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事例発表 5-7
塩害等により腐食した鉄筋の力学的特性に関する 研究
村上祐貴(長岡高専環境都市工学科)
キーワード塩害，鉄筋腐食，降伏応力，引張強度
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1 はじめに
鉄筋コンクリート構造物は鉄筋とコンクリートが一
体となり外力に対して抵抗する構造体である。 中性化
。
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σ
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凹L
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，
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o
E
町
凹
や境害などに起因して鉄筋の一部が酸素と結合して錆
が生成されるが，この錆の部分は非常に脆く力を負担
o !健政結果(腐食率四)
・
b
実験結果{腐食率21
.3%)
ー
ー
ー ー僻価弐 〈
康食率0
則
1
0
0
できない。すなわち，構造材として鉄筋の有意な部分
は非腐食部であり，この領域は腐食が進むにつれて減
少することとなり，耐荷性能の低下につながる。
Q.・0
1一一ー 線価弐{腐食率引，.)
0・
一
一
一
一
一
一
一
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一
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1
2
1
5
E(
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図
一方，鉄筋腐食によって構造材として有意な鉄筋量
は減少することとなるが，鉄筋の降伏応力，引張強度
および弾性係数などの力学的特性は，本来変化するこ
とはない。 しかしながら，鉄筋腐食は断面内において
1 腐食鉄筋の応力 ひずみ関係
は，腐食の偏りや孔食の影響により低下するが，その
低下の程度は，鉄筋の材料劣化は鉄筋径や腐食環境に
同心円上には発生せず，偏りを有するとともに鉄筋表
よって相違するものと考えられる。そこで，既往の研
究において報告された本実験と異なる鉄筋径や腐食環
面に孔食が発生することにより，腐食鉄筋では，荷重
が均等に作用しないことに加えて応力集中が発生し，
鉄筋の力学的性能が低下することが考えられる。 この
境において実施された腐食鉄筋の引張試験結果を整理
し，以下に示す腐食鉄筋の力学的構成則モデ、ノレを構築
した。
ような腐食鉄筋の力学的特性の低下は RC構造物の耐
恒
荷性能に影響を及ぼすことから，腐食鉄筋の力学的特
性を定量的に評価することは重要な位置づけにある。
e:
5c
r
y
E
J
(
c
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'=ん
，， 1
σ=Ef
.
• &r
y<E豆 &"
そこで本研究では腐食鉄筋の引張試験を実施し，腐
食鉄筋の力学的特性モデノレの構築を行った。
σ=!cYd
.e>8s^
σ =1
1-EXP((ら
0" +(
2 実験概要
&
)1k
)
)
(
ん
んJ
ん"=(
1
.0-3.04exp(-0.42D)・α)
ル (10壬 D 三 16)
ん =(
1
.0-1.l2exp(-0.35D)・α)λ(10壬 D s16)
鉄筋 (
D16SD2
95A) の引張試験は J
I
SZ2241に基づ
いて実施した。載荷試験終了後，鉄筋を 1
0%濃度のク
エン酸二アンモニウム溶液に 24時間浸演させ，腐食生
ら =1
2700x1
0<α
( 壬 10%)
叶
“
(α>1
0%)
ら =0
.
4
α
成物を除去した後に質量を計測し，腐食前後の質量減
少率(以下腐食率)を算出した。実験パラメータは鉄
k=
0
.
0
3
2
(
4
0
0
1んd)
"
3
筋の腐食率であり，目標腐食率は 0%，1
0% ，20%およ
ここで， σ 鉄筋応力， ε 鉄筋ひずみ，E 鉄筋の弾
び 30% の 4水準とした。鉄筋の腐食手法としては電食
試験法を採用した。
性係数，んd 腐食鉄筋の降伏応力 ，J;~ 非腐食鉄筋の
降伏応力，ん腐食鉄筋の引張強度 .f
u 非腐食鉄筋
の引張強度，D 鉄筋径， α 腐食率(%)， ε
:
s
h ひずみ
硬化開始時点の鉄筋ひずみである。
図ー 1に本評価モデノレの適用例を示す。本評価モデ
3
. 実験結果概要および評価モデル概要
図 -1 に鉄筋の応力 ひずみ関係の一例を示す。 な
お，鉄筋ひずみは，鉄筋にひずみゲージを貼付け測定
した。鉄筋の応力を算出する際に用いた断面積は腐食
後の断面積である。 いずれの腐食レベノレにおいても鉄
筋は降伏し，ひずみ硬化も確認されたが，ひずみ硬化
開始時点のひずみは腐食率の増加に伴い，小さくなっ
た。 これは腐食率が大きいほど孔食深さも増し，応力
集中がより顕著に生じたためであると考えられる。
腐食鉄筋の降伏応力や引張強度といった力学的特性
ノレは腐食の有無によらず，実験値と比較的良好な一致
を示しており，その妥当性が確認できる。 なお，現状
のモデルでは腐食鉄筋の破断点を評価するこ とができ
ず，今後の課題としたい。
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氏名村上祐寅
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2
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2
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