X線CTを用いた空隙構造の三次元画像計測と電気泳動によるコンクリートの空隙評価

使用 X 射线 CT 进行孔隙结构三维图像测量并使用电泳评估混凝土孔隙

基本信息

批准号：
19656106
负责人：
杉山隆文
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

コンクリートの微細構造を三次元で抽出するために、放射光X線CTおよびX線マイクロCTによる画像計測手法を開発することを目的に研究を実施した。画像解析においては、一般的に、試料から一部を抽出して解析を行うが、抽出する要素が試料全体の特性を表わしていることが不可欠である。そこでREV(representative elementary volume)解析に基づいて代表要素を抽出し、この抽出領域の特性が試料全体の特性を代表しているかについて研究した。すなわち、試料全体を代表する標本を抽出できるように、十分小さくかつ空隙を巨視的に捉えられるようにREVの最適値に関して研究を実施した。本研究の範囲内で得られた知見は、次の通りである : (1)VOIのサイズが小さいほど抽出位置による空隙率のばらつきが大きいことが観測された。(2)400^3voxels以上で空隙率、標準偏差とも一定値に収束したことから、REVの最適値はその最小値を採用して、400^3voxelsすなわち200^3(μm)^3と推測した。次に、取得したデータを演算処理して得られた画像データを用いて、空隙構造の定量化指標を決定するためにランダムウォークシミュレーション法の適用を引き続き研究した。使用した供試体は、普通ボルトランドセメントを用いたセメントペーストである。材齢を2、7、28日として、空隙構造について、空隙率、連続空隙率、拡散屈曲度をそれぞれ定量化することができた。材齢が進むにつれて、これらの指標は変化し空隙構造が緻密化することを定量化できた。今後の検討事項として、空隙の定量化にあたって、空隙と固相との区別に関する閾値の研究、パーコレーションの依存性に関する研究を明らかにした。

为了提取混凝土的三维微观结构，我们进行了研究，旨在开发一种使用同步辐射X射线CT和X射线显微CT的图像测量方法。在图像分析中，通常会提取样本的一部分进行分析，但提取的元素必须能够代表整个样本的特征。因此，我们基于REV（代表性元素体积）分析提取了代表性元素，并研究了该提取区域的特征是否能够代表整个样本的特征。换句话说，我们对REV的最佳值进行了研究，该值足够小，能够在宏观上捕捉到空隙，从而提取出能够代表整个样本的样本。在本研究范围内获得的结果如下：（1）观察到，VOI 尺寸越小，取决于提取位置的孔隙率变化越大。 (2) 由于孔隙率和标准差均在 400^3 体素以上收敛到恒定值，因此采用最小值估计 REV 的最佳值为 400^3 体素，即 200^3 (μm)^3 .接下来，我们继续研究应用随机游走模拟方法，利用对采集数据进行处理得到的图像数据来确定孔隙结构的定量指标。使用的样本是使用普通 Bolland 水泥的水泥浆。我们能够量化材料龄期为 2、7 和 28 天时的孔隙率、连续孔隙率和扩散迂曲度。随着材料的老化，这些指标会发生变化，我们能够量化孔隙结构的致密化程度。作为未来的考虑，我们澄清了对区分空隙和固相的阈值以及量化空隙时渗滤依赖性的研究。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Characterizing the 3D Pore Structure of Hardened Cement Paste with Synchrotron Microtomography

DOI：
10.3151/jact.6.273
发表时间：
2008-06
期刊：
Journal of Advanced Concrete Technology
影响因子：
2
作者：
M. Promentilla;T. Sugiyama;T. Hitomi;Nobufumi Takeda
通讯作者：
M. Promentilla;T. Sugiyama;T. Hitomi;Nobufumi Takeda

コンクリートの空隙構造観察のための高輝度X線CTの利用について

关于利用高强度X射线CT观察混凝土孔隙结构

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
第61回セメント技術大会講演要旨
影响因子：
0
作者：
川北昌宏;杉山隆文;田村優介
通讯作者：
田村優介

Studies on Pore Structure Characterization in Hydrated Cement System based on 3D Micro-Geometry Technique,

基于3D微观几何技术的水化水泥体系孔隙结构表征研究，

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
耐久性力学に関するシンポジウム論文集, JCI
影响因子：
0
作者：
Michael Angelo B. PROMENTI-LLA;Takafumi SUGIYAMA;Tak-ashi HITOMI and Nobufumi TAKEDA:
通讯作者：
Tak-ashi HITOMI and Nobufumi TAKEDA:

Studies on 3D Micro-Geometry and Diffusion Tortuosity of Cement-Based Materials using X-Ray Microtomography,

使用 X 射线显微断层扫描研究水泥基材料的 3D 微观几何形状和扩散曲折度，

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Proceedings of the 32nd Conference on Our World in Concrete and Structures
影响因子：
0
作者：
H. Minamide;J. Zhang;R. Guo;S. Ohno;K. Miyamoto;H. Ito;Michael Angelo B. Promentilla and Takafumi Sugiyama
通讯作者：
Michael Angelo B. Promentilla and Takafumi Sugiyama

セメントペーストのX線CT画像におけるREV解析

水泥浆体 X 射线 CT 图像的 REV 分析