| 研究課題/領域番号 |
22K18819
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
藤倉 修一 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 教授 (90782558)
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| 研究分担者 |
大森 俊洋 東北大学, 工学研究科, 教授 (60451530)
荒木 慶一 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50324653)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| キーワード | プレストレス / 形状記憶合金 / マルテンサイト変態 / ヒステリシス / コンクリート部材 |
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| 研究実績の概要 |
土木構造物におけるプレストレス導入を可能にする形状記憶合金の開発研究を行った．変態温度ヒステリシスが広い形状記憶合金としてCu-Al-Mn系合金に着目した．200℃付近の温度域で時効処理を施すことでベイナイト変態が生じることがわかっているため，これを利用することで，変態温度ヒステリシスを拡大することが可能と考えられる．また，焼鈍したTi-Niに予ひずみを与えると，形状回復応力が生じ始める温度が上昇することにより，温度ヒステリシスが拡大し，それによって構造物へのプレストレスの適用範囲が拡大する可能性があることもわかっている．
昨年度に引き続き，ベイナイト変態させたCu-Al-Mn合金単結晶を作製し，様々な応力下での変態挙動を調査した．Cu-Al-Mn合金において適切な時効時間で生成するベイナイト変態を利用することで，プレストレス導入に有効な，ヒステリシスの広い形状記憶合金が開発できる可能性を見出すことができた．さらに，形状記憶合金としてTi-Ni合金焼鈍材が形状記憶合金を有することが，金属加熱実験から明らかになった．
昨年度行った，形状記憶合金をコンクリート部材中に用いて，プレストレス導入効果を検証するための実験方法に関する検討結果から，太径の形状記憶合金を想定していたが，まずは，形状記憶合金であるTi-Ni合金焼鈍材の細径を用いた．Ti-Ni形状記憶合金のコンクリート中におけるプレストレス導入効果を検証することを目的とし，形状記憶合金を加熱することにより形状記憶合金そのものの形状回復ひずみを確認する実験と，形状記憶合金をモルタルに埋め込み，形状記憶合金の加熱によりモルタル部材に生じる圧縮力を計測する実験を行った．これにより，形状記憶合金によるある程度のモルタル部材へのプレストレス導入効果を確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は，Cu-Al-Mn合金およびTi-Ni合金において，適切な条件で材料を作製することでヒステリシスを広げることができた．実験により適切な時効条件を見出すことができたことは大きな成果である．また，コンクリート部材中の合金によるプレストレス導入効果を検証するための構造特性評価については，試験体を作成し，評価実験を実際に行った．２年の予定の課題であったが，１年延長し，作成した全ての試験体に対して実験を行っていないので，今後，実験を行い評価する予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は，コンクリート部材中の合金によるプレストレス導入効果が確認されたが，合金の予歪量や合金への加熱温度のプレストレス効果への影響を明らかにする．コンクリートに合金を埋め込んだ要素試験体の合金に熱を加え，プレストレス応力を評価するための追加実験を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
追加実験が必要であり，実験の一部を来年度に行うため．
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