ASTM D8505 FRP がコンクリート請負業者にとって何を意味するか

ASTM D30 委員会は、繊維強化ポリマー (FRP) 補強バーの追加の標準仕様を発表しました。これがコンクリート請負業者とコンクリート建設にとって何を意味するかは次のとおりです。

5月2日、ASTMは複合材料委員会（D30）が「最新世代の繊維強化ポリマー（FRP）鉄筋の新標準仕様」を開発したと発表した。ただし、これは新しい標準というよりも認識に近いものです。つまりFRP補強バーの性能をより良く表現します。

これが丸で書かれているように見える場合は、コンクリート請負業者は、状況と建設におけるコンクリート請負業者にとって D8505 新しい規格が何を意味するのかをよりよく理解するために、LEED AP の Francisco De Caso 博士に連絡しました。

ASTM の取り組みは、それぞれきれいな水と衛生、産業、持続可能な都市、責任ある生産/消費に関する国連の持続可能な開発目標 #6、9、11、12 に直接関連しています。

De Caso は、工業大学共同研究「インフラストラクチャへの複合材料統合センター (CICI)」の副所長として、主席科学者であるとともに、FRP の評価と認証を行うマイアミ大学の ISO 17025 認定構造および材料研究室の管理者でもあります。製品。簡単に言うと、「私たちは複合材料の知識を実装し、インフラストラクチャに変換するビジネスを行っています」と彼は言います。同大学の CICI は、国立科学財団および業界関係者から資金の一部を提供されています。彼はまた、ラッセル・ジェントリー博士とともに ASTM D30.10 土木構造用複合材料委員会の共同委員長を務めています。

ASTMは発表の中で、FRPが建設インフラに統合され続ける中、その取り組みの背後には数十年にわたる協力があり、この規格は「マイルストーン」であると説明している。長い時間が経ちました。 FRP バーの仕様作成プロセスは 2000 年代半ばに始まりました。これは、デ・カソが大学院教育を開始したのとほぼ同じ時期でした。エンジニア、オーナー、参加企業は、より高い特性を備えた製品を求めていました。

それ以来、より多くの FRP 棒メーカーが、その主張を裏付ける検証済みの研究とデータを備えた、基準を満たす、またはそれを超える製品を提供して業界に参入してきました。「これは ASTM で引くべき重要な線引きです」と De Caso 氏は説明します。「ASTMは、製品のプロトタイプの仕様を開発するつもりはありません。[規格]は、容易に商業的に入手可能な製品のためのものです。追加のメーカーの参加により、特性を改善するためにこの新しい仕様の進歩を推進する声が高まりました。」

ASTMは、カナダ、北米、ヨーロッパの機関の参加と協力により、鉄筋コンクリート要素の最終設計と適用が要求/設計仕様を満たすことができるように特性を推進する傾向を認識しました。

「鉄筋に指定されたより高い性能により、非金属 FRP 棒で補強されたコンクリート構造物の設計と建設が大幅に改善されます」と De Caso 氏は言います。

その価値を見て、この規格はコンクリート建設のバリューチェーン全体で役立つ可能性があり、コンクリート構造物のより効率的で持続可能な設計につながる可能性があると彼は言います。同氏は発表の中で、この仕様には、既存のガラス FRP バーに玄武岩 FRP バーを含めることや、より高性能な仕様など、重要な貢献が含まれていることにも言及しています。

当初の計画では、軟鋼鉄筋の ASTM 仕様 (同じ仕様で 60、80、および 100 グレードを定義) の構造に従い、「第 2 グレードの鉄筋」を含める予定でした。ただし、それを妨げる問題がいくつかありました。 ACI 440.1R 文書は、2022 年 9 月に発行された 440.11 に至る過程にあり、多くの創設根拠とモデルは ASTM D7957 内で使用または指定されている特性に基づいていました。

ACI は、同じ仕様内で他のバーを拡張したり配置したりすると、コード内で混乱が生じる可能性があるとの懸念を表明しました。そうする場合、仕様書で参照されている特定のものを除外するための追加の文言が必要となり、建築基準法の公開プロセスが遅延することになります。

