| 研究課題/領域番号 |
21H04572
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
石田 哲也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60312972)
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| 研究分担者 |
高橋 佑弥 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10726805)
市村 強 東京大学, 地震研究所, 教授 (20333833)
高木 周 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30272371)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,380千円 (直接経費: 32,600千円、間接経費: 9,780千円)
2023年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2022年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2021年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
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| キーワード | マルチスケールモデル / セメント硬化体 / コンクリート / 拡散係数 / 微細構造 / 物質輸送解析 / セメント・コンクリート / ナノ構造 / セメント水和物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
セメント硬化体の空隙を再現したデジタル微細構造を創り出し、分子レベルの挙動に立脚した数値解析モデルと大規模数値解析を組み合わせることによって、これまでのマルチスケールモデル研究においてミッシングリンクとなっている、ナノ～マイクロメートルオーダーの空間スケールで展開される現象を直結して評価することを目指す。セメント・コンクリート内部の物質移動の機構解明や既存モデルの精度向上を達成するとともに、物質浸透を一切許さない革新的な建設材料の開発に資する情報を得る。
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| 研究成果の概要 |
ナノからマイクロメートルスケールを包含するデジタル微細構造場を、２次元SEM画像を用いて、畳み込みニューラルネットワークと敵対的生成ネットワークを組み合わせた手法により生成し、ラティスボルツマン法を用いた大規模物質輸送解析を行なった。普通ポルトランドセメントおよびフライアッシュを用いたセメント硬化体の拡散係数の両者を比較したところ、フライアッシュのケースにおける拡散遅延は、電気二重層による遅延や10nm以下のナノ細孔の連結性に由来することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで、セメント・コンクリート材料を対象として、ナノ空間における分子レベルの挙動と、マイクロメートルオーダーの空間スケールで展開される物質輸送現象を直結して評価するマルチスケール解析技術が十分ではなかった。本研究によって、特に微細構造中のイオン拡散に与える支配的要因が明らかになった。これにより、コンクリート構造物の耐久性を損なう劣化因子の制御と、内部侵入を遮断する新しい材料開発や設計法の高度化につながる。
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