JP2017211209A - レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法および長期信頼性評価システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法である。実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度の雰囲気で、レジンコンクリートの骨材表面の炭酸塩化を促進する工程を含み、そのレジンコンクリートの強度低下挙動を測定してそのレジンコンクリートの実際の環境における強度低下挙動を推定することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
恒常槽にレジンコンクリートの更なるサンプルを設置し、複数の前記更なるサンプルについてそれぞれ異なる各CO2濃度の条件下で加速試験を行った後に強度試験を行い、各CO2濃度において初期強度に対して一定の低下率に達するまでの時間から強度のCO2濃度依存性を求める工程とを有し、
強度の温度依存性と強度のCO2濃度依存性との組み合わせから、所望のレジンコンクリートの設置環境下の湿度、温度、およびCO2濃度における経年劣化の推定を行うことを特徴とする、レジンコンクリートの長期信頼性評価方法である。
レジンコンクリートの複数のサンプルについて、実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度(Dm、Dn)で加速試験を行い、複数のサンプルを劣化させる加速試験工程であって、実質的に一定のCO2濃度(Dm、Dn)が、複数のサンプル毎に異なるCO2濃度(Dm、Dn)である加速試験工程と、
異なるCO2濃度で加速試験された複数のサンプルについて強度測定を行い、劣化させた複数のサンプルについての強度の経時変化を測定する測定工程と、
複数のサンプルの各CO2濃度(Dm、Dn)における所定の強度までの各経過時間(tm、tn)を算出する算出工程と、
各CO2濃度(Dm、Dn)および各経過時間(tm、tn)から、所望のCO2濃度(Dx)での強度低下時間(tx)を推定評価する評価工程と、
を含む、レジンコンクリートのCO2濃度依存性強度低下時間を評価する方法である。
tx=tm÷(Dx/Dm) (1)
を導出する導出工程を含むことが好ましい。
レジンコンクリートの複数の更なるサンプルについて、実質的に一定の温度(Tm、Tn)、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度で加速試験を行い、複数のサンプルを劣化させる加速試験工程であって、実質的に一定の温度(Tm、Tn)が、複数の更なるサンプル毎に異なる温度(Tm、Tn)である加速試験工程と、
異なる温度で加速試験された複数の更なるサンプルについて強度測定を行い、劣化させた複数の更なるサンプルについての強度の経時変化を測定する測定工程と、
複数の更なるサンプルの各温度(Tm、Tn)における強度の経時変化から、強度低下速度(Vm、Vn)を各々算出する算出工程と、
各温度(Tm、Tn)および各強度低下速度(Vm、Vn)から、アレニウスの式(2)に基づき、
k=A・exp(−Ea/RT) (2)
(ここで、k:速度定数,A:頻度因子,Ea:活性化エネルギー、R:気体定数,T:絶対温度)
活性化エネルギー(Ea)を算出する算出工程と、
算出された活性化エネルギー(Ea)から、所望の温度での強度低下速度の温度依存性推定式を導出する第1導出工程と、
強度低下時間のCO2濃度依存性と強度低下速度の温度依存性とを組み合わせて、所望の温度および所望のCO2濃度での強度低下速度の温度・CO2濃度依存性推定式を導出する第2導出工程と、
を含む、レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法である。
Vx=exp[(Ea/R)(1/Tm−1/Tx)]×Vm (3)
を導出する工程を含み、
第2導出工程が、強度低下速度の温度依存性と強度低下時間のCO2濃度依存性推定とを組み合わせて、所望の温度(Tx)および所望のCO2濃度(Dx)での強度低下速度(Vx)の温度・CO2濃度依存性推定式(4)
Vx=(Dx/Dm)・exp[(Ea/R)(1/Tm−1/Tx)]×Vm (4)
を導出する工程を含むことが好ましい。
