力学作用と環境作用を同時に受けるコンクリート構造物の性能評価
Performances of concrete structures under the combination of mechanical and environmental actions
土木学会コンクリート標準示方書をはじめとした各種設計コードでは、塩害や凍害などの各種劣化が生じないように設計されているため、それぞれ個別に照査されています。しかし、実際の構造物は様々な作用を同時に受けており、劣化が生じてしまった構造物が多く存在します。このような既設構造物を適切に維持管理するためには、複合劣化の発生メカニズムと劣化後の構造性能を把握することが重要となります。本研究では、特に力学作用として疲労、環境作用として鉄筋腐食とコンクリートの凍害に焦点を当て、これらの作用を同時に受けるコンクリート構造物の性能評価を目指します。
In design codes such as Specifications for Concrete Structures, JSCE, durability design is done indivisually for each deterioration factor such as chloride attack and frost damage. It is because the structures are designed so that deteriorations do not occur, however, real structures are suffered from various actions simultaneously and some of them have been deteriorated. To maintain such existing structures, it is important to know the deterioration process and structural performances under the combined actions. This research aims to evaluate the structural performances of concrete structures under the combined actions, especially for fatigue as a mechanical action and rebar corrosion and frost damage of concrete as environmental actions.
電食試験によるコンクリート中の鉄筋への腐食導入（2019年度卒業論文より）
Installation of corrosion into steel reinforcement in concrete by electric corrosion test (from bachelor thesis in FY2019)
遅延エトリンガイト生成によるコンクリートのひび割れ発生メカニズムの解明と構造性能評価
Cracking mechanism and structural performances of concrete damaged by delayed ettringite formation
遅延エトリンガイト生成(DEF)は、コンクリートが硬化した後にエトリンガイトが再生成することで膨張圧が発生し、ひび割れなどの損傷を誘発する劣化現象です。比較的新しく発見された現象であり、欧州を中心に研究が進められていますが、そのほとんどは材料分野での検討に留まっています。本研究では、材料の生成過程と力学的挙動の両方に着目して、DEFによるコンクリートのひび割れ発生メカニズムの解明を目指します。また、部材レベルでの検討を行い、DEFが生じたコンクリート構造物の構造性能を検討します。
Delayed ettringite formation (DEF) is a deterioration phenomenon that induces cracks to concrete when ettringite is formed after the concrete is hardened and expansive pressure occurs at the inside. DEF is a relatively newly-known deterioration and it has been investigated mainly in European countries, however, most of the previous researches focused on the material level. This research aims to investigate the cracking mechanism of concrete by DEF considering both the material production process and mechanical behavior. In addition, from the structural scale investigation, structural performances of concrete structures damaged by DEF are verified.
コンクリート剥落に対する新しい点検・評価手法の開発
Development of a new inspection/evaluation method for concrete spalling
特にトンネルに代表されるような構造物では、部材の耐荷力に左右される安全性だけでなく、コンクリート片の剥落等による車両走行の安全性（第三者被害）が重要となります。にもかかわらず、その点検手法は目視や打音検査などによる主観的・経験的手法に留まっています。本研究では、コンクリートの剥落を事前に防ぐ合理的な点検・予測手法を開発することを目的に、プレストレスが腐食ひび割れパターンに及ぼす影響や、各種非破壊検査を用いたコンクリート内部のひび割れの検出手法などを検討します。
As recognized in tunnel structures, not only the safety of structures determined by their load capacity, but also the safety for traffic pass affected by spalling of concrete (public damage) is essential. However, the current inspection methods for this issue are still subjective and empirical such as the visual inspection and hammer hitting method. In this research, to develop a rational inspection and predictive method to prevent concrete spalling, the effect of prestressing on the corrosion crack patterns, detection methods for internal cracks by using various non-destructive testing methods, etc. are investigated.
 
横拘束が腐食ひび割れ性状に与える影響（左：横拘束なし、右：横拘束あり）（2019年度卒業論文より）
Effect of transverce confinment on corrosion cracking (left: w/o confinement, right: with confinement) (from bachelor thesis in FY2019)
CTスキャン・画像解析・メソスケール解析の組合せによるコンクリートの破壊挙動の解明
Investigation of the fracture process of concrete by a combination of CT scanning, image analysis and meso-scale analysis
鉄筋コンクリートは骨材、セメントペースト、空隙、補強材、その他から成る非均質な複合体であり、各スケールにおいて、複雑な挙動を示します。また、補強鋼材や骨材が構造物の内部に存在するため、構造物の外面からは、その破壊プロセスの目視が困難であるという特徴を有します。本研究では、実際の構造物の内部の状況を可視化することが可能なCTスキャン、対象領域のひずみの大きさと方向を定量的に評価することが可能な画像解析、不均質材料の力学挙動を再現可能なメソスケール解析を組み合わせることにより、鉄筋コンクリートの複雑な破壊挙動を明らかにすることを目的としています。
Reinforced concrete exhibites a complicated behavior in each scale due to its heterogeneous material constituent composed of aggregates, cement paste, voids, reinforcement, etc. In addition, one of the characteristics of concrete structures is that their failure process is difficult to see from the outer side because the reinforcement and aggregates are provided in the inner side. In this research, to investigate the complicated failure process of reinforced concrete, the coupling method by using CT scanning, which can visualize the inner state of the actual structures, image analysis, which can quantitavely evaluate the amount and direction of strains in the subjected region, and meso-scale analysis, which can reproduce the mechanical behavior of heterogeneous materials, are applied.
 
コンクリートの一軸圧縮試験に対する画像解析結果（左：収縮なし、右：収縮あり）（2019年度卒業論文より）
Result of image analysis on uni-axial compression test of concrete (left: w/o shrinkage, right: with shrinkage) (from bachelor thesis in FY2019)
コンクリート構造物に対する新しい補強工法の開発
Development of new strengthening methods for concrete structures
インフラの老朽化が社会問題になっている国は、アメリカや日本など、多数あります。数多くの劣化した構造物を新しく作り直すのは、金銭的にも人的資源的にも、さらには環境負荷の点でも、現実的ではありません。したがって、構造物を安心・安全に長く使用するためには、失われた性能を回復あるいは向上させるための対策として補修・補強を行うことが重要となります。本研究では、コンクリート構造物に対するより合理的な補修・補強工法の開発を目指して、様々な材料や施工方法等を用いた新しい手法を検討しています。
There are many countries in which aging problem of infrastructures becomes a social issue such as USA and Japan. It is not realistic that we reconstruct such a lot of deteriorated structures because of the monetary and labor cost as well as the environmental impact. Therefore, it is important to utilize repair and strengthening methods as measures to recover and/or enhance the lost performance of the structures to continuously use them safely and securely. This study explores new methods by using various materials and construction methods to achieve a development of more rational repair and strengthening methods for concrete structures.
 
NSM工法（左）とPCM増厚補強工法（右）の検証実験（2019年度修士論文、卒業論文より）
Experimental investigation on NSM method (left) and PCM over-lay method (right) (from master and bachelor thesis in FY2019)
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