as 80% of the capacity of mixer. The results showed that the UFC made in a RMC plant indicated stable fresh and strength properties for a few months. Furthermore, the production of UFC with onboard mixers was tested. The result confirmed that the method reduced the material-loss during transportation. The surface-finish of UFC was also evaluated by comparing the results obtained from a soil hardness tester. Moreover, the heat curing conditions of UFC were investigated. The result confirmed that the highest temperature and the curing time for the heat curing were lower and shorter than the standard heat curing (at 90℃ for 48 hours), respectively.Chapter 7 "Conclusions" presents the remarkable conclusions in this study and further research for the practical application of the UFC.
• Persistent ID (NDL): info:ndljp/pid/12303944; https://dl.ndl.go.jp/pid/12303944
• Collection: 障害者向け資料
• Collection (Materials For Handicapped People:1): テキストデータ
• Collection (particular): 国立国会図書館デジタルコレクション > デジタル化資料 > 博士論文; https://dl.ndl.go.jp/collections/A00014
• Acquisition Basis: 博士論文（自動収集）
• Date Accepted (W3CDTF): 2022-07-05T02:30:21+09:00
• Format (IMT): PDF; application/pdf
• Access Restrictions: 国立国会図書館内限定公開
• Service for the Digitized Contents Transmission Service: 図書館・個人送信対象外
• Availability of remote photoduplication service: 可
• Periodical Title (URI): https://petit.lib.yamaguchi-u.ac.jp/29046
• Data Provider (Database): 国立国会図書館 : 国立国会図書館デジタルコレクション; https://dl.ndl.go.jp

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2023-03-03 再収集

2023-03-03 再収集