WO2022254536A1 - レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデル - Google Patents

レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデル Download PDF

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resin
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deterioration
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久稔 笠原
陽祐 竹内
陽介 岡村
潤一郎 玉松
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日本電信電話株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass

Definitions

  • the present invention relates to a resin concrete deterioration model manufacturing method, a resin concrete deterioration prediction method, and a resin concrete deterioration model.
  • Resin concrete is a concrete made by strongly hardening aggregates, calcium carbonate, etc., using a thermosetting resin (resin) as a binding material.
  • resin thermosetting resin
  • Unsaturated polyester resin which is inexpensive and whose curing time can be freely adjusted, is often used as the binder resin. Since resin concrete uses resin as a binder, it is superior to conventional concrete in terms of strength, moldability, and the like. Therefore, resin concrete is widely used as a material for forming structures such as manholes, sewage pipes, and information equipment boxes. For example, there are more than 100,000 communication manholes made of resin concrete in Japan.
  • Non-Patent Document 1 describes resin concrete and its characteristics.
  • resin concrete is a concrete made by firmly solidifying crushed stone, sand, and calcium carbonate using a thermosetting resin (resin) as a binder without using any cement or water. ing.
  • a thermosetting resin resin
  • an unsaturated polyester resin whose curing time can be freely adjusted, is usually used as the binding resin for resin concrete, and that epoxy resin or the like is also used depending on the application.
  • resin concrete hardens quickly and can obtain a predetermined strength in a short period of time. It has high strength and excellent adhesion. It is described that it is excellent in acid resistance.
  • the resin concrete uses a thermosetting resin as a binding material, it is described that it has a strength about three to five times higher than that of general cement concrete.
  • Non-Patent Document 2 describes the results of studies on the deterioration of resin concrete.
  • Non-Patent Document 2 it is conventionally assumed that there is no need to consider corrosion of reinforcing bars, and that when unsaturated polyester resin is used in resin concrete, the resin may be hydrolyzed and the strength may be reduced. It is stated that As a result of new investigation, apart from such strength reduction due to hydrolysis, the cause of deterioration of resin concrete is likely to be strength reduction due to water content, and that there is a difference between water content and bending strength It is stated that there is a strong negative linear correlation.
  • aging deterioration If the strength of a structure made of resin concrete declines over time (hereinafter simply referred to as aging deterioration), there is concern about the impact on yield strength or strength (hereinafter simply referred to as strength).
  • strength evaluation For existing structures, a sample (specimen) of the resin concrete part is collected from the structure, and a bending test and a compression test (hereinafter simply referred to as strength evaluation) are performed according to, for example, JIS A 1181:2005. to grasp the current intensity. By performing such an evaluation, it is possible to accurately grasp the strength and deterioration state of a structure made of resin concrete. However, in order to perform an accurate strength evaluation, it is necessary to extract specimens of a predetermined shape and a predetermined amount from the structure.
  • the safety of existing structures can be improved if the aging deterioration characteristics of resin concrete can be grasped by other means. can be used for the evaluation of Also, if the aging deterioration characteristics of resin concrete can be grasped in advance, the structure to be constructed can be designed assuming deterioration in strength in advance.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to provide a resin concrete deterioration model manufacturing method, a resin concrete deterioration prediction method, and a resin concrete deterioration model.
  • a method for producing a resin concrete deterioration model according to the present invention for achieving the above object includes: Water is added to a resin concrete precursor containing a thermosetting resin, calcium carbonate, and an aggregate, and the mixture is kneaded.
  • the method for producing a resin concrete deterioration model according to the present invention further comprises: a mixing step of mixing the thermosetting resin, the calcium carbonate, and the aggregate to prepare the precursor; and a kneading step of adding water to the precursor and kneading the precursor.
  • the method for producing a resin concrete deterioration model according to the present invention further comprises: The amount of water added may be increased when a deterioration model simulating a case of a larger material age is produced.
  • a deterioration prediction method for resin concrete according to the present invention for achieving the above object, a model manufacturing process for manufacturing a resin concrete deterioration model containing a thermosetting resin, calcium carbonate, and aggregate; a strength evaluation step of acquiring the strength of the resin concrete deterioration model; A data accumulation step of obtaining the strength value corresponding to the amount of water added by producing two or more of the resin concrete deterioration models with different amounts of water added in the model production step and executing the strength evaluation step.
  • a correlation formula obtaining step of obtaining a correlation formula of the intensity with respect to the added amount based on the obtained two or more intensities and the added amounts corresponding to the two or more intensities.
  • the method for predicting deterioration of resin concrete according to the present invention further comprises Based on the correlation formula, the resin concrete deterioration model degraded to the target strength may be manufactured.
  • the method for predicting deterioration of resin concrete according to the present invention further comprises Obtaining a target addition amount of the water corresponding to the target intensity based on the correlation equation;
  • the resin concrete deterioration model may be produced by adding the target amount of water to a resin concrete precursor containing the thermosetting resin, the calcium carbonate, and the aggregate.
  • the method for predicting deterioration of resin concrete according to the present invention further comprises
  • the strength may be bending strength.
  • the resin concrete deterioration model according to the present invention for achieving the above object is a thermosetting resin; calcium carbonate; aggregate; including water;
  • FIG. 1 is a flow chart for producing a resin concrete deterioration model for predicting deterioration of resin concrete. It is a figure which shows the other shape of a resin-concrete deterioration model.
  • FIG. 1 shows the bending strength test results of specimens taken from resin concrete of each material age.
  • FIG. 1 graphically shows the strain-bending stress relationship obtained based on the "bending strength test” described in Section 8.3 of JIS A 1181:2005.
  • the specimens collected from resin concrete 0 years old are called “0 year old sample”
  • the specimens collected from resin concrete 15 years old and 25 years old are called “15 years old sample”. sample” and “25-year-old sample”.
  • Fig. 1 shows the specimens collected from resin concrete 0 years old sample”
  • sample and “25-year-old sample”.
  • specimens the strength of resin concrete specimens with a large material age (hereinafter sometimes simply referred to as specimens) has decreased, that is, the aging has deteriorated as a result of the passage of a predetermined number of years from the date of manufacture. Recognize.
  • each specimen behaves differently when broken depending on its age.
  • the 0-year-old test piece is broken after elastic deformation.
  • the 15-year-old and 25-year-old specimens whose strength has decreased with age, have a small breaking stress and a large strain at break.
  • resin concrete that is young and has not deteriorated over time exhibits elastic fracture behavior.
  • the resin concrete, which is old and its strength has decreased due to aged deterioration exhibits elastoplastic fracture behavior.
  • FIG. 2 shows a resin concrete deterioration model 1 (hereinafter referred to as deterioration model 1) according to this embodiment.
  • a deterioration model 1 is a model (eg, a test piece or specimen) that simulates the mechanical strength of resin concrete of a predetermined material age.
  • the deterioration model 1 contains at least thermosetting resin, calcium carbonate, and aggregate, and further contains water depending on the simulated material age.
  • the deterioration model 1 is produced by adding water to a resin concrete precursor containing a thermosetting resin, calcium carbonate, and an aggregate, and kneading the mixture. Note that the deterioration model 1 with a material age of 0 years does not contain water.
  • thermosetting resins are unsaturated polyester resins, phenolic resins, epoxy resins.
  • Table 1 below shows an example of a precursor formulation.
  • the formulation of the precursor shown in FIG. 1 is the same as the formulation of the resin concrete of each material age shown in FIG.
  • thermosetting resin is an unsaturated polyester resin.
  • the unsaturated polyester resins listed in Table 1 are resins before thermosetting and are liquid resins. Although items are not separately listed in Table 1, the unsaturated polyester resins listed in Table 1 contain a predetermined amount of curing agent. Curing agents are, for example, crosslinkable monomers. Table 1 shows the case where gravel and sand are used as aggregates.
  • a kneading step is performed in which water is added to the above precursor and kneaded.
  • the deterioration model 1 of any shape can be obtained.
  • water may be added to the precursor before kneading, but it is desirable to knead while gradually adding water to the precursor. This distributes the water evenly throughout the precursor. Specifically, water is evenly distributed between the thermosetting resin and the aggregate (boundary portion). By evenly dispersing water throughout the precursor, it is possible to produce a deterioration model 1 that can appropriately reproduce the characteristic mechanical strength and fracture properties of resin concrete. That is, in deterioration model 1, water exists between the thermosetting resin and the aggregate. Since the structure of such deterioration model 1 resembles the structure of aged-degraded resin concrete, deterioration model 1 can reproduce the characteristic mechanical strength and fracture characteristics of aged-degraded resin concrete.
  • the amount of water added is a weight that is 5% or less of the weight of the precursor (5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the precursor, the same shall apply hereinafter).
  • the amount of water added is a weight that is 5% or less of the weight of the precursor (5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the precursor, the same shall apply hereinafter).
  • the deterioration model 1 is a specimen of a predetermined shape (for example, "specimen for bending strength, water absorption and chemical resistance test" in Section 7.2 of JIS A 1181: 2005)
  • the kneaded product is , and poured into a predetermined mold that can be molded into a shape that satisfies the standard.
