高分解能X線CTを用いたコンクリート空隙構造の三次元幾何学形状解析とその応用

高分辨率X射线CT混凝土空隙结构三维几何形状分析及其应用

基本信息

批准号：
08F08072
负责人：
杉山隆文
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,X線CT法をコンクリートの耐久性問題へ応用するために実施した.つまり,コンクリートの空隙構造と劣化現象の関係を調べるために,先ず高分解能X線CT撮影による直接観察を実施することで三次元空間における空隙径分布や空隙の連続性を定量化した.また,コンクリート構造物における劣化要因としては凍害およびカルシウムの溶出を対象とした.凍害については,AE減水剤やAE剤を添加したAEモルタルの空隙構造を定量的に調べ,空隙構造と凍結融解作用の繰り返しによるスケーリングやひび割れ発生との関係を調べた.X線CTはマイクロフォーカスX線源を有する装置を用いた.その結果,AEモルタル中には,空隙径が40～50μmをピークとして300μmに及ぶ空隙構造であることを明らかにした.また,三次元空間における気泡間隔係数を,ASTM法の計算式を準用して算出した.AEモルタルでは200μm以下となり,平面解析から得られた値とほぼ対応した.さらに凍結融解作用によって生じたひび割れの長さや分布状態を視覚化した.溶出に伴うセメントペーストの空隙構造の変化について,大型放射光施設(SPring-8)を利用して既に所得しているデータを詳細に分析することで,EPMAによるカルシウム-シリカ比と空隙の粗大化の関係を明らかにした.SPring-8は,サブミクロンレベルの空隙構造を把握するのに適しており,本研究ではピクセルサイズが0.5μmの場合の関係を示している.

进行了这项研究以将X射线CT方法应用于混凝土的耐用性。换句话说，为了研究混凝土的空隙结构与恶化现象之间的关系，我们首先使用高分辨率X射线CT成像进行了直接观察，以量化三维空间中空隙的空隙直径分布和连续性。此外，混凝土结构中的恶化因子靶向霜冻损伤和钙洗脱。对于霜冻损坏，我们用AE水还原剂和AE剂进行了定量检查AE迫击炮的空隙结构，并研究了空隙结构与反复冻融作用引起的缩放和裂纹之间的关系。使用带有微型焦点X射线源的设备使用X射线CT。结果，在AE砂浆中，空隙直径在40-50μm处达到峰值，而AE砂浆的峰为33。此外，使用ASTM方法计算公式计算了三维空间中的气泡间距系数。 AE砂浆为200μm或更小，与从平面分析获得的值相对应。此外，可以看到由冷冻作用引起的裂纹的长度和分布。使用较大的同步加速器同步器设备（Spring-8）详细分析了由于洗脱而导致的水泥糊状物的变化，从而揭示了钙硅基比与EPMA对VOID的钙化之间的关系。弹簧-8适合在亚微米水平上理解空隙结构，在这项研究中，像素大小为0.5μm时的关系。