2017 Fiscal Year Research-status Report
トンネルコンクリートへの科学的マネジメント導入のための漏水部劣化予測に関する研究
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16K06499
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| Research Institution | DAIICHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
岩波 基 第一工業大学, 工学部, 教授 (90435420)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 祐貴 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (70509166)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トンネル / コンクリート / 中性化 / EPMA / 漏水 / 劣化予測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.東京地下鉄のトンネルから供用年数90年～40年の建設年次が異なる地下鉄駅における改良工事で発生した撤去側壁の内面側から地山まで貫通するコンクリートコアの採取を平成28年度は6駅について行った．平成29年度は，さらに，同様のコンクリートコアを2駅について採取した．それらのコアについて，外観観察，配合推定，圧縮強度・静弾性係数，細孔径分布の測定，電子顕微鏡観察そしてEPMA分析を行い，中性化深さも計測した．その結果，今年度に採取した地下鉄トンネルの地山側の中性化速度は√t則によっているのではなく，止水用のコールタールの品質で決まることが再確認された．地下鉄トンネルの内面側の中性化速度係数が，現行のコンクリート標準示方書の方法では安全側の設計にならないことが判明し，地上構造物のコンクリートより中性化速度を2.8倍にせっていすることで，安全かつ合理的な設計が可能となるという知見を得た．その成果を，コンクリート工学年次大会，中国とのトンネルシンポジウムそして土木学会トンネル工学研究発表会に投稿した．
漏水による中性化の進行を定量化するためのコンクリートひび割れにおける透水試験は1ヶ月と3ヶ月の試験体についてEPMA分析を行い，漏水の初期にはセメントのCa成分の溶脱量が大きく，その後，3ヶ月では急激に減少する傾向が観察された．しかし，2ヶ月以降の漏水量が同じ条件で行った15体の供試体で大きくばらつきが生じた．さらに，1年後にはそのばらつきが大きくなったため，EPMA分析結果の評価を検討中である．また，1年間漏水させた試験体のEPMA分析の一部は現在も継続中である．
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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
1.日本の地下構造物のコンクリ－トのうちトンネルは，ＪＲ各社が管理するものでも，10年後に供用年数が50年を超えるものが約50%の1400kmとなる．また，東京地下鉄のトンネルでも10年後に供用年数が50年を超えるものが約50%となる．したがって，全線に亘って同じように詳細な点検を行うことは物理的に不可能である．そこで，維持管理コストの削減を図るためには，劣化予測を行い，重点的に点検する箇所と頻度を合理的かつ経済的に設定することが必要である．しかし，日本においては笹子トンネル事故を契機にトンネルの維持管理が重要であることが認知されたが，平成25年度の全国的なアンケートでトンネルの点検と維持管理と十分行うことが技術者の数及び体制から困難であることが判明した．そこで，本研究ではトンネルのコンクリートを主に対象とし，劣化の種類を明確にして，とくに，劣化速度の著しいものを塩化イオン含めて２，３の要因に考慮したうえで，トンネルコンクリートの漏水の水質と劣化メカニズムの関連を明確にすることを目的とする．また，トンネルコンクリートの漏水で，とくに，劣化を生じる作用となる因子を実構造物における調査から特定する．さらに，因子ごとの劣化速度，漏水量と劣化の進行速度および劣化の進行状況は明確になっていないため，他の劣化因子が無い状態で漏水実験を行い，漏水部の化学的な分析によって漏水量と主たる劣化速度の定量的な把握を行う．これらの結果から漏水の生じているトンネルコンクリートの劣化予測方法を確立することを目的とするものである．
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| Strategy for Future Research Activity |
3.東京地下鉄のトンネルは供用年代によって施工方法が大きく異なり，中性化速度への影響が著しいことが判明した．具体的には，第二次世界大戦以前では，地上部を閉鎖して地下鉄トンネルの構築を行ったが，戦後は地上部の交通を通したまま狭隘な地下部で施工を行った．そのコンクリート品質への影響がEPMA分析では観察されたが，細孔径分布の測定と電子顕微鏡観察における結果の分析が残っている．
また，漏水による中性化の進行を定量化するためのコンクリートひび割れにおける透水試験における1年間の試験体についてEPMA分析を完了させ，漏水量と漏水速度がセメントのCa成分の溶脱量に与える影響を定量化する予定である．
そして，上記のふたつの結果を総合的に判断し，トンネルコンクリートの劣化予測方法を提案する．なお，今回は東京地下鉄を対象に研究を行ったが，上下水道や電力，道路，通信など用途によってトンネル内部の環境作用が大きく異なるため，用途ごとのトンネル内部の環境データを収集し，次年度以降のトンネル劣化予測方法の確立を進める予定である．
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| Causes of Carryover |
1年間漏水実験を行った供試体15体についてEPMA分析の試験体を作成することに時間がかかり，EPMA分析のレンタル費用が，すべての供試体について分析完了しないと請求額が確定しないため．
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Research Products
(3 results)
