2019 Fiscal Year Annual Research Report
The Development of Multi-Scale-Mechanical Model Considering Hydration and Deterioration Process of Cementitious Material
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18K13812
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
三浦 泰人 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10718688)
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2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | セメント系材料 / メソスケール / Ca溶脱 / 硫酸劣化 / 力学特性 / 固相の変質 / 劣化予測シミュレーション / 構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、セメント系材料の材料劣化前後の力学挙動をセメント固相の変化から解明し，実験と数値解析を駆使しながらそれらの関連性を統一的に評価可能なマルチスケール力学モデルを構築することを目的としている。
実験的研究では、セメントペーストの力学特性を同定する上で最適な前処理方法（水和停止＋乾燥処理）を決定、W/Cと前処理環境の相対湿度によるセメントペーストの力学特性評価を行った。その結果、乾燥処理におけるRHに応じて曲げ強度が4倍以上変化することを明らかにするとともに、水和停止をしなければ乾燥処理において乾燥収縮の影響によって力学特性が大きく低下することを明らかにした。また、硝酸アンモニウム溶液を用いたCa溶脱後のセメントペーストの固相の変質を評価した。固相の変質として、TG-DTAおよびSEM/EDSによって水酸化カルシウム量とCa/Si比を測定して断面内の劣化分布を評価した。断面内の劣化分布がある状態でのCa溶脱後のセメントペーストの力学特性の同定は成功した。
解析的研究では、複合相モデルの開発と連成解析システムの再構築・高度化を図った。熱力学的相平衡計算を導入したCa溶脱と硫酸劣化のシミュレーションを開発して、Ca溶脱、硫酸劣化、硫酸塩劣化による固液相の変質プロセスを簡易に再現できることを確認した。また、骨材を直接モデル化した複合相モデルの開発に成功し、骨材の径、数をランダムに配置可能な解析手法を構築した。これによりセメントペーストーモルタルーコンクリートのスケール相互互換を可能とする枠組みが完成した。
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