2016 Fiscal Year Annual Research Report
Durability mechanics of concrete structure based on nano-atomic scale alteration of C-S-H
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15H04077
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
丸山 一平 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40363030)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺本 篤史 広島大学, 工学研究院, 助教 (30735254)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 乾燥 / 微細ひび割れ / C-S-H / ナノスケールの変質 / 不可逆変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、乾燥によって生ずるC-S-Hの変質に関する定量評価を実施するとともに、それによって変化する物性変化が鉄筋コンクリート構造にどのような変化を生じさせるかを評価することを目的としている。
現在まで、2体の鉄筋コンクリート壁試験体、2体の梁試験体を作成し、乾燥前の状態の載荷実験を行っている。2017年度には、同時期に作成した試験体の乾燥後の載荷試験を行う予定である。
その他、乾燥によって生ずるセメントペーストの非可逆の変質については、X線小角散乱による評価を行うとともに、新しいモデルの提案を検討した。X線小角散乱による測定では，USAXS,SAXS，WAXS領域のデータを取得して連結し，Disc-FractalモデルによってフィッティングすることでC-S-Hの凝集構造体の乾燥時の変化について，はじめて世界で定量した。併せて，ディスクより小さい領域においては，ギニエプロットの結果から，一次元的に体積変化を生じることを世界で初めて示した。
また、その変質速度を予測するために必要な水分移動モデルを高度化するために必要な、水分移動実験データの取得を行った。相対湿度をポテンシャルとした時にはボルツマン分布にならず、水分移動においてC-S-Hの変質速度を考慮しなくてはいけないことを明らかにした。1H-NMR Relaxometryを用いてC-S-Hの変質について拘束される水の分布で評価する手法について、現在、CPMG測定の間隔によって測定結果が変化することを明らかにし、データの信頼性評価手法について検討を進めている。
セメントペーストの物性変化がコンクリート物性に及ぼす影響を定量的に把握するために，乾燥によって骨材周囲に損傷が入り、コンクリートとしては小さいひび割れを有しながら物性が変化する様子を評価できる、骨材とモルタルの二要素による剛体バネモデルによる詳細なモデルを開発した。
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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
実験は順調に進んでおり、今年度、乾燥を生じた鉄筋コンクリート部材の載荷試験を行うことで、構造的に評価する上での重要な課題についての理解が進む予定である。加えて、セメントペーストのナノスケールの変質については、X線小角散乱によって乾燥時にC-S-Hの層間が変化していることを初めて定量的に示すことに成功した。これに基づき、C-S-Hの新しい構造モデルをGartner博士（Imperial collage of London）ならびにChen博士（LafargeHolcim）とC-S-Hに関する新しいモデルを提案することに成功した。これは、C-S-Hの生成とともに生じると考えられるゲル水は、Ca2+イオンに配位する水分子によって生じるというもので、既往のデータについても定量的に整合する結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2017年度は以下の項目を実施し、ナノスケールの変質の定量、その変質が物性に及ぼす影響、鉄筋コンクリート構造物における乾燥の影響、について明らかにする。１）乾燥後の壁試験体ならびに梁試験体の載荷実験を行う。いずれも1年間の乾燥を生じさせたものである。２）1H-NMR Relaxometryを用いてC-S-Hの乾燥時の変質についての知見を深める。３）セメントペーストにおける外部水和生成物量が物性変化に及ぼす影響について、セメントペーストの乾燥収縮試験を行うことによって明らかにする。４）セメントペーストの変質、ペーストと骨材の相互作用を評価可能な剛体バネモデルの正確度を向上し、任意の乾燥条件下のコンクリート物性予測手法を確立する。５）４）で得られた知見を拡大し、鉄筋コンクリート部材性能評価が可能な数値解析手法を開発し、実験で得られた部材性能試験とペースト実験との関係について評価する。
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Research Products
(13 results)
