コンクリートの寸法効果とは？

質問

「寸法効果」という聞き慣れない言葉に出会いましたので
質問させてください。

コンクリートの破壊実験時にコンクリート供試体を小さく
作るとコンクリートの寸法効果で強度が変わると言われま
した。

素人の自分の考えでは、小さいコンクリートの塊ほど中の
空隙の影響が強く出で、そこから劣化しやすいように思え
るのですが、この考えは間違っているのでしょうか？

各寸法の比は同じで大きくしていくと強度は低下するとい
うことが寸法効果だと教わりましたが・・・・勉強不足でいま
いちわかりませんでした。

いったい寸法効果とはなんなのですか？
なぜ寸法効果がおきるのですか？？

回答No.4

noname#32410 · ベストアンサー

こんにちは。

　ガラスで考えてみましょうか？、
ガラスもコンクリートと同じでモロイ性質ですね。

　モロイといわれるガラスでも、本来の引張強度を発揮すれば、つまようじ程の太さがあれば、約１トンの重量の物体を吊るすことができるのです。

　しかし、実際には、つまようじ程の
太さのガラスにはこのような引張強度はありません。

　なぜかというと、ガラスの径が、
大きくなればなるほど「傷」が必ず付いてしまうからなのです。

　この「傷」が、ガラスの持つ
本来の引張強度を著しく低下させてしまっているのです。

　逆に考えると、ガラスの径が、
小さくなればなるほど、「傷」は付きにくくなります。

　当然のことながら、
「傷」がないガラスの引張強度は大きくなります。

　このようなガラスの性質を
利用したものが、良く知られているグラスファイバーです。

　グラスファイバーの細長い繊維はガラスでできていますよね。
　これくらいに細くなれば、ガラスの表面には「傷」は付きません。
　だから、グラスファイバーのガラスは充分な引張強度を発揮することができるのです。

　コンクリートも同じです、
大きくなればなるほど表面に「傷」が付きやすくなってしまいます。

　ゆえに、大きなコンクリートの強度は小さくなってしまうのです。
　これが、寸法効果の起こるカラクリです。

　あと、・・・・・・・
＞空隙の影響が強く出で、そこから劣化しやすいように思え
るのですが、この考えは間違っているのでしょうか？

　これは、寸法効果とは関係ないことですよ。

お礼

返事が遅くなり、申し訳ありません。
一つ一つ丁寧に具体例を出して説明してくださったので
とてもわかりやすかったです。

　あと、・・・・・・・
＞空隙の影響が強く出で、そこから劣化しやすいように思え
るのですが、この考えは間違っているのでしょうか？

　これは、寸法効果とは関係ないことですよ。

寸法効果とは関係ないのですね（^^;
お恥ずかしいです。

丁寧な回答ありがとうございました。

回答No.3

no009

＞小さいコンクリートの塊ほど中の空隙の影響が強く出で、そこから劣化しやすいように思えるのですが、この考えは間違っているのでしょうか？
逆です。大きなコンクリート隗ほど空隙（欠陥）で入る確率が大きくなり、そこを起点に破壊が発生します。
確率の問題です。
直径100ミリの供試体より直径の大きなものは破壊強度の平均値は大きくなりますが、単位面積当たりの強度は小さくなります。
「長い鎖ほど切れやすい」という理論です。

お礼

お礼が遅くなってしまいもうしわけありません。

>逆です。大きなコンクリート隗ほど空隙（欠陥）で入る確率が大きくなり、そこを起点に破壊が発生します。
確率の問題です。

ということは、小さいコンクリートに空隙ができた場合は強度が
弱くなる、ということはありえるけれど、確立として大きいコン
クリートに欠陥部分が生じることのほうが多く、比べると前者の
確立のほうがずっと少ないのですね。

ご回答ありがとうございます。

回答No.2

noname#65504

骨材寸法、セメント粒子など構成要素の大きさが一定で、これらが最小単位として、それ以上小さくならないと仮定すれば、試験体が小さくなればなるほど、構成材料の大きさ割合が相対的に大きくなります。
そうなると、壊れる部分の占める割合が小さくなるので試験体寸法が小さいほど強度に影響が出ると考えればよいのではないでしょうか？

なお、コンクリートのような材料の場合に限っては、、高さの関係から、ブリージングなどの影響により強度に影響が出ることも報じられています。

お礼

御礼が遅くなってもうしわけありませんでした。

>壊れる部分の占める割合が小さくなるので試験体寸法が小さいほど強度に影響が出ると考えればよいのではないでしょうか？

そう考えると、小さいほど強度は強く出ると考えるのが正しいのですね。親切なご回答ありがとうございました。

回答No.1

merlionXX

「長い鎖ほど切れやすい」という理屈です。

鎖の全体の強度は一番弱い鎖の部分の強度で決まるはわかりますよね？
鎖が長ければ長くなるほど、弱い鎖の部品が入る確率が高まるのです。
言い換えれば、正規分布する部品のうちに平均値以上の強度のものががいくつあろうと、それらは全体の強度に関係しないということです。

このように、コンクリートに限らず、材料の強度に寸法効果があること、またそれが材料中にある欠陥によって強度が支配されているためであることは破壊力学では古くから知られています。

お礼

お礼が遅くなり、申し訳ありません。
とても分かりやすく説明してくださってありがとうございます。

>平均値以上の強度のものががいくつあろうと、それらは全体の強度に関係しないということです。

ちょっとでも、悪い部分があれば壊れやすいということですね。
なんだか信頼関係と似ているような気がしました。
例の耐震偽装問題など・・・どんなに立派で素敵なホテルでも、耐震偽装されていなくても・・・怖いですし・・・。（ちょっとちがうか）