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ASR劣化したプレテンションPC部材に対する劣化診断の高度
機関番号 研究種目番号 審査区分番号 細目番号 分割番号 18001 06 1 5701 整理番号 0001 平成26年度 (2014年度) 基盤研究（Ｃ）（一般）研究計画調書 平成 25 年 10月25日 1版 新規 研究種目 基盤研究(C) 審査区分 一般 分 野 工学 分 科 土木工学 細 目 土木材料・施工・建設マネジメント 細目表 キーワード コンクリート 細目表以外の キーワード 数値解析，ASR劣化診断 研究代表者 氏名 所属研究機関 部 局 職 (フリガナ) トミヤマ ジユン (漢字等) 富山 潤 琉球大学 工学部 准教授 ASR劣化したプレテンションPC部材に対する劣化診断の高度化に関する研究 研究課題名 年度 平成26年度 研 究 経 費 千円未満の 端数は切り 捨てる 使用内訳（千円） 研究経費 設備備品費 消耗品費 旅費 人件費・謝金 （千円） 1,446 296 300 300 150 400 平成27年度 1,380 480 300 300 150 150 平成28年度 2,160 0 300 300 150 1,410 平成29年度 0 0 0 0 0 0 平成30年度 0 0 0 0 0 0 4,986 776 900 900 450 1,960 総計 開示希望の有無 その他 審査結果の開示を希望する 研究計画最終年度前年度応募 -- - 1 - 研究組織（研究代表者、研究分担者及び連携研究者） 所属研究機関 部局 職 氏名（年齢） 20325830 （43） トミヤマ ジユン 研 究 代 表 者 富山 潤 （18001）琉球大学 90411230 （38） アサイ ミツテル （17102）九州大学 研 究 分 担 浅井 光輝 者 平成26年度 エフォ 研究経費 ート (千円) (%) コンクリート工学 博士（工） （404）工学部 648 15 398 5 400 5 実験・数値解析・研究総括担当 （27）准教授 計算力学 博士（工） （885）工学（系）研究科（研究院） プログラムコード開発担当 （27）准教授 50324108 （41） クボ ヨシモリ 研 究 分 担 久保 善司 者 合計 現在の専門 学位 役割分担 （13301）金沢大学 コンクリート材料科学 博士（工） （790）環境デザイン学系 実験担当 （27）准教授 3 名 研究経費合計 - 2 - 1,446 18001-06-1-5701- -0001 様式Ｓ−１−８ 応募内容ファイル（添付ファイル項目） 基盤Ｃ（一般）−１ 研 究 目 的 本欄には、研究の全体構想及びその中での本研究の具体的な目的について、冒頭にその概要を簡潔にまとめて記述した上で、適 宜文献を引用しつつ記述し、特に次の点については、焦点を絞り、具体的かつ明確に記述してください。 （記述に当たっては、 「科 学研究費助成事業における審査及び評価に関する規程」 （公募要領６６頁参照）を参考にしてください。 ） ① 研究の学術的背景（本研究に関連する国内・国外の研究動向及び位置づけ、応募者のこれまでの研究成果を踏まえ着想に至っ た経緯、これまでの研究成果を発展させる場合にはその内容等） ② 研究期間内に何をどこまで明らかにしようとするのか ③ 当該分野における本研究の学術的な特色・独創的な点及び予想される結果と意義 研 究 目 的（概要）※ 当該研究計画の目的について、簡潔にまとめて記述してください。 近年，プレテンション PC 構造物において，アルカリ骨材反応（以下，ASR）による劣化が顕在 化してきた．プレテンション方式はプレストレスをコンクリートと PC 鋼材の付着により導入する ことから，ASR によりコンクリート内部に無数のひび割れが生じた場合，プレストレスの低下が懸 念され，実構造物においても耐荷力の低下が生じた事例も確認されている．そこで本研究は，新 しい数値解析手法により ASR 劣化したコンクリート材料の材料低下の評価とそれを高度化するた めの実験を実施する．また，ASR 劣化に伴う付着力の低下を表現できる付着モデル（構成モデル） を実験より求め，さらに実構造物サイズの ASR 劣化した PC 部材を作製し，その耐荷力試験および 数値解析を実施し，プレテンション PC 部材の劣化診断技術の高度化を図ることを目的とする． ① 研究背景の学術的背景 コンクリート構造物の劣化現象の一つにアルカリ骨材反応（以下，ASR）がある．ASR とは，コ ンクリート用骨材に含有するある種の反応性鉱物がアルカリ水溶液と反応し，ASR ゲルを生じ，そ のゲルが吸水膨張することで，セメントペースト，骨材自身にひび割れが生じる現象をいい，膨 張量が大きい場合には，コンクリート表面のひび割れ，さらには，隅角部の鉄筋破断などの現象 が生じる場合もある１）． このように ASR が生じたコンクリート内部には ASR ゲルの膨張により無数の微細ひび割れが生 じ，さらに劣化が進行するとコンクリート表面にひび割れが達し，耐久性上問題となる有害なひ び割れまで成長する場合がある．さらに膨張が進行するとコンクリート内部の鋼材破断やコンク リートと鋼材の付着力の低下など，構造物の耐荷性能に影響を及ぼすことも知られている．