高分解能X線CTによるコンクリート微細組織の三次元構造解析

使用高分辨率 X 射线 CT 进行混凝土微观结构的三维结构分析

• 批准号: 21656109
• 负责人: 杉山 隆文
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656109/
• 关键词: セメント硬化体; 微焦点X線CT; 放射光X線CT; 可視化; 空隙径分布; ひび割れ; フライアッシュ; 物質移動; X線CT; コンクリート; 空隙構造; 気泡間隔係数; 空隙分布; 水和物

微焦点(マイクロフォーカス)X線CTおよび大型放射光施設(SPring 8)における放射光X線CTを使用して、コンクリートの空隙構造の立体的可視化に向けた独創的で新規性のある技術を開発した。使用した装置は、それぞれ500ナノから10ミクロンまでの高分解能を有しており、これだけの広範囲かっ精度の高い分解能を有する装置を用いて、セメント硬化体の空隙構造を解析した研究は他には見当たらない。AEモルタルの空隙径分布および凍結融解作用によるひび割れ進展の様子を立体的に可視化することに成功した。実構造物コンクリートから採取したコア試料について、空隙構造を立体抽出し、空気量、空隙径分布、エントラップドエアに起因する粗大空隙の分布状況を調べた。また、竣工後6年半経過後であるがフライアッシュ粒子の存在を画像で捉えることができた。同一モルタル試料に対して、各装置を用いて空隙構造を解析して、耐凍害性の観点から空気量および空隙径分布を比較した。高分解能なほど微細空隙が抽出できるが、全体空気量に占めるこれら空隙体積割合は大きくないものの、気泡間隔係数の精度の良い算定に寄与すると考えられた。CT値やX線線吸収係数のヒストグラムから、空隙や水和物同定する際の閾値について調べ、さらに多様な材料特性を有する試料に対して、同一手法の有用性を調べることが必要であるとした。さらに、荷重作用によるひび割れ分布の様子を可視化して、その進展機構の解明および物質移動性を可視化する新しい研究を試行した。また、劣化したセメントペーストの空隙構造を可視化して、ランダムウォークシミュレーションを行い拡散屈曲度を計算し、これを用いて空隙構造を定量化することでセメント硬化体の劣化度を評価する手法を提案した。

Microfocus X-ray CT and large-scale radiometric equipment (SPring 8) are used to develop innovative new techniques for three-dimensional visualization of void structures. The high resolution energy of the hardened body can be analyzed by using a device with a range of 500 nm and a range of 10 nm. AE-D void size distribution and freeze-thaw effect are successfully visualized. To adjust the distribution of coarse voids due to the structure, sample size, void size, void diameter distribution and void size. Six and a half years after the project was completed, the existence of particles was depicted. For the same sample, the void structure of each device is analyzed, and the temperature, void volume and void diameter distribution of the device are compared. High resolution energy, fine void extraction, total void volume, void volume separation, bubble spacing coefficient accuracy, calculation and analysis CT values are necessary to adjust the threshold values of X-ray absorption coefficient, void, water and substance identity, and to adjust the usefulness of the same method for samples with diverse material characteristics. A new study on visualization of the distribution of particles and the mechanism of their evolution and the mobility of substances was conducted. A method for evaluating the degree of deterioration of hardened products is proposed by visualizing the void structure of the hardened products and calculating the degree of dispersion buckling of the hardened products.

项目成果

X-Ray Microtomography of Mortars Exposed to Freezing-Thawing Action

• DOI: 10.3151/jact.8.97
• 发表时间: 2010-06
• 期刊: Journal of Advanced Concrete Technology
• 影响因子: 2
• 作者: M. Promentilla;T. Sugiyama

Application of synchrotron microtomography for pore structure characterization of deteriorated cementitious materials due to leaching

• DOI: 10.1016/j.cemconres.2009.10.009
• 发表时间: 2010-08-01
• 期刊: CEMENT AND CONCRETE RESEARCH
• 影响因子: 11.4
• 作者: Sugiyama, T.;Promentilla, M. A. B.;Takeda, N.
• 通讯作者: Takeda, N.

放射光X線CTによるセメントペーストの材齢経過に伴う微細構造変化の観察

使用同步辐射X射线CT观察水泥浆体随时间的微观结构变化

• 发表时间: 2010
• 期刊: コンクリート工学年次論文集
• 作者: 増田亜由子;M.A.B. Promentilla;杉山隆文
• 通讯作者: 杉山隆文

Measurement of Air Voids in Fly Ash Concrete Using Microfocus X-Ray CT

使用微焦点 X 射线 CT 测量粉煤灰混凝土中的气孔

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proceedings of 2nd International Conferenc e on Durability of Concrete Structures
• 作者: H.Ikegami;M.A.B. Promentilla;T.Sugiyama
• 通讯作者: T.Sugiyama

Computation of Crack Tortuosity from Microtomographic Images of Cement‐based Materials

根据水泥基材料的显微断层图像计算裂纹弯曲度

• DOI: 10.1063/1.3452106
• 发表时间: 2010
• 作者: M. Promentilla;T. Sugiyama
• 通讯作者: T. Sugiyama