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2020 年度 実績報告書

微細空隙中の水の移動に着目した高水圧下にあるコンクリートの破壊進展メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 18H01508
研究機関東京工業大学

研究代表者

岩波 光保  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (90359232)

研究分担者 千々和 伸浩  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (80546242)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードコンクリート / 高水圧 / 破壊進展メカニズム / 微細空隙 / 海洋開発
研究実績の概要

①高水圧載荷装置を用いた実験的検討
過年度までの検討で、コンクリートに水圧を作用させた際の力学的挙動の変化は、透水性とセメント硬化体の強さとの関係性で決まることが明らかとなった。そこで、円柱試験体の側面をエポキシ樹脂で被覆することで、コンクリート中の透水方向を制限した状態で高水圧載荷実験(50MPa)を行い、コンクリート中の透水状況と内部ひずみの発生・進展状況の関係を調べた。その結果、外表面からの距離によってひずみ挙動に違いが見られた。これは、外表面からの距離が近い位置の方が、浸透した水が早い段階で水圧に抵抗できるため、セメント硬化体の骨格負担が生じにくいためであると考えられた。また、一定時間、高水圧を保持したケースの実験結果からは、時間の経過とともに内部ひずみの値は変化し、表面からの距離によって変化の状況が異なっていた。以上のことから、コンクリート中の微細空隙構造とコンクリート中への水の浸透状況の両方を考慮することで、高水圧作用下にあるコンクリートの破壊進展メカニズムを説明できることが分かった。
② FEMに基づく解析的検討
コンクリート中の微細空隙への水の浸透を有限要素解析で正確に追跡できるようにするため、微細空隙内部における液状水の移動のモデル化などの検討を行った。実際の深海におけるコンクリートの力学挙動と①の実験結果を比較すると、深海における低温の影響を適切に評価する必要がある。そこで、低温環境下(約2~3度)で高水圧載荷実験を行い、そのときのコンクリートのひずみ発生状況を調べるとともに、損傷状況に及ぼす低温の影響を調べた。その結果、本研究の範囲内では、高水圧を受けるコンクリートの力学挙動に及ぼす低温の影響はほとんどないことが確認できた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Action of Hydraulic Pressure on Portland Cement Mortars - Current Understanding and Related Progress of the First-Ever In-Situ Deep Sea Tests at a 3515 m Depth2021

    • 著者名/発表者名
      高橋惠輔,川端雄一郎,小林真理,後藤慎平,野村瞬,笠谷貴史,岩波光保
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Concrete Technology

      巻: 19 ページ: 226-239

    • DOI

      10.3151/jact.19.226

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 深海環境におけるコンクリートの物性変化に関する基礎的研究2021

    • 著者名/発表者名
      岩本大輝,岩波光保,中山一秀
    • 学会等名
      第76回土木学会年次学術講演会
  • [備考] 世界初 深海でセメント硬化体の力学特性を計測開始 -深海インフラの設計手法構築に貢献

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2021/049310.html

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公開日: 2021-12-27  

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