2017 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of Thermodynamic Non-Equilibrium Prediction Model for Frozen Water Volume Based on Probability Distribution of Supercooling
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15K06319
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岸本 嘉彦 室蘭工業大学, 工学研究科, 助教 (30435987)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 過冷却 / 凍害 / 耐久性予測 / 熱水分移動 / 確率分布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，建築壁体に生じる凍害劣化の主要因と考えられている過冷却現象を確率的に考慮した耐久性予測モデルの開発の一環として，本研究では対象材料をモルタルに限定し，凍結温度（過冷却解消温度）の確率分布に基づき，任意の最低到達温度における瞬間的な凍結水量を確率的に予測する解析モデルの確立を目的とする。
本年度は，昨年度まで使用していた10mm角の微小要素が15個連続した微小要素連続体を想定し，10×10×150mmのモルタル試験体を用いた本実験を実施した。各測定点における瞬間的含氷率増加量を算出するために，他の測定点において生じた過冷却解消による温度上昇の影響を除去しなければならない。そのために，まずは各測定点における温度上昇を単位励振とした単位応答を理論的に導出し，これを連立方程式として実測結果を再現することにより，各測定点の温度上昇量を算出する方法を確立した。
次に，実測結果より微小要素連続体における過冷却解消温度と瞬間的含氷率増加量の発生確率密度分布をそれぞれ得た。今回の条件においては最初の過冷却解消発生範囲は深さ5～45[mm]であり，誘発により過冷却解消が引き起こされた範囲は深さ95[mm]までとなった。
微小要素の過冷却解消に関する確率密度関数と三相系熱水分同時移動解析を組み合わせ，微小要素連続体の瞬間的含氷率増加量の発生確率を算出した結果，瞬間的含氷率増加量が少量の範囲において危険側の評価となったが，凍害発生の観点からはこの範囲の誤差は無視できる可能性が高い。
耐久性予測の観点から，提案した確率予測モデルは十分な妥当性を有していると言える。
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