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安江 歩夢*; 川上 真由*; 小林 謙祐*; Kim, J.; 宮津 裕次*; 西尾 悠平*; 向井 智久*; 諸岡 聡; 兼松 学*
Quantum Beam Science (Internet), 7(2), p.15_1 - 15_14, 2023/05
Neutron diffraction is a noncontact method that can measure the rebar strain inside concrete. In this method, rebar strain and stress are calculated using the diffraction profile of neutrons irradiated during a specific time period. In general, measurement accuracy improves with the length of the measurement time. However, in previous studies, the measurement time was determined empirically, which makes the accuracy and reliability of the measurement results unclear. In this study, the relationship between the measurement time and the measurement standard deviation was examined for reinforced concrete specimens under different conditions. The aim was to clarify the accuracy of the measurement of rebar stress using the neutron diffraction method. It was found that if the optical setup of the neutron diffractometer and the conditions of the specimen are the same, there is a unique relationship between the diffraction intensity and the rebar stress standard deviation. Furthermore, using this unique relationship, this paper proposes a method for determining the measurement time from the allowable accuracy of the rebar stress, which ensures the accuracy of the neutron diffraction method.
伊藤 成胤*; 向井 智久*; 鈴木 裕士; 南部 禎士*; 鈴木 淳一*; 松沢 晃一*; 衣笠 秀行*
日本建築学会技術報告集, 27(65), p.99 - 103, 2021/02
本研究では、意図的に未充填部を有するエポキシ系接着剤を用いたあと施工アンカー試験体、および高温加熱により空隙部の進展が確認されたあと施工アンカー試験体を対象に、中性子イメージングによる空隙部の定量評価を行った。まず、中性子計測により得られた3次元画像のCT値に着目した未充填部長さの評価手法を提案した。次に、加熱した空隙部が存在するあと施工アンカー試験体に対して、上述した評価手法により接着剤の未充填部の位置を評価した結果、試験体を切断し得られた実際の空隙部位置にほぼ一致することを確認した。さらに、空隙部とその周辺部のCT平均値を比較したところ、空隙部ではその数値が小さくなること、また、CT値そのものにより劣化空隙部を定義することは難しいが、空隙部とその周辺部のCT値の相対関係より、空隙部を特定できることを確認した。
鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*
コンクリート構造物の非破壊検査シンポジウム報文集,6, p.343 - 348, 2018/08
中性子回折法は材料深部の応力を非破壊・非接触で測定できる手法として良く知られている。われわれは、世界で初めて鉄筋コンクリートの付着力評価に中性子回折法を応用し、コンクリートに埋設された鉄筋の付着応力度分布の非破壊・非接触測定に成功した。これまでに、鉄筋コンクリートの定着力や曲げ付着力の評価、また、ひび割れや鉄筋腐食に伴う付着劣化の評価などに応用してきた。最近では、あと施工アンカーの付着性能評価など、新しい施工技術の開発研究にも応用が広がっている。本稿では、これまでに得られた成果を総括して紹介する。
鈴木 裕士; 楠 浩一*; 佐竹 高祐*; 兼松 学*; 小山 拓*; 丹羽 章暢*; 椛山 健二*; 向井 智久*; 川崎 卓郎; Harjo, S.
非破壊検査, 67(4), p.180 - 186, 2018/04
本研究では、中性子回折法により二次元的に配筋した主筋およびせん断補強筋の応力分布を測定することにより、曲げモーメントを負荷した鉄筋コンクリート梁試験体の付着挙動を評価した。その結果、周囲のコンクリートによる主筋横方向の変形拘束が無視できるほどに小さいという前提に基づき、試験体を回転することなく、曲げ付着挙動の評価の鍵となる主筋の付着応力度分布の変化、およびせん断補強筋の軸応力変化の定量評価に成功した。ひずみゲージ法により測定されたコンクリートの巨視的な変形挙動との比較により、載荷に伴う曲げひび割れの発生と、それに続くせん断ひび割れの発生が、その周辺における付着劣化の原因となり、それに伴い主筋軸応力分布が変化することを確認した。本研究により、中性子応力測定技術は、鉄筋コンクリート梁の曲げ付着挙動の評価にも有効な手段であることを確認した。
鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*
コンクリート構造物の補修,補強,アップグレード論文報告集, 17, p.179 - 184, 2017/10
中性子回折法は材料深部の残留応力を非破壊・非接触で測定できる手法の一つとして知られている。われわれは、世界で初めて、鉄筋コンクリートの付着挙動の評価に中性子回折法を応用し、コンクリート内部に埋設された鉄筋の付着応力度分布の非破壊・非接触測定に成功するとともに、コンクリートのひび割れや鉄筋腐食に伴う応力分布の変化を捉えることにも成功した。このように、中性子回折法は鉄筋コンクリートの付着挙動の評価に有効なひずみ測定技術であり、今後、鉄筋コンクリートの構造力学研究や構造材料研究に広く応用されると期待される。本論文では、これまでに得られた成果を総括する。
鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*; Harjo, S.
