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Development of anti-corrosion technique of CFRP strengthened steel structures and durability prediction under atmospheric environment

研究課題

研究課題/領域番号 19K15074
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分22020:構造工学および地震工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

楊 沐野  九州大学, 工学研究院, 特任助教 (70836519)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードgalvanic corrosion / CFRP / adhesion / thermal analysis / durability / mechanics / Composite structure / Galvanic corrosion / Thermal properties / Mechanical properties / Environmental durability / Adhesive strength / Durability / Atmospheric environment / Moisture diffusion / Structural engineering
研究開始時の研究の概要

The research aims to investigate the galvanic corrosion mechanism of CFRP strengthened steel structures under atmospheric environment. Typical atmospheric environments would be assessed, by evaluating the adhesive failure and galvanic corrosion behaviors of CFRP-steel bonding system in field tests. With considering the compound effects of multiple coupling factors, the targeted anti-corrosion technique for CFRP strengthened steel structure could be developed. Finally, durability prediction would be carried out combined with the update of safety criteria for CFRP strengthened steel structures.

研究成果の概要

炭素繊維による既存構造物の腐食部位に補強する接合界面の環境耐久性が向上するために、学際的研究方法を用いてCFRP-鋼接合継手の接合挙動とガルバニック腐食メカニズムを解明した。力学試験および熱分析結果から複合継手の成型・養生の最適化条件を明確にした。また、浸漬および乾湿サイクル試験を実施することで、CFRP-鋼接合部の劣化に対する湿気と熱の影響を検討した。一方、従来の除錆方法を実施した腐食鋼表面の物理的・化学的特性を明らかにし、機械的性質との関係が解明された。最後に、大気環境をシミュレートするために電解液膜厚の測定装置を開発し、水膜と浸漬環境におけるCFRP-鋼のガルバニック腐食機構を推定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The present experimental results provide new insights regarding the interfacial bond mechanism between corroded steel structures and adhesive or CFRP composites to enhance their capability for use in aging steel structures in various fields.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 8件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Synergistic effect of corrosion and residual stress on fatigue cracks of finger-type bridge expansion joints2022

    • 著者名/発表者名
      Muye Yang, Shigenobu Kainuma*, Wataru Nabeshima, Motoshi Yamauchi, Bohai Ji
    • 雑誌名

      Engineering Failure Analysis

      巻: 131 ページ: 105894-105894

    • DOI

      10.1016/j.engfailanal.2021.105894

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement in bond behavior and thermal properties of carbon fiber-reinforced polymer strengthened steel structures2021

    • 著者名/発表者名
      Muye Yang*, Jiajing Xie, Shigenobu Kainuma, Weijie Liu
    • 雑誌名

      Composite Structures

      巻: 278 ページ: 114704-114704

    • DOI

      10.1016/j.compstruct.2021.114704

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-dependent prediction on the localized corrosion of steel structure using spatial statistical simulation2021

    • 著者名/発表者名
      Shigenobu Kainuma, Muye Yang*, Jiajing Xie, Young-Soo Jeong
    • 雑誌名

      International Journal of Steel Structures

      巻: 21 号: 3 ページ: 987-1003

    • DOI

      10.1007/s13296-021-00485-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of steel corrosion near the air-liquid interface in NaCl solution and soil environment2021

    • 著者名/発表者名
      Muye Yang*, Shigenobu Kainuma
    • 雑誌名

      Corrosion Engineering, Science and Technology

      巻: 56 号: 7 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1080/1478422x.2021.1943818

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface characteristics and corrosion behavior of steel substrate treated by abrasive blasting2021

    • 著者名/発表者名
      Aran Kim, Shigenobu Kainuma, Muye Yang
    • 雑誌名

      Metals

      巻: 11 号: 12 ページ: 2065-2065

    • DOI

      10.3390/met11122065

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Long-term deterioration mechanism of hot-dip aluminum coating exposed to a coastal-atmospheric environment2021

    • 著者名/発表者名
      Shigenobu Kainuma, Muye Yang, Yang Gao, Mikio Hashimoto
    • 雑誌名

      Construction and Building Materials

      巻: 280 ページ: 122516-122516

    • DOI

      10.1016/j.conbuildmat.2021.122516

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterizing corrosion properties of carbon steel affected by high-power laser cleaning2021

    • 著者名/発表者名
      Shusen Zhuang, Shigenobu Kainuma, Muye Yang, Manabu Haraguchi, Takahiro Asano
    • 雑誌名

      Construction and Building Materials

      巻: 274 ページ: 122085-122085

    • DOI

      10.1016/j.conbuildmat.2020.122085

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation on the peak temperature and surface defects on the carbon steel treated by rotating CW laser2021

    • 著者名/発表者名
      Shusen Zhuang, Shigenobu Kainuma, Muye Yang, Manabu Haraguchi, Takahiro Asano
    • 雑誌名

      Optics & Laser Technology

      巻: 135 ページ: 106727-106727

    • DOI

      10.1016/j.optlastec.2020.106727

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deterioration and anti-corrosion behaviors of overlapped layer between Al-5mg alloy thermal spray coating and heavy-duty paint coating in highly corrosive atmospheric environment2020

    • 著者名/発表者名
      Kainuma Shigenobu、Yang Muye、Yang Haoxuan、Muto Kazuyoshi、Miyata Hirokazu
    • 雑誌名

      API Conference Proceedings

      巻: 2309 ページ: 020048-020048

    • DOI

      10.1063/5.0035401

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atmospheric corrosion protection method for corroded steel members using sacrificial anode of Al-based alloy2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Muye、Kainuma Shigenobu、Ishihara Shuji、Kaneko Akira、Yamauchi Takao
    • 雑誌名

