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論文

中性子回折法を応用した新しい付着応力度測定技術

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。

論文

中性子回折法による曲げとせん断を受けた鉄筋コンクリートの付着応力度の非破壊評価

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。

論文

中性子回折法による鉄筋コンクリートの付着応力度分布の非破壊測定

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。

論文

Structural engineering studies on reinforced concrete structure using neutron diffraction

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:1 パーセンタイル:48.76

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。

論文

Application of neutron stress measurement to reinforced concrete structure

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 田才 晃*; 畠中 雄一*; 土屋 直子*; Bae, S.*; 白石 聖*; 櫻井 園子*; 川崎 卓郎; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031006_1 - 031006_6, 2015/09

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一体性を確保する上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・ひずみ分布測定を試みた。その結果、コンクリートのひび割れ発生や鉄筋腐食に伴う付着劣化の様子を捉えることにも成功するなど、コンクリートに埋設された鉄筋の応力測定技術として、中性子回折法が有効な手段になり得ることを示した。

論文

Measuring strain and stress distributions along rebar embedded in concrete using time-of-flight neutron diffraction

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:5 パーセンタイル:50.33(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。

報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成23年度活動報告

綿引 俊介; 花川 裕規; 今泉 友見; 永田 寛; 井手 広史; 小向 文作; 木村 伸明; 宮内 優; 伊藤 正泰; 西方 香緒里; et al.

JAEA-Technology 2013-021, 43 Pages, 2013/07

JAEA-Technology-2013-021.pdf:5.12MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により、その数は減少しているが、原子力発電の導入を計画している国では、原子力人材育成、科学技術の向上、産業利用、軽水炉の安全研究のために、試験研究炉の必要性が高まっている。日本原子力研究開発機構では、平成22年度より試験研究炉設計のための環境整備及び人材育成のため、汎用小型試験研究炉の検討を開始し、平成24年度までに概念検討を行う予定である。平成23年度は、汎用小型試験研究炉の炉心構成の検討、汎用性及び実用性の高い照射設備の検討及びMo製造のためのホットラボ設備の検討を実施した。その結果、炉心構成の検討結果として、照射物を考慮した原子炉の未臨界度及び連続運転時間について確認するとともに自動制御運転中における反応度外乱に対する原子炉の過渡応答について、定格出力運転中の汎用小型試験研究炉は、自動制御運転が十分に可能であることを確認できた。また、照射設備の検討としては、Mo-99のような短半減期ラジオアイソトープの効率的な大量生産の実現が期待できることを確認し、ホットラボ設備の検討においては、Mo製造,RI搬出等を考慮したうえで迅速に試料を配布できるセル・設備を考案した。

報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成22年度活動報告(共同研究)

今泉 友見; 宮内 優; 伊藤 正泰; 綿引 俊介; 永田 寛; 花川 裕規; 那珂 通裕; 川又 一夫; 山浦 高幸; 井手 広史; et al.

JAEA-Technology 2011-031, 123 Pages, 2012/01

JAEA-Technology-2011-031.pdf:16.08MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により減少しているが、その一方でアジア諸国においては、原子力発電の導入計画が相次いでいる。このようなアジア諸国では、原子力発電所を建設した後の運転管理ができる技術者の育成が課題となっていると同時に、自国における原子力技術を高めるため、軽水炉の長期化対策,科学技術の向上,産業利用及び原子力人材育成のための試験研究炉の必要性が高まっている。このような背景から、照射試験炉センターにおいては、今後、発電用原子炉を導入する国に向け、各種照射利用や教育訓練に用いる試験研究炉の基本概念検討を開始した。設計活動を通じた本検討は、照射試験炉センターにおける試験研究炉の設計に必要な計算コードなどの環境の整備及び人材育成に貢献するとともに、本概念検討に共同研究として参加する原子力関連会社の試験研究炉にかかわる技術力の維持,向上にも貢献することが期待される。本報告は、平成22年度に設置された「照射試験炉センター汎用小型試験研究炉WG(ワーキンググループ)」と原子力関連会社が行った平成22年7月$$sim$$平成23年6月までの試験研究炉の概念検討結果について取りまとめたものである。