特に プレテンション方式のプレストレスコンクリート（以下，PC）構造は，コンクリートと PC 鋼より 線の付着力により，プレストレスを導入することから他の構造方式に比べ，ASR 劣化に対して注意 を要するといえる． 平成 20 年に橋梁長寿命化修繕計画が提言され，各都道府県，各市町村において管理橋梁の点検 調査が行われている．この点検調査により，高度経済成長期に整備されてきた多くの構造物の経 年劣化が顕在化してきた．コンクリート構造物の劣化の多くがコンクリート内部の鋼材腐食（塩 害や中性化など）が原因である．しかし，ASR 劣化したコンクリート構造物も少なからず確認され ている．これらの構造物は国民生活を支える社会基盤設備であり，劣化した構造物の適切な維持 管理に基づく補修・補強による健全性確保は，これから数十年後に訪れると予想されている大規 模な自然災害に対しても必須事項であり，国策である国土強靭化計画に合致する． しかし，ASR 劣化した構造物の維持管理，補修・補強および掛替えなどの対処方法の判断には基 準が示されてない．このため，管理者は対応に考慮しながら，学識経験者の意見を参考に構造物 の劣化度を評価し，最も妥当と推定される対処方法をとっているのが現状である．ASR 劣化した部 材の健全度，劣化度評価等に関する研究は多く行われているが，必ずしも十分な結果であるとは いえず，未解明な部分も多く残されている．その一つに ASR 劣化したプレテンション方式の PC 構 造の耐荷性能に対する評価がある．前述したようにプレテンション方式の PC 構造は，コンクリー トと PC 鋼より線の付着力によりプレストレスを導入するめ，より一層の注意が必要である． これまで多くの研究者が ASR 劣化したコンクリート構造および材料に関する研究を行っている が，プレテンション方式の PC 構造に対する研究は少なく，対応すべき重要課題の一つである． これまで本研究室では，ASR 劣化したプレテンション PC 桁を実構造物から切り出し，耐荷力試 験や岩石学的試験による劣化診断などを通して，ASR 劣化したプレテンション PC 桁の総合的な劣 化診断に関する研究２）を行っている．さらに，それらと併せて数値解析的アプローチの検討も行 い，劣化評価の推定に関する研究３）も行っており，今後も研究内容を発展させ，実験，数値解析 の両アプローチを活用し，互いをフィードバックしながら，ASR 劣化したプレテンション PC 構造 の総合的な診断技術の確立が必要であると考える． 基盤Ｃ（一般）−２ 研 究 目 的（つづき） そこで本研究では，ASR 劣化したプレテンション PC 構造の耐荷性能評価に対して，以下に示す ３段階の研究テーマを設定し，最終的にそれらを総括して ASR 劣化を表現可能な３次元数値解析 モデルの構築を行い，ASR 劣化したプレテンション PC 構造の高精度な診断技術の確立を目指す． ② 研究期間内に明らかにすること 本研究では，ASR 劣化したプレテンション PC 構造に着目し，３段階の研究テーマを掲げ，高精 度な診断技術の確立を目指す．まず第１段階として，物質移動・化学反応・吸水膨張・ひび割れ 発生を表現可能な解析手法の開発（コンクリートの材料劣化の予測） ．第２段階として，ひび割れ が生じたコンクリートと PC 鋼より線の付着強度の低下に関する構成モデルの作成（付着性能低下 の予測） ．第３段階として，ASR 劣化を模擬した（あるいは生じさせた）プレテンション PC 桁を作 製し，耐荷性能評価（劣化度の異なる試験桁を対象とした耐荷性能評価）を実施する．最終的に それらを総括し，ASR 劣化を表現可能な３次元数値解析手法の開発あるいは既存の数値解析手法 （有限要素法など）の高度化を検討する． 今回の申請では以下のことを明らかにする． 第１段階：研究分担者である九州大学浅井准教授の開発した数値解析手法４）をベースに本手法の 妥当性と数値解析に用いるパラメータの決定に必要な実験の実施を行い，本手法の高度化を行う． 解析結果からコンクリート内部のひび割れ分布が得られるため，その分布を均質化法 3）の入力デ ータとすることで，コンクリート材料（ヤング係数，強度低下など）の劣化予測の高度化を図る． 第２段階：ASR 劣化したコンクリートと PC 鋼より線の付着性能評価に関する実験を行い，付着モ デル（構成モデル）を提案する．なお，ASR 劣化は粗骨材起因と細骨材起因でひび割れの生じ方が 異なることが考えられるため，粗骨材，細骨材それぞれに起因した試験体を用意する．実験は， 劣化度の異なる数ケースの試験体に対し実施し，数値解析に適用可能な構成モデルを提案する． 第３段階：劣化度の異なる ASR 劣化を模擬した（あるいは生じさせた）プレテンション PC 桁を作 製し，曲げ載荷試験を実施し，耐荷性能評価を行う．試験体の断面・寸法は JIS 桁を参考に決定 する．なお，断面は ASR の影響がより厳しいと考えられる中空断面とする． ③ 本研究の学術的な特徴・独創的な点及び予想される結果と意義 本研究は，ASR 劣化したプレテンション PC 構造の耐荷性能評価に対して，３段階の研究テーマ を設定し，最終的にそれらを総括して ASR 劣化を表現可能な３次元数値解析モデルの構築を行い， ASR 劣化したプレテンション PC 構造の高精度な診断技術の確立を目指している．