2019 Fiscal Year Research-status Report
混入繊維により形成される導電経路を利用したFRCCの欠陥評価に関する基礎的研究
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19K15143
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Research Institution | Miyakonojo National College of Technology |
Principal Investigator |
浅野 浩平 都城工業高等専門学校, 建築学科, 助教 (90735119)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 繊維補強 / ひび割れ幅 / 電気抵抗率 / 導電経路 / 繊維配向性 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、鋼繊維補強セメント系複合材料(SFRCC)に導電経路が形成される繊維混入率を、数値計算によるシミュレーションおよび実験の両方から検討し算出すると共に、繊維混入率とひび割れ幅を主な実験因子とした電気抵抗を測定し、健全時との比較により繊維混入率-ひび割れ幅-電気抵抗率関係の構築を行う。これにより構造物の劣化度診断に応用することを最終的な目的としている。 令和元年度については、導電経路をシミュレーションするソフトウェアを構築し、任意の大きさの直方体空間内に、任意の繊維配向性と体積繊維混入率で短繊維を分散させ、短繊維同士の接触による導電経路形成の解析を行った。その結果、配向性の差異に関わらず、繊維混入率が概ね1%程度から空間全体を充填することが可能な導電経路が形成することがわかった。さらに、ひび割れを任意の場所に発生させたところ、形成された導電経路を構成する短繊維の本数はひび割れ幅の拡大に伴って減少し、体積繊維混入率が小さいほどその変化率は大きいことがわかった。 また、電流を印加させながらSFRCCの曲げ試験を行い、ひび割れ幅と電気抵抗率の関係について測定を行った。供試体は鋼繊維を体積繊維混入率で1~5%の範囲で作成した。健全時の電気抵抗率は鋼繊維の混入量が多くなるほど小さくなったが、それらの値は絶縁体に近く、ひび割れ後の電気抵抗率の変化は確認できなかった。そこで導電助材として、黒鉛粉末を数%混入させたところ、10Ωm程度にすることが可能となった。これによって、曲げ試験下では初期ひび割れに対しては顕著な電気抵抗率の変化を確認することができた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ひび割れ幅拡大に伴う電気抵抗率の変化が想定よりも大幅に小さかったことから、導電経路シミュレーションの結果を踏まえて、SFRCCの調合設計および打設方法といった改善策の検討を当初の予定に追加して行っているため。
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Strategy for Future Research Activity |
ひび割れ幅、ひび割れ本数、繊維寸法の変動因子を更に追加して、SFRCCの導電経路の拡大および喪失に関する基礎的な挙動について、数値計算によるシミュレーションを通じて考察する。ひび割れ幅-電気抵抗率関係の測定実験については、曲げ試験よりもひび割れ幅がより断面に対して一様に生じる一軸引張試験を行い、曲げ試験の結果との比較を行う。
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