Re-consideration of corrosion mechanism based on electro-chemical and optical measurements and validation by physico-chemical coupled analysis
| Project/Area Number |
23K26176
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| Project/Area Number (Other) |
23H01482 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22010:Civil engineering material, execution and construction management-related
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
河合 慶有 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (90725631)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 孝弘 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (10345358)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
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| Keywords | 腐食機構 / 酸素拡散性 / 電気化学 / 光学 / 物質輸送連成解析 / 律速条件 / 酸素拡散 / 酸素低減材 / 物理化学連成 / マクロセル / ミクロセル / 限界電流 / カソード反応 / 鋼材腐食 / 光学計測 / 電気化学計測 |
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| Outline of Research at the Start |
一般に材料特性および環境条件によって、鉄の溶解反応、溶存酸素の拡散やコンクリート抵抗が腐食反応を支配する状態が存在し、律速条件は変化することとなる。本研究では、従来の電気化学的計測に加え、セメント硬化体中に埋設された鉄筋近傍の酸素濃度を把握するため光学式酸素計測を併用することで、従来の腐食機構に関する知見との相違を抽出し、環境によって変化する腐食機構ごとの特にカソード反応における水・酸素による律速現象を明らかにできる可能性に着目している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では、松山・横須賀・マニラ（フィリピン）における種々の環境（陸上、海岸）に曝露した鉄筋コンクリート供試体を対象として、電気化学・光学計測結果に基づき環境ごとに腐食の支配機構と律速条件について検討する。特に、温度、湿度の変化、乾湿等の水の作用に伴い変化する含水率、コンクリート抵抗、酸素拡散性がミクロセル・マクロセル腐食の腐食形態を含めた腐食性状に与える影響を検討する。本研究ではサブテーマとして以下の3つを設定している。
a）環境条件と含水率、コンクリート抵抗、酸素拡散性
b）電気化学・光学計測データと腐食性状（アノード・カソード）に基づく腐食機構の整理
c）鉄筋腐食の律速条件を考慮した物理化学連成解析モデルの構築
以上の項目について、R5年度は日本・フィリピンにおいてアルカリ耐性菌・高炉スラグを混練りした鉄筋コンクリート供試体を対象として、長期的な曝露実験を開始した。今後は含水率、電気抵抗率、自然電位、ACインピーダンス計測、マクロセル腐食計測、アノード・カソード分極試験（ターフェル勾配・酸素透過量）、光学式酸素計測を用いた実験的検討を実施し、電気化学・光学計測データを集積する。また、解析的検討では、酸素の拡散が腐食反応を律速する現象をシミュレーションするため、酸素濃度に依存した限界電流の設定方法について検討し、湿潤環境下で徐々に腐食電流が減少する実現象を再現できる可能性を示した。
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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
実験的検討では、当初の予定通り曝露実験を開始し、種々の電気化学・光学計測のデータを取得している。また、解析的検討では、腐食反応の律速現象を再現するための物理化学連成解析モデルの構築を進めており、酸素拡散律速による限界電流の発現とカソード反応を連成する方法を考案している。
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| Strategy for Future Research Activity |
R6年度には、曝露環境によって変化する含水率、電気抵抗率・カソード分極特性（酸素透過量）の関係を踏まえて、含水状態と酸素拡散性の関連について、外部環境と鉄筋近傍の環境との相違に着目して検討する。特に、溶液中の鉄筋近傍の酸素濃度の計測を併用することにより、環境によって変化する水・酸素の腐食反応への寄与度を解明し、支配機構を整理するためのデータとする。また、かぶりコンクリートの含水率と電気化学・光学計測結果を包括的に検討し、環境（温度、湿度、降雨、乾湿繰り返し等）ごとの腐食機構が変化する条件を抽出する。加えて、R5年度から松山・横須賀・マニラ（フィリピン）に曝露している供試体を解体し、アノード/カソード面積率や腐食減量を測定することで計測データの妥当性を律速条件および活性化エネルギーの観点から検討する。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