第１段階で用い る数値解析手法は，損傷力学モデルの概念を導入したボクセル有限要素法により物質移動および ひび割れ進展の連成解析手法であり，骨材を考慮したメゾスケール解析が行える．また，第２段 階で実施する試験は，粗骨材および細骨材起因の ASR 劣化を考慮に入れたコンクリートと PC 鋼よ り線の付着モデルの提案で，これまでこのような研究は国内外に存在しない．また，第３段階に おける実桁サイズを用いた ASR 劣化したプレテンション PC 桁の耐荷力試験の研究も世界的に少な い．したがって，本研究を実施することで，ASR 劣化したプレテンション PC 構造の耐荷性能評価 が高精度に行え，社会基盤の健全性確保への貢献が可能であると考える． ＜参考文献＞ 1) （社）日本コンクリート工学協会：作用機構を考慮したアルカリ骨材反応の抑制対策と診断研 究委員会：報告書，2008.9 2) 富山潤，山田一夫，金田一男，伊良波繁雄，大城武：ASR 劣化したプレテンション PC 桁の岩 石学的検討に基づく ASR 診断および耐荷性能の評価，土木学会論文集，Vol.67，No.4， pp.578-595，2011 3) 金城和久，富山潤，金田一男，車谷麻緒：ASR 劣化したプレテンション PC 桁の耐荷性能評価 に関する数値解析的検討，コンクリート工学年次論文集，Vol.34，No.1，pp.970-975，2012 4) 渡邊茜，浅井光輝：損傷モデルの概念を導入したボクセル FEM による物質拡散とひび割れ進展 問題の連成解析，日本計算工学論文集，No.2013007，2013. 基盤Ｃ（一般）−３ 研究計画・方法 本欄には、研究目的を達成するための具体的な研究計画・方法について、冒頭にその概要を簡潔にまとめて記述した上で、平成 ２６年度の計画と平成２７年度以降の計画に分けて、適宜文献を引用しつつ、焦点を絞り、具体的かつ明確に記述してください。 ここでは、研究が当初計画どおりに進まない時の対応など、多方面からの検討状況について述べるとともに、研究計画を遂行する ための研究体制について、研究分担者とともに行う研究計画である場合は、研究代表者、研究分担者の具体的な役割（図表を用い る等）、学術的観点からの研究組織の必要性・妥当性及び研究目的との関連性についても述べてください。 また、研究体制の全体像を明らかにするため、連携研究者及び研究協力者（海外共同研究者、科研費への応募資格を有しない企 業の研究者、その他技術者や知財専門家等の研究支援を行う者、大学院生等（氏名、員数を記入することも可））の役割について も記述してください。 なお、研究期間の途中で異動や退職等により研究環境が大きく変わる場合は、研究実施場所の確保や研究実施方法等についても 記述してください。 研 究 計 画 ・ 方 法（概要）※ 研究目的を達成するための研究計画・方法について、簡潔にまとめて記述してください。 本研究の研究計画・方法の概要は以下の通りである． 1) コンクリート材料の劣化予測：ASR 劣化によるコンクリート材料の予測が可能な数値解析手法 の開発および解析手法の妥当性を検討するための実験を行う． 2) 付着性能低下の予測：ASR 劣化度の異なるいくつかの条件によるコンクリートと PC 鋼より線 の付着性能の低下を予測可能な構成モデルの提案を実験により行う． 3) 劣化度の異なる PC 試験桁を対象とした耐荷性能評価：実桁サイズのプレテンション PC 桁を ASR 劣化させ，劣化度の違いによる耐荷性能の低下を検証する． 最終的にそれらを総括し，ASR 劣化を表現可能な３次元数値解析手法の開発あるいは既存の数値 解析手法（有限要素法など）の高度化を検討する． 平成 26 年度 （第 1 段階：コンクリート材料の劣化予測） （解析担当：富山・浅井，実験担当：富山・久保） 目的：ASR によるコンクリート材料の劣化を予測するために，骨材スケールを考慮可能な損傷力学 モデルの概念を導入したボクセル有限要素法（以下，DM-VFEM: Voxel FEM incorporated with the Damage Mechanics）をベースとした数値解析モデルの高度化と材料劣化の予測方法を検討する． 方法：DM-VFEM は，骨材スケールを考慮可能な解析手法で，ASR に関係するコンクリート内部の水 溶液中の Na+，K+および OH-イオンなどの移動（拡散）やその量に応じた骨材の膨張およびひび割 れ進展，さらに，ひび割れを考慮したイオンの拡散係数の修正を連成して解くことができる（図 1， 2 参照） ．破壊力学には損傷力学の概念を導入しており，いくつかのパラメータが存在する．平成 26 年度は，そのパラメータを決定するための実験（図 3 参照）と本手法の妥当性を検討する．以 下に解析手法の概念図と実験の概念図を示す．実験結果から得られたイオンの拡散挙動は琉球大 学機器分析支援センターに今年度設置された X 線分析装置（堀場 XGT-7200V）や簡易電子顕微鏡(日 立卓上顕微 TM3030：元素分析装置付き）を用いることにより，元素マッピング（図 4 参照）を行 うことで視覚的に確認でき，数値解析の妥当性が評価できる．