Development of novel functional concrete materials using materials informatics

利用材料信息学开发新型功能混凝土材料

• 批准号: 21K18759
• 负责人: 西脇 智哉
• 金额: $ 3.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18759/
• 关键词: コンクリート; マテリアルズ・インフォマティクス; 高機能コンクリート; 低炭素型コンクリート; コンクリート3Dプリンタ; 自己修復コンクリート

本研究課題は、新しい機能を付与したコンクリート材料について、近年発展が目覚ましいマテリアルズ・インフォマティクス（MI）を活用することを提案し、材料開発に生かすための手法について検討するものである。2022年度までの研究実績としては、MIの根幹となる機械学習に必要な基礎データベースの構築ため、既往文献ならびにこれまで自ら実施した実験パラメータと結果の整理を行うとともに、特に低炭素型コンクリートを対象とした調合設計に取り組んだ。その結果、セメント量を96%削減した場合においても圧縮強度60 MPa程度を実現可能な、新しい低炭素型コンクリートの調合を得ることができた。これは、一般的なコンクリートと比較してCO2排出量を大きく削減できるのはもちろんのこと、セメントを使用しないことで近年注目を集めているジオポリマーコンクリートなどと比較しても、従来から用いられているコンクリート材料のみで作製可能な点に利点がある。ここでは、セメントに加えて高炉スラグ微粉末・フライアッシュ・シリカフュームの3種類の混和材料を結合材として用いており、これらのパラメータを網羅的に変化させて実験を繰り返すことは容易ではない。これらの使用量をパラメータとして力学特性のデータベースを構築して学習させることで、外挿的なパラメータを含めて複数の候補を抽出して候補となる調合を現実的な数（10種類程度）の種類として選定して実験を行った。ここで得た実験結果をデータベースに加えることで、さらなるモデルの高度化を目指す。

This research topic is about the application of new functions to materials, the development of new materials in recent years, and the development of new materials. 2022 research results, MI root, mechanical learning, the basic structure, the previous literature, the implementation of the results of the organization, the special low-carbon model, the integration of the design. As a result, 96% reduction in the amount of carbon dioxide can be achieved in the case of a pressure reduction of 60 MPa, and a new low carbon type can be achieved in the blending of carbon dioxide. In recent years, attention has been focused on the production of CO2 in general and the production of CO2 in particular. This is the first time that the three kinds of mixed materials of blast furnace micro-powder, micro-powder and micro-powder have been combined. The amount of use of these materials is determined by the selection of the mechanical properties of the materials. The results of this study are summarized as follows: