本研究は, 繰返し曲げ荷重を受ける鉄筋コンクリート梁を対象とし, 材料の平均強度に対して従来からあるS-N線図を用い, 累積損傷理論ならびに確率論により, 鉄筋コンクリート梁の疲労寿命の算定法を定式化・提案するものである. 加えて, モンテカルロシミュレーションによる数値計算を実施し, 主鉄筋の逐次破断の再現ならびに疲労寿命の算出とその統計処理を試み, 鉄筋素材のばらつきと相関性, 本数の影響などについて検討した.

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連続格子合成げたは, 高次不静定であり合成断面と構造系の変化を伴う多段階施工により完成する. この構造のクリープおよび乾燥収縮による断面力, 変位の経時変化の適当な解法はまだ提案されていない. 本論文では, 階差法と剛性マトリックス法を組み合わせた解法を提示する. また合成断面は機械的性質の異なる複数のコンクリート断面および鋼断面より構成される. 計算例として, 使用状態における2径間連続格子PC合成げたについて結果を示し考察する.

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アジテータのコンクリートのかくはん性能を検討することを目的として, モデルアジテータとモデルコンクリートからなる可視化実験で得られた画像データを2次元流速計測装置によって画像処理し, 粗骨材粒子やモルタル相のトレーサ粒子の2次元流速分布を求め, コンクリートの流速や流動方向の定量化を試みた. その結果, 表層流, 越流および押込み流れの3種類で構成されるコンクリートの流動のうち,コンクリートのかくはんに寄与する流動は主としてアジテータの後方で形成される越流のみであること, 積載量が多い場合に生じるコンクリートの材料分離はアジテータの側面でモルタルだけがドラムの内壁に付着してアジテータの前方に流動することにより発生することが明らかになった.

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本研究は, コンクリートや岩盤などの多孔質材料に適用可能な水分移動に関する解析理論の構築を行った. そして, コンクリート内部に発生する間隙水圧に関する解析的評価を行ない, 実測結果との比較により本モデルの適用性を示した. さらに, 本モデルを用いてコンクリートの強度特性に及ぼす間隙水圧の影響に関するメカニズムの解明を行ない, 水分移動の定量的評価の重要性を示した.

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もみがら焼却原理として「2段階焼却法」を示し, その原理に基づいて設計された焼却炉の実例を示し, さらにこの炉から生産されたもみがら灰の優れたポゾラン活性をコンクリート強度試験によって確認した. また, もみがら灰の粉砕に伴って発生する2次凝集粒子について検討し, これを防止する一方法として粉砕助剤 (ジエチレングリコール) を用いて粉砕を行った. その結果, 粉砕助剤の使用はきわめて効果的であることが判明した. また, もみがら灰の高度なブリーディング抑制能力を利用して高水セメント比コンクリート (水結合材比70%) の実験を行ったが, ブリーディングはまったく観察されず, 十分実用に供しうる強度のコンクリートを得ることができた.

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本研究は, FWD試験を想定し, たわみの測定誤差と舗装モデルの誤差が逆解析弾性係数にどのような影響を与えるかについて検討している. 検討方法には, モンテカルロシミュレーションと誤差に対する感度解析の2つの手法を用いている. 両手法において測定誤差は測定回数, 測点数が多くなると, 逆解析弾性係数に及ぼす影響は減少するが, モデル誤差の影響は軽減できないことが明らかにされた. 感度解析を用いれば逆解析弾性係数等の信頼領域を評価できることを示し, 結果の妥当性をモンテカルロシミュレーションの結果と比較し検討している. 本手法は, FWD試験から舗装構造の信頼性評価するのに有用であることを明らかにした.

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本研究は, コンクリートの水分移動モデルの詳細な構築を行うことを目的として, コンクリートが外力の作用により均質材料から不均質材料に変化するまでの統一的な水分拡散に関するモデル化の構築を行った. そして, 実測値との比較により本モデルの適用性を示すとともに, クラック幅と透水係数との関係式を提案した. 本モデルでは, コンクリートを骨材, セメントペーストとクラックバンドから成る複合材料として捉え, ひび割れ面における変位と動水勾配の不連続性をミクロレベルにおいて考慮した. さらに, 本モデルは, 若材齢コンクリートから硬化したコンクリートに至るまで適用可能な一般性のあるモデルとして構築を行った.

