コンクリート構造のライフスパンシミュレーション

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08405033
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡村 甫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30010664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): CHAUBE RAJES 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 ; 下村 匠 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (40242002) ; 前川 宏一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80157122)
• Keywords: コンクリート構造 / ライフスパン / 自己充填コンクリート / 細孔組織構造 / 自己・乾燥収縮 / クリープ / 物質移動

Research Abstract

本研究は,コンクリート材料・構造のフレッシュ・若材齢・硬化・劣化の各段階の挙動解析技術を組み上げ,コンクリートの誕生から壮年にかけた時間軸において,連続して追跡する技術の開発を目的として行われた.各段階における個別技術の検証,拡張及び精度向上を図ると同時に,それぞれを要素技術とした連成解析の構築に着手した.
(1)自己充填コンクリートの自由流動を追跡するため,コンクリートをペースト・細骨材・粗骨材の3相から構成される材料とした多相流動解析モデルの構築を行い,粗骨材の噛み合わせによる閉塞現象などを数値的に再現する事に成功した.
(2)細孔構造の幾何学的形状と熱力学的平衡を考慮し,任意の環境履歴下でのコンクリートの含水状態予測モデルの開発を行った.さらに乱雑さを有する細孔構造及び細孔内水分の粘性をモデル化する事によって,任意の履歴下の水分移動現象の予測が可能になった.
(3)若材齢の形成時に,互いに強く依存し合う水和反応・細孔組織形成・水分移動の相互連関を考慮した非線形解析技術の開発を行った.その結果,任意の材料に対し,形成途上にあるコンクリートの材料物性値が十分な精度を有して出力される事が可能になった.
(4)(3)の成果より,微視的機構に基づく自己・乾燥収縮,さらに両者の複合効果による体積変化に対して評価可能なシステムを構築した.また,持続的応力を受けるコンクリート部材の変形挙動に対する数値解析予測手法を提案した.
(5)(3),(4)の成果である熱・物質移動現象と,構造解析手法を組み合わせる事によって,部材の損傷,また損傷を介して促進される物質の侵入現象を予測する数値解析技術の構築を行った.
(6)細孔構造,含水状態を考慮した塩化物移動モデルの構築,また鉄筋腐食モデルの開発に向け検討を行った.さらに,鉄筋腐食によって低下するコンクリートの曲げ耐荷性状に対する算定法の提案を行った.

Research Products

• [Publications] Amorn PIMANMAS and Kazumasa OZAWA: "A microscopic model to predict viscosity of concentrated suspension" フレッシュコンクリートの流動性と施工性に関するシンポジウム論文集. 19-24 (1996)
• [Publications] R.P.Chaube and Koichi Maekawa: "A permeability model of concrete considering its microstructural characteristics" コンクリート工学年次論文報告集. Vol.18,No.1. 927-932 (1996)
• [Publications] Tetsuya ISHIDA, R.P.Chaube and Koichi Maekawa: "Modeling of pore water content in concrete under generic drying wetting conditions" コンクリート工学年次論文報告集. Vol.18,No.1. 717-722 (1996)
• [Publications] 石田哲也, R.P.Chaube, 岸利治, 前川宏一: "任意の乾湿繰り返しを受けるコンクリートの含水状態予測モデル" 土木学会論文集. No.564,V-35. 199-209 (1997)
• [Publications] 前川宏一, 岸利治, R.P.Chaube, 石田哲也: "セメントの水和発熱・水分移動・細孔組織形成の相互関連に関するシステムダイナミクス" セメントコンクリートの反応モデル解析に関するシンポジウム論文集,日本コンクリート工学協会. 45-52 (1996)
• [Publications] T.Shimomura and K.Maekawa: "Analysis of the drying shrinkage behavior of concrete using a micromechanical model based on the micropore structure of concrete" Magazine of Concrete Research. 49,No.181. 303-322 (1997)
• [Publications] 石田哲也, R.P.Chaube, 岸利治, 前川宏一: "微視的機構に基づくコンクリートの自己収縮,乾燥収縮及びその複合に関する解析的検討" 土木学会論文集. No.578/V-37. 111-121 (1997)
• [Publications] T.ISHIDA, R.P.Chaube and T.KISHI: "Micro-physical approach to coupled autogenous and drying shrinkage of concrete Proceedings of the Sixth East Asia-Pacific Conference on" Structural Engineering & Construction,EASEC-6. 1905-1910 (1998)
• [Publications] T.ISHIDA, R.P.Chaube, T.KISHI and K.MAEKAWA: "Micro-physical approach to coupled autogenous and drying shrinkage of concrete" CONSEC 98,Tromso,Norway. (掲載予定). (1998)
• [Publications] Rasha MABROUK, Tetsuya ISHIDA and Koichi MAEKAWA: "Solidification model of hardening concrete composite for predicting creep and shrinkage of concrete" コンクリート工学年次論文報告集. (投稿中).
• [Publications] 青木優介, 下村 匠, 丸山久一: "乾燥収縮応力解析に基づくコンクリート部材のひび割れ発生予測に関する研究" コンクリート工学年次論文報告集. (投稿中).
• [Publications] 青木優介, 周 怡, 下村 匠: "拘束を受けるコンクリートにおける乾燥収縮ひび割れの発生" 土木学会第52回年次学術講演会講演概要集第5部. 1058-1059 (1997)
• [Publications] T.Shimomura: "Modelling of initial defect on concrete due to drying shrinkage" CONSEC'98,Tromso,Norway. (掲載予定). (1998)
• [Publications] 石田哲也, R.P.Chaube, 岸利治, 前川宏一: "物質エネルギーの生成・移動と材料力学的挙動の統合解析システム" コンクリート工学年次論文報告集. (投稿中).
• [Publications] 佐藤博之, 下村 匠, 青山敏幸: "ひび割れを有するコンクリートの気体透過抵抗性" 土木学会第52回年次学術講演会概要集第5部. 744-745 (1997)
• [Publications] Koichi MAEKAWA, Rajesh P.Chaube, Tetsuya ISHIDA and Toshiharu KISHI: "A computational approach for durability evaluation of cementitious materials" US-Japan seminar. (1997)
• [Publications] R.P.Chaube, T.KISHI and K.Maekawa: "An integrated computational framework for predicting the long-term durability of cemetitious materials" CONSEC'98,Tromso,Norway. (掲載予定). (1998)
• [Publications] 青山敏幸, 下村 匠, 丸山久一: "塩害により鉄筋が腐食したRC部材の曲げ性状" コンクリート工学年次論文報告集. (投稿中).
• [Publications] 濱田 宏, 丸山久一, 下村 匠, 青山敏幸: "腐食性環境下における鉄筋コンクリート構造物の劣化予測モデル" コンクリート工学年次論文報告集. Vol.19、No.1. 811-816 (1997)