2021 Fiscal Year Research-status Report
Dynamic mechanism of frost damage on building materials considering supercooling and energy transfer
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20K04789
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
伊庭 千恵美 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10462342)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 円 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 建築研究本部 北方建築総合研究所, 研究主幹 (20462351) [Withdrawn]
高橋 光一 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 建築研究本部 北方建築総合研究所, 研究職員 (00826787)
福井 一真 神戸大学, 工学研究科, 助教 (00908767)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | 凍結融解 / 過冷却 / 凍害 / DSC / ひずみ / X線CT / 材料変形 |
Outline of Annual Research Achievements |
多孔質建築材料内の水分が凍結・融解を繰り返すことで割れや剥離を生じる「凍害」に関し、本研究では過冷却という現象に着目し、凍結・融解過程の材料変形および破壊に至るプロセスを検討する。 2021年度は、新しい示差走査熱流計(DSC)を導入し、まず前年度と同条件・同種の試料を用いて凍結・融解にともなう放熱・吸熱の測定を行い、再現性を確認した。従来の装置は液体窒素を用いて冷却を行っていたが、新しい装置は電子冷却によるため、安定した測定を繰り返し行うことが可能となった。結果として、前年度の実験結果を精度よく再現できた。さらに、DSCを用いて凍結によるより大きな放熱量のデータを得るため、測定時の試料から水分が蒸発することを抑制するためワセリン等を用いた方法を試したが、違いは見られなかった。 DSCで凍結・融解過程を経た試料に、実際にひび割れ等の破壊が生じているかどうかを確認するため、高精度のX線CT装置を用いて3次元画像を得た。凍結融解による明確なひび割れかどうかの判断が困難であったが、試料の作成方法について方針を立てることができた。
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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
前年度と同様に出張に制限があり、DSC測定回数はやや少なくなったが、新しい装置の導入により短期間で効率的に測定を行うことができるようになったため、大きな問題はない。X線CT装置による画像の取得については測定条件等を概ね決定できた。したがって、全体として進捗に遅れは生じていない。
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Strategy for Future Research Activity |
新しいDSC装置では試料のサイズを少し大きくすることが可能であるため、これまでは微小で検出が困難であった凍結・融解による放熱・吸熱量の差から、破壊エネルギーを算出することを試みる。また、DSC測定後のX線CT撮影において、凍結融解によるひび割れを明確に判断できるよう、DSC試料の作成時にできるだけ衝撃を与えないような方法を検討し、DSC測定前にもX線CT撮影を行うことなど、実験計画の見直しを行う。 出張の制限など研究者自身で測定を行うことが困難な場合には、外部の試験機関への依頼や、研究協力者への依頼など、計画通りに測定を遂行できる方法を検討する。研究者同士はオンラインミーティングを定期的に行い、情報を共有する。
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Causes of Carryover |
前年度同様、新型コロナウィルスの関係で出張が制限され、研究分担者の所属機関に滞在して行う実験を縮小したため、主に旅費の分で未使用額が生じた。その分は次年度の旅費および外部機関におけるX線CT撮影のための設備使用料に充てたい。ただし、出張の制限が継続する場合は、他の外部機関に試験を委託するなど、別途研究計画を遂行する手段を取り、その経費にも充てることとしたい。
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