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女屋賢人

コンクリート構造物の長期含水状態に関する一般化高詳細予測システム

下村匠

塩害，凍害，乾燥収縮といったコンクリート構造物の劣化現象の多くには，コンクリート中の水分または水分を媒介とする物質の移動が関係している。そのため，コンクリート構造物の耐久性・長期供用性を適切に評価するには，供用環境下における含水状態の経時変化を予測することが重要である。これまでの研究により，条件が制御された実験室内におけるコンクリート中の水分移動はかなり精度よく再現可能となっている。
一方で，屋外環境下に暴露された実構造物では，日射，降雨などの様々な環境作用の影響を受けるため，その乾湿挙動を精度よく予測するにはこれらの環境作用の影響を考慮することが必要となる。環境作用の実測データとして，構造物近隣の気象観測所などのデータはあるが，それらを解析の入力データに変換する手法については未整備である。
そこで本研究では，コンクリートの乾湿挙動に関する高精度な解析結果を実現するための入力データの一般的な生成手法の確立と，これを用いた構造物の含水状態の長期挙動を予測するシステムの構築を目的とした。具体的には構造物への環境作用を定量的に評価するための屋外暴露実験と解析による再現，水分移動解析法の高精度化，気象観測所のデータから長期予測用の環境作用入力データを生成する数値実験を行った。
屋外暴露実験では，表面，内部の温度，水分量を実測し，コンクリートの表面温度は外気温度と日射量の変動を受けること，コンクリートの内部に温度の分布が生じることを確認した。この結果から表面温度を数値解析により再現する方法について検討し，外気温度による熱伝達，日射による熱放射を考慮した熱伝導解析法を使用することで表面温度を数値解析により再現した。
水分移動解析法の高精度化として，環境湿度と熱伝導解析から得られたコンクリートの表面温度により評価されるコンクリート表面近傍の相対湿度をコンクリート中の水分移動の境界条件に用いる解析法を提案した。
気象観測所のデータから長期予測用の環境作用入力データを生成する数値実験では，2000年から2009年までの10年分の気象データから入力データを生成する方法について検討し，日周期と年周期をもつ値は，同月内，同時刻において平均化する方法を用いること，降雨履歴は月ごとに合計乾燥時間，合計降雨時間を求め，降雨が継続する時間を1時間として乾燥・降雨時間を割り振る方法を用いることで，実際の構造物の水分量の変動を平均的にとらえることができることを確認した.

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