      Construction and Building Materials

      巻: 234 ページ: 117405-117405

    • DOI

      10.1016/j.conbuildmat.2019.117405

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cathodic Protection System Applied to Steel Using Fiber Sheet and Al-based Alloy Anode in Atmospheric Environment2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Muye、Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Kyushu University, Fukuoka 8190395, Japan
    • 雑誌名

      International Journal of Electrochemical Science

      巻: 14 号: 10 ページ: 9858-9875

    • DOI

      10.20964/2019.10.40

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Corrosion protection of steel members using an Al-Zn base sacrificial anode and fiber sheet in an atmospheric environment2019

    • 著者名/発表者名
      Kainuma Shigenobu、Yang Muye、Ishihara Shuji、Kaneko Akira、Yamauchi Takao
    • 雑誌名

      Construction and Building Materials

      巻: 224 ページ: 880-893

    • DOI

      10.1016/j.conbuildmat.2019.07.067

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deterioration Characteristics of Overlapping Layers between Al-5Mg Thermal Spray Coating and Heavy-Duty Paint Coating2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Mu Ye、Muto Kazuyoshi、Kainuma Shigenobu、Du Jin Xuan、Miyata Hirokazu
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 972 ページ: 235-240

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.972.235

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Fundamental study on the effect of water absorption in epoxy adhesive used in CFRP-steel joints2021

    • 著者名/発表者名
      Jiajing Xie
    • 学会等名
      令和3年度全国大会 第76回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 鋼構造物の補修部におけるCFRPの接着・劣化特性に関する基礎的研究2021

    • 著者名/発表者名
      楊沐野
    • 学会等名
      次世代構造技術者の Work in Progress 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Investigation on the bond behavior between different cleaned steel surfaces and carbon fiber sheets2021

    • 著者名/発表者名
      Weijie Liu
    • 学会等名
      令和3年度全国大会 第76回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Effect of surface treatment and deterioration of resin matrix on the adhesion of carbon fabric-based wet layup system2021

    • 著者名/発表者名
      Jiajing Xie
    • 学会等名
      11th International Symposium on Steel Structures
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental study on the anisotropic electrochemical behavior of carbon fiber used for structural strengthening2020

    • 著者名/発表者名
      Muye Yang
    • 学会等名
      第67回材料と環境討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of electrochemical behavior on the galvanic corrosion between carbon fiber sheet and common steel2020

    • 著者名/発表者名
      Jiajing Xie
    • 学会等名
      第8回九州橋梁・構造工学研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation on the surface properties and adhesive strength of blasted steel plate used for CFRP/steel joint2020

    • 著者名/発表者名
      Sanghong Park
    • 学会等名
      令和2年度全国大会 第75回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Fundamental study on the effect of water absorption in epoxy adhesive used in CFRP-steel joints2020

    • 著者名/発表者名
      Jiajing Xie
    • 学会等名
      令和2年度全国大会 第75回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Corrosion resistance and deterioration behavior of overlapping layer between thermal spray coating and heavy-duty coating2020

    • 著者名/発表者名
      Muye Yang, Shigenobu Kainuma, Haoxuan Yang
    • 学会等名
      Corrosion & Prevention 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of brittle and ductile adhesive on the bond behavior of CFRP-steel composite using CZM method2020

    • 著者名/発表者名
      Weijie LIU, Muye YANG, Shigenobu KAINUMA
    • 学会等名
      土木学会 令和元年度西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Fundamental study on the surface properties and adhesion strength of blast treated steel plate2020

    • 著者名/発表者名
      Sanghong PARK, Muye YANG, Shigenobu KAINUMA
    • 学会等名
      土木学会 令和元年度西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Fundamental study on the reversible effects of water absorption in epoxy adhesive used in CFRP/steel joints2020

    • 著者名/発表者名
      Jiajing XIE, Muye YANG, Shigenobu KAINUMA
    • 学会等名
      土木学会 令和元年度西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation on the surface properties and adhesive strength of blasted steel plate used for CFRP/steel joint2020

    • 著者名/発表者名
      Sanghong PARK, Muye YANG, Shigenobu KAINUMA
    • 学会等名
      土木学会 令和2年度全国大会第75回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Fundamental study on the effect of water absorption in epoxy adhesive used in CFRP-steel joints2020

    • 著者名/発表者名
      Jiajing XIE, Muye YANG, Shigenobu KAINUMA
    • 学会等名
      土木学会 令和2年度全国大会第75回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Electrochemical Properties of Laser-Cleaned Carbon Steel Plate2019

    • 著者名/発表者名
      S. Zhuang, S. Kainuma, M. Yang, K. Okuda, M. Fukuda
    • 学会等名
      East Asia & Pacific Area Conference & Expo, Yokohama, Japan, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrochemical Properties of Hot-dip Al and Al-45Zn Coating2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Gao, M. Yang, S. Kainuma, S. Ishihara, M. Hshimoto
    • 学会等名
      East Asia & Pacific Area Conference & Expo, Yokohama, Japan, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrochemical Evaluation on Corrosion Rate of Common Steel Near the Air-Liquid Interface Using an Immersion Sensor2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yang, S. Kainuma, XT. Sun
    • 学会等名
      East Asia & Pacific Area Conference & Expo, Yokohama, Japan, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental Study on The Fatigue Fracture Mechanism of Finger Type Expansion Joint2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yang, S. Kainuma, W. Xu
    • 学会等名
      Pacific Structural Steel Conference, Tokyo, Japan, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Deterioration Characteristics of Overlapping Layers between Al-5Mg Thermal Spray Coating and Heavy-Duty Paint Coating2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yang, K. Muto, S. Kainuma, J. Du and H. Miyata
    • 学会等名
      2nd International Conference on Materials Design and Applications, Tokyo, Japan, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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