Materials Research Proceedings, Vol.2, p.25 - 30, 2017/00
被引用回数：3 パーセンタイル：70.51(Metallurgy & Metallurgical Engineering)これまでの研究において、コンクリート内部の鉄筋の応力分布を測定するうえで、中性子回折法はひずみゲージ法に代わる新たな測定技術になりうることが示された。本研究においては、鉄筋コンクリート構造の構造力学研究における中性子回折法のさらなる可能性を見出すために、中性子回折法による付着応力度評価の可能性について検討した。中性子回折法により測定した付着応力度分布には、鉄筋とコンクリート間の不均一な付着状態を示唆するいくつかのピークが見られた。この結果は、位置分解能の高い中性子回折法により、鉄筋の節周りに生じる局所的な付着抵抗状態の評価が可能であることを示している。中性子回折法により測定した付着応力度分布は、鉄筋コンクリート構造における鉄筋とコンクリート間の付着メカニズムの詳しい理解につながるものと期待される。
鈴木 裕士; 楠 浩一*; 畠中 雄一*; 向井 智久*; 田才 晃*; 兼松 学*; 椛山 健二*; Harjo, S.
Measurement Science and Technology, 25(2), p.025602_1 - 025602_8, 2014/02
被引用回数：9 パーセンタイル：58.71(Engineering, Multidisciplinary)現代社会においては、都市地震災害に伴うメガリスクを最小限に抑える事を目的として、コンクリート構造物などの建築、土木構造物に対する高い耐震性能が求められている。鉄筋とコンクリート間の付着抵抗は、コンクリート構造物の性能を議論するうえで重要なパラメータであり、コンクリートに埋設された鉄筋のひずみ分布を測定することにより評価される。本研究では、飛行時間中性子回折法を用いて、コンクリート内部の鉄筋に発生する応力・ひずみ分布測定を行った。その結果、気中養生された標準強度コンクリートに埋設された鉄筋について、引張負荷中の三次元変形挙動を高精度に測定することができた。
土屋 直子*; 向井 智久*; 楠 浩一*; 兼松 学*; 椛山 健二*; 鈴木 裕士
no journal, ,
建築ストックの有効活用に向け、既存鉄筋コンクリート建物に対して低振動・低騒音のあと施工アンカーによる長期使用のための改修技術の開発が望まれている。その一つとして湿式コア穿孔によるあと施工アンカーがあるが、その付着機構はまだ十分に解明されていない。そこで本研究では、中性子回折法による応力測定技術を用い、3種類の固着剤を用いて埋設されたあと施工アンカーの付着応力分布の測定を行った。その結果、アンカー筋に同じ引張荷重が働いた場合に、アンカー筋の付着応力度分布や残留応力は固着材料により異なることを明らかにした。これにより、中性子回折法があと施工アンカーの付着特性の評価に有効な手段であることが示された。
佐竹 高祐*; 楠 浩一*; 向井 智久*; 兼松 学*; 小山 拓*; 鈴木 裕士
no journal, ,
本研究では、曲げモーメントを負荷した梁型の鉄筋コンクリート試験体について、中性子回折法により曲げ付着挙動を評価することを目的とした。本実験は、大強度陽子加速器施設J-PARCの物質生命科学実験施設MLFに設置された工学材料回折装置TAKUMIを用いて行い、主筋およびせん断補強筋の軸応力分布を測定した。その結果、中性子応力測定技術における従来知見を応用した新しい測定手法の提案により、曲げ付着挙動の評価の鍵となる主筋の付着応力度分布の変化、およびせん断補強筋の軸応力変化の定量評価に成功した。これにより、載荷に伴う曲げひび割れの発生と、それに続くせん断ひび割れの発生が、その周辺における付着劣化の原因となり、それに伴い主筋軸応力分布が変化することを確認した。また、せん断ひび割れの発生により、コンクリートの乾燥収縮に伴い発生したせん断補強筋の圧縮応力が緩和したことを確認した。このように、中性子回折法を用いることで、梁型の鉄筋コンクリート試験体内部の主筋およびせん断補強筋の非破壊・非接触応力測定が可能であり、その結果から、曲げ付着挙動の推定が可能であることが分かった。
鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*
no journal, ,
Recently, the neutron diffraction technique has been provided to some applications on the structural engineering studies of the reinforced concrete structure. For example, we applied it to evaluation of the bond condition of the post installed adhesive anchor. The result showed that the stress distributions exhibit different trend depending on the type of adhesive, and the difference in the bond stress calculated by the slope of the stress distribution in the