2017 Fiscal Year Research-status Report
中性子イメージングによる鉄筋コンクリート内部の変形解析と付着モデルの検証
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17K05125
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
鈴木 裕士 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, リーダー (10373242)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兼松 学 東京理科大学, 理工学部建築学科, 教授 (00312976)
高村 正人 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 上級研究員 (00525595)
甲斐 哲也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究副主幹 (90354737)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 中性子イメージング / 鉄筋コンクリート / 変形 / 画像解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、従来の画像解析法と組み合わせたコンクリート内部の非破壊ひずみ計測技術を開発するとともに、鉄筋とコンクリート間の付着滑り挙動を直接観察することにより、これまでに提案されてきた付着すべり挙動モデルを検証することを目的としている。本研究で開発する測定技術は、コンクリートに分散させたマーカを中性子イメージングにより撮影し、その透過像にあるマーカの動きを定量的に評価することで、コンクリートの変形状態を解析するものである。まず、理化学研究所の小型中性子源RANSを用いた中性子イメージングにより、コンクリートに分散させるマーカの最適条件を検討し、中性子吸収材である酸化ガドリニウムを混ぜたセメントペーストの小片がマーカに適していることを明らかにした（以降、Gdマーカと称する）。次に、大強度陽子加速器施設J-PARCの物質・生命科学実験施設MLFにあるエネルギー分析型中性子イメージング装置RADENを用いて、Gdマーカを分散させたコンクリートの二次元透過像の撮影を行った。その結果、板厚50mmでもコンクリート内部に分散させたGdマーカを捉えられることが分かった。次に、高速フーリエ変換を応用した画像解析手法を考案し、二次元透過像から抽出したGdマーカの重心座標を決定することに成功した。ステージ移動量に対するGdマーカ座標の変化を評価した結果、ランダム形状のGd マーカを用いた場合には、移動量の測定精度（標準偏差）はおおよそ±110μmであったが、Gd マーカを球状化するとともに、粒径を統一することにより、±50μm以下の測定精度を達成した。
以上に示したように、平成29年度の研究を通じて、中性子イメージングを用いたコンクリートの変形挙動評価のための基礎基盤技術が整備できた。
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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
今年度計画していたマーカの最適化を完了するとともに、その二次元透過像よりマーカ座標の抽出にも成功し、±50μm以下の測定精度で変形解析が可能であることを明らかにした。一方、ひずみ解析技術の開発については、当初計画から遅れているものの、上記の通り、これらを実施するために必要なマーカ座標抽出技術の開発は完了している。また、ひずみ解析技術の開発に必要な解析環境の整備も完了していることから、平成30年度中に本技術開発の完了を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、得られたマーカ座標を有限要素解析に取り込む技術を開発するとともに、有限要素技術と画像解析技術を組み合わせたひずみ解析技術を開発する。また、J-PARC・MLFのRADENを用いて、マーカサイズや分散条件の最適化により、変形解析精度の向上を図る。万一、RADENの利用ができない場合には、国内外にある研究炉等を利用した実験を行うことで、目的達成を目指す。
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| Causes of Carryover |
（理由）平成29年度に予定していたひずみ解析技術の開発を次年度に変更したことに伴い、それに必要な打ち合わせ旅費を平成30年度に変更したため。
（使用計画）ひずみ解析技術開発に係る打ち合わせのための旅費に充てる。
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