【研究分野】構造工学・地震工学・維持管理工学

【研究領域課題番号】16H04403 (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 / 維持管理 / 塩害 / 鉄筋腐食 / ガウス確率場 / ライフサイクル解析 / 確率場 / 空間変動 / 信頼性解析 / 材料劣化 / 非線形解析 / X線 / 有限要素解析 / ライフサイクル

【研究成果の概要】

腐食環境にあるRC部材の信頼性解析では，特に，鉄筋腐食が空間的に変動する影響を解析に反映することが重要である．Spectral Representation Method（SRM）による確率場の結果は，Monte Carlo法との連動が容易であり，空間変動性を考慮した劣化RC部材の信頼性解析が実施できる．本研究では，SRMによりRC構造物内で生じる鉄筋腐食の空間変動性を再現する手法を提示した．本手法を用いることで，鉄筋腐食量が同程度の値であっても，実験的に得られる曲げ耐力がばらつくこと，さらにそれは鉄筋腐食量の増加により大きくなること，などの現象を再現できることを示した．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)

【研究分野】構造工学・地震工学・維持管理工学

【研究領域課題番号】25630198 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

X線 / 維持管理 / コンクリート構造物 / ディジタル画像処理 / 鉄筋腐食 / 塩害 / RC構造物 / ディジタル画像 / 鉄筋コンクリート / 腐食ひび割れ

【研究成果の概要】

鉄筋コンクリート（RC）部材内で生じる鉄筋腐食の進展を観察できれば，鉄筋腐食の不均一さ（腐食の空間分布）の程度と形成過程の理解，あるいは，それと部材表面に表れる腐食ひび割れ幅・密度の関係の把握など，RC構造物の維持管理の高度化につながる情報が得られると期待される．本研究では，RC部材内の鉄筋腐食成長過程のX線撮影による観察の可能性を検討した．電食にて劣化させたRC部材を連続的にX線撮影することで，鉄筋腐食成長過程，鉄筋腐食量と腐食ひび割れ幅の関係，あるいはそれらが部材曲げ耐力に及ぼす影響に関する基礎資料を得た．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】構造工学・地震工学・維持管理工学

【研究領域課題番号】24360185 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ライフサイクル解析 / 地震ハザード / 塩害 / 鉄筋コンクリート構造 / じん性評価 / RC構造物 / 耐震信頼性 / X線 / ディジタル画像処理 / SMCS / 耐久性 / 点検・検査 / 部分係数 / 信頼性理論 / 鉄筋コンクリート / 破壊確率 / ハザードカーブ / フラジリティカーブ / ライフサイクル / 耐震安全性 / 信頼性解析 / コンクリート構造物 / 維持管理 / 橋梁

【研究成果の概要】

本研究は，海洋環境下にあるRC構造物を対象に，地震ハザードと塩害環境ハザードの両者を同時に考慮して，ライフタイムにわたる耐震信頼性を評価する枠組みを提示するものである．異なる地震危険度および塩害環境にある複数の地点を対象として，提案手法に基づく単柱式RC橋脚のライフタイムにわたる耐震信頼性評価例も併せて示している．検討の結果，地震ハザードと塩害環境ハザードの両者がRC橋脚の耐震信頼性の経時変化特性に大きな影響を与えること，地震危険度が低い地域であっても，厳しい塩害環境下ではRC橋脚の耐荷力とじん性の低下が大きくなり，結果として耐震信頼性は顕著に減少することを示した．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

【研究分野】構造工学・地震工学・維持管理工学

【研究領域課題番号】21246072 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コンクリート / 鉄筋腐食 / PC鋼材 / 腐食ひび割れ / 冗長性 / 有限要素解析 / 材料劣化 / 構造性能 / 鉄筋コンクリート / コンクリート構造物 / 塩害 / アルカリ骨材反応 / 凍害 / 維持管理

【研究成果の概要】

鉄筋腐食、アルカリシリカ反応、凍害などにより劣化した鉄筋コンクリート構造物、プレストレストコンクリート構造物の耐荷性能について、室内試験、実構造物の載荷試験、非線形有限要素解析により検討した。構造物中の材料の劣化が構造物の耐荷性能に及ぼす影響に関する実験事実とそのメカニズムについて、多くの新しい知見を得た。劣化した既存構造物の残存性能を現地調査と数値解析により推定する方法を提案した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】46,150千円 (直接経費: 35,500千円、間接経費: 10,650千円)

【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】20360195 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コンクリート / 塩害 / 信頼性 / 非一様性 / 寿命予測 / 維持管理 / 鉄筋コンクリート / 点検診断 / 構造性能 / 暴露環境 / 予測 / 材料分離特性 / 耐久性

