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バイオ菌を用いた鋼床版表面部の結露凍結防止に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18656129
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 構造工学・地震工学・維持管理工学
研究機関熊本大学

研究代表者

山尾 敏孝  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (40109674)

研究分担者 山田 文彦  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (60264280)
友田 祐一  熊本大学, 工学部, 技術職員 (90418830)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2007年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2006年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード鋼床版 / 温度分布測定 / バイオ菌 / 模型実験 / 熱伝達メカニズム / 発熱効果 / 差分法 / 熱伝導解析 / 結露凍結 / 温度分布分析
研究概要

本研究は、冬季における鋼床版橋の表面部が結露発生し、温度低下とともに凍結する現象を、低温でも活動して発熱するバイオ菌の発熱効果を利用して熱を加え、表面部の凍結を未然に防ぐことを目的とするものである。開発するバイオ菌は環境負荷が小さく空気撹拌による発酵で発熱するもので、橋梁との組み合わせは前例がなく、実橋梁に適応するための基礎的な研究として実施した。
解析において必要な発熱量を算定するため、バイオ菌入り腐葉土の比熱の測定を行った。バイオ菌入り腐葉土の比熱を実験により求めたところ、ほぼ0.43cal/g・℃であることが判明した。次に、鋼板に台形容器を取り付けた模型を用いて、山鹿市菊鹿町にて野外暴露実験に断面内の温度分布の変化を調べた、断面の温度分布に関しては、断面の下側の方が上側に比べて温度変化が小さく温度が安定することがわかった。また、アスファルト舗装では日中、気温や直射日光の影響によりかなり温度が上昇するが、夜間には零度以下となり温度を維持するために工夫が必要なことがわかった。バイオ菌を熱源とした鋼床版断面における熱伝導メカニズムを解明するため、差分法を用いた2次元解析法の改良を試みた。非定常状態おいて解析した結果、バイオ菌および鋼床版ともに気温に大きく依存していることが判明した。日照時においては内部熱量が113.16kcal時に鋼床版の温度が高く、アスファルトに関しては常にバイオ菌よりも温度が高くなった。また、実験値との比較では、解析により求めまった鋼床版の温度は実験値に近い値を示し、夜間は解析値の方が低くなるため、危険度側での評価となることがわかった。なお、昨年、実橋梁にバイオ菌入りの台形容器を装着した場合の暴露試験を試行的に行った結果を分析した結果、バイオ菌入り容器を橋梁に橋軸方向かつ密着させて取り付けたモデルが最も効率よくバイオ菌の発熱効果を維持していたことが確認された。以上の結果、実験によりバイオ菌入り腐葉土の発熱特性や解析手法での熱伝達のメカニズム解明が可能となった。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] バイオ菌発熱体を用いた鋼床版の熱伝達メカニズムの解明2008

    • 著者名/発表者名
      山尾 敏孝, 片山 拓郎, 古賀 淳, 田上 剛
    • 雑誌名

      第6回道路橋床版シンポジウム論文集 (掲載決定)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 実鋼桁の凍結防止におけるバイオ菌の発熱効果の検討2007

    • 著者名/発表者名
      古賀 淳, 山尾 敏孝, 友田 祐一, 元田 馨
    • 雑誌名

      鋼構造年次論文報告集 15巻

      ページ: 579-584

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 鋼床版表面部の結露凍結防止策の一検討2006

    • 著者名/発表者名
      古賀 淳, 山尾敏孝, 山田文彦, 元田 馨
    • 雑誌名

      第5回道路橋床版シンボジウム論文集

      ページ: 235-240

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A preventable method of the freeze condensation on the deck surface of steel-deck-plate bridges2006

    • 著者名/発表者名
      Atsushi KOGA, Toshitaka YAMAO, Fumihiko YAMADA, Kaoru MOTODA
    • 雑誌名

      10th International Conference on Inspection, Appraisal, Repairs and Maintenance of Structures

      ページ: 251-258

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] バイオ菌発熱体の伝熱機構に関する実験的検討2008

    • 著者名/発表者名
      田上 剛, 山尾 敏孝, 古賀 淳, 元田 馨
    • 学会等名
      平成19年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集(CD-ROM)
    • 発表場所
      長崎大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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