| 研究課題/領域番号 |
22K18825
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 |
高橋 佑弥 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10726805)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022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 | コンクリート / 疲労 / フライアッシュ / 損傷回復 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，疲労荷重作用を受けるコンクリート構造部材を対象とし，疲労進展と損傷回復の両者の速度を制御した自律型疲労回復建設材料の開発を目指す．
産業副産物であるフライアッシュなどを利用し，ポゾラン反応により生じる二次生成物析出による損傷回復を検証する部材疲労実験，析出物質の微視的観察と力学寄与に関する材料実験，長期挙動に関するシミュレーションを組み合わせることで，自律型疲労回復部材の実現性を評価し，制御方法を提案する．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，疲労荷重作用を受けるコンクリート構造部材を対象とし，疲労進展と損傷回復の両者の速度を制御した自立型疲労回復建設材料の開発を目指すものである．当該年度は，前年度に開始した小型鉄筋コンクリート梁の水中曲げ疲労試験を，試験体条件を改良して実施した．前年度は40cm長さかつ6cm高さで，意図せずせん断破壊によって疲労終局を迎える結果であったが，試験体寸法を60cm長さかつ10cm高さとし，また鉄筋配置を改良することで，意図した通りに鉄筋コンクリートの曲げ破壊によって疲労の終局を起こすことに成功した．水中疲労環境下で，引張部分のひび割れ進展と共に，載荷点直下の圧縮部分での微細損傷進展（土砂化進展）も観察され，室内の小型試験において，鉄筋コンクリート床版で生じる土砂化損傷を再現できることを示した．またこの土砂化進展について，硬度測定によって目視の顕在化前に検出できる可能性を示した．
得られた疲労損傷進展を，既往の非線形有限要素法解析システムによって再現した．10Hzの高周波数かつ小寸法で，水圧変動が大きい状況でありながら，水圧疲労モデルに関わる内部パラメータを調整することで，良好に実験の疲労損傷進展を再現できることを示した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
前年度実験環境構築に時間を要したために，前年度から今年度へ実施を延ばしていた小型梁の水中曲げ疲労試験実験を予定通りに実施し，目論んだ圧縮領域での土砂化損傷進展（水圧疲労による材料劣化進展）を起こすことに成功した．また硬度測定によって顕在化前の疲労損傷進展を検知できる可能性を示した．前年度にひび割れ中析出物質の構造挙動寄与のモデル化を行った有限要素法解析システムによって，今年度得られた疲労損傷進展の挙動を良好に再現できることを示した．
以上より，総合的にみておおむね順調に進展していると判断される．
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| 今後の研究の推進方策 |
ポゾラン反応性を有する材料を混和した小型梁試験体を作製し，曲げ疲労試験を実施すると共に，長期の材料反応性を関するモニタリング実験を実施する．疲労損傷の追跡にあたっては，前年度有効性が見いだされた硬度試験と共に，レイリー派を用いた巨視的な物性変化検知による方法も検討する．
また，前年度までに構築ならびに検証が進められた有限要素法解析システムを用いて，疲労損傷進展とひび割れ中析出物質の力学寄与に関するパラメトリック解析を実施し，自律的疲労治癒のために必要なひび割れ中の物質析出速度について議論・導出する．
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