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ホームコンクリート工学計算ツールとしての収縮ひび割れ制御法の開発
SDGsの分類
研究テーマ
建築
学科の分類
工学部建築学科

コンクリート工学計算ツールとしての収縮ひび割れ制御法の開発

工学部

建築学科

建築材料研究室

中村成春 教授

コンクリート収縮ひび割れコンクリート工学計算ツール

近年の日本建築学会等の建築工事標準仕様書や関連指針では,仕様設計の規定とともに,性能設計の対応が明示されるようになったが,初・中級技術者は,コンピュータプログラム言語等に精通しているとは言い難く,結果的に,各種工学モデルの計算が必要な性能設計の対応が難しい。そこで,コンクリート工学計算ツールとして,表計算ソフトによるマクロ機能を使わないで初歩的な組込み関数によるセルのみの計算に従った計算の見える化に関した計算ツールを構築した。本件は,その一例として,コンクリートの収縮・膨張の体積変化やクリープの変形と,それら変形が拘束されて作用する応力やひび割れ発生やひび割れ幅等を解く手法の計算ツールを開発したものである。

★ひび割れ制御法の概要

建築材料自体の収縮または膨張の体積変化と,建築材料が設置されたときの拘束状態の釣り合いを考える。

★有害なひび割れを発生させないための制御法

構造材料としてのコンクリートを主体に,コンクリートの耐久性や耐用性を劣化させる有害ひび割れを発生させないよう制御するための,表計算ソフトExcelでの計算シート群を開発。

  ↓

Excel計算シート群は,便利・簡単をコンセプトにして,「Convenient and Easy Concrete Engineering Calculation Tool (便利で簡単なコンクリート工学計算ツール)」を略して,造語「Convy;コンビイ」と名付けている。

収縮ひび割れの事例

■コンビイで取り扱ったひび割れ関連の各種コンクリート工学モデル

★ コンビイでの物性の計算シート群

  1. 積算温度,材齢換算の積算温度,相当材齢,有効材齢の計算
  2. 未反応核モデルによる水和反応率(水和度)の計算
  3. ポルトランドセメントの化学成分に対する鉱物組成の計算
  4. 任意材齢の相組成容積, 圧縮強度, 引張強度, ヤング係数の計算

★ コンビイでの変形の計算シート群

  1. 収縮ひずみとクリープひずみとクリープ係数の計算
  2. 変動クリープでのクリープ変形の計算
  3. step by step法での拘束収縮応力とひび割れ発生確率の計算
  4. クリープ変形とリラクセーション(=応力緩和)の関係の計算
  5. 膨張材を考慮したstep by step法での拘束収縮応力の計算
  6. 修正ベース・マレー法による収縮ひび割れ幅の計算
  7. 大野法による収縮ひび割れ幅の計算
収縮ひび割れの概要
step by step法での拘束収縮応力とひび割れ発生確率の計算シート
step by step法での拘束収縮応力とひび割れ発生確率の計算結果
修正ベース・マレー法によるひび割れ幅の計算シート

論文

「講座 表計算ソフトで解いて学ぶコンクリート工学の基礎 ①コンクリートの熟成度合い ②コンクリートの各種物性発現 ③コンクリートの乾燥収縮における水分移動解析と収縮応力解析」(2012)中村成春『コンクリート工学』50(10)(11)(12)p.933-939, 1042-1048, 1123-1131.

「表計算ソフトで解いて学ぶコンクリートの耐久性」(2016)中村成春『コンクリート診断士研修テキスト’16』p.113-122.

「生コンクリートのポンプ圧送時の圧力脈動に対するすべり流動に基づく動的1次元粘弾塑性解析法に関する研究」(2019)中村成春『日本建築学会近畿支部研究報告集 構造系』59p.1-4.

研究者INFO: 工学部 建築学科 建築材料研究室 中村成春 教授

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 本研究では,兵庫県三田盆地に分布する神戸層群凝灰岩層をより精密に区分し,それらの凝灰岩層の記載岩石学的性質を明らかにする.野外調査では凝灰岩層の岩相や分布を,鏡下観察では凝灰岩層の軽石斑晶鉱物の組み合わせを記載する.必要に応じて黒雲母などの化学組成も測定する.また,本研究による凝灰岩層序区分に基づいた地質図の作成も進める.本研究の成果は,神戸層群分布域で発生する地すべりに関する課題などを考察する上でも重要な役割を果たすことが期待される.

