2018 Fiscal Year Research-status Report
Evaluation of freezing damage of soil pavement using X-ray CT image analysis and pore size measurement
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18K04300
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
河村 隆 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (50324231)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅崎 健夫 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (50193933)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 舗装工学 / 歩行者系舗装 / 土系舗装 / 積雪寒冷地 / X線CT / 凍結融解 / 細粒分含有率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①表面（凍結面）から内部への凍結速度の定量評価，②表面から内部への凍害劣化進行の定量評価：申請備品であるペルチェ素子型一次元凍結融解試験装置の作製を開始した．
③凍害劣化に影響する細孔径分布の同定，④凍害劣化と材料特性の関係：まず，細粒分含有率を変化させるために，使用する土質材料について検討した．当初計画していたDLクレーと大学構内より採取した若里シルトに対して，細骨材の吸水率試験を適用した．DLクレーは一般的な土質材料と異なり，吸水率が極めて低いことから，若里シルトと佐久土を混合して使用することとした．次に，粒径0.02ｍｍ未満の細粒分の含有率7～46%の異なる土系舗装供試体に対して，繰返し簡易凍結融解試験を実施した．打設後28日間養生した試料をコア抜きして供試体（初期高さ60mm，初期直径72mm）とした．供試体をプラスチック容器（内径：110mm）に入れて水浸させ，24時間静置して吸水させた．水浸したままの状態で凍結融解を繰り返した．凍結・融解後にX線CT撮影を実施し，CT画像および供試体の高さの変化に基づいて，凍結融解特性について検討した．その結果，以下の主な知見を得た．(1)凍結膨潤に伴う鉛直ひずみが3%程度よりも大きくなると，土系舗装の内部にクラックが顕著に生じる．(2)0.02mm未満の細粒分が30%よりも多くなると，凍結融解の影響を大きく受ける．凍害による劣化が顕著となり，適用には注意が必要である．(3)0.02mm未満の細粒分が10%以下の場合，凍結時の変形は1%未満であり，凍害による劣化が少ないと示唆される．
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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
①表面（凍結面）から内部への凍結速度の定量評価，②表面から内部への凍害劣化進行の定量評価：申請備品であるペルチェ素子型一次元凍結融解試験装置の作製を開始した．装置の検定，①，②に関する検討は，次年度以降に行うこととした．
③凍害劣化に影響する細孔径分布の同定，④凍害劣化と材料特性の関係：ペルチェ素子型一次元凍結融解試験装置を用いた一次元凍結融解試験における試験条件を設定するために，粒径0.02ｍｍ未満の細粒分の含有率に着目した簡易凍結融解試験を実施し，基礎データの蓄積を行った．得られた知見に基づくことにより，①～④および⑤凍害劣化の微視的メカニズムの解明の検討を効率よく実施することが可能となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
ペルチェ素子型一次元凍結融解試験装置（申請備品）の検定試験として，多くの試験データを有している土試料（混合佐久土）を主材料として用いた凍結融解試験を実施する．打設時に測点として樹脂ボールを添加して作製した供試体に対して，一次元凍結融解試験を実施する．凍結過程において，所定の間隔でX線CTスキャナによる撮影を行い，得られた画像データに基づいて，①表面（凍結面）から内部への凍結速度の定量評価，②表面から内部への凍害劣化進行の定量評価，を実施するための手法を確立する．確立した手法によって，①表面（凍結面）から内部への凍結速度の定量評価，②表面から内部への凍害劣化進行の定量評価，に関する検討を行う．また，試験前および試験終了後の供試体に対して，水銀ポロシメーターによる細孔径分布の測定を外注にて実施する．試験前後の細孔径分布を比較し，凍害劣化に影響を及ぼす細孔径分布の範囲および全空隙体積を求め，③凍害劣化に影響する細孔径分布の同定を行う．さらに，主材料となる土試料として，混合佐久土に若里シルトを所定の割合で混合し，細粒分含有率の異なる主材料から土系舗装供試体を作製する．試験結果に基づいて，④凍害劣化と材料特性の関係を明らかにする．さらに，①～④から得られる結果を関連づけることにより，⑤凍害劣化現象およびその機構について検討する．
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| Causes of Carryover |
（次年度使用額が生じた理由）
ペルチェ素子型一次元凍結融解試験装置（申請備品）の作製を発注したものの，設計変更により納品が年度内に間に合わなかったため，次年度使用額が生じた．
（使用計画）
次年度使用額は，6月以降に納品予定のペルチェ素子型一次元凍結融解試験装置に使用する．平成31年度請求額は当初の予定通り，消耗品費，論文投稿料や旅費として使用する計画である．
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