コンクリートの化学劣化・破壊に関する準微視的化学－力学連成解析システムの構築

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主な研究成果を以下に記す。(1)実験的検討:劣化した準微視的スケールのモルタル供試体の物理・化学的性質の評価とそのモデル化・5mIn厚の薄片供試体を適用可能な直接二面せん断試験法を開発した。・モルタルの薄片供試体を用いたCa溶脱を対象とした劣化促進試験を行った。水和物の減少に起因する空隙量の増加に伴い,引張特性およびせん断強度はいずれも低下する傾向にあった。NaCl溶液に浸漬した場合では,浸漬期間の増加に伴い水和物量が低下しているにもかかわらず力学的性質が向上した。・モルタルの薄片供試体を用いた硫酸劣化を対象とした劣化促進試験を行った。析出物によって各力学的性質に異なる影響を与えることがわかった。すなわち,析出物の生成に伴う空隙の充填により,引張強度および弾性係数は経時的に低下するが,析出物の生成による緻密化の段階では破壊エネルギーおよびせん断強度は停滞,もしくは,若干向上し,膨張破壊の段階ではそれらは低下した。析出物の生成により圧縮強度が向上することは古くから知られており,せん断特性がそれに大きく関与する可能性を示唆する結果が得られた。(2)解析的検討:数値解析的手法(移動論と反応論)に基づく劣化モデルの構築・Ca溶脱は,共存イオンの相互作用を考慮したMutial Diffusion Modelを質量保存則として,固相と液相のCaイオン量の化学平衡を考慮しながら,セメント水和物の溶解とCaイオンの外部溶液へ拡散を数値解析的に表現した。・硫酸劣化を表現するモデルは,外部溶液中の硫酸イオンの拡散項と硫酸イオンとセメント水和物の反応項により表現した。