また，ひび割れの分布に関しても X 線分析装置（堀場 XGT-7200V）により透過 X 線像を利用し，ひび割れ分布の評価の可能性を検討す る．さらに，ASR ゲルの確認も簡易電子顕微鏡を用いることで可能である． DM-VFEM の結果からコンクリート内部のひび割れ分布が得られる．その分布を均質化法の入力デ ータとすることで，コンクリート材料（ヤング係数，強度低下など）の劣化予測が可能となる． 15cm ゲージプラグ 非定常拡散解析 イオン濃度 連成解析① イオン濃度に応じた膨張力 評価 コンクリートモデル ア ル カ リ 溶 液 15cm 膨張力 不連続面の進展解析 イオン濃度分布 ひび割れ進展 連成解析② ひび割れが生じた多孔質性 を示す要素の決定 図１ 連成解析フローチャート 均質化法によりコンクリート の材料劣化を表現 最大主応力分布 損傷係数 図2 解析結果の例 5cm 5cm 試験体概要 （実験概要） アルカリ溶液に試験体を浸漬 し，1面からアルカリ溶液が浸 透する養生条件とする．膨張 量は基長10cmに設置した ゲージプラグをコンタクトゲー ジにより測定する． 図3 実験概要 図4 元素マッピングと数値 解析の比較のイメージ図 基盤Ｃ（一般）−４ 付着応力 研究計画・方法（つづき） 平成 27 年度 （第 2 段階：付着性能低下の予測） （実験担当：富山・久保） ASR 劣化したコンクリートと PC 鋼より線の 付着性能評価に関する引き抜き試験を行い ロードセル （図 5 参照） ，付着モデル（構成モデル）を 提案する．なお，ASR 劣化は粗骨材起因と センターホールジャッキ 細骨材起因でひび割れの生じ方が異なるこ コンクリートとより線のすべり関係 （付着特性） 変位計 とが考えられるため，粗骨材，細骨材それ ぞれに起因した試験体を用意する．実験は， 劣 コンクリート試験体 化 劣化度の異なる数ケースの試験体に対し実 度 施し，数値解析に適用可能な構成モデルを 大 提案する（図 6 の模式図を参照） ．コンクリ ートは橋梁上部工を想定し，W/C=35%程度 （設計基準強度 50MPa）とする．コンクリ すべり量 PC鋼より線（直径は未定） 図６ 付着応力‐すべり量関係 ートの ASR 劣化は，粗骨材起因と細骨材起 図5 試験体概要 （構成モデル） 模式図 因の 2 水準とし，高温のアルカリ溶液に浸 漬し，膨張を促進させ，いつくかの膨張量 における付着モデルを検討する． 平成 28 年度 （第 3 段階：劣化度の異なる PC 試験桁を対象とした耐荷性能評価） （実験担当：富山・久保） 劣化度の異なる ASR 劣化を模擬したプレテンション PC 桁を作製し，曲げ載荷試験を実施し，耐 荷性能評価を行う．劣化度のレベルや水準は，平成 26 年度，27 年度の結果より決定する．試験体 は JIS 桁とし，試験体サイズを決定する．最終的にそれらを総括し，ASR 劣化を表現可能な３次元 数値解析手法の開発あるいは既存の数値解析手法（有限要素法など）の高度化を検討する．なお， ASR 劣化桁は促進膨張により行う予定であり，平成 26 年度から桁製作が可能ならば初年度から実 施する． 図 7 に本研究の概念図を示す． （最終的な数値解析の担当：富山） (第1段階）コンクリート材料の劣化 (第2段階）付着性能低下（構成モデル） (第3段階）劣化度の異なるPC試験桁を 対象とした耐荷性能評価 ひび割れ進展図の比較 （模式図） 図 7 本研究の概念図 荷重ーたわみ曲線の比 較（模式図） 劣化桁 基盤Ｃ（一般）−５ 今回の研究計画を実施するに当たっての準備状況及び研究成果を社会・国民に発信する方法 本欄には、次の点について、焦点を絞り、具体的かつ明確に記述してください。 ① 本研究を実施するために使用する研究施設・設備・研究資料等、現在の研究環境の状況 ② 研究分担者がいる場合には、その者との連絡調整状況など、研究着手に向けての状況（連携研究者及び研究協力者がいる場合 についても必要に応じて記述してください。） ③ 本研究の研究成果を社会・国民に発信する方法等 ① 本研究を実施するために使用する研究施設・設備・研究資料等，現在の研究環境の状況 第 1 段階：DM-VFEM や均質化法は，通常の PC 上で起動可能である．また，並列計算において は，九州大学や東洋大学計算力学センターの並列計算機が使用可能である．また，実験おいて は，琉球大学で試験体を作製し，促進膨張試験が可能である．第 2 段階：試験体および試験装 置を設計する必要があり，琉球大学と金沢大学で連携して行う．第 3 段階：試験桁は実桁サイ ズを予定しているため，沖縄県のコンクリート 2 次製品会社にて試験体製作し，同会社の向上 において耐荷力試験を実施する（共同研究および試験実績あり） ． ② 研究分担者との連携調整状況 研究分担者は，九州大学浅井光輝准教授と金沢大学久保善司准教授である．両者と本研究に 関する内容を吟味し，実行可能な範囲であることを確認している．数値解析については浅井 准教授と連携し，実験に関しては久保准教授と連携して行う． ③ 本研究の研究成果を社会・国民に発信する方法等 研究成果は論文や研究発表会にて社会・国民に発信する予定である． 研究計画最終年度前年度の応募を行う場合の記入事項（該当者は必ず記入してください（公募要領１８頁参照）） ※該当しない場合は記入欄を削除することなく、空欄のまま提出すること。 