バイオ菌を用いた鋼床版表面部の結露凍結防止に関する研究

利用生物菌防止钢板表面结露结冰的研究

• 批准号: 18656129
• 负责人: 山尾 敏孝
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656129/
• 关键词: 鋼床版; 温度分布測定; バイオ菌; 模型実験; 熱伝達メカニズム; 発熱効果; 差分法; 熱伝導解析; 結露凍結; 温度分布分析

本研究は、冬季における鋼床版橋の表面部が結露発生し、温度低下とともに凍結する現象を、低温でも活動して発熱するバイオ菌の発熱効果を利用して熱を加え、表面部の凍結を未然に防ぐことを目的とするものである。開発するバイオ菌は環境負荷が小さく空気撹拌による発酵で発熱するもので、橋梁との組み合わせは前例がなく、実橋梁に適応するための基礎的な研究として実施した。解析において必要な発熱量を算定するため、バイオ菌入り腐葉土の比熱の測定を行った。バイオ菌入り腐葉土の比熱を実験により求めたところ、ほぼ0.43cal/g・℃であることが判明した。次に、鋼板に台形容器を取り付けた模型を用いて、山鹿市菊鹿町にて野外暴露実験に断面内の温度分布の変化を調べた、断面の温度分布に関しては、断面の下側の方が上側に比べて温度変化が小さく温度が安定することがわかった。また、アスファルト舗装では日中、気温や直射日光の影響によりかなり温度が上昇するが、夜間には零度以下となり温度を維持するために工夫が必要なことがわかった。バイオ菌を熱源とした鋼床版断面における熱伝導メカニズムを解明するため、差分法を用いた2次元解析法の改良を試みた。非定常状態おいて解析した結果、バイオ菌および鋼床版ともに気温に大きく依存していることが判明した。日照時においては内部熱量が113.16kcal時に鋼床版の温度が高く、アスファルトに関しては常にバイオ菌よりも温度が高くなった。また、実験値との比較では、解析により求めまった鋼床版の温度は実験値に近い値を示し、夜間は解析値の方が低くなるため、危険度側での評価となることがわかった。なお、昨年、実橋梁にバイオ菌入りの台形容器を装着した場合の暴露試験を試行的に行った結果を分析した結果、バイオ菌入り容器を橋梁に橋軸方向かつ密着させて取り付けたモデルが最も効率よくバイオ菌の発熱効果を維持していたことが確認された。以上の結果、実験によりバイオ菌入り腐葉土の発熱特性や解析手法での熱伝達のメカニズム解明が可能となった。

This study aims at preventing condensation and freezing on the surface of steel bed plate bridge in winter, and utilizing the heat transfer effect of bacteria due to low temperature activity and heat increase and surface freezing. The basic research and implementation of the model for the construction of bridges and the construction of bridges are carried out. Determination of the specific heat of the decay soil The specific heat of rotten leaf soil is determined by the following: The temperature distribution in the cross section was adjusted, and the temperature distribution in the lower side of the cross section was adjusted to be smaller than that in the upper side of the cross section. The temperature rises during the day and the temperature stays below zero during the night. The heat source and the cross section of the steel bed are solved by the differential method and the improved two-dimensional analysis method is tried. Unsteady state analysis results in the determination of temperature dependence. The temperature of the steel bed plate is higher when the internal heat is 113.16kcal during the sunshine. The temperature of the steel bed plate is close to the middle value, and the analysis value is low at night. In the past year, the bridge has been installed in the platform container, and the results of the exposure test have been analyzed. The results of the exposure test have been confirmed. The above results make it possible to understand the heat transfer characteristics and analytical methods of humus soil where bacteria enter the soil.

项目成果

鋼床版表面部の結露凍結防止策の一検討

钢面板表面防凝结冰措施的研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第5回道路橋床版シンボジウム論文集
• 作者: 古賀 淳;山尾敏孝;山田文彦;元田 馨
• 通讯作者: 元田 馨

バイオ菌発熱体の伝熱機構に関する実験的検討

生物细菌加热元件传热机理实验研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 田上 剛;山尾 敏孝;古賀 淳;元田 馨
• 通讯作者: 元田 馨

実鋼桁の凍結防止におけるバイオ菌の発熱効果の検討

生物细菌放热效应对实际钢梁防冻作用的检验

• 发表时间: 2007
• 期刊: 鋼構造年次論文報告集 15巻
• 作者: 古賀 淳;山尾 敏孝;友田 祐一;元田 馨
• 通讯作者: 元田 馨

バイオ菌発熱体を用いた鋼床版の熱伝達メカニズムの解明

使用生物细菌加热元件阐明钢甲板板的传热机制

• 发表时间: 2008
• 期刊: 第6回道路橋床版シンポジウム論文集 (掲載決定)
• 作者: 山尾 敏孝;片山 拓郎;古賀 淳;田上 剛
• 通讯作者: 田上 剛

A preventable method of the freeze condensation on the deck surface of steel-deck-plate bridges

钢桥面板桥面结露的预防方法

• 发表时间: 2006
• 期刊: 10th International Conference on Inspection, Appraisal, Repairs and Maintenance of Structures
• 作者: Atsushi KOGA;Toshitaka YAMAO;Fumihiko YAMADA;Kaoru MOTODA
• 通讯作者: Kaoru MOTODA