2019 Fiscal Year Research-status Report
Total solution system for ground disaster prevention, cogeneration and construction waste material recycling
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18K04341
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
横浜 勝司 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50299731)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 地盤補強 / 発電 / リサイクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生活水準を維持しつつ循環型社会の仕組みを構築するにはクリーンエネルギーを活用した新たな発電方法の開発が必要となる。建設廃棄物を工学的にリユースすることは土木事業のコストダウンや新規資源の採取削減に関して有益である。これらの事柄に地盤工学の観点から貢献するために、本研究では建設廃材を用いた地盤補強と発電の両立を図るためのトータルソリューションシステムを提案し、その実現可能性を検討した。
本研究では建設廃材としてアスファルト舗装再生砕石（アスファルト廃材）を採用した。提案したトータルソリューションシステムでは、地盤内にT字型の部材（PGユニット）を挿入し、その上部をアスファルト廃材で被覆することを想定した。PGユニットとアスファルト廃材の両者により地盤の支持力向上を図る。一方、PGユニット内部に地表面温度に反応して電力を出力可能な電子回路を内蔵することで日光照射を受けたアスファルト廃材の高い温度を活用した発電が可能となる。本研究では地盤の支持力向上効果を室内試験により、また地盤温度を活用した発電の可能性に関しては屋外計測によりそれぞれ調べた。
室内試験結果からアスファルト廃材被覆とPGユニット挿入によって、地盤の繰返し強度が向上することが明らかとなった。その際、PGユニットの杭部分の寸法が大きいほど繰返し強度向上すること、さらにアスファルト廃材が呈するクッション的挙動が繰返し強度向上に貢献することが示された。一方、発電に関する屋外計測が北海道内の4箇所で実施された。地下水の有無、計測実施箇所の土質の違い等、PGユニットを設置する条件が異なるものの、いずれの箇所でも最大で5ｍW程度の電力出力が見られた。出力電力をさらに向上するには、PGユニットの表裏面の温度差を大きくする工夫が必要であることが明らかとなった。
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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
本研究では室内試験および屋外計測の両者を実施することで一連の検討を進めているが、両者とも継続的に順調に実施できたことから概ね順調に進展していると考えている。本研究で施した力学的な工夫による地盤支持力向上のメカニズムが明らかになったこと、および屋外環境における電圧および電流の出力が研究1年目より向上したことで、本研究で提案している地盤補強、発電、建設廃材リユースの3者を同時に実現するシステムの実現可能性が示されたものと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度もアスファルト廃材と発電機能を搭載した補強部材（PGユニット）を用いた地盤の支持力向上効果および電力出力向上に関する研究を進めたい。
地盤の支持力向上に関しては、PGユニットの寸法および形状の違いの影響を検討する予定である。特に、PGユニット下部の杭部分の表面に凹凸をつけた場合の効果検証を中心に取り組みたい。発電に関しては、令和元年度までと同じ箇所での屋外計測を実施したい。PGユニット内部に内蔵する電子回路の見直しおよび増幅回路の活用、また、PGユニットの温度差を効率よく確保するための更なる工夫等の実施により、出力電力の向上に取り組む予定である。
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| Causes of Carryover |
発電に関する部材作成に必要な消耗品および試験実施に要する消耗品類を平成30年度に使用した物品の再利用により研究費の支出が抑えられた。生じた次年度使用額は、発電に関する部材作成に新たな消耗品を使用予定であるので、その購入に活用する予定である。
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Research Products
(4 results)
