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論文

Temperature effects on local structure, phase transformation, and mechanical properties of calcium silicate hydrates

Im, S.*; Jee, H.*; Suh, H.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 町田 晃彦*; Kim, J.*; Bae, S.*

Journal of the American Ceramic Society, 104(9), p.4803 - 4818, 2021/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:58.61(Materials Science, Ceramics)

This study aims to elucidate the effect of heating on the local atomic arrangements, structure, phase transformation, and mechanical properties of synthesized calcium-silicate-hydrate (C-S-H). The alteration in the atomic arrangement of the synthesized C-S-H (Ca/Si = 0.8) and the formation of crystalline phases that occurred in three distinct transformation stages of dehydration (105-200 $$^{circ}$$C), decomposition (300-600 $$^{circ}$$C), and recrystallization (700-1000 $$^{circ}$$C) were investigated via powder X-ray diffraction, $$^{29}$$Si nuclear magnetic resonance spectroscopy, and thermogravimetric analysis. Further, the deformation of the local atomic bonding environment and variations in mechanical properties during the three stages were assessed via pair distribution function analysis based on in-situ total X-ray scattering. The results revealed that the C-S-H paste before heating exhibited a lower elastic modulus in real space than that in the reciprocal space in the initial loading stage because water molecules acted as a lubricant in the interlayer. At the dehydration stage, the strain as a function of external loading exhibited irregular deformation owing to the formation of additional pores induced by the evaporation of free moisture. At the decomposition stage, the structural deformation of the main d-spacing (d $$approx$$ 3.0 ${AA}$) was similar to that of the real space before the propagation of microcracks. At the recrystallization stage, the elastic modulus increased to 48 GPa owing to the thermal phase transformation of C-S-H to crystalline $$beta$$-wollastonite. The results provide direct experimental evidence of the micro- and nanostructural deformation behavior of C-S-H pastes after exposure to high temperature under external loading.

論文

中性子イメージング技術を用いた鉄筋コンクリートの変形破壊挙動の評価

上野 一貴*; 鈴木 裕士; 高村 正人*; 西尾 悠平*; 兼松 学*

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(CD-ROM), 20, p.273 - 278, 2020/10

本研究では、鉄筋コンクリートの引張載荷時のコンクリート内部の変形を、中性子イメージング技術と画像相関法を組み合わせて評価する技術の確立を目的とした。コンクリート内部に散布したガドリニウムマーカの座標を中性子イメージング技術により取得し、その座標を基に画像相関法を用いてコンクリート内部の変位分布を算出する技術を開発した。本技術により、コンクリートに発生したひび割れに沿った変位分布が計測され、表面の画像解析と併用することで、載荷経過毎のコンクリート表面と内部の変形を同時に評価できることを示した。

論文

受熱した鉄筋コンクリートの付着強度に及ぼす再水和の影響

宮部 あづさ*; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 鈴木 裕士; 兼松 学*

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(CD-ROM), 19, p.59 - 64, 2019/10

本研究では、加熱後の再養生による鉄筋コンクリート(RC)の付着強度の回復メカニズムを解明するため、加熱履歴を600$$^{circ}$$C、再養生期間を0, 3, 7日とした冷間引抜試験および化学分析を行った。さらに、試験体内部を中性子トモグラフィーで可視化した。実験結果として、600$$^{circ}$$Cで加熱したRCの付着強度は再養生3日後には回復した。再水和したコンクリート中では、水酸化カルシウムが増加した一方でC$$_{2}$$Sが減少する傾向が見られた。また、加熱後に比べ再養生後は中性子線の透過率が低く、再水和により水和物が生成された可能性が示唆された。

論文

中性子ビーム技術を用いた鉄筋コンクリートの変形破壊挙動の評価

上野 一貴*; 鈴木 裕士; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 兼松 学*

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(CD-ROM), 18, p.647 - 650, 2018/10

本研究では、中性子イメージング技術と画像処理技術を組み合わせることで、コンクリート内部に分散したガドリニウムマーカの動きを精度よく評価できる技術を開発した。次に、中性子イメージング技術と中性子回折法を組み合わせて、鉄筋コンクリートの引張載荷時の付着劣化挙動を評価した。その結果、中性子イメージング技術により得られるコンクリートの変形挙動と、中性子回折により得られる鉄筋の応力分布を比較・検討することで、鉄筋コンクリートの付着劣化挙動の評価が可能になることを示した。