  • a mold capable of molding into a rectangular parallelepiped of 60 ⁇ 60 ⁇ 250 mm may be used.
  • it is cured at room temperature to harden the kneaded product to the extent that it can be removed from the mold.
  • the mold frame is removed and the molded product is removed from the mold.
  • the molded product is again cured at room temperature until the curing has progressed completely. Thereby, the deterioration model 1 having a predetermined shape can be manufactured.
  • FIG. 3 shows the strain-bending stress of deterioration model 1 (hereinafter referred to as a 2% water sample) in which the amount of water added is 2% (2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the precursor) in the formulation shown in Table 1. shows a graph of In FIG. 3, the graph for the 2% hydrated sample is shown superimposed on the graph shown in FIG. The strain-bending stress graph for the 2% water sample was obtained based on the "bending strength test" described in Section 8.3 of JIS A 1181:2005, like the samples of each material age. .
  • the 2% water sample shows elastoplastic fracture behavior like the 15-year-old and 25-year-old samples, and well simulates the aged deterioration of resin concrete. is doing.
  • the bending stress at breakage of the 2% water sample (degradation model 1 with 2% water content) shown in FIG. 3, that is, the bending strength is 6.5 MPa.
  • the flexural strength of the 0-year-old sample corresponding to the deterioration model 1 in which the amount of water added is 0 (zero)% is 25 MPa.
  • the deteriorated model 1 may be manufactured by adding water corresponding to the strength.
  • a deteriorated model 1 that has deteriorated to a desired strength as an example, first, manufacture two or more deteriorated models 1 with different water amounts. Then, the strength of two or more deterioration models 1 with different amounts of water added is obtained (an example of the strength evaluation process), and the strength values corresponding to the respective amounts of water added are obtained (an example of the data accumulation process). Then, based on the obtained two or more strength values and the amount of water added corresponding to the two or more strength values, obtain a correlation equation of the value of strength (flexural strength as an example) with respect to the amount of water added ( correlation equation acquisition step).
  • FIG. 4 shows an example of the correlation formula.
  • the correlation equation shown in FIG. 4 is the bending strength (6.5 MPa) at break and the amount of water added (2%) of the 2% water sample (degradation model 1 with a water amount of 2%) shown in FIG. is a correlation formula based on a two-point plot of the flexural strength (25 MPa) and the amount of water added (0%) of a 0-year-old sample corresponding to deterioration model 1 in which is 0 (zero)%.
  • the bending strength of the deterioration model 1 to be manufactured is determined (step S1).
  • the bending strength of the deterioration model 1 to be manufactured is determined to be 20 MPa.
  • the target water addition amount (an example of the target addition amount) is determined based on the correlation formula (step S2). Specifically, by substituting the bending strength of the deterioration model 1 to be manufactured determined in step S1 into the correlation equation, the amount of water added for manufacturing the deterioration model 1 having the bending strength is obtained. For example, if the bending strength of the deterioration model 1 to be manufactured is 20 MPa, substituting this for y in the above formula (1) gives a value of about 0.54 for x. That is, it can be predicted that the amount of water added to produce the deterioration model 1 with a bending strength of 20 MPa is about 0.54%.
  • the deterioration model 1 is manufactured with the amount of water added determined in step S2. For example, by manufacturing the deteriorated model 1 with a water content of about 0.54%, it is possible to manufacture the deteriorated model 1 with a bending strength of 20 MPa.
  • Deterioration model 1 manufactured in this manner simulates resin concrete that has deteriorated to a predetermined extent (with a predetermined material age).
  • various evaluations performed using the deterioration model 1 are evaluations that predict the deterioration of resin concrete (an example of a deterioration prediction method for resin concrete).
  • the deterioration model 1 that simulates a state of deterioration to a predetermined extent it is possible to realize a design that assumes (predicts) the safety evaluation of the existing structure and the strength reduction of the structure to be constructed.
  • the correlation formula is obtained based on plotting two points.
  • acquisition of the correlation formula is not limited to the case where it is performed based on plotting of two points.
  • a correlation formula may be obtained based on plots of three or more points.
  • an approximation formula obtained based on, for example, the method of least squares may be employed as the correlation formula.
  • the correlation formula is not limited to a linear formula, and may include a multidimensional function of second or higher order and an exponential function.
  • the deterioration model 1 as a specimen is a cuboid of 60 ⁇ 60 ⁇ 250 mm has been exemplified and explained.
  • the deterioration model 1 as a specimen is not limited to such a shape.
