Performance design based on stochastic process simulation of multiscale internal structure in concrete

基于混凝土多尺度内部结构随机过程模拟的性能设计

基本信息

批准号：
21K04211
负责人：
五十嵐心一
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

評価フェーズからモデルリングフェーズへと移行し，気泡分布構造に関しては，1)気泡の大きさを点間の排他的距離で表現した点過程として空間分布をシミュレーションすることの妥当性，2)排他的点過程における保護領域分布の変化を明らかにした．また，3)気泡の2次元断面情報から3次元粒度分布を推定し保護領域のモデリングを行った．特に，多分散系粒子として気泡の曲率を考慮したモデルを考え，保護領域の評価を行った．高吸水性ポリマー(SAP)に関しては，実際にスケーリング試験を実施してSAPの効果を確認し，同様に2次元断面の粒度分布のモデル化から3次元粒度を求め，気泡の分布と比較した．これらの実験および解析により得られた主な成果は以下のとおりである．(1)点過程シミュレーションにて，排他距離をポアソン分布に従うとして与えることにより，実際に観測されたランダム点過程を，信頼区間95%の信頼性で再現できた．(2)排他的距離を有する点過程の保護範囲をディリクレ分割で表したとき，セメントペーストのほぼ全域を保護するための大きい側のタイルの面積ほとんど変化しない．よって，保護範囲の推定は完全ランダム過程でモデル化すれば十分である．(3)気泡の3次元粒度分布から保護領域を計算すると，解析上では比較的小さな空気量でも十分な保護領域が得られる．しかし，実際の耐凍害性の傾向とは一致しない．気泡が互いに十分に離れて保護領域に重なりはないとする仮定は適切ではなく，骨材が気泡の分布を制限し，これにより生ずる気泡の凝集が保護領域の範囲を大きく制限する．(4)SAP粒子の空隙は，気泡よりも大きくて個数は少なくかつ粒子間隔も大きい．それにも関わらず耐凍害性が改善され，これは気泡とは異なるメカニズムによると考えられる．SAP空隙が周囲の毛細管空隙と多数の連結経路を有し，未凍結水が容易にアクセスできることが関係すると考えられる．

评估阶段转移到了建模阶段，并且在气泡分布结构方面，我们揭示了1）将空间分布作为点过程的有效性，该过程将气泡的大小表示为二点之间的独家距离，而2）在排除点过程中受保护区域的分布的变化。 3）我们从气泡的2D横截面信息中估算了3D粒径分布，并对保护区域进行了建模。特别是，我们考虑了一个模型，该模型考虑了气泡作为多分散颗粒的曲率，并评估了受保护区域。关于高水吸收聚合物（SAP），进行了缩放测试以确认SAP的效果，同样，通过对二维横截面的粒径分布进行建模，并与气泡分布进行比较，确定了3D粒径。从这些实验和分析中获得的主要结果如下。（1）通过根据点过程仿真中的泊松分布给出独家距离，可以重现实际观察到的随机点过程，可靠性为95％置信区间。（2）当Dirichlet部门表达具有独家距离的点过程的保护范围时，大侧瓷砖的区域几乎可以保护水泥糊的整个区域。因此，足以在完全随机的过程中对保护范围进行建模。（3）当从气泡的三维粒径分布计算保护区域时，即使在分析中使用相对较少的空气也可以获得足够的保护区域。但是，这与霜冻抗性的实际趋势不一致。气泡不够彼此分开并且不重叠保护区域的假设是不合适的，并且骨料限制了气泡的分布，这会导致气泡的聚集以显着限制受保护区域的面积。（4）SAP颗粒的空隙大于气泡的空隙，数量较少，粒子间距较大。然而，霜冻的阻力得到了改善，这被认为是由于机制与气泡不同。据认为，SAP空隙具有许多连接路径，周围的毛细管空隙使得很容易获得水的水。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

凍害からの保護を期待する領域の気泡分布シミュレーションに基づく評価

基于气泡分布模拟的预期免受冻害区域的评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shin-ichi kanazawa;Tsubasa Ichijo;Hisao Emoto;大山和哉，五十嵐心一
通讯作者：
大山和哉，五十嵐心一

EVALUATION OF PROTECTED PASTE VOLUMES USING THE RECORD OF LINEAR TRAVERSE MEASUREMENT AND DIRICHLET TESSELLATION OF CEMENT PASTE REGIONS AROUND AIR VOIDS AS A PLANAR POINT PROCESS

使用线性移动测量记录和空气空隙周围水泥浆区域的狄利克雷曲面细分作为平面点过程来评估受保护浆体体积

DOI：
10.14250/cement.75.66
发表时间：
2022
期刊：
Cement Science and Concrete Technology
影响因子：
0
作者：
黒田啓央;小林義和，小田憲一，中村勝哉;大橋智志;Masamune Nomura and Amane Takei;小口拓海，佐川孝広;五十嵐心一，山下総司，油上慧吾
通讯作者：
五十嵐心一，山下総司，油上慧吾

分割取得された小領域画像標本の気泡の統計量と分布シミュレーション

分割得到的小面积图像样本的气泡统计与分布模拟