【研究領域課題番号】19H00791 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

鉄筋コンクリート / 乾燥 / 力学特性 / 経年変化 / 静的載荷実験 / 建物 / コンクリート / 耐震性能 / モニタリング / 固有周期 / ひび割れ / 建築物 / 連層耐震壁 / 数値解析

【研究成果の概要】

乾燥の有無をパラメータとした静的載荷実験に用いる大規模骨組み試験体のうち，本年度は，１年目に実施した非乾燥試験体の実験結果の分析を行うとともに，２年目に製作した乾燥試験体（４年目に載荷予定）の状態変化計測を継続した。
１．非乾燥試験体の静的載荷実験結果の分析
１年目に実施した非乾燥試験体の載荷実験の分析では，得られた実験結果の中でも特に耐震性能評価において重要な水平力―水平変形関係（初期剛性および降伏点）について，耐震壁に対して広く一般に用いられる壁エレメントモデルによる解析結果との比較を行った。初期剛性は，推定誤差は5%程度と良好に再現した。降伏点変形は，最上階では曲げ変形をやや過大評価，せん断変形をやや過小評価したものの，全体変形としては誤差5%程度で推定した。ただし，降伏点変形については，2階床位置では曲げ変形を2倍程度に過大評価し全体変形も1割以上過大評価した。全変形成分のうち曲げ変形成分が占める割合は，弾性状態において75%，降伏点において84%，であり，変形の進行に伴い増大した。今後は，載荷実験において計測した詳細な実験データ（試験体各所の変形，鉄筋ひずみなど）を用いながら，実験と解析の違いについて分析し，より高精度な水平力―水平変形関係の評価手法を検討する。
２．乾燥試験体の状態変化の計測
昨年度に製作した乾燥試験体について，製作直後から実施している状態変化データ（歪分布，変形分布，内部応力，材料剛性および強度）の計測を継続して実施した。乾燥開始から１年以上が経過し，データの時系列変化は概ね収束してきていることから（乾燥収縮ひずみは700μ程度），載荷実験に向けたコンクリートの乾燥が完了しつつあることを確認した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円)

【研究分野】土木材料・施工・建設マネジメント

【研究領域課題番号】18206047 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

耐久性 / コンクリート / モニタリング / 気象環境 / 圧縮強度 / 最高温度 / 最低温度 / 暴露環境モニタリング / 温度 / 湿度

【研究成果の概要】

本研究課題では,コンクリート構造物の長期的な耐久性評価をなし得る暴露環境モニタリングシステムの構築を目指し,コンクリート構造物の近傍で気象情報観測が可能な装置により,コンクリートの耐久性に密接に関連する気象情報を取得して,各地域間で相互比較が可能なデータを整備することを第1の目的とした.
なお,使用材料,配合,形状等を全て統一した共通コンクリート試験体による暴露実験は,2003年度より実施を開始しているので,気象情報とコンクリートの物性値との関係から,コンクリート構造物の長期耐久性評価を行うことを第2の目的とした.
また,データとりまとめにあたっては,最終的には装置の構築は行わず,AMeDASによる気温・湿度情報に基づき,コンクリート供試体の暴露箇所における気象外力作用を評価することとした.
本研究課題を通じて得られた主な成果は以下の通りである.
1)日本各地の気温・湿度条件を整理した結果,コンクリートの長期耐久性に影響を及ぼし得る気象条件としては,平均気温・湿度のほか,年間を通じて生じる変動の幅や積算温度,積算降雨量などが考えられることが明らかとなった.
2)5年間にわたる気象作用の影響を受けたコンクリート供試体の基礎物性を整理した結果,圧縮強度よりも中性化深さなどの耐久性指標の方が,気象作用の影響を受けやすいことが明らかとなった.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】34,970千円 (直接経費: 26,900千円、間接経費: 8,070千円)

【研究分野】土木材料・施工・建設マネジメント

【研究領域課題番号】15656104 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コンクリート / 中性化 / モニタリング / 光ファイバー / pH / フェノールフタレイン / ゲル