  • a resin-concrete deterioration model 1A (hereinafter referred to as deterioration model 1A) that imitates the shape of an actual structure may be used.
  • evaluation may be performed by predicting the deterioration of various types of resin concrete.
  • FIG. 6 shows an example of a deterioration model 1A that imitates the shape or structure of a manhole.
  • the deterioration model 1A may be modeled on sewage pipes, boxes for information equipment, and other structures other than manholes.
  • the present invention can be applied to a resin concrete deterioration model manufacturing method, a resin concrete deterioration prediction method, and a resin concrete deterioration model.

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Abstract

レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデルを提供する。レジンコンクリート劣化モデルの製造方法は、熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材と、を含むレジンコンクリートの前駆体に水を添加して混錬する。レジンコンクリート劣化モデル１は、熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材と、水と、を含む。

Description

レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデル
　本発明は、レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデルに関する。
　レジンコンクリートは、熱硬化性樹脂（レジン）を結合材として、骨材、炭酸カルシウム等を強固に固めたコンクリートである。結合材樹脂には、安価で硬化時間が自由に調整できる不飽和ポリエステル樹脂がよく用いられる。レジンコンクリートは、樹脂を結合材として用いているため、従来のコンクリートと比較して、強度、成形性等が優れている。そのため、レジンコンクリートは、マンホール、下水パイプ、情報機器用ボックスなどの構造物を形成する材料として広く利用されている。例えば、レジンコンクリートで形成された通信用マンホールは、わが国の国内に１０万個以上存在する。
　非特許文献１には、レジンコンクリート及びその特徴が記載されている。非特許文献１には、レジンコンクリートとは、セメントや水を一切使わず、熱硬化性樹脂(レジン)を結合材として、砕石、砂、炭酸カルシウムを強固に固めたコンクリートであることが記載されている。そして、レジンコンクリートの結合樹脂には通常、硬化時間が自由に調整できる不飽和ポリエステル樹脂が用いられ、用途によって、エポキシ樹脂なども使用されることが記載されている。また、レジンコンクリートは硬化が早く、短期間で所定の強度が得られること、高強度であり、接着性にも優れていること、緻密な材料であり水密性、絶縁性に優れていること、耐酸性に優れていること、が記載されている。また、レジンコンクリートは、熱硬化性樹脂を結合材として使用しているため、一般的なセメントコンクリートと比べて約３倍から５倍高い強度を有していることが記載されている。
　非特許文献２には、レジンコンクリートの劣化に関する検討結果が記載されている。非特許文献２では、鉄筋の腐食を考慮する必要は無いこと、レジンコンクリートに不飽和ポリエステル樹脂が使用されている場合には、当該樹脂が加水分解して強度低下する可能性が従来は想定されていたことが記載されている。そして、新たな検討結果として、このような加水分解による強度低下とは別に、レジンコンクリートの劣化の原因は、含水による強度低下である可能性が高いこと、含水量と曲げ強度との間には強い負の一次相関があること、が記載されている。
レジンコンクリートの特徴、株式会社サンレック、［令和３年５月２４日検索］、インターネット＜https://www.sunrec.co.jp/about_concrete/＞ 三輪貴志，▲高▼橋和枝，高橋宏行，澤田孝，"地中埋設"不飽和ポリエステルレジンコンクリートの強度低下機構と強度推定の検討，材料と環境，Vol. 69, No. 6. pp. 161-167 (2020)