本欄には、研究代表者として行っている平成 26 年度が最終年度に当たる継続研究課題の当初研究計画、その研究によって得られ た新たな知見等の研究成果を記述するとともに、当該研究の進展を踏まえ今回再構築して本研究を応募する理由（研究の展開状況、 経費の必要性等）を記述してください。 （なお、本欄に記述する継続研究課題の研究成果等は、基盤Ｃ（一般）−８の「これまでに 受けた研究費とその成果等」欄に記述しないでください。 ） 研究種目名 審査区分 課題番号 当初研究計画及び研究成果等 応募する理由 研 究 課 題 名 研究期間 平成 年度∼ 平成 26 年度 基盤Ｃ（一般）−６ 研究業績 本欄には、研究代表者及び研究分担者が最近５カ年間に発表した論文、著書、産業財産権、招待講演のうち、本研究に関連する重 要なものを選定し、現在から順に発表年次を過去にさかのぼり、発表年（暦年）毎に線を引いて区別（線は移動可）し、通し番号を 付して記入してください。なお、学術誌へ投稿中の論文を記入する場合は、掲載が決定しているものに限ります。 また、必要に応じて、連携研究者の研究業績についても記入することができます。記入する場合には、二重線を引いて区別（二重 線は移動可）し、研究者毎に、現在から順に発表年次を過去にさかのぼり記入してください（発表年毎に線を引く必要はありません。 ） 。 発表論文名・著書名 等 （例えば発表論文の場合、論文名、著者名、掲載誌名、査読の有無、巻、最初と最後の頁、発表年（西 発表年 暦）について記入してください。 ） （以上の各項目が記載されていれば、項目の順序を入れ替えても可。著者名が多数にわたる場合は、 研究代表者・分担者氏名 主な著者を数名記入し以下を省略（省略する場合、その員数と、掲載されている順番を○番目と記入） しても可。なお、研究代表者には二重下線、研究分担者には一重下線、連携研究者には点線の下線を 付してください。 ） 2013 以降 1) 崎原盛伍，大城武，富山潤，平井圭：高耐久性プレテンション PC 桁の 耐荷性能に関する試験研究，コンクリート工学年次論文集，2013． （査 読付き） 浅井光輝 2) 渡邊茜，浅井光輝：損傷モデルの概念を導入したボクセル FEM による 物質拡散とひび割れ進展問題の連成解析，日本計算工学論文集， No.2013007，2013. (査読付き) 久保善司 3) 小島太郎，久保善司：反応性骨材と細骨材の混入割合が ASR 劣化コン クリートの力学的性能に与える影響，コンクリート工学年次論文集， 2013． （査読付き） 4) 森寛晃，久我龍一郎，小川彰一，久保善司：寒冷地で供用された RC 床 版の劣化要因の推定，コンクリート工学論文集，2013． （査読付き） 富山潤 2012 富山潤 5) 金城和久，富山潤，金田一夫，車谷麻緒：ASR 劣化したプレテンショ ン PC 桁の耐荷性能評価に関する数値解析的検討，コンクリート工学年 次論文集，Vol.34，No.1，pp.970-975，2012．(査読付き) 浅井光輝 6) Akane Watanabe, Mitsuteru Asai： 「Coupling Simulation between Chemical Diffusion and Nonlinear Damage Mechanics in Meso-scopic Concrete」, Proceeding of 4th International Conference on Computational Methods, paper ID 52 (6pages) Gold Coast,Australia,（アブストラクト査読） 久保善司 7) 石川裕夏，久保善司，横山広，出口一也：凍結防止剤がコンクリート 構造物に及ぼす影響に関する実態調査，コンクリート工学年次論文集， 2012．(査読付き) 8) 久保善司，中田正文，森寛晃，久我龍一郎：凍結防止剤によるコンク リートの劣化現象の実験的検討，コンクリート工学年次論文集，2012． (査読付き) 2011 富山潤 9) 富山潤，山田一夫，金田一男，伊良波繁雄，大城武：ASR 劣化したプ レテンション PC 桁の岩石学的検討に基づく ASR 診断および耐荷性能 の評価，土木学会論文集，Vol.67，No.4，pp.578-595，2011．(査読付 き) 浅井光輝 10) Mitsuteru Asai ， Noliyti M. Amin, Yoshimi Sonoda 「 Practical determination of an effective reduced order in a model order reduction of dynamic FEM via Krylov subspace」，土木学会論文集 A2，Vol.67, No.2, pp.I_85-I_93,（査読付き） 久保善司 11) 中田正文，久保善司：骨材種類が ASR 劣化コンクリートの力学的性能 および変形特性に与える影響，コンクリート工学年次論文集，2011．