【研究成果の概要】

コンクリート構造物を非破壊でその内部の中性化についてモニタリングするための手法を,光ファイバーで内部のpH変化を検知するという概念で行うことを目的とし,昨年度はフェノールフタレインを添加したPVA/四ホウ酸Naゲルを作製し,センシングモジュール部へこのゲルを詰め込むことで検討を行い,基本的な性能はほぼ達成されるものの,モルタル内でゲルが乾燥したため,ゲルの安定性を検討する必要を指摘した.そこで,本年度は,昨年度の実験をより安定的に行うさまざまな検討を行うとともに,より安定なゲルを用いた検討を行った.
本ゲルは,これを保護する半透膜を工夫するとある程度寿命を延ばすことはできるものの,最終的には乾燥してしまうためモルタルごと保水する必要があった.さらに,繰り返し再現性を検討した結果,フェノールフタレインの溶出も認められた.したがって,より安定的なゲルとともにフェノールフタレイン等のpH指示薬の固定化についても,単なる添加では限界があることを見出した.
そこで,フェノールフタレインのようなpH検出薬を添加するのではなく,相分離に伴う透明度の変化を利用したゲルを用いた検討を行った.一般にゲル状高分子は温度やpHなどの条件で均一相となって透明性を示したり,相分離を起こすことで不透明となったりする.ここではその性質を利用して温度を一定にすることで,pH変化を光の透過率でセンシングすることを試みた.その結果,センシングモジュールへ同ゲルを挿入してpHの変化を検出することに成功した.ただし,この場合には透過率が変わる点について,温度の影響を非常に強く受けるため,今後温度の検出および温度制御を高い精度で行うことのできるモジュールの作製が必要であることを得た.

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】2,900千円 (直接経費: 2,900千円)

【研究分野】社会システム工学

【研究領域課題番号】14208038 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

凍結防止剤 / 構造物のモニタリング / コンクリート構造物 / 鋼構造物 / 路面管理 / 利用者コスト / GIS / セメント / 凍害 / 応力-ひずみ特性 / コンクリート / 無機イオン / 社会資本ストック / 音響モニタリング / 循環型社会 / 道路維持管理 / 冬期路面 / 空間情報 / 劣化度 / コンクリート構造 / 塩化物イオン / モニタリング / 鋼橋 / 交通シミュレーション / 非常時の交通維持 / 交通事故 / 路面のすべり / 路面のわだち

【研究成果の概要】

本研究では、凍結防止剤が交通機能に与える影響と凍結防止剤が構造物の劣化に与える影響について分析を行った。両者の維持管理システムの高度化を目指した。最初に、道路交通システムを支えている道路維持管理について検討した。冬期における道路状況を時空間的に把握できるWebデータベースを開発した。さらに、利用者の交通機関分担を考慮した凍結防止剤の最適散布量について検討した。効率的な路面管理や冬期における交通行動の変容が実現されることによって、凍結防止剤利用の抑止が可能となる。
一方、凍結防止剤によって劣化が促進するコンクリート構造物の劣化把握を詳細に行った。コンクリートの主材料であるセメントの塩分浸透抵抗性の強化を検討し、具体的な方法を開発した。また、構造物の修繕・修理をマネジメントする必要があるが、鋼構造物を例にその修繕順位の決定方法について検討した。さらに、災害を例に土木構造物の破壊に備えたリスク分散システムの構築を試みた。これらによって、凍結防止剤に強い構造物の実現、緻密な構造物マネジメントが可能となる。
凍結防止剤の利用場面を前提とした道路維持管理システムの構築に資する要素技術の開発には成果を残せた。個々の要素を組み合わせた総合マネジメントシステムの構築を目指していたが、残念ながら方向性のみを示すにとどまった。今後、これらの要素技術とその連携が冬期における道路維持管理システムにおいてどのような効果を与えるかについて検討していきたい。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円)