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動的計画法を適用したネットワークレベル舗装管理システムを構築した. このシステムを用いることによって, 解析期間における修繕のための総予算が与えられた場合の, ネットワーク (道路区間群) のトータルライフサイクルコストを最小にする舗装の修繕計画を決定することができる.

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近年, 転圧コンクリート舗装 (RCCP) が注目されているが, 締固めと平坦性の確保の観点から1層施工の版厚が最大25cmに制限されている. このことが, RCCPを空港・港湾のような重荷重を対象とした舗装に適用していく上で大きな欠点となっている. この問題点に対処するため, 一般のコンクリートにおいてコンシステンシーの改善効果や耐久性向上の効果が認められている, 粒径20μm以下に分級されたフライアッシュが, RCCPの締固め特性の向上, 1層施工厚さの増大等の性能向上に及ぼす効果を検討した. 一連の室内実験, 試験舗装から, フライアッシュを混入することにより, (1) 必要締固めエネルギーが低減できる, (2) 単位水量が低減できる, (3) 舗装版の下層部分の強度が上昇する, 等の結果が得られ, 35cmの版厚を有するRCCPの1層施工が可能であることが確認できた.

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コンクリート構造の耐久性照査において, 使用材料の特性値を一般化した形式で与えることは, 効率的な材料設計に不可欠である. 特に温度応力解析では, 任意の条件に対応可能なセメントの発熱モデルを与えることが求められる. 本研究は, セメント水和反応を構成鉱物ごとに記述し, ポルトランドセメントの種類による差を, 鉱物組成の違いとして表現した水和発熱モデルを提案するものである. 各鉱物反応の発熱速度は, 温度一定条件下の基準発熱速度と温度活性の2つの材料関数により表現され, 鉱物反応ごとに異なる温度依存性を反映して, 任意の温度履歴に対応したセメント総体としての発熱過程が定量化された. 構築した水和発熱モデルは, 断熱温度上昇値及び擬似断熱試験K体の温度計測結果によって検証した.

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コンクリート構造物のクラック挙動に対する新しい手法を提案した. そこでは, 要素内の軟化域を破壊構成則に従う二つのロッド要素で表した. この新しい手法は, クラック囲りの材料に影響することなく, クラック内部に大きな歪が集中するというクラック局所化の本質を表すことができる. そして同時に, 任意のコンクリート構造物を解析する際, 汎用有限要素法プログラムに有限要素メッシュの修正等の頻雑なことをする必要が無く, 容易に組み込むことが可能である. 本論文では, クラック局所化現象を示す為に, 3種類の無筋コンクリート構造物 (一軸引張, 純曲げ, 純せん断) に対して解析を行った.

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本研究では, コンクリート中の連続繊維補強材の付着性能およびプレテンション方式のプレストレストコンクリート構造物の伝達長に関して実験的研究の結果について論じたものである. その結果, さまざまな摩擦率μに対する伝達長とポアソン比νの関係を把握し, その関係を用いることにより径の異なったタイプの伝達長が推定できる.

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初期養生, セメントの種類およびCO₂濃度の違いにともなった, 炭酸化によるモルタルの化学成分, 細孔構造および圧縮強度の変化について実験的検討を行った. その結果, 圧縮強度と細孔構造の関係が明らかになった. さらに, 炭酸化によって細孔構造のみならずモルタルのマトリクス強度も変化することが判明した. 以上により, 炭酸化によるモルタルの強度増進は, 細孔構造と化学成分の変化によって説明することができる.

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舗装表面でのたわみから舗装構成層の弾性係数を逆解析する場合にはコンピュータを用いる方法が多用されている. コンクリート舗装の場合の解析精度を向上させるために, 不変たわみ量に基づく方法が開発された. このたわみ量はコンクリート版の弾性係数に依存しないものであるから, 路床支持力係数, さらにはコンクリート版の弾性係数も唯一解として得られる.
この方法は, 供用中の空港コンクリート舗装の構造評価に使用され, 結果としてその有用性が確認された.

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