2018 Fiscal Year Research-status Report

破壊力学（エネルギー論）に基づく凍害機構の新たな解釈の提案

Research Project

Project/Area Number	17K06641
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	伊庭千恵美京都大学, 工学研究科, 准教授 (10462342)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	谷口円地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 建築研究本部北方建築総合研究所, 主査 (20462351)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	凍害機構 / 熱力学 / 破壊エネルギー / 熱分析 / 多孔質材料 / 熱水分同時移動解析
Outline of Annual Research Achievements	建築物の長寿命化における大きな課題として、多孔質建築材料の凍害劣化が挙げられる。本研究は、凍結融解過程で系に出入りする熱エネルギーの一部が材料に仕事をし、破壊エネルギーとして吸収される結果、塑性的な変形に至るのが凍害の現象であるという考えに基づき、劣化現象と破壊に消費されたエネルギーを対比する手法で、凍害劣化のメカニズムの新たな解釈を提案するものである。平成30年度は、焼成温度が異なる2種類の焼成材料、セメントペースト、ケイ酸カルシウム板を対象とし、DSC（示差走査熱量計）を用いて凍結融解作用下での熱量の出入りを測定した。凍結水量の違いにより凍結融解時のエネルギー変化量が大きく異なることが確認できた。また、破壊時に消費されるエネルギー収支を再考し、破壊エネルギーの一部が熱に変換されること、発生した熱はDSC装置による冷却に伴い放出され、凍結融解後の試験体のエネルギーは見かけ上減少するという考え方を整理した。本測定において凍結融解後のすべての試験体のエネルギー変化量はほぼ0となり、この減少分を検出することはできなかった。次にTMA（熱機械分析）により、同種材料の凍結融解によるひずみを測定した。各試験体で残留ひずみが生じ、破壊が生じたことを確認した。DSCで凍結により同等のエネルギー変化を生じたにも関わらずTMAで検出した変形量が大きく異なる材料があることがわかった。さらに、同種の材料の凍結融解試験、引張強度試験、破壊靭性試験を行い、凍結融解による劣化のメカニズムを検討するための基礎情報を蓄積した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 材料物性の異なる試料について、DSC、TMA、凍結融解試験、引張強度、破壊靭性等の測定を行い、凍結融解によるエネルギー変化と破壊のメカニズムを検討する基礎情報が蓄積されたため、順調に進捗しているといえる。
Strategy for Future Research Activity	凍結融解を考慮した二次元の熱水分移動解析を行い、TMAや凍結融解試験など様々な条件下で材料内含水率・含氷率の分布を予測する手法を確立する。また、X線CTを用いて凍結融解時に生じるひずみを検出し、破壊のメカニズムをより明確にする。
Causes of Carryover	最終年度に論文投稿を行う際に使用できるよう、英文校正費を次年度に残した。また、次年度使用額は2019年6月に行われる国際会議へ出席するための旅費および共同研究先への旅費、新しく始めるＸ線ＣＴの実験用の器具の購入に充てる予定である。