　レジンコンクリート製の構造物は、経年により強度低下（以下、単に経年劣化と記載する）した場合、耐力ないし強度（以下、単に強度と記載する）への影響が懸念される。既設の構造物に対しては、当該構造物からレジンコンクリート部分のサンプル（供試体）を採取し、例えばJIS A 1181：2005に従い曲げ試験や圧縮試験（以下、単に強度評価と記載する）を実施して、現在の強度を把握することができる。このような評価を行えば正確にレジンコンクリート製の構造物の強度や劣化状態を把握可能である。しかし、正確な強度評価を行うためには、当該構造物から所定の形状、所定の量の供試体を採取する必要がある。そのため、構造物が小さく供試体の採取に適さない場合や、供試体の採取が構造物の強度を低下せしめるなどの事情により、安全性等の観点から供試体の採取が適さない場合もある。また、今後レジンコンクリートを用いて建設予定の構造物については、事前に強度低下を想定した設計とすることが望ましく、あらかじめ経年劣化後の強度を把握したい場合もある。
　このように、既存の構造物から供試体を採取できない場合、又は、採取が適さない場合であっても、他の手段によってレジンコンクリートの経年劣化の特性を把握できれば、既設の構造物の安全性の評価に活用できる。また、レジンコンクリートの経年劣化の特性を事前に把握できれば、建設予定の構造物については、事前に強度低下を想定した設計とすることができる。
　しかし、経年劣化したレジンコンクリート、又は、経年劣化したレジンコンクリートを代替するモデルを製造する手法は確立されていなかった。そのため、レジンコンクリートの経年劣化後の機械的強度を把握する手法、すなわち、レジンコンクリートの劣化予測方法やレジンコンクリート劣化モデル（供試体）、レジンコンクリート劣化モデルの製造方法の提供が望まれる。
　本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデルを提供することにある。
　上記目的を達成するための本発明に係るレジンコンクリート劣化モデルの製造方法は、
　熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材と、を含むレジンコンクリートの前駆体に水を添加して混錬する。
　本発明に係るレジンコンクリート劣化モデルの製造方法は、更に、
　前記熱硬化性樹脂と、前記炭酸カルシウムと、前記骨材と、を混合して前記前駆体を調製する混合工程と、
　前記前駆体に水を添加して混錬する混錬工程と、を含んでもよい。
　本発明に係るレジンコンクリート劣化モデルの製造方法は、更に、
　より材齢の大きい場合を模した劣化モデルを製造する場合は、前記水の添加量をより増大させてもよい。
　上記目的を達成するための本発明に係るレジンコンクリートの劣化予測方法は、
　熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材と、を含むレジンコンクリート劣化モデルを製造するモデル製造工程と、
　前記レジンコンクリート劣化モデルの強度を取得する強度評価工程と、
　前記モデル製造工程において水の添加量の異なる二つ以上の前記レジンコンクリート劣化モデルを製造し、前記強度評価工程を実行することによって、前記添加量に対応する前記強度の値を取得するデータ蓄積工程と、
　取得した二つ以上の前記強度と、当該二つ以上の前記強度に対応する前記添加量とに基づいて、前記添加量に対する前記強度の相関式を取得する相関式取得工程と、を含む。
　本発明に係るレジンコンクリートの劣化予測方法は、更に、
　前記相関式に基づいて、目標強度に劣化した前記レジンコンクリート劣化モデルを製造してもよい。
　本発明に係るレジンコンクリートの劣化予測方法は、更に、
　前記相関式に基づいて、前記目標強度に対応する前記水の目標添加量を求め、
　前記熱硬化性樹脂と、前記炭酸カルシウムと、前記骨材と、を含むレジンコンクリートの前駆体に、前記目標添加量の前記水を添加して前記レジンコンクリート劣化モデルを製造してもよい。
　本発明に係るレジンコンクリートの劣化予測方法は、更に、
　前記強度は、曲げ強度であってもよい。
　上記目的を達成するための本発明に係るレジンコンクリート劣化モデルは、
　熱硬化性樹脂と、
　炭酸カルシウムと、
　骨材と、
　水と、を含む。
　レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデルを提供することができる。
各材齢のレジンコンクリートのひずみ－曲げ応力のグラフである。 レジンコンクリート劣化モデルの形状を示す図である。 図１のグラフに、２％加水サンプルのひずみ－曲げ応力のグラフを重ね合わせたグラフである。 加水量と曲げ強度の相関関係を示すグラフである。 レジンコンクリートの劣化予測のためにレジンコンクリート劣化モデルを製造する場合の流れ図である。 レジンコンクリート劣化モデルの他の形状を示す図である。
