Evaluation of water penetration at concrete surface area by microwave heating and IR thermography

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K14290
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高谷 哲 京都大学, 工学研究科, 助教 (40554209)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 尚史 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (20422785) ; 内田 慎哉 富山県立大学, 工学部, 准教授 (70543461) ; 川崎 佑磨 立命館大学, 理工学部, 准教授 (90633222)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 水分移動 / コンクリート / マイクロ波加熱 / 赤外線

Outline of Annual Research Achievements

コンクリートの劣化はASRや鉄筋腐食に見られるように，水が関与するものが多く，水の経路を評価することが重要であると考えられる．コンクリート中の水分を評価する際には電気抵抗や誘電率の違いを用いて評価するのが一般的である．しかし，これらの手法では塩化物イオンを含有するコンクリートでは水分量が大きく評価されるなどの問題がある．コンクリート中の水分移動は細孔空隙を通る経路とひび割れを通る経路が挙げられる．そこで本研究課題では，主にひび割れを通じる経路に着目し，マイクロ波により加熱された水を赤外線サーモグラフィで観察し，水の移動のしやすさを評価しようとするものである．
ひび割れ幅を0.05mm，1.0mm，1.5mmに調整した試験体を作製し，試験を行い，ひび割れ幅の違いによりひび割れ部と健全部の温度差に違いが出ることが確認できた．これはひび割れ幅が拡大することでひび割れ中の水分量が増加することに起因すると考えられる．したがって，健全部との温度差が大きいほど水分が移動しやすいことを表していると考えられる．
また，加熱時間を変えた実験を行い，500Wで60秒までの過熱ではひび割れ幅が拡大しないことや，30秒程度の加熱でもひび割れ幅の違いに伴う温度差の違いが現れることも確認できた．
しかし，ひび割れ近傍の細孔空隙の状況によってはひび割れ周辺の高温領域が広く現れ，分解能が低下することことも確認された．そのため，定量的にひび割れ幅やひび割れの深さをを推定することは難しいが，0.05mm程度のひび割れであってもひび割れの有無を検出することは可能であると考えられる．