2017 Fiscal Year Annual Research Report
Estimation of adhesion amount of airborne sea salt on coastal structures and prediction of their deterioration due to corrosion
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15H02261
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
八木 知己 京都大学, 工学研究科, 教授 (30293905)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 良和 京都大学, 工学研究科, 教授 (10283623)
安 琳 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40576237)
白土 博通 京都大学, 工学研究科, 教授 (70150323)
野口 恭平 京都大学, 工学研究科, 助教 (70802685)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 飛来塩分 / 海塩粒子 / 付着塩分 / 腐食 / 塩害 / ドライガーゼ法 / 維持管理 / 支承 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
観測実績が豊富なドライガーゼ法による捕集塩分量を利用して大気中塩分濃度を評価するため，ガーゼの圧力損失を風洞実験から明らかにするとともに，結果を数値流体解析（CFD）に利用することで，ガーゼの効果を適切に考慮しなければ流れ場性状は大きく異なるものになることを明らかにした．一方，橋梁表面の付着塩分については，3主I桁を有する鋼橋に対して2次元的な表面温度解析および結露発生解析を行い，ウェブ部とフランジ部では結露発生量が異なり，その結果として腐食性状にも違いが生じる可能性を明らかにした．また，塩分がコンクリートに付着した場合について，移流拡散方程式を用いたコンクリート内部の塩化物イオン分布の評価モデルを用いることで，乾湿繰り返しの影響でコンクリート内部の塩化物イオンは外部へと洗い出されるものと深部へと侵入するものが存在し，結果として深部の塩化物イオン濃度を上昇させることを明らかにした．
単独で存在する橋梁路面から飛散した凍結防止剤について，塩分粒子の諸元や接近風速などの条件次第では，橋梁下流側に生じる渦の影響で，凍結防止剤が橋梁主桁表面に到達することを明らかにした．
モンテカルロシミュレーションを利用することで，大気中塩分濃度や風速および付着塩分量の統計的な評価が可能であることを明らかにした．また，確率分布による直接的な表現が難しい風向について，風向と風速の2変数を風速の直交する2変数で表現する手法を提案し，その妥当性や適用性を明らかにした．
40 年間使用されたBP-A 支承および新規支承に対して各種実験を行い，劣化した支承の挙動は設計で想定しているものとは大きく異なること，上沓の滑り面のメッキが剥がれて腐食し大きく平滑性を失っていること，およびベアリングプレートと下沓に生じる固着の原因などを明らかにした．
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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
当初より予定していた研究テーマのほぼ全てにおいて，着実な成果が出ており，進捗状況は順調といえる．昨年度から新たに検討対象とした凍結防止剤に関する研究についても，海塩粒子に関するこれまでの研究を応用しつつ，維持管理の上で有益と考えられる新たな知見を得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，平成27年度，28年度，および29年度の研究と同様に，以下に挙げる項目について，検討を行う予定である．１．「橋梁周辺の気象要素シミュレーション」として，領域気象モデルを用いた任意地点の気象要素算出を継続し，さらに多地点を対象としてその精度検証と改善策の検討を進める．領域気象モデルは一般に風速を過大に評価する傾向にあり，本研究において実際にそのような結果が得られる場合には，数値流体解析（CFD）によって高解像の流れ場情報算出し，領域気象モデルの計算結果を補正する手法を検討する．２．「橋梁周辺の飛来塩分濃度の推定」として，特にドライガーゼ法に着目し，風洞実験とCFDを併用しつつ捕集装置周りの流れ場特性を明らかにし，捕集塩分量と実際の大気中塩分濃度との関係を明らかにする．同時に，領域気象モデルによる任意地点の大気中塩分濃度の算出や，凍結防止剤の飛散に起因する塩分の影響も考慮する．３．「橋梁各部位の付着塩分量の推定」として，壁面近傍の粒子挙動に着目した塩分付着機構に関する物理モデルの改良，橋梁周りの流れのシミュレーション手法の検討，および付着塩分量を低減するための手法を検討する．４．「降雨と結露による付着塩分の洗浄効果とコンクリート内部における浸透塩分量のモデル化」として，降雨や結露による洗浄効果も加味した表面付着塩分量の推定方法の精緻化を検討する一方，橋梁の各部材表面における水の流れを定性的に確認する．さらに，微小ひび割れの影響も考慮しつつ，コンクリート内部における浸透塩分量と分布のモデル化を行う．５．「腐食した金属支承の性能評価」として，実際に腐食した金属支承の性能を載荷試験によって評価すると共に，構造物の維持管理戦略に資するデータを収集する．
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