anchorage region is correlated to the difference in their bond strengths. The other topic is evaluation of bending bond behaviour of the reinforced concrete beam reinforced by main rebar and some stirrups. The stress distributions along main rebar as well as stirrups embedded in concrete were successfully measured using neutron diffraction under bending moment, and bond degradation due to flexural cracking was captured by measuring a change in the bond stress distribution. These results suggest that neutron diffraction can provide insight into the real structural engineering issues on the reinforced concrete structures.
鈴木 裕士; 佐竹 高祐*; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*
no journal, ,
鉄筋コンクリート構造は、鉄筋とコンクリートの複合構造であるため、その一体性を確保するためには、鉄筋とコンクリート間に働く付着機構を理解することが重要である。例えば、曲げモーメントおよびせん断力が作用する梁構造に着目すれば、曲げモーメントにより発生する曲げ付着力は、せん断力に応じて分布していることが知られている。しかし、主筋やせん断補強筋にかかる応力、特に主筋の付着力分布を精確に実測する方法がなかったために、ひび割れ等の発生に伴う局所的な付着劣化が曲げ付着性能に及ぼす影響は明らかにされてこなかった。一方、中性子回折法は、中性子線の回折現象を利用した物理的なひずみ計測法の一つであり、付着を乱すことなく、十分な精度かつ位置分解能で鉄筋の応力分布の測定が可能である。そこで本研究では、鉄筋コンクリート部材の曲げ付着機構の解明に向け、中性子回折法を利用した応力測定技術の応用を目指した。その結果、中性子応力測定技術により、鉄筋コンクリート梁試験体の主筋およびせん断補強筋の応力分布測定が可能であることを示した。
鈴木 裕士; 兼松 学*; 向井 智久*
no journal, ,
Recently, the neutron diffraction technique has been provided to some applications on the structural engineering studies of the RC. One of the most successful application among them is evaluation of the bond performance for the post-installed adhesive anchor. In the series of this work, the bond degradation mechanism of the post-installed adhesive anchor has been characterized by measuring bond stress distribution under various conditions, i.e. cyclic loading, high temperature and creep deformation. Another application is evaluation of the deterioration mechanism for the RC under corrosive environment. It has been confirmed that neutron diffraction can be a useful technique to investigate a change in bond condition owing to rebar corrosion. In addition to above works, bond deterioration of the RC subjected to high temperature assuming a fire damage has been also evaluated by measuring a change in the bond stress distribution before and after heating. The results obtained here suggest that neutron diffraction can provide insight into the real structural engineering issues on the RC structures. In this presentation, we will introduce some of the results obtained so far.
