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Measurement of combined deterioration resistance of concrete with a compact neutron source

Research Project

Project/Area Number 21K04227
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 22010:Civil engineering material, execution and construction management-related
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

Mizuta Maki  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (00411257)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsコンクリート / 中性子 / 中性子イメージング / 透過画像 / コンパクト中性子源 / 複合劣化 / 水分浸透 / 円柱サンプル / 水分移動 / イメージング
Outline of Research at the Start

これからのインフラ維持管理・更新は、従来の事後保全から予防保全を基本とする方向への転換が求められている。予防保全を確実に実行するためには、①品質確保と②劣化予測精度の向上が必須であるが、コンクリート構造物の設計では、複合劣化が生じている現状に対し、単一の劣化因子の耐久性照査にとどまっている。ここで、照査項目である鋼材腐食とコンクリートの劣化は、いずれも「水」の寄与が極めて大きいことに着目し、複合劣化に対するコンクリートの抵抗性を水分移動で評価する手法を構築する。申請者が開発に携わった「コンパクト中性子源を利用した透過中性子イメージングによるコンクリート中の水分定量評価」の技術を活用する。

Outline of Final Research Achievements

The aim of this research is to develop nondestructive test method which can visualize water movement in concrete. Neutron imaging is chosen to attain this goal and is conducted at the RIKEN Accelerator-driven compact Neutron Source, RANS.(1)This study was a first trial of neutron imaging for reinforced concrete samples which were extracted from existing RC bridge decks. The RC decks were deteriorated by combined factors and were overlayed by steel fiber reinforced concrete. Water movement in concrete with steel bars and/or fibers was successfully obtained. As a result, existing concrete could be deteriorated more widely and severely than expected by visual observation.(2)Neutron imaging demonstrated that the water penetration rate coefficient could be obtained with a single circular sample. Furthermore, when the sample was a cylinder, it was clarified that the influence of the sample shape on the transmitted images obtained through neutron imaging.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コンクリート標準示方書【維持管理編】が改訂され、「水の作用」が構造物の全ての劣化に関わる作用として捉えられ、中性化については「水の浸透」を伴う鋼材腐食による劣化進行と性能低下の特徴を考慮した維持管理が示され、劣化機構の一つに「複合劣化」が含められた。構造物の維持管理において、水の影響が強く認識されるようになり、本研究が果たす役割は大きい。
今後、コンクリート構造物の維持管理指標の非破壊計測技術として本研究を発展させる。特殊な技術では、定期的に実施される検査・点検・診断に利用されることは難しいため、理研小型中性子源システムRANSのようなコンパクト中性子源の利用価値の向上にも貢献する。

Report

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

    (7 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 講座:中性子技術を用いたコンクリートの評価技術の最前線 ③小型中性子源の開発と維持管理への活用最前線2022

    • Author(s)
      大竹淑恵、水田真紀
    • Journal Title

      コンクリート工学

      Volume: 60 Pages: 346-350

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] RANSを利用した中性子イメージングによるコンクリートの非破壊水分浸透試験2024

    • Author(s)
      水田真紀
    • Organizer
      2023年度理研シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 中性子イメージングによる非破壊水分浸透速度係数試験2023

    • Author(s)
      水田真紀
    • Organizer
      令和5年度土木学会全国大会年次学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Novel test method for concrete property by neutron imaging2023

    • Author(s)
      Maki Mizuta
    • Organizer
      7th Joint Workshop of RIKEN RAP and JCNS
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Compact Neutron Sources for Maintenance of Concrete Structures in an Earlier Stage2022

    • Author(s)
      Maki Mizuta
    • Organizer
      6th Joint Workshop of RIKEN RAP and JCNS
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中性子透過イメージを利用したコンクリート中の水分挙動の評価2022

    • Author(s)
      水田真紀
    • Organizer
      公益社団法人日本材料学会第205回コンクリート工事用樹脂部門委員会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 理研小型中性子源システムRANSから始まるコンクリート構造物の非破壊観察技術2021

    • Author(s)
      水田真紀
    • Organizer
      岐阜大学コンクリート研究会第68回講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited

URL: 

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

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