高分解能X線CTを用いたコンクリート空隙構造の三次元幾何学形状解析とその応用

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本研究は,X線CT法をコンクリートの耐久性問題へ応用するために実施した.つまり,コンクリートの空隙構造と劣化現象の関係を調べるために,先ず高分解能X線CT撮影による直接観察を実施することで三次元空間における空隙径分布や空隙の連続性を定量化した.また,コンクリート構造物における劣化要因としては凍害およびカルシウムの溶出を対象とした.凍害については,AE減水剤やAE剤を添加したAEモルタルの空隙構造を定量的に調べ,空隙構造と凍結融解作用の繰り返しによるスケーリングやひび割れ発生との関係を調べた.X線CTはマイクロフォーカスX線源を有する装置を用いた.その結果,AEモルタル中には,空隙径が40～50μmをピークとして300μmに及ぶ空隙構造であることを明らかにした.また,三次元空間における気泡間隔係数を,ASTM法の計算式を準用して算出した.AEモルタルでは200μm以下となり,平面解析から得られた値とほぼ対応した.さらに凍結融解作用によって生じたひび割れの長さや分布状態を視覚化した.溶出に伴うセメントペーストの空隙構造の変化について,大型放射光施設(SPring-8)を利用して既に所得しているデータを詳細に分析することで,EPMAによるカルシウム-シリカ比と空隙の粗大化の関係を明らかにした.SPring-8は,サブミクロンレベルの空隙構造を把握するのに適しており,本研究ではピクセルサイズが0.5μmの場合の関係を示している.