| 研究課題/領域番号 |
15H04029
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
睦好 宏史 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60134334)
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| 研究分担者 |
岩城 一郎 日本大学, 工学部, 教授 (20282113)
欒 堯 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (20725288)
浅本 晋吾 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50436333)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ＰＣ橋 / ＰＣ鋼材 / 腐食 / グラウト / イオン交換樹脂 / 維持管理 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，プレストレストコンクリート（ＰＣ）橋の維持・管理，長寿命化を確立するものである。すなわち、①既設ＰＣ橋において、グラウトが完全に充填されていない場合、塩化物イオンを吸収（除去）する再注入用グラウトを開発し、その適用性について明らかにする。②腐食によりＰＣ鋼材が断面欠損あるいは破断したＰＣ橋において、非破壊検査法による破断箇所の特定および破断した場合の力学的性状を明らかにすることである。
①については、イオン交換樹脂を混入することによって、ＰＣ鋼材に付着している塩化物イオンを吸着することが実験で明らかとなり、再注入用グラウトとして適用できることが明らかとなった。②については、ＰＣはり供試体を作製して、人為的に破断させ、漏洩磁束法により破断箇所の特定を行った。その結果、漏洩磁束法によって、ＰＣ鋼材の破断の有無と位置がある程度特定できることが明らかになった。また、破断前に着磁した場合においても、破断位置を特定できることが明らかとなった。今後はかぶりの大小による影響や破断量（ＰＣ鋼より線で一部が破断した場合）を検査できるかどうかを検討していく予定である。さらに、ＰＣ鋼材を破断させた場合では、ダクト内におけるグラウトが十分充填されている場合、ＰＣ鋼材破断位置から付着長離れた断面においては、破断の影響がなくなり、耐力は破断していないものと同等となり、このことはグラウトの重要性を示唆しており、ＰＣ橋のグラウトが未充填あるいは不充填の場合は、早急にグラウトを再注入することが必要である。また、ＰＣ鋼材の破断箇所、破断量、付着切れの範囲が既知であれば、破断したＰＣ鋼材を有するＰＣ梁の耐力を求めることが可能であると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究は，プレストレストコンクリート（ＰＣ）橋の維持・管理，長寿命化を確立するもので、平成27年度は①既設ＰＣ橋において、グラウトが完全に充填されていない場合、塩化物イオンを吸収（除去）する再注入用グラウトを開発し、その適用性について明らかにする。②腐食によりＰＣ鋼材が断面欠損あるいは破断したＰＣ橋において、非破壊検査法による破断箇所の特定および破断した場合の力学的性状を明らかにすることである。
①については、イオン交換樹脂を混入することによって、ＰＣ鋼材に付着している塩化物イオンを吸着することが実験で明らかとなった。また、イオン交換樹脂は安全で安価な材料で有り、再注入用グラウトとして適用できることが明らかとなった。今後は、実際に適用することを考えて、最適な配合を明らかにすることが必要である。②については、ＰＣはり供試体を作製して、ＰＣ鋼材を人為的に破断させ、漏洩磁束法により破断箇所の特定を行った。その結果、漏洩磁束法によって、ＰＣ鋼材の破断の有無と位置がある程度特定できることが明らかになった。しかし、かぶりの大小による影響や破断量をより精度よく特定できる方法を開発することが必要で有り、また、磁束密度曲線から精度よく簡易に判別できる手法の開発が必要である。ＰＣ鋼材を破断させたはり部材の実験では、ダクト内におけるグラウトが十分充填されている場合、ＰＣ鋼材破断位置から付着長離れた断面においては破断の影響がなくなり、耐力は破断していないものと同等となり、グラウトの重要性が明らかとなった。ＰＣ橋のグラウトが未充填あるいは不充填の場合は、早急にグラウトを再注入することが必要である。また、ＰＣ鋼材の破断箇所、破断量、付着切れの範囲が既知であれば、破断したＰＣ鋼材を有するＰＣ梁の耐力を求めることが可能である。以上の新たな知見は当初の計画以上のものが成果として得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
①イオン交換樹脂を混入した再注入用グラウトの開発は、研究段階から実際に適用できる段階にきている。今後は、現場で適用することを考え、最適な配合（流動性、イオン交換樹脂混入量、ブリージングなど）を明らかにする。
②ＰＣ鋼材が腐食により断面欠損あるいは破断が生じたＰＣ部材の力学的性状については、今後は、腐食によりＰＣ鋼材が断面欠損あるいは破断したＰＣ部材の終局に至る力学的性状を載荷実験及び解析的に明らかにする。すなわち、ＰＣ鋼より線を電食により腐食させ、断面欠損させる。実験要因は、断面欠損量および破断量、グラウトの充填度、欠損部（破断部）の付着切れ長さ、破断位置間隔、断面欠損後のグラウトの再注入とする。載荷実験を行い、解析的にシミュレーションできる手法を開発する。グラウトの充填度あるいは付着切れについては、外ケーブルＰＣ構造解析に用いられる、変形の適合条件を部分的に取り入れて行うものとする。これにより、経年劣化損傷したＰＣ橋の耐荷力（健全度）を明らかにすることができる。
漏洩磁束法によるＰＣ鋼材の断面欠損部の探査法の開発では、ＰＣ鋼より線が腐食により、30%、50%、70%、100%断面欠損した部材に対して、漏洩磁束法により、腐食位置（欠損位置）を探査する方法を開発する。要因としては、磁力の大きさを変化させ、また、探査した磁束密度をフーリエ解析するなどして、腐食位置を精度よく判定する手法を開発する。
アルカリ骨材反応等により、ひび割れが多数発生したＰＣ橋を対象にして、微生物を用いたひび割れ治癒技術の開発を行う。イースト菌などを用いてひび割れが自己治癒できることを明らかにしてきたが、今年度は、アルカリに強く、温度変化にも耐えられ、二酸化炭素を多量に輩出するバクテリアを探して実用化につなげることを目指す。
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