微細ひび割れが超音波伝搬に及ぼす影響についての基礎的研究

点击翻译按钮获取中文摘要

申請者は、コンクリートの乾燥、中性子照射がコンクリートの物性へ及ぼす影響を評価するため、コンクリートのメソスケールモデルの開発に取り組んだ。その結果、上記の劣化を考慮してコンクリートの物性を評価できるモデルを開発した。本モデルには剛体バネモデル(RBSM)を使用し、コンクリート中の粗骨材とモルタルを別の種類の要素としてモデル化し、その界面にも特殊なバネ(ITZバネ)を導入、さらに乾燥によるセメントペーストの変質に由来する強度変化を取り入れた。その結果、コンクリートのヤング率が乾燥により低下してゆく現象や、圧縮強度が乾燥状態に応じて複雑に変化してゆく現象を解析により再現することができた。また、その解析結果の考察から、コンクリートの強度時のひび割れ状態はほぼ同一であり、乾燥による強度影響は、その"臨界ひび割れ状態"に達するまでの荷重を増減させるという観点から説明できることを示した。次に、上記で開発した解析モデルを用いて、中性子照射後のコンクリートの強度評価を試みた。原子力発電所の生体遮蔽壁では中性子照射による粗骨材の膨張が生じ、コンクリートにひび割れが生じるが、これまで損傷後の強度を評価できる解析モデルは提案されていない。本研究では、粗骨材に膨張力を加え、モルタル部にひび割れを生じさせた後で圧縮及び割裂の載荷を行い、実験結果を再現することに成功した。なお、本研究では1年目で超音波伝播解析の構築を行う予定であったが、時間の制約があり静的解析にとどまった。しかしながら、乾燥及び中性子照射による劣化を考慮して物性を評価できる解析モデルは当モデル以外に提案されておらず、今後、コンクリートの長期的な性能評価に貢献することが期待される。