　本発明の実施形態の説明に先立って、レジンコンクリートの経年劣化について説明する。図１には、各材齢のレジンコンクリートから採取した供試体の曲げ強度試験の結果を示している。図１では、ＪＩＳ Ａ １１８１：２００５の８．３項に記載の「曲げ強度試験」に基づいて取得した、ひずみ－曲げ応力の関係をグラフで示している。図１中、製造から０年を経たレジンコンクリートから採取した供試体を「材齢０年のサンプル」、同１５年及び２５年を経たレジンコンクリートから採取した供試体をそれぞれ、「材齢１５年のサンプル」及び「材齢２５年のサンプル」と記載している。図１より、材齢の大きなレジンコンクリートの供試体（以下、単に供試体と記載する場合がある）は、製造から所定の年数を経た結果、強度が低下、すなわち、経年劣化していることがわかる。
　各供試体は、材齢ごとに破壊時の挙動が異なる。図１中、材齢０年の供試体は弾性変形後に破断に至っている。これに対し、経年により強度が低下した材齢１５年及び材齢２５年の供試体は、破壊応力が小さく、また、破断時のひずみが大きい。すなわち、材齢が浅く経年劣化していないレジンコンクリートは弾性的破壊挙動を示す。これに対し、材齢が大きく経年劣化により強度低下したレジンコンクリートは弾塑性的な破壊挙動を示す。
　上記のような経年劣化したレジンコンクリートに代替し、その特徴的な機械的強度や破壊特性を再現することができるレジンコンクリート劣化モデルを提供可能となれば、既存の構造物（例えば、マンホール、下水パイプ、情報機器用ボックスなど）から供試体を採取できない場合、又は、採取が適さない場合であっても、既設の構造物の安全性の評価に活用できる。また、このようなレジンコンクリート劣化モデルを提供可能となれば、レジンコンクリートの経年劣化の特性を事前に把握し、建設予定の構造物について、事前に強度低下を想定した設計とすることができる。すなわち、材齢に応じたレジンコンクリートの機械的強度を模擬又は再現し、現実に経年劣化したレジンコンクリートの機械的評価の代替となるレジンコンクリート劣化モデルの提供が可能となれば、既設構造物の安全性評価を容易とし、また、建設予定の構造物の強度低下を想定した設計を実現できるのである。
　以下では、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るレジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデルについて説明する。
　図２には、本実施形態に係るレジンコンクリート劣化モデル１（以下、劣化モデル１と記載する）を示している。劣化モデル１は、所定の材齢のレジンコンクリートの機械的強度を模擬するモデル（一例として試験片や供試体）である。劣化モデル１は、熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材と、を少なくとも含み、更に模擬する材齢に応じて、水を含む。劣化モデル１は、熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材と、を含むレジンコンクリートの前駆体に水を添加して混錬することにより製造される。なお、材齢０年の劣化モデル１は水を含まない。
　劣化モデル１の製造方法（モデル製造工程の一例）について詳述する。劣化モデル１の製造では、まず、レジンコンクリートの前駆体を調製する混合工程が行われる。混合工程では、熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムの粉末と、骨材と、を混合して前駆体を調製する。すなわち、前駆体とは、熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材との混合物である。なお、骨材とは、砂又は砂利である。熱硬化性樹脂の一例は、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂である。
　下記表１には、前駆体の処方の一例を示している。図１に示した前駆体の処方は、図１に示した各材齢のレジンコンクリートの処方と同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示した処方では、熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂である場合を示している。表１に記載の不飽和ポリエステル樹脂は、熱硬化前の樹脂であり、液状の樹脂である。表１には項目を分けて記載していないが、表１に記載の不飽和ポリエステル樹脂には所定量の硬化剤が配合されている。硬化剤とは、例えば架橋性のモノマーである。表１では、骨材として、砂利及び砂を用いる場合を示している。
　次に、上記の前駆体に対して水を添加して混錬する混錬工程を行う。混錬工程で得た混錬品（以下、単に混錬品と記載する）を成形型などに注入して硬化させることで、任意の形状の劣化モデル１を得ることができる。これにより、経年劣化したレジンコンクリートの特徴的な機械的強度や破壊特性を再現する劣化モデル１を製造することができる。
　混錬工程では、前駆体に水を添加してから混錬してもよいが、前駆体に水を徐々に添加しながら混錬することが望ましい。これにより、水が前駆体全体に均等に分散する。具体的には、水が、熱硬化性樹脂と骨材との間（境界部分）に均等に分散する。水が前駆体全体に均等に分散することにより、レジンコンクリートの特徴的な機械的強度や破壊特性を適切に再現することができる劣化モデル１を製造することができる。すなわち、劣化モデル１おいて、水が、熱硬化性樹脂と骨材との間に存在することになる。このような劣化モデル１の構造が経年劣化したレジンコンクリートの構造に類似するため、劣化モデル１は、経年劣化したレジンコンクリートの特徴的な機械的強度や破壊特性を再現することができるのである。
