2022 Fiscal Year Final Research Report

Form Optimization of Reinforcing Materials for Concrete Based on the Novel Stress Measurement Techniques

Research Project

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Project/Area Number	20H02302
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 23010:Building structures and materials-related
Research Institution	Tokyo University of Science
Principal Investigator	Kanematsu Manabu 東京理科大学, 創域理工学部建築学科, 教授 (00312976)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	諸岡聡国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所物質科学研究センター, 研究副主幹 (10534422) 西尾悠平東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (20793334) 向井智久国土技術政策総合研究所, 建築研究部, 室長 (30318208) 宮津裕次東京理科大学, 理工学部建築学科, 准教授 (70547091)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	中性子回折法 / メゾスケール解析 / 鉄筋 / 付着 / 自由形状補強材 / 応力測定
Outline of Final Research Achievements	This study conducted a series of experimental and analytical investigations using an innovative nondestructive measurement technique, neutron diffraction, as a core technique、aiming to answer the question, "What is the optimal form of reinforcement for RC? The bond stress of deformed steel bars with different surface geometries was experimentally investigated using free-form fiber reinforcement by neutron diffraction and 3D printing techniques and verified by mesoscale analysis in a general-purpose FEM. The analysis showed that it is possible to evaluate the effect of shape change on adhesion properties qualitatively. Experiments with free-form reinforcement showed experimentally and analytically that shape change has little effect on the increase in bonding stress. In contrast, it is confirmed that the reinforcement with a mechanical anchorage mechanism affects the suppression of sliding behavior.
Free Research Field	コンクリート工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では，「表面処理や節形状，配筋方法が鉄筋コンクリートの付着にどのように影響を与えるか？」について，中性子回折法でしか得られない付着応力分布の非破壊分析により実験的・実証的に明らかにするとともに，FEMによるメゾスケール解析による評価手法の構築を行った。これらは，現在の鉄筋コンクリート構造の評価につながるだけでなく，今後，環境対応コンクリートやジオポリマーコンクリート，3Dプリンティングコンクリートなど新たな材料の出現に伴い必要とされる新たな補強材の評価および最適形状の探求に貢献するものと考える。