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微粒子クロマトグラフィー技術の実現に向けた次世代型マイクロ流体デバイス開発ユニット

プリンティング・エレクトロニクスにより作製した電極に誘電泳動現象を発現させることで微粒子を吸着する静電集塵用電極として応用。流路断面積が変化する高分子樹脂製マイクロ流体デバイスと組み合わせることで、流体のせん断力微粒子と静電気力を用いて微粒子を分離する。分離後、回収流路を用いてソーティングを実施することで微粒子を対象にしたクロマトクグラフィー技術としての実用化を目指す。

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消防防災活動におけるドローンの利活用に向けて

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アジアの宗教紛争・民族問題と安全保障

1991年以降、中国、インド、ネパール、ミャンマー、カンボジア、ラオス、タイ、ベトナム等で、宗教問題や民族紛争に関する現地調査を継続してきた。主要なテーマは「チベット問題」と「イスラーム紛争」である。「宗教NGO」という視点から、穏健な「宗教ネットワーク」「民族コミュニティ」形成の糸口を明示し、紛争解決の有効な方策を提示する。日本社会が抱える弱点の一つは、「民族問題やイスラーム社会への理解不足」である。一連の研究が、テロ事件の背景や海外在住邦人の安全確保など、日本の安全保障及び民間企業・個人が海外で活動する際の安全確保に資することを目指す。

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絹フィブロインを用いた酵素膜の作製と拡張ゲートFET型バイオセンサーへの応用

本研究室が行っている研究課題の一つに「連続モニタリング可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」があります。近年,低侵襲でバイオマーカを検査できるパッチ式バイオセンサーの開発に関心が高まっています。我々は,市販のMOSFETのゲート端子に酵素膜を形成した拡張電極を接続して,グルコース(糖),クレアチニン,尿素窒素を検出するための拡張ゲートFET(EGFET)型バイオセンサーの開発を行っています。本研究シーズは,絹フィブロインを用いた酵素膜の作製とEGFET型バイオセンサー回路の設計です。

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降雨量観測に基づく土砂災害発生危険度予測・監視に関する研究

 都市デザイン工学科の地盤領域(地盤防災研究室、地盤環境工学研究室)では,近年多発する豪雨や来たるべき巨大地震により山腹斜面や土構造物が崩壊する危険度を予測・評価するためのさまざまな研究を行っています.このうち,降雨量観測に基づく土砂災害発生危険度予測・監視に関する研究を紹介します.

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高速ロールキャスターによるアルミニウム合金板の鋳造

ロール周速30m/min以上,冷却速度2000℃/s以上でアルミニウム合金板が鋳造可能な双ロールキャスターと単ロールキャスターの開発を行ってきた.溶湯から直接薄板の高速鋳造が可能であるため,省工程・省エネルギーの利点がある.また,高い冷却速度によりリサイクル材に含まれる金属間化合物を微細粒状化し,不純物を部外化することができる.つまりアップグレードリサイクルが可能になる.また,中心線偏析は,双ロールキャスターに特徴的な欠陥であるが,これを解決するためにスクレイパーを装着した単ロールキャスターを開発した.

+1
森内 隆代

軟質塩ビおよび可塑剤の新規物性評価法

プロトン核磁気横緩和時間T₂に着目したパルスNMR分光計測法は、1)成形・調整することなく使用できる非破壊検査法であり かつ 2)経時変化も含めて容易に観測できることや、3)どのような形状の複合材料でもそのまま測定可能というこれからの新しい物性評価法に望まれる資質を有している上、4)分子運動性に対応する成分の測定が可能という他の評価法に例を見ない非常に特徴的な物性評価法として期待されています。本研究では、昨今の世界的問題である塩ビ製品中の可塑剤の動的挙動を評価する汎用性の高い物性評価法としての展開を目指しています。

+5
長森 英二

日本随一の教育・実証用バイオリアクターで「持続可能型社会」に貢献

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)のプロジェクト「カーボンリサイクル実現を加速するバイオ由来製品生産技術の開発」において、植物由来原料からバイオ由来製品を生産する技術の開発・最適化を迅速化するための技術開発を行っています。標準化・試作支援・技術者育成の3つを柱にして取り組んでいます。

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