　材齢の大きいレジンコンクリートを模した劣化モデル１を製造する場合は、水の添加量（添加する水の重量、以下、加水量と記載する場合がある）をより増大させるとよい。すなわち、材齢の大きいレジンコンクリートを模した劣化モデル１を製造する場合は、材齢の小さいレジンコンクリートを模した劣化モデル１を製造する場合に比べ、加水量を増大させるとよい。加水量の一例は、前駆体の重量の５％以下となる重量（前駆体１００重量部に対して５重量部以下、以下同じ）である。多くの場合では、０％を超え、３％以下の加水量で材齢５０年以下の劣化モデルを製造することができる。
　劣化モデル１を所定の形状の供試体（例えば、ＪＩＳ Ａ １１８１：２００５の７．２項における「曲げ強度，吸水率及び耐薬品性試験用供試体」）とする場合には、混錬品を、当該規格を満たす形状に成型することのできる所定の成形型に注入する。成形型は、例えば、６０×６０×２５０ｍｍの直方体に成型可能なものを用いてよい。そして、室温で養生し、脱型できる程度に混錬品を硬化させる。その後、成形型の型枠を外して成型品を型から取り出す。成型品は、硬化が完全に進行するまで、再度室温で養生する。これにより、所定の形状の劣化モデル１を製造できる。
　本実施形態では、以下、劣化モデル１（図２参照）を６０×６０×２５０ｍｍの直方体の供試体に成型した場合を例示して説明する。
　図３には、表１に示す処方において、加水量を２％（前駆体１００重量部に対して２重量部）とした劣化モデル１（以下、２％加水サンプルと称する）のひずみ－曲げ応力のグラフを示している。図３では、図１に示したグラフに重ね合わせて２％加水サンプルのグラフを示している。なお、２％加水サンプルにおけるひずみ－曲げ応力のグラフは、各材齢のサンプルと同様に、ＪＩＳ Ａ １１８１：２００５の８．３項に記載の「曲げ強度試験」に基づいて取得したものである。
　図３に示されるように、２％加水サンプルは、材齢１５年や材齢２５年のサンプルと同様に、弾塑性的な破壊挙動を示しており、レジンコンクリートの経年劣化した状態を良く模擬している。図３に示す２％加水サンプル（加水量を２％とした劣化モデル１）の破断時の曲げ応力、すなわち、曲げ強度は、６．５ＭＰａである。なお、加水量が０（ゼロ）％である劣化モデル１に対応する材齢０年のサンプルの曲げ強度は２５ＭＰａである。
　上述のごとく、劣化モデル１では、加水量を増加させることで、材齢の大きなレジンコンクリートを模擬することができる。したがって、所望の強度にまで劣化した劣化モデル１を製造したい場合は、当該強度に対応する加水を行って劣化モデル１を製造すればよい。
　所望の強度にまで劣化した劣化モデル１を製造したい場合は、一例として、まず、加水量の異なる二つ以上の劣化モデル１を製造する。そして、これら加水量の異なる二つ以上の劣化モデル１の強度を取得（強度評価工程の一例）し、それぞれの加水量に対応する強度の値を取得する（データ蓄積工程の一例）。そして、取得した二つ以上の強度の値と、当該二つ以上の強度の値に対応する加水量とに基づいて、加水量に対する強度（一例として曲げ強度）の値の相関式を取得する（相関式取得工程）。
　そして、この相関式に基づいて、目標強度に劣化した劣化モデル１を製造する。
　図４には、相関式の一例を示している。図４に示す相関式は、図３に示す２％加水サンプル（加水量を２％とした劣化モデル１）の破断時の曲げ強度（６．５ＭＰａ）及び加水量（２％）と、加水量が０（ゼロ）％である劣化モデル１に対応する材齢０年のサンプルの曲げ強度（２５ＭＰａ）及び加水量（０％）との２点のプロットに基づいた相関式である。図４では、加水量をｘとし、曲げ強度をｙとした場合に、相関式として、下記式（１）：
　　　ｙ＝－９．２５ｘ＋２５　　　（１）
を例示している。
　上記のような相関式に基づいて、目標強度に劣化した劣化モデル１を製造する具体例を図５の流れ図に基づいて説明する。まず、製造したい劣化モデル１の曲げ強度を決定する（ステップＳ１）。例えば、製造したい劣化モデル１の曲げ強度を２０ＭＰａと決定する。
　次に、相関式に基づいて目標とする加水量（目標添加量の一例）を決定する（ステップＳ２）。具体的には、ステップＳ１で決定した製造したい劣化モデル１の曲げ強度を相関式に代入することで、当該曲げ強度の劣化モデル１を製造するための加水量を求める。例えば、製造したい劣化モデル１の曲げ強度が２０ＭＰａである場合、これを上記式（１）のｙに代入すると、ｘの値は約０．５４となる。すなわち、曲げ強度が２０ＭＰａとなる劣化モデル１を製造するための加水量は約０．５４％であると予測することができる。
　そして、ステップＳ２で決定した加水量で劣化モデル１を製造する。例えば、加水量を約０．５４％として劣化モデル１を製造することで、曲げ強度が２０ＭＰａとなる劣化モデル１を製造することができる。
