シーズ技術紹介

【その他】 (2016/03/09公開)

セメント硬化体の物質移動予測モデル

大学院工学研究院 環境循環システム部門
胡桃澤 清文 准教授

北海道大学研究シーズ集webサイトオープンのお知らせ

かねてより準備を進めておりました北海道大学研究シーズ集webサイトをオープンいたしました。

本研究者の研究シーズはこちらです↓↓

https://seeds.mcip.hokudai.ac.jp/jp/view/175/
ご利用者様・サイト訪問者様により使いやすく、質の良い情報を発信していけるよう、更新をしてまいります。北海道大学研究シーズ集webサイトをよろしくお願いいたします。





Prediction of transport properties of cement-based materials


コンクリートなどのセメント系材料は、広くインフラとして使用されておりその長寿命化はサステイナブル社会構築のために必須である。それを実現するためには適切な性能予測技術が不可欠である。

そこで本研究ではコンクリートを構成している硬化セメントペーストの物質移動性能予測を行うことを目的としている。


図1 硬化セメントペーストの反射電子像


研究の内容


コンクリートなどの多孔体の物質移動性能は含まれる空隙量に依存しているが、空隙量のみだけでなく各相の空間配置も影響を及ぼしている。

そこでコンクリートの物質移動性能を予測するために、その構成材料である硬化セメントペースト(HCP)の物質移動性能の予測を行った。HCPの断面を反射電子像で観察した結果を図1に示す。各相が分散している様子がわかる。これより各相を抽出し自己相関関数を計算を行い、これに基づき各相を3次元空間に配置を行い、図2に示す3次元イメージモデルを構築した。

このモデルにより拡散係数を有限差分法によって算出した結果と実測値の比較を図3に示す。推定値と実測値は異なる試料においてもよく一致していることから、本モデルによる拡散係数推定手法によりセメント硬化体の拡散係数は予測可能であることが示された。


図2 硬化セメントペーストの3次元イメージモデル


図3 硬化セメントペーストの拡散係数の実装値と推定値の比較

応用例


セメント系材料の物質移動性能評価手法としてミクロレベルから構築した3次元イメージモデルを適用することにより、イオンの拡散係数を精度よく推定できる。

自治体/産業界へのアピールポイント


セメント系材料の微細構造から3次元イメージモデルを構築することにより、異なる材料を用いた場合においても物質透過性能を予測することが可能である。

また、カルシウム溶脱などの劣化が進行した場合においても性能変化を予測可能なモデルであり、コンクリートの物質移動特性予測を行う上で有用なツールである。

研究室ホームページ


大学院工学研究院 環境循環システム部門 
資源循環材料学研究室
http://labs.eng.hokudai.ac.jp/labo/emr/


※お問い合わせは 北海道大学 産学・地域協働推進機構ワンストップ窓口まで

Update 2018-04-17
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