論文

Neutron diffraction studies on strain evaluation of rebar in reinforced concrete

鈴木 裕士; 兼松 学*; 楠 浩一*

Powder Diffraction, 24(Suppl.1), p.S68 - S71, 2009/06

一般的に、鉄筋コンクリート中の鉄筋のひずみ測定は、鉄筋に貼付したひずみゲージにより行われるが、ひずみゲージの防水処理や配線処理が付着特性に影響すると言われている。そのため、非破壊・非接触のひずみ測定法として知られる中性子回折法は、この問題を解決する有用な方法であると考えられる。そこで、本研究では、中性子回折法により鉄筋コンクリート中の鉄筋のひずみ測定を試みた。その結果、コンクリートの吸収係数は鉄よりも小さいこと、また、コンクリートによる吸収の影響を受けることなく、比較的精度よく鉄筋のひずみ測定が可能であることが確認された。また、コンクリート中の鉄筋のひずみ分布を測定し、定着領域の定量評価を行った結果、ひずみゲージで測定するよりも、定着領域の大きさが小さく見積もられることを確認した。

口頭

中性子回折法によるコンクリートに埋設された鉄筋の応力分布測定

鈴木 裕士; 楠 浩一*; Harjo, S.

no journal, , 

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一体性を確保する上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。これまでは、ひずみゲージが用いられてきたが、ひずみゲージ周りの付着劣化によって、正確な付着抵抗を評価することが困難であった。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、引き抜き負荷中の三次元変形挙動を世界で初めて測定することに成功した。

口頭

Measuring strain distribution along rebar embedded in concrete using neutron diffraction

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; Harjo, S.

no journal, , 

近年、鉄筋コンクリート建築物といった建築・土木構造物において高い耐震性が求められている。鉄筋コンクリート構造において、コンクリートと鉄筋の付着抵抗は、それらの付着状態を議論するうえで非常に重要なパラメータの一つであり、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で評価されてきた。本研究では、そのひずみ分布測定に飛行時間中性子回折法を応用した。その結果、埋設された鉄筋の三次元変形挙動を正確に評価することができ、さらに、コンクリートひび割れ周りの鉄筋のひずみ分布の測定にも成功した。中性子回折法は、鉄筋コンクリートの構造力学研究における新しいひずみ測定技術として期待される。

口頭

中性子回折法を用いた鉄筋コンクリートの構造力学研究の取組み

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; Harjo, S.

no journal, , 

中性子応力測定技術は、中性子線の回折現象を応用した応力・ひずみ測定技術であり、材料深部の応力・ひずみを非破壊・非接触で測定できる特長を有する。著者らは、世界で初めて鉄筋コンクリートの構造力学研究に中性子回折法を応用し、普通強度コンクリートに埋設された鉄筋について、十分な精度でひずみ分布測定が可能であることを実証するとともに、コンクリートのひび割れや鉄筋腐食に伴う付着劣化の評価を可能にした。中性子回折法の応用は、鉄筋コンクリートの構造力学研究に新たな知見を与えるものと期待される。

口頭

Neutron engineering application for structural engineering of reinforced concrete structure

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*

no journal, , 

近年、鉄筋コンクリート建築物といった建築・土木構造物においては、都市地震災害によるリスクを最小限に抑えるために、高い耐震性能が求められている。鉄筋コンクリート構造においては、コンクリートと鉄筋の付着抵抗が、鉄筋コンクリートの性能を議論するうえで非常に重要なパラメータの一つであり、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で評価されてきた。本研究では、そのひずみ分布測定に飛行時間中性子回折法を応用した。その結果、埋設された鉄筋の三次元変形挙動を正確に評価することができ、さらに、コンクリートひび割れ周りの鉄筋のひずみ分布や腐食鉄筋周りのひずみ分布から付着劣化を評価することにも成功した。中性子回折法は、鉄筋コンクリートの構造力学研究における新しいひずみ測定技術として期待される。

口頭

中性子回折法を用いたあと施工アンカーの付着応力分布に関する基礎的研究

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。

口頭

飛行時間中性子回折法を用いたRC部材の曲げ付着応力度の評価

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。

口頭

Recent progress on structural engineering studies of reinforced concrete using neutron diffraction

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.

口頭

中性子回折法を用いたRC部材の曲げ付着機構に関する実験的研究,1; 中性子回折法による応力測定技術の応用

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。

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