微視的構造に基づくコンクリート中の水分移動モデル

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本研究は,コンクリート中の種々の空隙が水分移動現象の種々の側面において果たす役割を,現象に忠実に表現することにより,汎用性が高く,精度の高い予測手法の構築が可能であるとの考え方を出発点とし,実験ならびに数値解析を行い,研究期間内に以下の成果を得た.まず,一般の大気中におかれたコンクリートが乾燥,吸湿する現象を対象とした.本現象において主要な役割を果たすコンクリート中の空隙は,硬化セメントペースト中の毛細管空隙であると考え,水分移動の主たるメカニズムは,細孔中における水分の毛細管凝縮,水蒸気の分圧の勾配に起因した気相中における水蒸気拡散,液状水の毛管力による移動であると考えた.この考察に基づき,コンクリート中の毛細管空隙を細孔容積分布密度関数により表現し,これらのメカニズムを統一的に記述することにより,湿度環境下におかれたコンクリート有限供試体の乾燥挙動の数値シミュレーションを行うことに成功した.材料パラメータを適当に定めることにより,コンクリート中の水分の分布の経時的変化を適切に予測し得ることを,内部の水分を実測した実験により検証した.続いて,液状水がコンクリートに直接に接し,液状水の形態のまま浸入する吸水現象を対象とした.浸入する液体を,水,アルコールと変えて吸水実験を行ったところ,硬化セメントペースト中の液状水の移動は,毛管力を駆動力と考えた場合に予想されるよりもきわめて遅いことが明かとなった.これは,未水和セメント粒子との反応,カルシウムイオンの溶出などが原因と考えられる.コンクリート中の液状水移動を適切に予測するためには,これらの要因を考慮することがきわめて重要であることを指摘することはできたが,その具体的な取扱いは提案するに至らなかった.