| 研究課題/領域番号 |
16K06778
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
菊田 貴恒 日本工業大学, 工学部, 准教授 (20599055)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 繊維の複合混入 / 引張強度 / 曲げ強度 / ナノ繊維 / 繊維補強セメント系複合材料 / 超高強度 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、従来のコンクリート構造よりも大きな地震荷重等に対して安全で、尚且つライフサイクルが長い新しい長寿命型構造架構を実現するため、引張強度で25MPa以上の超高強度と引張終局ひずみで2％以上の高靭性を併せ持つ画期的な「超高強度ひずみ硬化型セメント系複合材料」の開発である。
本年度は昨年度に引き続きマルチファイバーテクノロジーという着眼点から、主に0.1mm～0.8mm程度の微小繊維およびカーボンナノチューブやセルロースナノファイバーがモルタルマトリクス中に混入された時の引張強度、靭性能への影響を検討した。結果として0.1mm程度の微小繊維であっても他の短繊維と適切に複合混入することで、ひび割れ発生以降の繊維架橋による曲げ強度の上昇に著しく効果を発現することが明らかとなった。また、カーボンナノチューブやセルロースナノファイバーのようなナノサイズ直径の繊維（繊維長さはマイクロオーダー）を混入することで、より長い繊維との複合効果が発現し、引張強度が著しく増大することが明らかとなった。これらは微小繊維やカーボンナノチューブなどのナノ繊維がひび割れ先端近傍における破壊進行領域をひび割れ補強出来ているためだと考えられる。
また、カーボンナノチューブやセルロースナノファイバーが大きな混入効果を発現する調合について検討したところ、水セメント比がより小さい場合の方がより大きな混入効果が現ることや、複合混入する繊維の混入量等によってもナノファイバーの混入効果発現が変化することが明らかとなった。
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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
本年度の研究において、1年目の研究成果をベースに長繊維、短繊維と組み合わせるナノサイズ繊維や微小繊維の複合効果を明らかにすることが出来ており、超高強度FRCCを実現する材料設計の確立という観点ではおおむね順調に研究が進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
30年度はナノサイズファイバーを含めた材料設計を確立し、引張強度の目標値である25MPa以上を安定的にクリアできる調合について検討を進めると共に、強度レベルを保ちながらもさらに高靭性なひび割れ破壊特性を実現可能な調合について検討を進める予定である。これらの調合の性能を確認するために、従来の薄板状の試験体より大きな断面で一軸引張試験を行える引張試験方法について新たな治具を作成し、大断面引張試験方法に関する検討を行う予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行した。
（使用計画）
研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初の予定通りの計画を進めていく。
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