| 研究課題/領域番号 |
21K04211
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22010:土木材料、施工および建設マネジメント関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
五十嵐 心一 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (50168100)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 気泡 / 点過程 / 気泡間隔 / 保護距離 / ディリクレ分割 / シミュレーション / ステレオロジー / 画像解析 / ランダム分布 / 高吸水性ポリマー / 耐凍害性 / 空間分布 / 保護領域 / モデリング / 3次元粒度分布 / 保護範囲 / 気泡間隔係数 / 共変量 / 空間分布構造 / マルチスケール / 確率過程 / 性能設計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
コンクリートの内部組織のランダムな構造を確率過程とみなしてモデリングを行い，そのモデルに基づくシミュレーション結果と物性との対応を明らかにする．これにより，
①コンクリートの内部構造は確率過程としてシミュレーションが可能で，それによって物性の推定が可能であることを示す．
②低環境負荷コンクリートの開発に適用できる確率過程シミュレーションを用いた性能設計法を提案する．
③高吸水性ポリマーおよび気泡の空間配置シミュレーションから，最適粒子寸法と配合の決定法を示す．
④以上を総括して，確率過程として単純にシミュレーションするだけで，性能推定や要求性能に応じた材料設計が可能になることを示す．
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| 研究成果の概要 |
コンクリートはマルチスケールにて，様々な大きさの粒子がランダムに混合された材料である．それらの粒子の空間分布を確率過程として定量的に評価して，その分布をモデル化した．そのモデルに基づいて分布シミュレーションを行う手法を提案して，コンクリートの材料設計を粒子充填に基づいて行えることを示した．特に，粒子の空間分布が巨視的物性に重大な影響を及ぼす気泡分布に関して，量は点密度，距離は最近傍距離分布関数，保護メカニズムはディリクレ分割タイル面積と対応付けられ，それらが既往のモデル式と矛盾しないことを明らかにした．そして，耐凍害性確保ための空気量の配合設計を，点過程シミュレーションにて行えることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の中心課題である気泡の評価には，現在でも70年前に提案された方法を用いており，しかもその方法では実際の分布を評価していない．しかし，本研究の提案法は，実際のランダム分布をそのまま確率過程として評価しできる．また，信頼できるフリーソフトウェアが提供されているので自己開発は不要で，計測および解析に要する時間は著しく短縮化される．また厳密な数学理論の裏付けを持ちながらも，それを意識することなく実施できるので，一般技術者でも容易に導入，実施できる．カーボンニュートラルの実現に向けて多様なコンクリートの開発が進められているが，それらの配合設計を粒子充填の観点から行うことを可能とする評価法である．
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