この本質に基づいて仕様の開発が作成されました。

「ある意味、これは以前の [D7957] と同じ形式に従っていますが、主な違いは 3 つあります」と De Caso 氏は言います。

彼は 3 番目の違いについてさらに説明し、「これはいくつかの理由から必要でした」と述べています。「弾性率を高めると、鉄筋コンクリート断面設計の効率が大幅に向上します。鉄筋コンクリートなどの従来の材料との競争力が高まります。また、いくつかの DOT からは、弾性率が高く、したがって高品質の FRP 補強製品を求める声が上がっています。強度があれば、構造用途に使用できますが、そうでなければ設計は実現不可能です。」

簡単に言うと、ASTM D8505 はより強力な FRP バーの製造を目的として設定されたものではなく、より高い特性の FRP バーが満たさなければならない最小限の特性を定義することによって最先端技術を反映しています。

ただし、注意点があります。

多くの棒材メーカーは D7957 に準拠した棒材を製造していますが、その強度は最低保証要件よりも大幅に高くなります。 D8505 は、そのパフォーマンスをより正確に指定することでこれを認識します。

主な重要な側面は設計段階で発生します。「ある意味、ASTM は、このより高い特性の製品が存在することを反映しています。エンジニアは、より低い弾性率で設計するのではなく、より高い弾性率で設計できるようになりました。」と De Caso 氏は言います。

「何が起こるかというと、（メーカーは）より高い弾性率の製品を投入するでしょうが、プロジェクトを設計しているエンジニアは『自分のプロジェクトにどのバーを使用するかわからない』と考えます。「それは請負業者次第です。では、設計にはどのような係数を使用しますか? 基準係数は何ですか? 仕様で最小値が示されているものであれば、それを使用します。」

彼は続けます。

「例えば、私たちがフロリダ州運輸局と協力して行ったプロジェクトがありました。そこで彼らは、『最小弾性率を引き上げるつもりです…その後、入札の段階で、棒は ASTM D に準拠するものとする』と言いました。」

ここで「影響」という表現は適切ではないかもしれません。促進するという表現のほうが適切かもしれません。デ・カソ氏が説明するように、最終的には具体的な請負業者が入札書類と材料仕様を提供する必要がある。この規格により、必要なものがより明確に定義され、非金属 FRP バーで指定されたプロジェクトのプロセスが容易になります。

エンジニアはモジュラスのオプションを区別し、それを入札書類に変換できます。

「それは役に立つと思います」とデ・カソは言う。「物事の革新的な側面を受け入れる請負業者は、これらのより高い特性により不確実性を軽減できるでしょう。」

この規格はまた、請負業者が通常は耐食性を付加した鋼材を必要とするプロジェクトを、鋼材を使用せずに作業できるようにする可能性がある。しかし、鉄筋補強から非金属補強に切り替えた一部の請負業者は、耐食性だけを目的とするのではなく、節約効果を見出しています。

「彼らは、ケージの構築と補強材の設置により 30 ～ 50% の省力化が可能であることを認識しています」と De Caso 氏は言います。バーの軽量化により、通常は 5 人の職人がかかる作業が 2 人だけで済むか、より能力の低いクレーンを使用できる可能性があります。より高いグレード、より高い弾性率の仕様を最初から定義することで、請負業者は建設現場で多くの利点を活用できます。

De Caso の場合、D8505 により、コンクリート請負業者は、不動態化剤や混和剤を使用しないことでコンクリート混合物を再定義したり、(コンクリートの使用量を減らして) かぶりを削減したりするなど、補強製品の選択をはるかに超えた、建設バリューチェーンにおいていくつかの追加ツールを使用できるようになります。投入するお金が少なくなるほど）。スチールを使用しておらず、腐食もありません。

結局のところ、標準は新しい FRP を要求するものではありません。新しいハイブリッドバーが突然市場に登場することはありません。

「これは何も新しいことではありません。これは革新的ではありません。私たちは車輪の再発明をしているわけではありません」と De Caso 氏は思い出します。「この新しい仕様に反映されているバーは、過去 10 年間に使用され、過去 10 年間に生産されてきました。退屈に聞こえて申し訳ありませんが、それは決して新しいものではありません。それは可能になります。賢い請負業者は…始まるでしょう」これらの素材は、私たちが話してきた他のすべての側面を可能にし、最終的には生産性と効率の向上という最終的な利益につながるため、価値を生み出すことができるということを認識する必要があります。」