恒常槽において、実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度の雰囲気で、レジンコンクリートの骨材表面の炭酸塩化が促進されるようになっていることを特徴とする、レジンコンクリートの加速試験装置である。
これまでレジンコンクリートの強度低下の原因は主にレジンコンクリートに用いられている不飽和ポリエステル樹脂の加水分解によるものと考えられてきた。しかしながら、レジンコンクリートは不飽和ポリエステル樹脂以外にも、骨材や砂、炭酸カルシウムなどが含まれている複合材料であるため、樹脂以外の材料の劣化や樹脂と他の材料の界面の付着力の低下なども強度低下に寄与する可能性がある。
CaSiO3+2CO2+H2O → Ca2++2HCO3 -+SiO2
Ca2++2HCO3 - → CaCO3+H2O+CO2
CaCO3+H2O+CO2 ⇔ Ca(HCO3)2
本発明を実施するための形態の一例は、レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法であって、実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度の雰囲気で、レジンコンクリートの骨材表面の炭酸塩化を促進する工程を含み、レジンコンクリートの強度低下挙動を測定してレジンコンクリートの実際の環境における強度低下挙動を推定することを特徴とする、レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法である。
恒常槽において、実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度の雰囲気で、レジンコンクリートの骨材表面の炭酸塩化が促進されるようになっていることを特徴とする。長期信頼性評価システムは、さらに一定時間経過ごとにサンプルの強度を測定するための測定装置と、レジンコンクリートの温度依存性強度低下速度およびCO2濃度依存性強度低下時間を計算するための計算装置とを備えたことを特徴とする。なお、図2においては、ブレンダから高CO2大気が恒常槽に導入される例が示されているが、一般的な大気のCO2濃度での気体が導入されてもよい。
まず、湿度とCO2濃度は一定で、温度のみを複数のサンプル毎に異なる温度に設定した状態で、レジンコンクリートの加速劣化試験を行う。ここで用いたレジンコンクリートは骨材および砂が80%、重質炭酸カルシウム10%、不飽和ポリエステル樹脂10%を混合し硬化させたものである。
k=A・exp(−Ea/RT) (2)
であるため、
k/A=exp(−Ea/RT)
と変形すれば、このk/Aが強度低下の傾き(劣化速度V)となる。
Vx/V100=exp(−Ea/RTx)/exp(−Ea/RT100)
対数を取ると、次のように変形でき、
ln(Vx/V100)=(−Ea/RTx)−(−Ea/RT100)
⇒ln(Vx/V100)=(Ea/R)(1/T100−1/Tx)
⇒Vx/V100=exp[(Ea/R)(1/T100−1/Tx)]
Vx=exp[(Ea/R)(1/T100−1/Tx)]×V100
(100℃の場合を基準にした強度低下速度の温度依存性推定式。T100,Txには絶対温度(K)を代入するので100℃のときは100+273=373(K)、x℃のときはx+273(K)を代入する。)
このようにして、例えば10℃や20℃といった実際の使用温度域の劣化速度Vを算出し、寿命を評価することができる
本発明を実施するための形態の別の例は、レジンコンクリートのCO2濃度依存性強度低下時間を評価する方法であって、
レジンコンクリートの複数のサンプルについて、実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度(Dm、Dn)で加速試験を行い、複数のサンプルを劣化させる加速試験工程であって、実質的に一定のCO2濃度(Dm、Dn)が、複数のサンプル毎に異なるCO2濃度(Dm、Dn)である加速試験工程と、
異なるCO2濃度で加速試験された複数のサンプルについて強度測定を行い、劣化させた複数のサンプルについての強度の経時変化を測定する測定工程と、
複数のサンプルの各CO2濃度(Dm、Dn)における所定の強度までの各経過時間(tm、tn)を算出する算出工程と、
各CO2濃度(Dm、Dn)および各経過時間(tm、tn)から、所望のCO2濃度(Dx)での強度低下時間(tx)を推定評価する評価工程と、
を含む、レジンコンクリートのCO2濃度依存性強度低下時間を評価する方法である。
tx=tm÷(Dx/Dm) (1)