(査 読付き) 基盤Ｃ（一般）−７ 研 究 業 績（つづき） 2010 12) 富山潤，知念正昭，大宜見圭太，山田義智：長期暴露したフライアッ シュコンクリート試験体を用いた遅延膨張型アルカリ骨材反応に関 する研究，コンクリート工学年次論文集，Vol.32，No.1,pp.947-952， 2010(査読付き) 「Application 浅井光輝 13) Norliyati Mohd Amin, Mitsuteru Asai, Yoshimi Sonoda： of a model order reduction based on the Krylov subspace to finite element transient analysis imposing several kinds of boundarycondition 」， IOP conf. Ser.: Material Science and Engineering, Vol.10, 012118（査読付き） 14) 浅井光輝，木村嘉之，園田佳巨，西本安志，西野好生：「異方性を考 慮した超弾性・粘性体による織布補強ゴムの力学モデリング」土木学 会論文集，Vol.66, No.2, pp.194-205， （査読付き） 久保善司 15) 宮野暢紘，久保善司，鳥居和之:蒸気養生したフライアッシュコンク リートにおける ASR 抑制効果に関する実験的検討，材料，2010.（査 読付き） 富山潤 2009 16) 金田一男, 富山潤, 伊良波繁雄：隅角部擁壁のたて壁に生じたひび割 れの発生原因に関する検討，コンクリート工学年次論文集， Vol31,No.2,pp.1507-1512,2009. 「離散型有限要素モデル 浅井光輝 17) 浅井光輝，山下和也，山崎礼智，荒木和哉： による石造橋の静的・動的強度特性評価」 ，構造工学論文集，Vol.55A, pp.172-180（査読付き） 久保善司 18) 久保善司，佐古崇，川崎文義，横山広:床版部材の ASR 膨張挙動と FRP シート貼付けによる膨張抑制，コンクリート工学年次論文集，2009. （査読付き） 19) Y. Kubo and N. Miyanano：Study on repair method with fiber modified mortar for spalling of a concrete due to ASR,Proc. of 12th Euroseminar on microscopy applied to building materirals 20) 宮野暢紘，久保善司，坪倉幹浩，蟹瀬巌：蒸気養生およびフライアッ シュの品質がコンクリートの ASR 抑制効果に与える影響，コンクリー ト構造物の補修，補強，アップグレード論文報告集，2009.（査読付 き） 富山潤 基盤Ｃ（一般）−８ これまでに受けた研究費とその成果等 本欄には、研究代表者及び研究分担者がこれまでに受けた研究費（科研費、所属研究機関より措置された研究費、府省・地方公共 団体・研究助成法人・民間企業等からの研究費等。なお、現在受けている研究費も含む。）による研究成果等のうち、本研究の立案 に生かされているものを選定し、科研費とそれ以外の研究費に分けて、次の点に留意し記述してください。 ① それぞれの研究費毎に、研究種目名（科研費以外の研究費については資金制度名） 、期間（年度） 、研究課題名、研究代表者又 は研究分担者の別、研究経費（直接経費）を記入の上、研究成果及び中間・事後評価（当該研究費の配分機関が行うものに限る。 ） 結果を簡潔に記述してください。 （平成２４年度又は平成２５年度の科研費の研究進捗評価結果がある場合には、基盤Ｃ（一般） −９「研究計画と研究進捗評価を受けた研究課題の関連性」欄に記述してください。） ② 科研費とそれ以外の研究費は線を引いて区別して記述してください。 Ⅰ．科学研究費補助金 (1) 基盤研究（C） （一般） ，平成 23 年度∼平成 25 年度， 「遅延膨張性アルカリ骨材反応の評価に適 した試験法の開発と抑制対策に関する研究」 ，研究代表者：富山潤，3,900 千円．遅延膨張性 のアルカリ骨材反応を示す骨材に適した試験法の検討と抑制対策の検討を行っている． (2) 日本学術振興会 若手(B) 24760365 研究代表：浅井光輝: 海岸保全施設の信頼性確保に向け た土木三力連成シミュレータの基盤構築，2012-2013，SPH により，大規模な津波遡上解析を 実施することに成功した．また，SPH 法により堤防越流時に起きる背面の法尻部での地盤洗掘 を再現した． (3) 若手研究(B) 平成 20 年度〜平成 22 年度「鉄筋破断を念頭に置いた ASR 劣化コンクリートの 力学的挙動の解明と力学モデルの構築」 ，研究代表者：久保善司，4,290 千円. ASR による過大 膨張を生じたコンクリート構造物の補修・補強対策を検討するために必要な ASR 劣化コンクリ ートの力学的挙動に関する検討を行い，その挙動を把握した． (4) 若手研究(B) 平成 24 年度〜平成 26 年度終了 「凍結防止剤地域におけるアルカリ骨材反応と 鉄筋腐食の複合劣化現象の解明」 ，研究代表者：久保善司，3,770 千円（平成 23,24 年度）. 現 在遂行中の課題であるが，凍結防止剤による塩分浸透は，沿岸地域と異なり，短期間かつ多量 の塩分が局所的に浸透することがその特徴であり，これらの浸透現象を想定した塩分浸透実験 を初年度実施し，その浸透特性を把握している．