2016 Fiscal Year Annual Research Report
Estimation of adhesion amount of airborne sea salt on coastal structures and prediction of their deterioration due to corrosion
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15H02261
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
八木 知己 京都大学, 工学研究科, 教授 (30293905)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白土 博通 京都大学, 工学研究科, 教授 (70150323)
安 琳 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40576237)
高橋 良和 京都大学, 工学研究科, 教授 (10283623)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海塩粒子 / 飛来塩分 / 付着塩分 / 腐食 / 塩害 / ドライガーゼ法 / 維持管理 / WRF |
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| Outline of Annual Research Achievements |
観測実績が豊富なドライガーゼ法による捕集塩分量を利用して大気中塩分濃度を評価するため，ドライガーゼ法捕集装置周りの気流特性を風洞実験によって調べた．捕集装置周りの流れ場は接近風速や風向に依存することが明らかとなり，風況への依存性を考慮しつつドライガーゼ法の塩分捕集効率を考える必要があるといえる．
領域気象モデルWRFは，空間解像度の限界から，風速を過大評価する傾向にある．そのため，CFDによってより細かな起伏を考慮した流れ場計算を行うことで，風速の過大評価が改善され，観測値の再現性が向上することを明らかにした．
I桁橋と箱桁橋を対象として，橋梁へ付着する塩分量の低減をCFDによる数値計算によって試みた．結果として，防音壁を設置することや，管理用通路・パイプラインなどを適切な桁間に設置することで，付着塩分量の低減が見込めることが明らかとなった．また，付加部材として鉛直板を橋梁最上流側の桁の下方に設けることで，流れの剥離点が下がることに由来し，付着量が小さくなることが判明した．
コンクリート内部への塩分侵入に関して，表面に雨水が触れると表層部の塩化物イオン濃度は小さくなるが，雨水の浸透に伴い深部まで塩化物イオンが浸透することが明らかとなった．また，コンクリートに微小ひび割れが存在する場合，コンクリート表面の塩化物イオン濃度に対する影響は小さいものの，内部の見かけの拡散係数が大きくなることが判明したため，内部への塩分浸透は促進されると考えられる．さらに，コンクリート内部での塩分挙動に対する乾湿繰り返しの影響について，乾燥時間が長いほど，表面付近の塩化物イオン濃度が大きくなるという知見を得た．
劣化した支承についても検討を行い，水平変形と回転変形のそれぞれについて，固着が取れる前後の挙動について実験的に検証を行い，支承の固着の原因や機能の回復に関する知見を得た．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初より予定していた研究テーマのほぼ全てにおいて，着実な成果が出ており，進捗状況は順調といえる．また，領域気象モデルWRFによる気象要素・大気中塩分濃度算出に関連し，WRFの計算結果を改善させるための手法についても検討を行うことにした．一方，コンクリート内部の塩分侵入については，微小ひび割れが与える影響の調査を併せて開始した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，平成27年度および28年度の研究と同様に，以下に挙げる項目について，検討を行う予定である．１．「橋梁周辺の気象要素シミュレーション」として，領域気象モデルを用いた任意地点の気象要素算出と，これらの確率密度関数およびモンテカルロシミュレーションによる長期的な腐食環境評価に取り組む．領域気象モデルについては，風速の過大評価を補正する必要がある場合に，CFDによって高解像の流れ場情報を精度よく得るための手法を検討する．２．「橋梁周辺の飛来塩分濃度の推定」として，各種の装置を用いた飛来塩分の捕集とその精度検証，および領域気象モデルによる任意地点の大気中塩分濃度の算出を行う．大気中の塩分環境の評価に際しては，凍結防止剤の飛散に起因する塩分を考慮する．３．「橋梁各部位の付着塩分量の推定」として，塩分付着機構に関する物理モデルの改良，橋梁周りの流れのシミュレーション手法の検討，各種の洗浄効果も加味した表面付着塩分量の推定方法の精緻化，および付着塩分量を低減するための手法を検討する．４．「降雨と結露による付着塩分の洗浄効果とコンクリート内部における浸透塩分量のモデル化」として，橋梁の各部材表面における水の流れを定性的に確認し，さらに微小ひび割れの影響も考慮しつつ，コンクリート内部における浸透塩分量と分布のモデル化を行う．５．「腐食した金属支承の性能評価」として，実際に腐食した金属支承の性能を載荷試験によって評価すると共に，構造物の維持管理戦略に資するデータを収集する．
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