2017 Fiscal Year Annual Research Report
透視技術を核としたセメント系材料におけるリバースエンジニアリングへの展開
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17J01145
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
高橋 駿人 北海道大学, 大学院工学院, 特別研究員(DC2)
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Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2019-03-31
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Keywords | 非破壊CT-XRD連成法 / セメント水和物 / ひび割れ / 高温 / 変質 |
Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、最先端の透視技術である非破壊CT-XRD連成法のさらなる高度化のために装置条件の検討を行った。さらに本手法を用いて高温を受けたセメント系材料の観察を行った。 大型放射光施設内の白色ビームラインで行われる非破壊CT-XRD連成法のCT測定では、シリコン単結晶を透過し単色化したX線をカメラで取得するため、濃淡が明確なCT像が得られる。しかし試料下流側に設置していたため、試料透過後の白色X線の散乱や、カメラ長を長さによりエッジ効果が強く効くために、S/N比が低いCT像しか得られなかった。しかしシリコン単結晶を下流側から上流側に変更したため、試料からのカメラ長が大幅に短縮された。これらの改良後、CT測定の比較検討をした結果、ノイズが低減された鮮明度の高いCT像が得られることが明らかになった。またXRD測定では、回折角を10°から5°へと変更することにより、ピークの分離が明確となった。 またこれらの改良を基に、最高温度が違う高温を受けたセメントペーストおよびモルタル供試体を微視的な観点で観察した。その結果、既存のCT撮影の取得データと比較し、骨材を混入したモルタル供試体でも、ノイズが少なく鮮明度の高い画像が取得可能となった。またセメントペーストとモルタル供試体のひび割れの形状の違いが明らかになり、特にモルタルでは800℃で骨材周辺の微細なひび割れが顕著に観察された。また画像処理によりひび割れの発生率を算出することが可能となった。またXRD測定により、600℃以上では供試体の外縁部ではPortlanditeが分解してCalciteの生成が、800℃以上ではBeliteやLime、Ferrite、Aliteの生成が確認された。以上の内容を取りまとめ、国内の査読付論文集に投稿中である。
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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
非破壊CT-XRD連成法の装置条件に改良を加え、これにより取得したデータと既存のデータとの比較検討を行った。その結果、CT測定では、取得画像の鮮明度の向上が明確であり、画像処理により微細なひび割れも抽出可能となった。またXRD測定では、設定の回折角度をさらに低角にすることで、取得するエネルギー分散型プロファイルのピークの分離が明確になり、より精緻な値で同定が可能となった。これらの本手法の改良は、今後の研究の実施に向けても重要な成果といえる。また高温を受けたセメント系材料において、ひび割れの定量性およびセメント水和物の変質について研究を実施できた。
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Strategy for Future Research Activity |
H30年度前期の利用申請を行い、利用は認められているため、非破壊CT-XRD連成法を利用しながら研究を継続する。 本年度の研究において、高温を受けたセメント系材料のひび割れや水和物変質を観察してきた。一定温度以上を受けると水和活性のあるセメント鉱物が生成しているため、水分の影響を受けると再水和する可能性が指摘されているが、膨張によるひび割れの進展の可能性もあり複雑な変質機構が考えられる。そのため本手法で観察することにより、CT画像からひび割れの性状を明らかにするとともに、XRD測定から水和物組織を同定し、火害を受けたコンクリートの再水和に関する詳細な現象解明行う予定である。また本手法と既存手法との比較検討が不十分なため、観察した供試体に対して熱分析や粉末によるXRD測定などの従来法を施し、検討を行う。 これらの変質評価と力学性能との関連性を評価し、新たな最適構造の提案を行い、再評価するリバースエンジニアリングへと展開する。 以上から見込まれる研究成果を取りまとめていき、順次国内外で成果発表を行う。
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Research Products
(6 results)