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

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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．