　このようにして製造した劣化モデル１は、所定の程度劣化した（所定の材齢の）レジンコンクリートを模したものとなる。すなわち、劣化モデル１を用いて行う種々の評価は、レジンコンクリートの劣化を予測した評価（レジンコンクリートの劣化予測方法の一例）となる。例えば、所定の程度劣化させた状態を模した劣化モデル１を用いることで、既設構造物の安全性評価や建設予定の構造物の強度低下を想定（予測）した設計を実現することができる。
　以上のようにして、レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデルを提供することができる。
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、劣化モデル１の強度（機械的強度）として、曲げ強度を例示して説明した。しかし、劣化モデル１の強度としては、曲げ強度以外にも、圧縮強度、引張強度などの他の（機械的）強度を採用してもよい。この場合は、強度評価工程での劣化モデル１の強度として、これら他の強度を計測などにより取得してよい。圧縮強度や引張強度は、上記曲げ強度と同様に、ＪＩＳ Ａ １１８１：２００５の８．１項ないし２項（圧縮強度試験）や、同８．４項（引張強度試験）の記載に基づいて取得してよい。
（２）上記実施形態では、相関式を、２点のプロットに基づいて取得する場合を例示して説明した。しかし、相関式の取得は２点のプロットに基づいて行う場合に限られない。例えば、３点以上のプロットに基づいて相関式を取得してもよい。この場合、例えば最小二乗法などに基づいて求めた近似式を相関式として採用してよい。相関式は１次式に限られず、２次以上の多次関数や指数関数を含んでよい。
（３）上記実施形態では、供試体としての劣化モデル１（図２参照）を６０×６０×２５０ｍｍの直方体とする場合を例示して説明した。しかし、供試体としての劣化モデル１はこのような形状に限られない。例えば図６に示すように、現実の構造物の形状を模したレジンコンクリート劣化モデル１Ａ（以下、劣化モデル１Ａと記載する）としてもよい。そして、現実の構造物の形状を模した劣化モデル１Ａを用いて、種々のレジンコンクリートの劣化を予測した評価を行ってもよい。図６では、劣化モデル１Ａを、マンホールの形状ないし構造を模したものとした場合を例示して示している。劣化モデル１Ａは、マンホール以外にも、下水パイプや情報機器用ボックス、その他の構造物を模したものとしてよい。
　なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
　本発明は、レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデルに適用できる。
１　　　　劣化モデル（レジンコンクリート劣化モデル）
１Ａ　　　劣化モデル（レジンコンクリート劣化モデル）
 

Claims (8)

  1. 　熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材と、を含むレジンコンクリートの前駆体に水を添加して混錬するレジンコンクリート劣化モデルの製造方法。
  2. 　前記熱硬化性樹脂と、前記炭酸カルシウムと、前記骨材と、を混合して前記前駆体を調製する混合工程と、
    　前記前駆体に水を添加して混錬する混錬工程と、を含む、請求項１に記載のレジンコンクリート劣化モデルの製造方法。
  3. 　より材齢の大きい場合を模した劣化モデルを製造する場合は、前記水の添加量をより増大させる請求項１又は２に記載のレジンコンクリート劣化モデルの製造方法。
  4. 　熱硬化性樹脂と、炭酸カルシウムと、骨材と、を含むレジンコンクリート劣化モデルを製造するモデル製造工程と、
    　前記レジンコンクリート劣化モデルの強度を取得する強度評価工程と、
    　前記モデル製造工程において水の添加量の異なる二つ以上の前記レジンコンクリート劣化モデルを製造し、前記強度評価工程を実行することによって、前記添加量に対応する前記強度の値を取得するデータ蓄積工程と、
    　取得した二つ以上の前記強度と、当該二つ以上の前記強度に対応する前記添加量とに基づいて、前記添加量に対する前記強度の相関式を取得する相関式取得工程と、を含む、レジンコンクリートの劣化予測方法。
  5. 　前記相関式に基づいて、目標強度に劣化した前記レジンコンクリート劣化モデルを製造する請求項４に記載のレジンコンクリートの劣化予測方法。
  6. 　前記相関式に基づいて、前記目標強度に対応する前記水の目標添加量を求め、
    　前記熱硬化性樹脂と、前記炭酸カルシウムと、前記骨材と、を含むレジンコンクリートの前駆体に、前記目標添加量の前記水を添加して前記レジンコンクリート劣化モデルを製造する請求項５に記載のレジンコンクリートの劣化予測方法。
  7. 　前記強度は、曲げ強度である請求項５に記載のレジンコンクリートの劣化予測方法。
  8. 　熱硬化性樹脂と、
    　炭酸カルシウムと、
    　骨材と、
    　水と、を含む、レジンコンクリート劣化モデル。
     
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