微細空隙構造形成モデルのセメント改良土への拡張と空隙環境評価法の開発

微孔结构形成模型向水泥改良土的推广及孔隙环境评价方法的发展

基本信息

批准号：
16760358
负责人：
半井健一郎
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,前年度の研究により明らかになった,移流条件下でのセメント改良土の溶脱特性に着目した検討を行い,機構の解明とモデル化,数値解析による定量評価を実現した.まず,実験によるメカニズムの分析を行った.円筒形状に作製したセメント改良土供試体に様々な動水勾配を与えて溶脱カルシウム量を測定する実験を行った.時系列で下流からの排出される溶液のカルシウム濃度変化を分析した結果,動水勾配が大きくなるほど早い段階で溶液のカルシウムの濃度が低下することが明らかになった.また,解析結果との比較から,準平衡条件を前提として固液平衡関係を採用した解析により求めた値よりもはるかに早い段階での濃度低下であることが分かった.これらの分析及び感度解析結果から,セメント改良土では,空隙寸法が大きいために,内部空隙中のカルシウム濃度が均一になるまでに時間がかかり,平衡モデルを直接には適用できないとの考えにいたった.すなわち,動水勾配などの外部条件や,最大空隙径といった供試体の材料的な特性によって,巨視的な平衡関係が変化するといえる.以上のことから,セメント改良土へも適用可能な時間依存型のカルシウム溶脱モデルの開発を行った.セメント改良土のように粗大な空隙中でのカルシウムイオン濃度の不均一性を考慮し,見かけ上,平衡曲線へ到達するまでに時間がかかり,徐々に濃度が低下して平衡関係に収束するものとした.収束速度は,時間,空隙径,濃度差の関数として与えることで空隙構造等の影響を直接的に評価すると共に,移流などの外部要因の影響も間接的に考慮することが可能になった.実験結果との比較から,動水勾配や空隙構造の影響を良好に再現できることが明らかになった.

今年，我们专注于在对流条件下通过先前的研究揭示的水泥改良土壤的浸出特性，并通过定量分析实现了定量评估。首先，我们通过实验分析了该机制。我们将各种动力学梯度应用于具有圆柱形状的水泥改良的土壤标本，以测量浸出的钙的量。我们分析了时间序列中从下游排放的溶液的钙浓度的变化，并发现溶液中钙的浓度随着动力学梯度的增加而在早期阶段降低。此外，从与分析结果进行比较后，发现浓度在一个基于准平衡条件的固体液位平衡关系中获得的值的下降比获得的值要早得多。从这些分析和敏感性分析结果中，我们发现浓度在更早的阶段下降，因为在水泥改良的土壤中，空隙尺寸很大。它花了一些时间才能直接应用平衡模型。换句话说，可以说宏观平衡关系会根据外部条件（例如动态水梯度和样品的材料特性，例如最大无效直径）而发生变化。从以上，我们开发了一个时间依赖的钙浸出模型，该模型也可以应用于改进的水泥土壤。考虑到粗空（例如水泥改良的土壤）中钙离子浓度的异质性，似乎需要时间才能达到平衡曲线，并且浓度逐渐降低并收敛到平衡关系。通过将收敛速率应用于时间，空隙直径和浓度差的函数，可以直接评估空隙结构的影响，并且可以间接考虑外部因素（例如对流）的影响。与实验结果的比较表明，动态水梯度和空隙结构的影响可以很好地再现。