本年度は，ASR 膨張を生じたコンクリート中 への塩分浸透および腐食挙動の把握に関する実験を遂行中である． Ⅱ．科学研究費助成金以外 (1) 平成 23 年度第 12 回技術開発支援事業，平成 23 年 1 月∼12 月， 「沖縄県のコンクリート用細 骨材の安全性に関する技術開発」 ，研究代表者：富山潤，1,700 千円．近年，沖縄県における コンクリート構造物の耐久性に関する重要な課題として，①遅延膨張性を示す海砂に起因した アルカリ骨材反応（ＡＳＲ)，②鉄分を含有し、離島で細骨材として使われはじめているフィ リピン砂の腐食膨張に伴うひび割れの可能性への対策が挙げられ，本研究では，両骨材を安全 に使用するための技術開発を目的とし，海砂の示す遅延膨張性 ASR の膨張機構の解明及び県産 フライアッシュのＡＳＲ抑制効果を検証した．また，フィリピン砂の岩種機構成や膨張性につ いて分析・検証し，膨張性が認められた場合はひび割れ抑制対策を検討した． (2) 平成 21 年度第 10 回技術開発支援事業，平成 23 年 1 月∼12 月， 「沖縄県におけるアルカリシ リカ反応（ASR）の現状把握と診断技術の開発」 ，研究代表者：富山潤，1,600 千円．本開発研 究は，沖縄県におけるアルカリシリカ反応（ASR）の現状把握と新しい診断技術の開発を目的 とする．県内のコンクリート構造物を対象に ASR 調査を行い，その劣化状況を把握する．また， 劣化構造物を対象に岩石学的評価，さらに残存膨張試験の結果から今後の劣化予測を行う．診 断技術の課題として，県内で使用している遅延膨張性骨材に対して，現状の試験法では ASR 検出が不可能であることが挙げられる．従って，県内で適用可能な診断技術の開発が急務であ り、本技術開発では現試験法での検討および新しい試験法の検討を行った． 基盤Ｃ（一般）−９ 研究計画と研究進捗評価を受けた研究課題の関連性 ・本欄には、本応募の研究代表者が、平成２４年度又は平成２５年度に、「特別推進研究」、「基盤研究（Ｓ）」、又は「若手 研究（Ｓ）」の研究代表者として、研究進捗評価を受けた場合に記述してください。 ・本欄には、研究計画と研究進捗評価を受けた研究課題の関連性（どのような関係にあるのか、研究進捗評価を受けた研究を具 体的にどのように発展させるのか等）について記述してください。 基盤Ｃ（一般）−１０ 人権の保護及び法令等の遵守への対応（公募要領４頁参照） 本欄には、研究計画を遂行するにあたって、相手方の同意・協力を必要とする研究、個人情報の取り扱いの配慮を必要とする研 究、生命倫理・安全対策に対する取組を必要とする研究など法令等に基づく手続きが必要な研究が含まれている場合に、どのよう な対策と措置を講じるのか記述してください。 例えば、個人情報を伴うアンケート調査・インタビュー調査、提供を受けた試料の使用、ヒト遺伝子解析研究、組換えＤＮＡ実 験、動物実験など、研究機関内外の倫理委員会等における承認手続きが必要となる調査・研究・実験などが対象となります。 なお、該当しない場合には、その旨記述してください。 本研究は人権の保護及び法令等の遵守への対応には該当しない． 研究経費の妥当性・必要性 本欄には、「研究計画・方法」欄で述べた研究規模、研究体制等を踏まえ、次頁以降に記入する研究経費の妥当性・必要性・積 算根拠について記述してください。また、研究計画のいずれかの年度において、各費目（設備備品費、旅費、人件費・謝金）が全 体の研究経費の９０％を超える場合及びその他の費目で、特に大きな割合を占める経費がある場合には、当該経費の必要性（内訳 等）を記述してください。 平成 26 年度は，DM-VFEM の高度化とそれを補う実験および DM-VFEM の結果から得られたひび割 れ分布を入力データとした均質化法により材料劣化（弾性係数低下，強度低下など）を評価する ことを予定している．数値解析には結果を整理するために可視化ソフトが必要である．また，実 験は，解析精度を上がるための実験として，15×15×15cm で１面から NaOH 溶液を浸漬させる促 進膨張試験を行う予定である．試験体数は途中破壊試験も含め，50 体を予定しており，その材料 費および試験体製作費が必要である．また，膨張量測定用のゲージプラグが必要である．数値解 析は琉球大と九州大，実験は琉球大と金沢大で実施する予定である． 平成 27 年度は，PC 鋼より線の付着モデルを求めるために引き抜き試験を行う．試験を行うあ たり，引抜試験用のセンターホールジャッキ，油圧ポンプ，固定用チャックなどで構成された試 験装置が必要になる．現在は，Evolution のアンカー引き抜き試験フルセットを購入予定である． また，材料費を含めた試験体作製費が必要である．本実験は金沢大の久保先生と共同で琉球大で 実施する予定である． 平成 28 年度は，実構造物サイズ（12m を予定）のプレテンション PC 部材を作製し，曲げ載荷 試験を実施する．試験体は，健全桁１体および劣化度の異なる劣化桁 3 体の合計 4 体を検討して いる．このため試験体製作費および曲げ載荷試験費が必要である．さらに本試験に対して平成 26 年，27 年度の成果を反映した数値解析手法より，曲げ載荷試験の比較検討を行う． 以上の予算に加え，実験や解析に必要な諸費用（消耗品等）や調査研究旅費が 3 大学で必要で ある．