微小空隙中の液状水の粘性挙動の解明とコンクリートの耐久性能評価

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20860061
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 岡崎 慎一郎 Ehime University, 理工学研究科, 助教 (30510507)
• Keywords: コンクリート / 耐久性 / 空隙構造 / 液状水の粘性 / ダルシー性 / 壁面組成 / 中性化 / 塩化物イオンの実効拡散係数

Research Abstract

コンクリート中の微小空隙における液状水の粘性挙動の解明と,その数理モデルに基づく耐久性能評価を目的として初年度は以下の研究を実施した.
1.分子動力学法を用いて,ナノスケールの狭小空隙における液状水の粘性挙動を数値実験により確認した.壁面の組成,分子構造を変化させた場合の粘性挙動の相違を明らかにした.また壁面に吸着された水分子に,外力を加えたときの挙動から,始動摩擦抵抗,停止摩擦抵抗の存在を確認し,微小空隙中を有する多孔体の非ダルシー性の存在を直接的に証明した.2.セメント硬化体のひび割れのような,マイクロメートルオーダーの空隙における液状水挙動を明らかにするために,亀裂を導入したコンクリート供試体の透水試験を行い,圧力勾配と流量における非ダルシー性を確認した,亀裂面の凹凸をレーザー変位型で測定し,その結果を基に再現したバーチャル狭小空間における透水シミュレーションにより,実験で確認されたような非ダルシー性は,凹凸形状によって形成される渦が支配要因であることが明らかとなった.3.種々の養生を施したコンクリートを対象に,実効拡散係数,中性化深さ,ならびに連続空隙量を測定した結果,連続空隙率と実効拡散係数,連続空隙率と中性化深さには高い相関が見られることが確認された.また,セメントの一部をフライアッシュ置換したものについても同様に高い相関が見られたことに加え,置換率の増加すなわち空隙壁面のCa/Si比が減少した場合,同一連続空隙率であっても実効拡散係数,中性化深さが小さくなることが明らかとなった.