高畑 友彦

電気抵抗法によるコンクリート中の水分量の時空間分布計測

指導教官：下村　 匠


　本研究では，水分測定方法として電気抵抗法を採用し，コンクリート中の局所的な水分量と電気抵抗の関係を，乾燥，吸湿，吸水過程において検証を加え，これを基にコンクリート有限供試体中の各位置，各時間における水分量をより一般的にかつ定量的に推定する方法の検討を行い，実際に乾湿繰返しによってコンクリート供試体中の水分量がどのように変動しているかを明らかにし，水分移動メカニズムの解明，水分移動モデルの検証に有効な知見を得ることを目的とした．

　従来の電気抵抗法では，決められた温度補正係数を測定する電極全てに適用していたが，実験結果から電極ごとに温度補正係数を設定する必要があることを確認し，電極に使用されている絶縁材の効果がないことを明らかにした．

　水分量と比抵抗の対応関係を測定する試験としてキャリブレーション試験があり，この試験は一度の乾燥過程からキャリブレーションカーブを設定し，その結果を乾燥過程，吸水過程の測定供試体内の水分量推定にそのまま適用している．そこで，乾燥吸湿繰返し，乾燥吸水繰返しなどを行い，キャリブレーションカーブの履歴性を検討したが，実際には乾燥過程，吸水過程,吸湿過程などから作成されたキャリブレーションカーブは同一線上にはなく，履歴性を持たないことがわかった．加えて，同じ乾燥過程の繰返しにおいてもキャリブレーションカーブは同一曲線上には乗らず，徐々に右にシフトし，材齢による比抵抗増加の影響を受けていることがわかり，コンクリート自身の特徴から来る問題とキャリブレーション試験自体の問題が浮き彫りとなった．

　そして，キャリブレーション用供試体中央に埋め込まれている電極部分の水分量がキャリブレーション結果と比べ，どのようになっているかを解析的に検討した．その結果，解析による中心水分量と実験による平均水分量には確かな差が生じることが確認され，キャリブレーション試験の問題が確認された．
キャリブレーションカーブが材齢の影響を受けることから，材齢の影響を考慮するために測定された比抵抗をその材齢の水分飽和状態の比抵抗で割って無次元化した相対比抵抗と解析から得られた中心水分量のキャリブレーションカーブ，そして材齢の影響を考慮していない比抵抗と中心水分量のキャリブレーションカーブを作成し，乾湿実験を行った供試体に適用し，その妥当性を検討した．その結果，水分量の変化の影響を表すことができるが，水分量に関しては特定できない結果となり，環境条件による相対比抵抗化の問題や材齢による比抵抗の増加が今後の課題となることが明らかとなった．