変質と物質移動を連成したコンクリートの化学的侵食モデルの構築と劣化予測手法の提案

耦合蚀变与质量传递的混凝土化学侵蚀模型的构建以及劣化预测方法的提出

• 批准号: 10J05262
• 负责人: 宮本 慎太郎
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05262/
• 关键词: 熱力学的相平衡; 物質移動; 多相系; 劣化予測; 酸劣化; コンクリート; 化学的侵食; エトリンガイト; ポルトランダイト; ジプサム; 相平衡; フリーデル氏塩; クーゼル氏塩; 反応生成物; Gibbsの自由エネルギー変化量; モル分率; 反応速度論; 速度論的支配による選択性; 反応の優位性; 混合酸

今年度は,物質移動と化学反応を連成した劣化予測手法の構築および構築した劣化予測手法を用いた酸劣化メカニズムに関する検討を行った.初めに,劣化予測手法の構築について,物質移動については拡散方程式を,化学反応については,多相系における複数の化学反応を同時に解く1つの手法として熱力学的相平衡を用いた.本劣化予測手法を用いて実験結果の再現を試みたところ,実効拡散係数の校正は必要となるが,硫酸がコンクリートに作用したときのセメント水和物の変質挙動および劣化の進行速度に関する予測については精度良く再現できることを示した.また,本劣化予測手法を用いてコンクリートの酸劣化に及ぼす硫酸濃度や酸性溶液種類の影響について検討したところ,本手法にて,これらの影響を評価できることを示すことができた.この結果を踏まえると,これまでに構築されてきたコンクリートの硫酸劣化に対する劣化予測手法ではコンクリートの硫酸劣化に関する濃度依存性に対応できないため,適用範囲が限定的であるのに対し,本劣化予測手法であればコンクリートに作用する硫酸濃度に依存せずに劣化予測を行うことができることを示した.また,今年度は実構造物の劣化予測に関する検討も上記検討と合わせて実施した.対象とした構造物は18年間供用された酸の作用を受ける橋脚である。この構造物に対して本研究で構築した劣化予測手法を用いた劣化状況の再現を試みたところ,塩化物イオンの挙動についての再現性は高くないが,その他のセメント水和物の変質挙動については非常に精度良く再現できることを示す結果となった.ただし,本劣化予測手法は流水による磨耗の影響についての考慮が不足しているため,対象構造物が受ける物理作用についてはt則などの経験的な劣化予測手法を併用する必要がある.

Our は, material movement と chemical 応 を connect し た degradation in measuring technique の build お よ び build し た degradation in measuring technique を with い た acid degradation メ カ ニ ズ ム に masato す る 検 line for を っ た. Early め に, degradation in measuring technique の build に つ い て, material mobile に つ い て は を company, dispersion equations, chemical anti 応 に つ い て は, polyphase system に お け る plural の chemical anti 応 を く に solution at the same time 1 つ の gimmick と し て thermodynamic phase equilibrium を with い た. This deterioration in measuring technique を い て be 験 results の reappearance を try み た と こ ろ, be sharper の company, dispersion coefficient correction は necessary と な る が, sulfate が コ ン ク リ ー ト に role し た と き の セ メ ン ト water and の - mass 挙 dynamic お よ び degradation の speed に masato す る be に つ い て は く accuracy good reappearance で き る こ と を shown し た. ま た, this deterioration in measuring technique を With い て コ ン ク リ ー ト の acid degradation に and ぼ す sulfuric acid concentration や kinds of acidic solution の に つ い て beg し 検 た と こ ろ, this technique に て, こ れ ら の を appraisal of 価 で き る こ と を shown す こ と が で き た. こ の results を tread ま え る と, こ れ ま で に build さ れ て き た コ ン ク リ ー ト の sulfuric acid degradation に す seaborne る degradation in measuring technique で は コ ン ク リ ー ト の sulfuric acid degradation に masato す る concentration dependence に 応 seaborne で き な い た め, applicable van 囲 が qualified で あ る の に し polices, this deterioration in measuring technique で あ れ ば コ ン ク リ ー ト に role す に る sulfuric acid concentration dependent せ ず に degradation can be を line う こ と が で き る こ と を shown し た. ま た, our は be structure の degradation can be に masato す る beg も 検 The above record 検 discusses と in conjunction with わせて in the implementation of た. The と た structure た was subjected to the action of された acid <s:1> over 18 years を and was supported by ける bridge feet である. こ の structure に し seaborne て で this study constructs し た degradation in measuring technique を with い た degradation conditions の reappearance を try み た と こ ろ, salt compound イ オ ン の 挙 dynamic に つ い て の high reproducibility は く な い が, そ の he の セ メ ン ト water and の - mass 挙 dynamic に つ い て は very good く に precision reproduce で き る こ と を す results indicated と な っ た. た だ し, this degradation to the test Abrasion technique は water に よ る の influence に つ い て の insufficient consideration が し て い る た め, like construction seaborne が by け る physics に つ い て は t is な ど の 経 験 な degradation to the measuring technique を and す る necessary が あ る.

项目成果

酸性水溶液の作用による反応生成物がセメント硬化体の劣化に及ぼす影響に関する考察

酸性水溶液作用反应产物对硬化水泥劣化影响的思考

• 发表时间: 2010
• 期刊: コンクリート工学年次論文集
• 作者: 藤田静雄;金子健太郎;赤岩和明;鈴木規央;川原村敏幸;宮本慎太郎
• 通讯作者: 宮本慎太郎

pH=2.0塩酸の作用に伴うセメント水和物の溶解および変質メカニズムの整理

整理pH=2.0盐酸作用下水泥水合物的溶解、蚀变机理

• 发表时间: 2012
• 作者: S. Fujita;K. Kaneko;K. Akaiwa;S. -D. Lee;N. Suzuki;宮本慎太郎
• 通讯作者: 宮本慎太郎

コンクリートの化学的侵食

混凝土的化学侵蚀

• 发表时间: 2010
• 期刊: コンクリート工学
• 作者: 赤岩和明;鈴木規央;金子健太郎;藤田静雄;K. Kaneko and S. Fujita;榎本悠;K. Kaneko and S. Fujita;今野晴貴・川村遼平;久田真
• 通讯作者: 久田真

混合酸のモル分率の影響を反応速度論に基づき考慮した化学的侵食によるセメント硬化体の質量減少率の推定方法に関する検討

基于反应动力学考虑混合酸摩尔分数影响的硬化水泥化学侵蚀质量损失率估算方法研究。

• 发表时间: 2011
• 期刊: コンクリート工学会年次論文集
• 作者: S. Katori;J. Piao;T. Ikenoue;K. Kaneko;T. Hirao;and S. Fujita;竹信三恵子・新藤宗幸・五石敬路・稲葉剛編;Sara Yoshio;宮本慎太郎
• 通讯作者: 宮本慎太郎

作用する硫酸の濃度がセメント硬化体の相組成変化に及ぼす影響

作用硫酸浓度对硬化水泥相组成变化的影响

• 发表时间: 2012
• 期刊: コンクリート工学年次論文集
• 作者: K. Kaneko;K. Akaiwa;S-D. Lee;N. Suzuki;and S. Fujita;宮本慎太郎
• 通讯作者: 宮本慎太郎