【研究成果の概要】

塩害により内部鉄筋の腐食が進行した鉄筋コンクリート構造物の劣化進行の変動(ばらつき)を確率論的手法により評価した。また、劣化の進行により構造物の力学性能が低下するが、これらのばらつきが力学性能に与える影響を明らかにした。同時に、材料品質の変動要因と劣化現象の変動要因の関連性を明らかにした。これらの成果をとりまとめ、劣化進行や力学性能のばらつきに関する不確定要因を取り入れ、信頼性を考慮した寿命予測システムを構築した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)

【研究分野】土木材料・力学一般

【研究領域課題番号】14205064 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

維持管理システム / 拡散係数 / 電気泳動法 / 塩害 / 中性化 / アルカリ骨材反応 / 複合劣化 / AE法 / 維持・管理 / 補修・補強 / モニタリング / 劣化 / 塩化物イオン / AE / 非破壊試験

【研究成果の概要】

構造物の維持管理システム構築に必要な要素技術の向上を目指す研究を行うとともに、この成果を構造の維持管理システムに関する既往の成果に組み込むことにより、より高度な維持管理システムの構築を図った。要素技術に関する成果は、以下のようである。
(1)コンクリート中における非定常状態の塩化物イオン濃度分布に大きな影響を与える要因を明瞭にするとともに、塩化物イオンの拡散に及ぼすひび割れの影響を定式化した。
(2)塩害、中性化およびカルシウム溶出による劣化の経時変化予測手法、マクロセル腐食に対する変状モニタリング手法および電着による補修方法を提示した。
(3)凍害によるコンクリートの損傷を表す指標として残留引張ひずみを提示し、これを導入した損傷コンクリートの力学モデルを構築して、凍害による構造性能変化を解析する道を開いた。
(4)アルカリ骨材反応(ASR)が構造物の耐荷性状に及ぼす影響につき、2,3の知見を得た。
(5)塩害とASRが複合する場合の鉄筋の腐食に及ぼすASRの影響を定量的に明らかにするとともに、塩害と中性化が複合する場合の鉄筋の腐食速度を解析的に推定可能であることを示した。
(6)供用中のコンクリート構造物における損傷診断に、AE法を適用できる可能性を確認した。また、光ファイバセンシングによるコンクリート構造物のひび割れ分布その他をモニタリングする手法について、成果を得た。
(7)コンクリート劣化による物質移動に伴う内部ひずみを剛体バネモデルにトラスモデルを組み合わせて取り扱う解析手法を開発した。
(8)連続繊維シート巻立てあるいは鋼板接着により補修補強する工法の効果について、これを実験的に検討するとともに、解析的に評価し得る成果を得た。
以上を組み込んだ維持管理システムは、大枠こそ従来の方法を踏襲しているが、可能なところで、学術的に裏付けされた手法を組み込み、より高度なものとなったといえる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】55,120千円 (直接経費: 42,400千円、間接経費: 12,720千円)

【研究分野】コンクリート工学・土木材料・施工

【研究領域課題番号】01302041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コンクリ-ト構造物 / 維持・管理システム / 健全度評価 / 鋼材腐食 / アルカリ骨材反応 / 塩害 / 非破壊診断法 / 劣化診断 / 維持管理システム / 健全度判定 / 非破壊試験法

【研究成果の概要】

コンクリ-ト構造物の健全度判定手法と維持・管理システムに関する研究では、(1)コンクリ-ト中の比較的大きな径をもつ細孔の容積比の変化からの構造物の劣化度診断の可能性を見出し、(2)AE計測による構造物の劣化診断の可能性を、実橋に対する定期的なAE計測の実施による精度がよい定量的な健全度診断の手法を明かにし、(3)コンクリ-ト橋を対象として各種調査結果に基づく情報の組合せによって総合的な健全度判定システムを構築する上で、合理的安全性評価にための現場試験法の確立と総合的診断のためのエキスパ-トシステムの開発を行い、(4)構造物の耐用年数の予測システムと劣化度の評価方法の開発を行なった。
コンクリ-ト構造物の鋼材腐食と維持・管理システムに関する研究では、外部からの塩分の浸透による鉄筋の腐食とひびわれ発生時期の推定のモデル化による数値解析によって構造物の寿命予測を行なう手法を開発した。また、塩害を対象とした維持管理システムの問題点とあり方について明確にした。
コンクリ-ト構造物のアルカリ骨材反応および初期欠陥と維持・管理システムに関する研究では、アルカリ骨材反応に伴う構造物の変化ならびに劣化を生じた構造物の補修設計についての検討を行なった。さらに温度応力による初期欠陥に対応した維持・管理システムならびにひびわれの赤外線映像装置による測定についての検討を行なった。
コンクリ-ト構造物の非破壊的劣化診断法と維持・管理システムに関する研究では、AEならびに衝撃弾性波法を含む超音波法の原理と問題点を整理し、とくにひびわれ検出を中心とする利用法を明かにし、一部測定方法の私案を示した。
さらに、全体を総合してコンクリ-ト構造物の維持管理方法の試案を示した。

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1989 - 1990

【配分額】12,200千円 (直接経費: 12,200千円)