2014 Fiscal Year Research-status Report
X線CTとPTVを用いたコンクリート内部の変形計測手法の開発
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26630207
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
麓 隆行 近畿大学, 理工学部, 准教授 (30315981)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹原 幸生 近畿大学, 理工学部, 教授 (50216933)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | コンクリート / X線CT / PTV / 変形計測 / トレーサー / モルタル / 画像計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，コンクリート内部の局所的な変形挙動を計測する手法を開発することを目的とし，トレーサーの選定，ポリマーコンクリート等による計測手法の確立，載荷や劣化したコンクリートへの適用性の3段階で研究を進める予定である．
平成26年度は， X線CTによる計測で，適切に位置を同定できるトレーサーとなる粒子の選定を主に実施した．X線CTは，X線吸収係数の空間分布を計測する手法である．すなわち，コンクリート中の素材よりも密度が高く，0.123mm/pixelの画素で認識できる粒径の粒子を選定することが重要だと考えられる．そこで，密度が3.0g/cm3以上の粒子，アルミナ（密度3.98g/cm3），酸化鉄（密度4.90g/cm3），ジルコニア（密度6.06g/cm3）に着目した．それぞれの素材で0.3および0.5mmの粒子径を対象として，全体積中に0.5%混入したW/C=65%のモルタルを作製した．まず，X線CTにより得られた断面画像を確認した．その結果，0.3mmの粒径であれば，アルミナや酸化鉄を用いた場合には目立たなかったが，ジルコニアを用いた場合に白色の輝度が高くなった．また，粒子が大きいと，密度が低いアルミナでも粒子位置を確認できた．一方，混入したモルタルの圧縮強度を確認したが，粒子の種類や粒径に関係なく，45.4～46.6MPaとほぼ同程度となった．以上から，ジルコニアを加えたものが，モルタルとの輝度の差が出ており，粒子分離が可能だと考えられた．また，粒径の小さい方が，数が多くモルタル全体に分布しており，細かい応力の変形を求めることが可能だと考えられた．今後，計測精度との関係から，最終選定をしたいと考えている．
また，年度後半では，3次元PTV計測のための基礎技術の検討を始めた．現在，その検討を継続している．
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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
本研究では，コンクリート内部の局所的な変形挙動を計測する手法を開発することを目的とし，トレーサーの選定，ポリマーコンクリート等による計測手法の確立，載荷や劣化したコンクリートへの適用性の3段階で研究を進める予定である．本年度は，平成26年度は，まずX線CTによる計測で，適切に位置を同定できるトレーサーとなる粒子選定を中心に実施する予定であった．結果として，予定どおりの研究が進行し，トレーサーの候補を選定することができた．また，その後の展開として，平成26年度から取り組む計測精度に関する第一歩を踏み出せていることから，おおむね順調と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度の結果を受けて，平成27年度では，3次元PTVを実施し，精度よく内部変形を計測できる再構成画像のX線吸収係数の推定誤差の最小化とトレーサーの混合量を選定することを目的とする．
まず，PTVでの測定精度の向上のため，3次元画像の機械的誤差を最小にする手法を検討する．固定状態のセラミック球をX線CTで10回撮影し，その位置情報を確認する．次にXYZ軸ステージに試験体を載せ，0.5mmずつ，10mmまでXYZ方向に移動させた際の移動計測を実施する．以上の結果から，機械的誤差を最小にするための計測点の大きさや座標変換手法を確認する．次に，ポリマーコンクリート供試体の圧縮応力下での変形を計測し，座標変換による誤差低減の状況を確認する．また，材料内部の変形分布をなめらかに評価できているのかを判断基準とし，トレーサーの混合量を調整し，選定する．さらに，これらの画像を用いて，3次元PTVの適用性や計測精度向上も検討する予定である．
平成28年度では，選定した条件での計測手法を用いて，コンクリートの圧縮強度試験，引張試験や，アルカリ骨材反応，凍結融解試験などの計測を実施し，その適用性と課題を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
研究としては順調に進んでいたが，平成26年度末に主たる装置であるX線CTが故障した．そのため，平成26年度末から進める予定であった計測精度の改善に関する研究を進めるに至らず，治具や材料の購入を次年度に見送った．以上から，次年度使用額が生じることとなった．
平成27年度初頭にはX線CT装置の修理が終了し，研究を進める予定である．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度では，3次元PTVを実施し，精度よく内部変形を計測できる再構成画像のX線吸収係数の推定誤差の最小化とトレーサーの混合量を選定することを目的とする．そのため，コンクリートの原料ならびにトレーサー等の材料費として11万円使用する．一方，X線CTの載荷のための治具を製造する必要があり20万円の使用を考えている．
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