2022 Fiscal Year Research-status Report
高流動コンクリートのレオロジー定数推定法と振動および間隙通過を考慮した充填解析
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21K04355
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
山田 義智 琉球大学, 工学部, 教授 (80220416)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 建築構造・材料 / 高流動コンクリート / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種調合の高流動コンクリートのスランプフロー試験と，高流動コンクリートと同じ使用材料と調合で粗骨材のみを除いたモルタルのフロー試験，さらにはそのモルタルと同じ使用材料と調合で細骨材を除いたセメントペーストのフロー試験をそれぞれ行い，機械学習を用いて，ペーストに用いた使用材料と調合およびペーストのフロー試験結果より，モルタルの流動性（フロー値と150㎜フロー到達時間）を予測するとともに，モルタルに用いた使用材料と調合およびモルタルのフロー試験結果より，高流動コンクリートの流動性（スランプフロー値と400㎜フロー到達時間）の予測を行った。また，予測に際して，どの特徴量が予測に影響しているのかを，特徴量のPermutation Feature Importance (PFI)やShapley Additive Explanations (SHAP)およびPartial Dependence Plot (PDP)を用いて定量的に考察を行った。さらにJリング試験も併せて行い，間隙通過性の検討を行い，骨材が偏在するモデルを用いてMPS法による流動解析の再現性を確認した。
本研究は，高流動コンクリートの施工性を確認するスランプフロー試験の省力化を図ることを目的としており，実施が容易なモルタルのフロー試験と機械学習を用いて対象とする高流動コンクリートの流動性を予測できることが，研究の成果として示された。
今回の研究成果は，昨年度定式化したレオロジー定数予測式を用いることで，労力のかかる高流動コンクリートの試し練りによるスランプフロー試験を行わずとも，簡便なモルタルやペーストのフロー試験を行うことで，コンクリート充填解析に必要な高流動コンクリートの流動解析を可能にする可能性が高いことを示した。
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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
2021年度の成果である高流動コンクリートのスランプフロー試験によるレオロジー定数の予測を，2022年度では試験の実施が容易なペーストやモルタルのフロー試験結果と機械学習で予測できることを示した。この成果は，高流動コンクリートのレオロジー定数予測をより簡便化しており，研究は進捗している。
高流動コンクリートのJリング試験を行い，各種調合による高流動コンリートの間隙通過性を評価した。この結果を用いて骨材が偏在化する流動モデルを提案し，MPS法を用いた流動解析で高流動コンリートの間隙通過性を考慮した充填解析法の開発を行っており，研究は進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
機械学習を用いて予測する高流動コンクリートの流動性（フロー値や400㎜フロー到達時間）は第3者にはブラックボックスとなり，その展開が困難であることから，影響のある特徴量を厳選して応答曲面法による近似関数の提案を行い，その近似関数で高流動コンクリートの流動性を表せるようにする。
骨材が偏在化するモデルをさらに改良し，これを適用したMPS法によるJリングフロー試験の再現性を検討する。さらに，振動下における間隙通過性を考慮した高流動コンクリートの流動モデルに提案し，これを適用したMPS法による充填解析法を開発する。
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| Causes of Carryover |
実験に使用する設備を企業から無償でお借りできたことや，使用材料も無償で入手できたこと，さらには研究成果を発表した2023年3月開催の日本建築学会九州支部研究発表会がオンライン開催となったため余剰金が生じた。この余剰金は，次年度の当該科研費研究課題に関連する費用に充てた方が良いと判断した。
なお，この余剰金は，当該科研費研究課題に関連する論文発表旅費および掲載費用等に充てる予定である。
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