2016 Fiscal Year Research-status Report
交流インピーダンス法を用いたコンクリートの電気化学的断層スキャンに関する基礎研究
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16K14335
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
福山 智子 北海道大学, 工学研究院, 助教 (60587947)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電気容量 / コンダクタンス / サセプタンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物質の断層構造を導電率などから画像化する電気インピーダンストモグラフィ（EIT）は，形状・質的情報の双方を安価に非破壊で得られる手法として主に医療分野で研究が進められている。本研究はEITによるコンクリートのトモグラフィ取得を目的としており，2016年度は以下を明らかにするため研究を実施した。
(1)周波数応答を利用した誘電率・導電率とコンクリート物性の相関の把握：コンクリートの微細構造は様々なスケールのコンデンサの集積であり，各コンデンサの検出に必要な周波数域の同定が必要となる。試験体に2電極の交流インピーダンス法を適用し，含水率とW/Cを変えることで細孔壁面と水分の接触界面量と誘電緩和特性の指標である電気容量やコンダクタンスの変化量，応答周波数の相関把握を試みた。電気容量とコンダクタンスは，材料自体の特性である感応電荷，導電電荷の挙動と外部回路から電極に供給される充電電荷の周波数応答によって解釈できる。測定結果より，各指標が示す電荷の挙動は，各材料の電気化学的特性（電荷の可動性と供給量）と試験体の幾何学的形状特性（電荷の可動性）に支配されており，この支配則は指標の周波数ピークに現れることが明らかになった。
(2)電圧応答を利用した誘電率・導電率とコンクリート物性の相関の把握：各種材料の電荷量や可動性が周波数特性に及ぼす影響について明らかにするために，導体・絶縁体からそれぞれ選定した材料をモルタルに埋設し印加電圧を変化させた。埋設材料や印加電圧を変えることで測定電極に到達する電荷の量や速度を変化させ，異なる材料同士が接触する界面挙動の把握を意図した。結果から，印加電圧の違いが電荷の移動速度を変え，埋設材料の違いが材料からの導電電荷，感応電荷の供給量，測定電極に到達する電荷量を変化させ，その変化を誘電緩和指標のピーク周波数域やその大きさから把握できることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の進展により，コンクリートなどのセメント硬化体を構成する各種材料の質的情報（電気化学的周波数特性）を明らかにすることができているが，トモグラフィ取得のための多点電極を用いた2次元的スキャニング，データをトモグラフィに変換するためのアルゴリズムに関する検討に遅滞が生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1次元的な測定データを2次元トモグラフィに変換するための技術について，文献調査や専門家の技術提供から情報を取得し，試験体の設計に反映する。
2016年度の研究から得られた電荷の挙動と試験体の幾何学的形状との相関についてより詳細に検討するため，2017年度は形状特性をパラメータとした試験体に対し実験を行う。
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| Causes of Carryover |
研究代表者の当該年度海外留学により，研究の進捗に遅れが生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試験体材料費として使用する。
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Research Products
(12 results)