を導出する導出工程を含んでもよい。
上記レジンコンクリートの温度依存性強度低下速度を評価する方法と同様に、ただし温度および湿度は一定で、CO2濃度のみを複数のサンプル毎に異なるCO2濃度に設定した状態に替えて、レジンコンクリートの加速劣化試験を行う。
TCO2-H1=TCO2-H2(DCO2-H2/DCO2-H1)
Tx=TCO2-H÷(Dx/DCO2-H)
(強度低下時間のCO2濃度依存性推定式。)
に基づき、通常のCO2濃度(約350ppm)で強度が初期値の75%に達する時間は、63時間÷(350ppm/3500ppm)≒630時間と算出できる。
Tx=TCO2-H÷(Dx/DCO2-H)Z
強度低下速度の温度依存性推定式作成の説明において、(100℃でなく)y℃で加速試験を行った際の劣化速度Vyから、実際の使用環境の温度x℃での劣化速度Vxの推定式を算出すると、以下になる:
Vx=exp[(Ea/R)(1/Ty−1/Tx)]×Vy
(y℃の場合を基準にした強度低下速度の温度依存性推定式。前記した所望の温度(Tx)での強度低下速度(Vx)の温度依存性推定式(3)に対応する。)
Vx=(DCO2/DCO2-H)・exp[(Ea/R)(1/Ty−1/Tx)]×Vy
(所望の温度(Tx)および所望のCO2濃度(Dx)での強度低下速度(Vx)の温度・CO2濃度依存性推定式。前記した所望の温度(Tx)および所望のCO2濃度(Dx)での強度低下速度(Vx)の温度・CO2濃度依存性推定式(4)に対応する。)
と表すことができる。この式を用いて、例えばある高温加速試験および高CO2濃度加速試験の結果から、実使用温度、CO2濃度での劣化速度を推定することができる。
Vx=(DCO2/DCO2-H)Z・exp[(Ea/R)(1/Ty−1/Tx)]×Vy
Claims (8)
- レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法であって、実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度の雰囲気で、レジンコンクリートの骨材表面の炭酸塩化を促進する工程を含み、レジンコンクリートの強度低下挙動を測定してレジンコンクリートの実際の環境における強度低下挙動を推定することを特徴とする、レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法。
- 恒常槽にレジンコンクリートのサンプルを設置し、複数の前記サンプルについてそれぞれ異なる各温度の条件下で加速試験を行った後に強度試験を行い、各温度における経過時間と強度の関係から活性化エネルギーを算出して強度の温度依存性を求める工程と、
恒常槽にレジンコンクリートの更なるサンプルを設置し、複数の前記更なるサンプルについてそれぞれ異なる各CO2濃度の条件下で加速試験を行った後に強度試験を行い、各CO2濃度において初期強度に対して一定の低下率に達するまでの時間から強度のCO2濃度依存性を求める工程とを有し、
強度の温度依存性と強度のCO2濃度依存性との組み合わせから、所望のレジンコンクリートの設置環境下の湿度、温度、およびCO2濃度における経年劣化の推定を行うことを特徴とする、レジンコンクリートの長期信頼性評価方法。 - レジンコンクリートのCO2濃度依存性強度低下時間を評価する方法であって、
レジンコンクリートの複数のサンプルについて、実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度(Dm、Dn)で加速試験を行い、複数のサンプルを劣化させる加速試験工程であって、実質的に一定のCO2濃度(Dm、Dn)が、複数のサンプル毎に異なるCO2濃度(Dm、Dn)である加速試験工程と、
異なるCO2濃度で加速試験された複数のサンプルについて強度測定を行い、劣化させた複数のサンプルについての強度の経時変化を測定する測定工程と、
複数のサンプルの各CO2濃度(Dm、Dn)における所定の強度までの各経過時間(tm、tn)を算出する算出工程と、
各CO2濃度(Dm、Dn)および各経過時間(tm、tn)から、所望のCO2濃度(Dx)での強度低下時間(tx)を推定評価する評価工程と、
を含む、レジンコンクリートのCO2濃度依存性強度低下時間を評価する方法。 - 評価工程が、各経過時間(tm、tn)のうちの1つの経過時間(tm)でのCO2濃度(Dm)を基準にした、所望のCO2濃度(Dx)での強度低下時間(tx)のCO2濃度依存性推定式(1)