口頭

Proposal of in-service monitoring using a deformed steel combined with heat resistant FBG sensors

西尾 悠平*; 西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 鈴木 裕士; 兼松 学*

no journal, , 

鉄筋コンクリート構造体は火災時に損傷を受けるが、高温での鉄筋コンクリートの特性変化についてはよく知られていない。そのためには高温での鉄筋コンクリートの機械特性の計測技術が必要とされている。鉄筋コンクリートに実装された耐熱FBGセンサは鉄筋に与える機械特性の変化を最小限に保ちつつ、高温での歪特性の計測が可能である。本研究では、鉄筋への耐熱FBGセンサの実装とこれを使用した高温歪計測試験の概要について発表する。

口頭

中性子ビーム技術を用いた鉄筋コンクリートの変形破壊挙動の評価

上野 一貴*; 鈴木 裕士; 小山 拓*; 関根 麻里子*; 西尾 悠平*; 兼松 学*

no journal, , 

本研究では、中性子イメージングと画像解析を組み合わせた鉄筋コンクリート内部の変形挙動評価技術により、引張変形に伴うコンクリート内部のひび割れ発生の様子を捉えることを目的とした。コンクリート内部に二次元的に分散させた酸化ガドリニウムマーカを中性子イメージングにより撮像し、そのマーカの動きを画像解析により評価した結果、ひび割れ発生に伴うマーカの移動を捉えることに成功した。また、中性子回折により得られる鉄筋の応力分布を比較・検討することで、鉄筋コンクリートの付着劣化挙動の評価が可能になることを示した。

口頭

中性子回折法を用いたひび割れ補修における鉄筋応力の非破壊測定

関根 麻里子*; 鈴木 裕士; 小山 拓*; 上野 一貴*; 西尾 悠平*; 兼松 学*

no journal, , 

一般的に、鉄筋応力の測定に用いられるひずみゲージ法は、鉄筋に貼付けたゲージの金属の抵抗値変化からひずみを測定する間接的な方法であり、鉄筋へのゲージの貼付け自体が鉄筋とコンクリート間の付着に影響を与えてしまう。さらに、腐食鉄筋についてはゲージを腐食表面に維持することが困難であるため、実験的には溝切部分や鉄筋内部にゲージを貼り付けるなどの工夫がなされてきた。鉄筋コンクリート造の鉄筋応力の非破壊測定に関しては、これまでに中性子回折法による非破壊・非接触応力測定技術により、より高い精度で鉄筋コンクリートのひび割れ近傍の応力分布捉えることに成功している。そこで本研究では、中性子応力測定技術により、鉄筋コンクリート内の腐食鉄筋および腐食ひび割れに補修を施した鉄筋コンクリート内の腐食鉄筋の応力分布測定を試みた。その結果、中性子応力測定技術により精度良く腐食鉄筋の応力を測定できること、また、腐食ひび割れ部への補修材施工により、コンクリートによる拘束は回復しないが、引抜試験における付着性能が回復する様子が捉えられた。

口頭

ピコ秒レーザ加工FBGセンサの鉄筋コンクリート柱への実装と計測

西村 昭彦; 西尾 悠平*; 兼松 学*

no journal, , 

レーザ応用による高温プラントのための遠隔計測技術の展開として、ピコ秒レーザ精密加工により製作した耐熱FBGセンサの産業応用を進めている。建設中の実験棟の鉄筋コンクリート柱に、ナノコロイド銀接着剤を用いて製作したFBGセンサ実装鉄筋を実装することに成功した。熱電対及び湿度計も組み込み、FBGセンサの温度補償を可能とした。講演では、センサ実装鉄筋の圧縮と引張りにおける計測結果について報告を行う。

口頭

中性子回折法によるコンクリート強度が付着性能に与える影響の検証

小林 謙祐*; 大岡 督尚*; 兼松 学*; 鈴木 裕士; 立山 創一*; 長井 智哉*; 西尾 悠平*; 平田 吉一*; 吉岡 昌洋*

no journal, , 

本研究では、高強度コンクリートを用いた超高層建築物について、震災被害を受けた際の補修方法の確立を最終目的としており、その第一段階として、コンクリート強度が付着性能に及ぼす影響を中性子回折法により定量評価した。その結果、中性子回折法を用いることで、コンクリート強度によらず高精度に鉄筋の応力状態を測定できること、コンクリート強度と付着性能には相関がみられること、高強度コンクリートでは低強度のコンクリートに比べ付着性能が高いことが明らかとなった。

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