2019 Fiscal Year Annual Research Report
Deformation analysis inside reinforced concrete using neutron imaging technique and verification of bond model
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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 原子力科学研究所 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, 光量子工学研究センター, 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 / 有限要素解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、従来の画像解析法と中性子イメージング技術とを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。
前年度（平成30年度）までに、コンクリートに分散させたマーカ（中性子に対して高い減衰特性を示す酸化ガドリニウム粉末を混和したセメントペーストで製作した球状マーカ）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、コンクリート内部の変形状態を約50ミクロンの精度で測定できる技術を開発した。また、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、有限要素解析と画像解析技術を組み合わせたコンクリート内部のひずみ解析技術を開発した。
令和元年度は、前年度までに開発したひずみ解析技術の検証のため、コンクリート表面に描いたマーカの動きよりコンクリート表面の変形解析を行った。その結果、Green-Lagrangeのひずみテンソルを用いた変形解析により、精度の高い変形解析が可能であることが分かった。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のエネルギー分析型中性子イメージング装置RADEN（BL22）を用い、引張負荷を載荷した鉄筋コンクリート内部の変形挙動を、開発したひずみ解析技術によって測定した。ここでは、表面の変形状態も同時測定しながら、内部の変形状態と比較した。その結果、表面に発生したひび割れが内部にまで到達していない可能性を明らかにするなど、本技術がコンクリート内部の変形状態の評価に有効な手段であることが分かった。
以上から、これまでの研究を通じて、コンクリート内部の変形状態を非破壊・非接触で評価可能な測定技術を開発することができた。
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| Remarks |
学会発表の1件は日本建築学会大会学術講演会材料施工部門若手優秀発表賞を受賞。
東京理科大学大学院理工学研究科建築学専攻にて修士論文「中性子イメージング技術を用いた鉄筋コンクリート内部の変形解析技術に関する研究（上野一貴、2020年3月）」として発表。また、その修士論文は、2020年日本建築材料協会優秀学生賞を受賞。
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