鈴木 裕士; 向井 智久*; 兼松 学*
no journal, ,
現在、社会問題となっている橋梁やトンネルなどの鉄筋コンクリート(RC)インフラ構造物の老朽化問題、また、マンションなどのRC建築物の供給過多による建築ストックの増大と老朽化問題において、それらRC建造物の長期利活用の観点から、定期的な点検・調査と、適切な手段による補修,増改築は、今後の持続可能社会の実現に重要である。本研究では、J-PARCの一般利用課題や長期課題制度を活用し、RC建造物の長期利活用に重要な技術として注目されている、防食鉄筋の利用や接着系あと施工アンカー技術について、それらの付着性能とその長期耐久性に関する研究を進めてきた。本発表では、本長期課題を通じて、これまでに得られた研究成果をまとめて報告する。
菖蒲 敬久; 向井 智久*; 有木 克良*; Choe, H.*; 山本 慎*; Han, B.*; 諸岡 聡; 栗田 圭輔; 飯倉 寛
no journal, ,
本研究では、耐震改修工事に利用される技術として一般的であり、増改築などのリニューアル工事等にも広く適用可能範囲が拡大されることが期待されているあと施工アンカーの長期付着特性評価を今後JRR-3からの中性子ビームを利用していくための基礎研究を実施した。実験は、JRR-3,熱中性子ラジオグラフィ装置(TNRF)及び中性子残留応力測定装置(RESA)を用いた。CT画像再構成後のコンクリートの中央付近の断面像では、内径60mm程度鉄缶内部のコンクリートに人工的に作成した複数の穴がきれいに撮影されおり、実測と画像で寸法を比較した結果、ほぼ同じ値を示すことが確認され、穴の先端まで精度よく観察できた。
菖蒲 敬久; 向井 智久*; 有木 克良*; Choe, H.*; 山本 慎*; Han, B.*; 諸岡 聡; 栗田 圭輔; 飯倉 寛
no journal, ,
本研究では、材料に対する透過力が非常に高い中性子を用いて、施工後のアンカーの長期接着特性を評価するための基礎研研究を実施した。その結果、CT測定では、約0.2mmの空間分解能で約
60mmの鉄筋コンクリート内部の観測が評価できることを明らかにした。一方、負荷中のひずみ分布ではアンカーのひずみ分布に単調な変化を示さなかったため、いくつかの問題があることが明らかにした。
菖蒲 敬久; 向井 智久*; 有木 克良*; Choe, H.*; 高野 慶貴*; 諸岡 聡; 栗田 圭輔; 飯倉 寛
no journal, ,
あと施工アンカーは、耐震改修工事に利用される技術として一般的であり、増改築などのリニューアル工事等にも広く適用可能範囲が拡大されることが期待されている。本研究では、接着剤の充填を注入方式で行う静充填型あと施工アンカー長期付着特性評価のための基礎研究を行った。実験は、JRR-3に設置されている、熱中性子ラジオグラフィー(TNRF)及び中性子応力測定装置(RESA)を併用して実施した。試験片は60mm程度のコンクリートの中心に穴をあけ、鉄筋を接着剤で固定した鉄筋コンクリートである。TNRFによる鉄筋コンクリート内部のCT観察から、条件を色々変えて作成した模擬鉄筋コンクリート内部の接着剤の塗布されている様子が観測できた。これは今後接着剤の塗布する方法に関する検証技術として中性子が十分利用できることを裏付けている。一方、RESAにおいては、鉄筋コンクリート中の鉄筋のみに引張荷重を加えた時の鉄筋内部ひずみ分布が観測されたが、そのばらつきは大きく、その原因がゲージ体積の重心移動、及び回折強度が弱すぎるという結論に至った。さらに、接着剤に着目した応力評価については放射光を利用することにより導出できる可能性を見出した。当日は上述をまとめて紹介する予定である。
菖蒲 敬久; 冨永 亜希; 向井 智久*; 有木 克良*; Choe, H.*; 高野 慶貴*; 諸岡 聡; 栗田 圭輔; 飯倉 寛
no journal, ,
本研究では接着剤の充填を注入方式で行う静充填型あと施工アンカー長期付着特性評価のための基礎研究を行った。JRR-3, TNRFでは鉄筋コンクリート内部を非破壊で0.3mm程度の空間分解能による観察が可能であること、RESAでは鉄筋引抜き試験中の鉄筋内部のひずみ分布が導出できる可能性を明らかにした。そしてSPring-8では独立に用意した接着剤に荷重を加えたときの応力とひずみの関係をX線散乱から導出できる可能性を明らかにした。
Choe, H.*; 向井 智久*; 菖蒲 敬久; 有木 克良*; 衣笠 秀行*; 高野 慶貴*; 坂下 雅信*; 中村 聡宏*
no journal, ,
鉄筋コンクリート建築物の補強・増築時に有効な接合技術である接着系あと施工アンカーの適用範囲拡張に向けたひずみ評価手法として中性子回折法の適用の可能性を検討した。JRR-3に設置されている中性子応力測定装置RESAを利用し、引張荷重下における鉄筋のひずみ分布を測定した結果、RESAを利用する際には載荷荷重、コンクリートかぶり厚において特定の条件を確保することで測定精度を向上できることを明らかにした。
