微視的構造に基づくコンクリート中の水分移動モデル

基于微观结构的混凝土水分运动模型

• 批准号: 05750445
• 负责人: 下村 匠
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750445/
• 关键词: 細孔容積分布密度関数; 水蒸気拡散; 毛細管凝縮; 表面張力; 吸水

本研究は,コンクリート中の種々の空隙が水分移動現象の種々の側面において果たす役割を,現象に忠実に表現することにより,汎用性が高く,精度の高い予測手法の構築が可能であるとの考え方を出発点とし,実験ならびに数値解析を行い,研究期間内に以下の成果を得た.まず,一般の大気中におかれたコンクリートが乾燥,吸湿する現象を対象とした.本現象において主要な役割を果たすコンクリート中の空隙は,硬化セメントペースト中の毛細管空隙であると考え,水分移動の主たるメカニズムは,細孔中における水分の毛細管凝縮,水蒸気の分圧の勾配に起因した気相中における水蒸気拡散,液状水の毛管力による移動であると考えた.この考察に基づき,コンクリート中の毛細管空隙を細孔容積分布密度関数により表現し,これらのメカニズムを統一的に記述することにより,湿度環境下におかれたコンクリート有限供試体の乾燥挙動の数値シミュレーションを行うことに成功した.材料パラメータを適当に定めることにより,コンクリート中の水分の分布の経時的変化を適切に予測し得ることを,内部の水分を実測した実験により検証した.続いて,液状水がコンクリートに直接に接し,液状水の形態のまま浸入する吸水現象を対象とした.浸入する液体を,水,アルコールと変えて吸水実験を行ったところ,硬化セメントペースト中の液状水の移動は,毛管力を駆動力と考えた場合に予想されるよりもきわめて遅いことが明かとなった.これは,未水和セメント粒子との反応,カルシウムイオンの溶出などが原因と考えられる.コンクリート中の液状水移動を適切に予測するためには,これらの要因を考慮することがきわめて重要であることを指摘することはできたが,その具体的な取扱いは提案するに至らなかった.

这项研究始于以下观点：通过忠实地表达混凝土在水分转移现象各个方面的作用，可以构建一种高度通用，准确的预测方法，并进行了实验和数值分析，并在研究期间获得以下结果。首先，我们专注于将混凝土放置在一般气氛中的现象正在干燥和吸收水分。在这种现象中起主要作用的混凝土中，混凝土的空隙是毛细管在硬化的水泥糊中的毛细管，水的主要机制是毛孔中水的毛细管凝结，由于水蒸气的部分压力而导致水中的水梯度梯度，蒸气量的梯​​度和液化液的运动压力是易于运动的变化。基于此考虑，混凝土中的毛细管空隙由孔体积分布密度函数表达，并以均匀的方式描述这些机制，并获得了放置在潮湿环境中的紧凑型。我们已经成功地对RIET有限标本的干燥行为进行了数值模拟。通过适当确定材料参数，我们可以正确预测混凝土中水分分布的变化，并测试内部水分。然后，我们检查了吸水现象，其中液态水直接与混凝土接触，并以液态水的形式进入。当我们通过将浸润液体变成水和酒精进行了吸水实验时，发现硬化水泥糊中液体水的运动比将毛细管力作为驱动力时预期的要慢。这被认为是由未溶解的水泥颗粒和钙离子洗脱引起的。可以指出，这些因素对于正确预测混凝土中液态水的转移至关重要，但我们尚未提出特定的治疗方法。

项目成果

Chaube,R.P.,Shimomura,T. and Maekawa,K.: "Analytical Modelling for the Effect of Aggregates on Water Transport in Concrete" Proceedings of the JCI. 15-1. 1217-1222 (1993)

Chaube，R.P.，下村，T.

Shimomura,T. and Maekawa,K.: "Mathematical Model for Water Movement in Concrete" Proceedings of the EASEC-4. 1425-1430 (1993)

下村，T.

下村匠・小沢一雅・前川宏一: "細孔容積分布密度関数に基づくコンクリートの乾燥収縮モデル" コンクリート工学年次論文報告集. 15-1. 435-440 (1993)

Takumi Shimomura、Kazumasa Ozawa 和 Koichi Maekawa：“基于孔体积分布密度函数的混凝土干燥收缩模型”混凝土工程年度报告 15-1（1993）。