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.

本研究是将X射线CT方法应用于混凝土耐久性问题。换句话说，为了研究混凝土的孔隙结构与劣化现象之间的关系，我们首先使用高分辨率X射线CT进行直接观察通过这样做，我们量化了三维空间中的孔径分布和孔隙连续性。此外，混凝土结构的劣化因素包括冷冻损伤和氧化钙。针对冻害，我们定量研究了含有AE减水剂和AE剂的AE砂浆的孔隙结构，并通过X射线CT研究了孔隙结构与反复冻融导致结垢和开裂发生的关系。我们使用了带有微焦点X射线源的设备。结果，我们发现AE砂浆的孔径峰值在40至50μm。此外，应用ASTM方法的计算公式计算了三维空间中的气泡间距系数。在AE砂浆中，它小于200μm，这是通过平面分析获得的值，并且我们将长度和分布可视化。冻融作用引起的裂缝。我们还可视化了由于洗脱而引起的水泥浆的孔隙结构。通过对大型同步辐射装置（SPring-8）已获得的数据进行详细分析，我们阐明了EPMA引起的钙硅比与孔隙粗化之间的关系。SPring-8适合了解亚微米级别，本研究显示了像素尺寸为0.5μm时的关系。