また，各年度において実験や分析の研究補助としての謝金も必要となる． 基盤Ｃ（一般）−１１ （金額単位：千円） 設備備品費の明細 消耗品費の明細 記入に当たっては、基盤研究（Ｃ）（一般）研究計画調書作成・記入要領を 記入に当たっては、基盤研究（Ｃ） （一般）研究計画調 参照してください。 書作成・記入要領を参照してください。 年度 ２６ 品名・仕様 （数量×単価） （設置機関） MicorAVS Pro・可視化ソフト （2×148） （琉球大学，九州大学） 計 ２７ アンカー引抜試験装置・フルセット (1×400)（琉球大学） 金 額 品 額 300 296 300 計 400 ゲージプラグ，塗装剤，NaOH， その他，必要品等 80 計 480 計 金 296 ゲージプラグ，塗装剤，NaOH， その他，必要品等 変位計・引抜量測定用 (２×40)（琉球大学） ２８ 名 計 300 300 0 載荷試験に必要な消耗品，そ の他必要品等 300 0 300 計 基盤Ｃ（一般）−１２ （金額単位：千円） 旅費等の明細（記入に当たっては、基盤研究（Ｃ）（一般）研究計画調書作成・記入要領を参照してください。） 国内旅費 外国旅費 人件費・謝金 そ の 他 年度 事 項 金額 事 項 金額 事 項 金額 事 項 金額 ２６ 調査研究旅費 300 0 実験・分析補助 150 試験体製作費 300 計 ２７ 調査研究旅費 計 ２８ 調査研究旅費 計 300 計 300 300 計 300 300 計 元素マッピン グ分析費 100 計 400 0 計 150 0 実験・分析補助 150 0 計 150 計 150 0 実験・分析補助 150 試験桁製作費 （4 体を予定） 曲げ試験費用 1080 計 1410 0 計 150 試験体製作費 150 330 研究代表者のみ作成・添付 基盤Ｃ（一般）−１３ 研究費の応募・受入等の状況・エフォート 本欄は、第２段審査（合議審査）において、 「研究資金の不合理な重複や過度の集中にならず、研究課題が十分に遂行し得るかど うか」を判断する際に参照するところですので、本人が受け入れ自ら使用する研究費を正しく記載していただく必要があります。 本応募課題の研究代表者の応募時点における、 （１）応募中の研究費、 （２）受入予定の研究費、 （３）その他の活動について、次 の点に留意し記入してください。なお、複数の研究費を記入する場合は、線を引いて区別して記入してください。具体的な記載方 法等については、研究計画調書作成・記入要領を確認してください。 ① 「エフォート」欄には、年間の全仕事時間を１００％とした場合、そのうち当該研究の実施等に必要となる時間の配分率 （％）を記入してください。 ② 「応募中の研究費」欄の先頭には、本応募研究課題を記入してください。 ③ 科研費の「新学術領域研究（研究領域提案型） 」にあっては、 「計画研究」 、 「公募研究」の別を記入してください。 ④ 所属研究機関内で競争的に配分される研究費についても記入してください。 （１）応募中の研究費 資金制度・研究費名（研究期 研究課題名（研究代表者氏名） 役 割 間・配分機関等名） (代表・ 分担の 別) 【本応募研究課題】 ASR 劣化したプレテンション 基盤研究（Ｃ） （一般）PC 部材に対する劣化診断の高 代表 （H26∼H28） 度化に関する研究（富山潤） 平 成 26 年 度 の 研 究 経 費 (期 間 全 体 の 額 ) エ フ ォ ー ト(%) 研究内容の相違点及び他の研究費に加 えて本応募研究課題に応募する理由 (科研費の研究代表者の場合は、研究期間全体の受入額を 記入すること) (千円) 648 ( 3,188) 研究期間全体の直接経費の 15 総額 （総額 4,986 千円） 研究代表者のみ作成・添付 基盤Ｃ（一般）−１４ 研究費の応募・受入等の状況・エフォート（つづき） （２）受入予定の研究費 資金制度・研究費名（研究期 研究課題名（研究代表者氏名） 役 割 間・配分機関等名） (代表・ 分担の 別) 基盤研究（B） （一般）道路交通を基盤とした 分担 （H26∼H28） 社会システムのレジリ 平 成 26 年 度 の 研 究 経 費 (期 間 全 体 の 額 ) エ フ ォ ー ト(%) 4,500 (19,700) 上記の応募中及び受入予定の研究費による研究活動以外の職務として行う 研究活動や教育活動等のエフォートを記入してください。 75 100 （上記(１)、(２)、(３)のエフォートの合計） を記入すること) 10 本研究は，災害時における A. 道路インフラの被災シ ミュレーション，B. 被災し た道路における避難シミュ レーション，C. ダメージを 受けた道路を含めた，社会 全体の機能を復旧するため のシミュレーションの 3 つ を実施してレジリエンスを 定量的に評価し，安全・安 心な社会デザインを実現す るための指針を得ることを 目的としている．このこと か本研究とは相違してい る．しかし，レジリエンス 評価を行う上で，コンクリ ート構造物の健全性に関す る研究は重要であることか ら，本申請が必要である． （３）その他の活動 計 (科研費の研究代表者の場合は、研究期間全体の受入額 (千円) エンス評価（藤井 秀樹） 合 研究内容の相違点及び他の研究費に加 えて本応募研究課題に応募する理由 (%)