Quantitative Estimate of Moisture Content and Volume Change of Hardened Cement Paste Exposed at Changing Thermal and Humidity Condition by using Neutron Radiography.

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26420434
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 沼尾 達弥 茨城大学, 工学部, 教授 (90164649)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 健 公益財団法人鉄道総合技術研究所, その他部局等, 研究員 (40450746) ; 大野 又稔 公益財団法人鉄道総合技術研究所, その他部局等, 研究員(移行) (50649390) ; 齊藤 泰司 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (40283684) ; 原田 隆郎 茨城大学, 工学部, 講師 (00241745)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 中性子ラジオグラフィ / セメント硬化体 / 水分移動 / 体積変化 / 表面撮影

Outline of Annual Research Achievements

２８年度までの研究的考察から、セメント硬化体内の水分の状態と、それを体積変化に結びつけるためのより正確な水分量の把握には、水分状態が異なる試験体端部の水分分布も含めて、試験体全体にわたる水分をより正確に計測する必要があり、その為には、試験体全体の水分分布を立体可視化することが効果的であると考えた。そこで、２９年度では、従来実験に用いた軸方向回転体である円筒供試体の端部の影響も含め、任意の不整形の試験体や内部欠陥を有する場合にも対応できる様に、医療分野で多用されるコンピュータ・トモグラフィ（ＣＴ）手法を応用することとした。これにより、様々な形状の試験体内部の水分挙動を３次元で表現することが可能となるとともに、その時間的変化を追うことで、水分量の違いにより発生する内部応力を伴う体積変化との関係を実現象に近い形で定量評価できる可能性を調べる実験的研究を行った。
実験は、２９年に運転が再開された京都大学原子炉実験所炉室水平試験孔：E2により行った。実験に用いた試験体は、従来の円筒供試体の他に、内部に水分を含ませた欠陥を配置したものや角柱型のセメント硬化体も併せて作成し、それを一定回転角度毎に、従来の撮影方法で平面ラジオグラフィ画像を取得し、試験体を360度回転させて基本画像を取得した。これらの画像をＣＴ解析することで、試験体全体の水分分布の立体画像化を行った。尚、取得画像については、散乱等の影響を除くために、予め画像補正方法により補正を行った画像を用いている。
これらの結果から、従来の平面画像に比べ、円筒試験体端部や角形試験体角部の水分分布の正確な測定が可能となること、また、立体可視化することにより、試験体内部の欠陥位置も正確に把握できることが示された。更に、これらの成果を用いることで、セメント硬化体内の水分分布と体積変化の関係について検討を行った。