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Investigation on mechanical properties of concrete subjected to water pressure and external forces

Research Project

Project/Area Number 21H01405
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 22010:Civil engineering material, execution and construction management-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Iwanami Mitsuyasu  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (90359232)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川端 雄一郎  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, グループ長 (10508625)
笠谷 貴史  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), センター長代理 (90373456)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Keywords大水深海域 / コンクリート / 水圧作用 / 外力作用 / 水の移動
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、水圧作用下にあるコンクリートが外力を受けた時の挙動を明らかにすることである。研究では、まず、高水圧載荷装置での要素実験に加えて、水圧作用下での外力負荷が可能な実験装置を用いたコンクリートの水圧拘束圧縮載荷試験を行うとともに、コンクリート中の微小破壊の進展をX線CTスキャンなどで追跡することで、大気中にあるコンクリートに外力が作用した時との力学挙動の違いを明らかにする。これらの室内試験で得られた知見の妥当性を検証するため、実際の深海底でコンクリートの載荷試験を行い、水圧下にあるコンクリートに生じる応力、変形、損傷を現地計測する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, water pressure confinement loading tests were conducted on concrete using an experimental device capable of applying external forces under high water pressure in addition to elemental experiments using an existing high water pressure loading device. By tracking the progress of microcracks in the concrete using X-ray CT scans, the difference in mechanical behavior was made clear when concrete is subjected to external forces under atmospheric conditions. Furthermore, in order to verify the validity of the findings obtained from these laboratory tests, in-situ loading tests were conducted on concrete on the deep seabed, investigating the characteristics of stress, deformation, and damage that occur in the concrete under high water pressure. There are no examples of such loading tests on concrete on the deep seabed anywhere in the world, and extremely valuable academic findings were obtained from this study.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今後、大水深海域の広範な利活用が強く期待されている中、このような海洋開発を実現させるためのインフラ整備に必要な高水圧作用を受けるコンクリート構造物の設計・施工方法の確立に資する有用な知見を得ることができた。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 深海環境におけるRCはりの原位置載荷実験と解析的検討2024

    • Author(s)
      石鍋直樹,藤川理沙子,千々和伸浩,岩波光保
    • Journal Title

      コンクリート工学年次論文集

      Volume: 46

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高水圧作用下の水分浸透量がモルタルのひずみ挙動に与える影響に関する実験的検討2024

    • Author(s)
      藤川理沙子,石鍋直樹,中山一秀,岩波光保
    • Journal Title

      コンクリート工学年次論文集

      Volume: 46

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] モルタル中の含水状態が高水圧作用時のひずみ挙動に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      岩本大輝,岩波光保,中山一秀
    • Journal Title

      コンクリート工学年次論文集

      Volume: 45 Pages: 214-219

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In situ observation for the influence of hydraulic pressure on internal damage of cement-based materials2022

    • Author(s)
      Y. Kawabata, D. Takano, K. Takahashi, and M. Iwanami
    • Journal Title

      Materials & Design

      Volume: 216 Pages: 110556-110556

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 高水圧作用下における水分移動に着目したコンクリートの力学特性に関する研究2022

    • Author(s)
      山口慶祐,岩波光保,中山一秀
    • Journal Title

      コンクリート工学年次論文集

      Volume: 44 Pages: 220-225

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Resistivity structure deduced from the developed marine vertical DC resistivity survey system around a hydrothermal deposit area2022

    • Author(s)
      笠谷貴史, 川田佳史, 岩本久則
    • Journal Title

      BUTSURI-TANSA(Geophysical Exploration)

      Volume: 75 Issue: 0 Pages: sp42-sp49

    • DOI

      10.3124/segj.75.sp42

    • ISSN
      0912-7984, 1881-4824
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      2022 Annual Research Report
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  • [Journal Article] 深海におけるセメント硬化体の力学特性2022

    • Author(s)
      岩波光保
    • Journal Title

      土木技術

      Volume: 77 Pages: 26-31

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      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] In situ observation for the influence of hydraulic pressure on internal damage of cement-based materials2022

    • Author(s)
      Y. Kawabata, D. Takano, K. Takahashi, M. Iwanami
    • Journal Title

      Materials & Design

      Volume: 216 Pages: 110556-110556

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2022.110556

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 深海という海洋極限環境でのセメント系材料の利活用に向けた研究と最新の取り組み2021

    • Author(s)
      高橋恵輔,川端雄一郎,笠谷貴史,小林真理,木村俊則,岩波光保,山中寿朗
    • Journal Title

      セメント・コンクリート

      Volume: 896

    • NAID

      40022730101

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] 深海の利活用に関する最近の動向と深海インフラ構築に向けた取組み2021

    • Author(s)
      川端雄一郎,高橋恵輔,笠谷貴史,岩波光保,山中寿朗
    • Journal Title

      コンクリート工学

      Volume: 60 Pages: 51-55

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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高水圧作用下におけるモルタルのひずみ挙動に最大水圧が与える影響2023

    • Author(s)
      石鍋直樹, 岩波光保,中山一秀
    • Organizer
      土木学会第78回年次学術講演会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of water pressure increase speeds in mortar on mechanical behavior under high water pressure2023

    • Author(s)
      R. Fujikawa, H. Iwamoto, K. Nakayama, and M. Iwanami
    • Organizer
      26th Australasian Conference on Mechanics of Structures and Materials (ACMSM26)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深海におけるセメント系材料の長期暴露試験と様々な原位置実験による力学挙動の把握2023

    • Author(s)
      笠谷貴史,山中寿朗,野村瞬,高橋恵輔、小林真理,川端雄一郎,岩波光保,迫井裕樹, 松本朗, 昇悟志, 牧田寛子,後藤慎平, 安井万奈
    • Organizer
      2023海と地球のシンポジウム
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 深海での水圧作用がセメント硬化体の細孔分布に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      高橋恵輔,小林真理,川端雄一郎,岩波光保
    • Organizer
      第76回セメント技術大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 高水圧作用下におけるモルタルの体積ひずみ挙動に関する研究2022

    • Author(s)
      山口慶祐,岩波光保,中山一秀
    • Organizer
      土木学会第77回年次学術講演会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 深海環境におけるコンクリートの物性変化に関する基礎的研究2021

    • Author(s)
      岩本大輝,岩波光保,中山一秀
    • Organizer
      土木学会第76回年次学術講演会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 深海3515mにおけるポルトランドセメント系材料の力学挙動原位置計測2021

    • Author(s)
      野村瞬,高橋恵輔、小林真理,川端雄一郎,笠谷貴史,岩波光保,山中寿朗,牧田寛子,後藤慎平
    • Organizer
      海と地球のシンポジウム講演集
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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