高流動コンクリートのレオロジー定数推定法と振動および間隙通過を考慮した充填解析
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21K04355
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
山田 義智 琉球大学, 工学部, 教授 (80220416)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 建築構造・材料 / 高流動コンクリート / レオロジー / レオロジー定数 / 振動 / 間隙通過性 / 充填解析 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，コンリート工事の効率化・省力化や過密配筋対策を目的として，その活用が期待される高流動コンクリートのさらなる普及のため，合理的な高流動コンクリートの充填解析システムを確立することを目的としている
本研究では，高流動コンクリートの使用材料，調合，練り混ぜ方法，温度や経過時間などの各種データから機械学習を用いてフレッシュ性状を予測し，そのフレッシュ性状からレオロジー定数や材料分離を推定する手法を構築する。さらに，振動下や間隙通過時のレオロジー定数の変化も再現できる合理的なコンクリート充填解析システムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種調合の高流動コンクリートのスランプフロー試験と，高流動コンクリートと同じ使用材料と調合で粗骨材のみを除いたモルタルのフロー試験，さらにはそのモルタルと同じ使用材料と調合で細骨材を除いたセメントペーストのフロー試験をそれぞれ行い，機械学習を用いて，ペーストに用いた使用材料と調合およびペーストのフロー試験結果より，モルタルの流動性（フロー値と150㎜フロー到達時間）を予測するとともに，モルタルに用いた使用材料と調合およびモルタルのフロー試験結果より，高流動コンクリートの流動性（スランプフロー値と400㎜フロー到達時間）の予測を行った。また，予測に際して，どの特徴量が予測に影響しているのかを，特徴量のPermutation Feature Importance (PFI)やShapley Additive Explanations (SHAP)およびPartial Dependence Plot (PDP)を用いて定量的に考察を行った。さらにJリング試験も併せて行い，間隙通過性の検討を行い，骨材が偏在するモデルを用いてMPS法による流動解析の再現性を確認した。
本研究は，高流動コンクリートの施工性を確認するスランプフロー試験の省力化を図ることを目的としており，実施が容易なモルタルのフロー試験と機械学習を用いて対象とする高流動コンクリートの流動性を予測できることが，研究の成果として示された。
今回の研究成果は，昨年度定式化したレオロジー定数予測式を用いることで，労力のかかる高流動コンクリートの試し練りによるスランプフロー試験を行わずとも，簡便なモルタルやペーストのフロー試験を行うことで，コンクリート充填解析に必要な高流動コンクリートの流動解析を可能にする可能性が高いことを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度の成果である高流動コンクリートのスランプフロー試験によるレオロジー定数の予測を，2022年度では試験の実施が容易なペーストやモルタルのフロー試験結果と機械学習で予測できることを示した。この成果は，高流動コンクリートのレオロジー定数予測をより簡便化しており，研究は進捗している。
高流動コンクリートのJリング試験を行い，各種調合による高流動コンリートの間隙通過性を評価した。この結果を用いて骨材が偏在化する流動モデルを提案し，MPS法を用いた流動解析で高流動コンリートの間隙通過性を考慮した充填解析法の開発を行っており，研究は進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
機械学習を用いて予測する高流動コンクリートの流動性（フロー値や400㎜フロー到達時間）は第3者にはブラックボックスとなり，その展開が困難であることから，影響のある特徴量を厳選して応答曲面法による近似関数の提案を行い，その近似関数で高流動コンクリートの流動性を表せるようにする。
骨材が偏在化するモデルをさらに改良し，これを適用したMPS法によるJリングフロー試験の再現性を検討する。さらに，振動下における間隙通過性を考慮した高流動コンクリートの流動モデルに提案し，これを適用したMPS法による充填解析法を開発する。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