tx=tm÷(Dx/Dm) (1)
を導出する導出工程を含む、請求項3に記載の方法。 - 請求項3または4に記載のレジンコンクリートのCO2濃度依存性強度低下時間を評価する方法を含む、レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法であって、
レジンコンクリートの複数の更なるサンプルについて、実質的に一定の温度(Tm、Tn)、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度で加速試験を行い、複数のサンプルを劣化させる加速試験工程であって、実質的に一定の温度(Tm、Tn)が、複数の更なるサンプル毎に異なる温度(Tm、Tn)である加速試験工程と、
異なる温度で加速試験された複数の更なるサンプルについて強度測定を行い、劣化させた複数の更なるサンプルについての強度の経時変化を測定する測定工程と、
複数の更なるサンプルの各温度(Tm、Tn)における強度の経時変化から、強度低下速度(Vm、Vn)を各々算出する算出工程と、
各温度(Tm、Tn)および各強度低下速度(Vm、Vn)から、アレニウスの式(2)に基づき、
k=A・exp(−Ea/RT) (2)
(ここで、k:速度定数,A:頻度因子,Ea:活性化エネルギー、R:気体定数,T:絶対温度)
活性化エネルギー(Ea)を算出する算出工程と、
算出された活性化エネルギー(Ea)から、所望の温度での強度低下速度の温度依存性推定式を導出する第1導出工程と、
強度低下時間のCO2濃度依存性と強度低下速度の温度依存性とを組み合わせて、所望の温度および所望のCO2濃度での強度低下速度の温度・CO2濃度依存性推定式を導出する第2導出工程と、
を含む、レジンコンクリートの強度低下挙動を推定する方法。 - 第1導出工程が、算出された活性化エネルギー(Ea)から、各温度(Tm、Tn)のうちの1つの温度(Tm)での強度低下速度(Vm)を基準にした、所望の温度(Tx)での強度低下速度(Vx)の温度依存性推定式(3)
Vx=exp[(Ea/R)(1/Tm−1/Tx)]×Vm (3)
を導出する工程を含み、
第2導出工程が、強度低下速度の温度依存性と強度低下時間のCO2濃度依存性推定とを組み合わせて、所望の温度(Tx)および所望のCO2濃度(Dx)での強度低下速度(Vx)の温度・CO2濃度依存性推定式(4)
Vx=(Dx/Dm)・exp[(Ea/R)(1/Tm−1/Tx)]×Vm (4)
を導出する工程を含む、請求項5に記載の方法。 - レジンコンクリートの加速試験装置であって、CO2供給部と、CO2供給部に接続されてCO2と気体とをブレンドしてCO2気体を製造するブレンダと、ブレンダに接続されてブレンダから送出されるCO2気体を収容する恒常槽と、ブレンダおよび恒常槽を制御するための制御部とを備え、
恒常槽において、実質的に一定の温度、実質的に一定の相対湿度、および実質的に一定のCO2濃度の雰囲気で、レジンコンクリートの骨材表面の炭酸塩化が促進されるようになっていることを特徴とする、レジンコンクリートの加速試験装置。 - 請求項7に記載の加速試験装置を含むレジンコンクリートの長期信頼性評価システムであって、一定時間経過ごとにサンプルの強度を測定するための測定装置と、レジンコンクリートの温度依存性強度低下速度およびCO2濃度依存性強度低下時間を計算するための計算装置とを備えたことを特徴とする、レジンコンクリートの長期信頼性評価システム。
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WO2022254536A1 (ja) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 日本電信電話株式会社 | レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデル |
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WO2022254536A1 (ja) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 日本電信電話株式会社 | レジンコンクリート劣化モデルの製造方法、レジンコンクリートの劣化予測方法及びレジンコンクリート劣化モデル |
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