供用中の損傷検出及び自己修復機能を有するインテリジェント構造物の試作

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08875022
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 座古 勝 大阪大学, 工学部, 教授 (40170831)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高野 直樹 大阪大学, 工学部, 助教授 (10206782)
• Keywords: 光ファイバセンサ / エポキシ / コンクリート / CFRP / インテリジェント

Research Abstract

光ファイバを構造物中のき裂検出センサ,一液性熱硬化型のエポキシ樹脂をゴムカプセル内に封入し,熱により樹脂をカプセル内から放出するアクチュエータを試作した.これを用いて,CFRP貼付補強コンクリートにおいて生じるFRPのはく離を検出,補修するインテリジェント化を行った.光ファイバに曲げ変形を与えると伝送光の一部が漏れる現象に注目し,構造物に貼付けることによりはく離損傷を検出する手法を確立した.確認のため,コンクリート構造物のモデルを作成し,三点曲げ試験により補強CFRPのコンクリートからのはく離を光ファイバセンサで検知できること,また,予め埋込んでおいたアクチュエータによりはく離の補修を行えることを確認した.また,効果的な補修を行うためのセンサ及びアクチュエータの配置を設計した.
一方,貼付けたFRPは繊維方向には強度が高いが繊維と垂直方向には弱く,損傷が発生しやすい.そこで,FRPに生じる損傷をインテリジェント化によって検出,補修する手法へと研究を発展させた.FRPのマトリックス中に微細き裂補修のための接着剤粒子(平均粒径40μm)を分散させ,自己補修能力を持たせるインテリジェント化の試みを行った.FRPを製作する前段階として,エポキシ樹脂中に粒子を分散させた試験片を作成した.三点曲げ試験を行いき裂を発生させた後,加熱により粒子を活性化させ,き裂部の補修を行った.補修後の強度を測定した結果,補修効果が確認された.また,強度低下を最小限に抑えた上で補修効果を最大にするための最適な配合量は粒子を体積含有率で約40%であることが実験結果から判明した.

Research Products

• [Publications] 座古勝,裏垣博,小舘一浩: "光ファイバによる構造物のインテリジェント化に関する研究-光ファイバを用いたき裂のセンシング-" 材料. vol.44,No.499. 493-497 (1995)
• [Publications] 座古勝,高野直樹,辻上哲也,裏垣博,小舘一浩: "FRP貼付補強コンクリートのインテリジェント化に関する研究" 40th FRP CON-EX '95講演要旨集. B-9/1-B-9/3 (1995)
• [Publications] 座古勝,高野直樹,辻上哲也,裏垣博,小舘一浩: "光ファイバによる構造物のインテリジェント化に関する研究" 溶接構造シンポジウム講演論文集. 321-324 (1995)
• [Publications] 座古勝,高野直樹,辻上哲也,藤岡英典: "CFRP補強コンクリートのインテリジェント化" 第73期機械学会通常総会講演論文集. 96-1(II). 498-499 (1996)
• [Publications] 座古勝,高野直樹,藤岡英典: "CFRPの微細き裂の自己補修に着目したインテリジェント化に関する研究" 第26回FRPシンポジウム講演論文集. (1997)
• [Publications] 座古勝,高野直樹,藤岡英典: "繊維強化複合材料の微細き裂の自己補修に関する研究" 第74期機械学会通常総会講演論文集. (1997)