論文詳細
大学院自然科学研究科
自然科学系
#学位論文
コンクリート被覆を用いた腐食鋼矢板水路の保護工法の開発に関する研究
- AI解説：
- 戦後の日本では、農業を支えるために多くの水利施設が作られましたが、これらの施設はどんどん古くなっており、事故が増えています。限られた予算でこれらの施設を長持ちさせるために、コストを減らしながら、施設の寿命を延ばす方法が求められています。特に、
鋼矢板 ( 鉄でできた板を地面に打ち込んで,水や土を支えるために使います。)
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大学院自然科学研究科
自然科学系
#学位論文
コンクリート被覆を用いた腐食鋼矢板水路の保護工法の開発に関する研究
AI解説
- 背景と目的：
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戦後の日本における食糧増産期や高度経済成長期に、多くの農業水利施設が整備されました。これにより、ダムや用排水路といった施設が全国に広がり、農業生産を支える重要な役割を果たしています。しかし、これらの施設は経年劣化により多くが標準耐用年数を超えており、突発事故の発生が増加しています。このような状況の中で、限られた予算の中で効率的かつ効果的な維持管理を行うためには、ライフサイクルコスト（LCC）の低減および施設の長寿命化が求められています。特に、鋼矢板を用いた農業用用排水路は腐食が進行しており、その対策が急務です。本研究は、腐食した鋼矢板にコンクリートを被覆し、鋼矢板‐コンクリート複合材として補修する技術の開発を目的としています。
- 主要な発見：
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研究の結果、以下の主要な発見がありました：
1. 鋼矢板の腐食は供用年数の増加とともに進行し、特に干満帯付近で顕著に進行していることが確認されました。
2. 鋼矢板‐コンクリート複合材は、コンクリートの力学特性に強く影響を受け、曲げ変形の抑制効果が確認されました。
3. AEパラメータ解析により、既設鋼矢板単材は長期供用に伴う損傷蓄積による材料安定性の低下がみられましたが、コンクリートを被覆することで材料安定性の改善効果が確認されました。
4. 引張試験の結果、既設鋼矢板にコンクリートを被覆した供試体は十分な付着力を有し、実構造物に対して一体性を持つことが確認されました。
- 方法論：
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研究では、以下の方法論を採用しました：
1. 実験室内および実構造物において曲げ載荷試験を実施し、鋼矢板‐コンクリート複合材の曲げ特性を評価しました。
2. AE（アコースティック・エミッション）法を用いて、曲げ載荷時に発生する破壊挙動を計測し、鋼矢板‐コンクリート複合材の材料安定性を評価しました。
3. デジタル画像相関法（DICM）を用いて、供試体の載荷時および除荷時の変位特性を計測しました。
4. 引張試験により、鋼矢板とコンクリートの付着特性を評価しました。
5. 赤外線サーモグラフィ法とセミバリオグラム解析を用いて、鋼矢板の腐食状態や鋼矢板‐コンクリート複合材の構造欠損を評価しました。
- 結論と意義：
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本研究の結論と意義は、以下の通りです：
1. 鋼矢板の腐食進行とその特性を明らかにし、鋼矢板‐コンクリート複合材が腐食対策として有効であることを示しました。
2. 鋼矢板‐コンクリート複合材による補修技術は、既存の腐食対策よりも効果的かつ耐久性に優れていることが明らかになりました。
3. 赤外線サーモグラフィ法とセミバリオグラム解析を用いた新しい非破壊検査手法を確立し、補修前後の構造状態を効率的に評価できることを示しました。
4. 本技術を適用することで、農業水利施設の長寿命化とLCCの低減が期待できるため、今後の施設維持管理に大いに貢献します。
- 今後の展望：
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今後の展望としては、以下の点が挙げられます：
1. 鋼矢板‐コンクリート複合材の更なる実証実験を行い、実構造物への適用性をさらに検証する必要があります。
2. 非破壊検査技術のさらなる改良を進め、より効率的かつ正確な診断手法を確立することが求められます。
3. 環境条件や現場条件に応じた最適な補修技術の開発と普及を推進し、全国の農業水利施設の維持管理に貢献することが期待されます。
4. 本技術の経済性評価を行い、ライフサイクルコストの削減効果を具体的に示すことで、公共投資の有効活用に寄与することが可能です。
5. 他のインフラ施設への応用可能性を探求し、鋼矢板‐コンクリート複合材の利用範囲を拡大することが期待されます。
- 背景と目的：
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戦後の日本では、農業を支えるために多くの水利施設が作られましたが、これらの施設はどんどん古くなっており、事故が増えています。限られた予算でこれらの施設を長持ちさせるために、コストを減らしながら、施設の寿命を延ばす方法が求められています。特に、
鋼矢板 ( 鉄でできた板を地面に打ち込んで,水や土を支えるために使います。)
- 主要な発見：
-
1.
鋼矢板 ( 鉄でできた板を地面に打ち込んで,水や土を支えるために使います。)
2. 鋼矢板にコンクリート ( セメント,水,砂,砂利を混ぜて固めたもので,建物や道路などに使います。)
3. 鋼矢板にコンクリートを被せると、材料の安定性が向上しました。
4. 鋼矢板とコンクリートを組み合わせると、しっかりとくっついて長持ちすることが分かりました。
- 方法論：
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1. 曲がり試験を行い、
鋼矢板 ( 鉄でできた板を地面に打ち込んで,水や土を支えるために使います。) コンクリート ( セメント,水,砂,砂利を混ぜて固めたもので,建物や道路などに使います。)
2.AE法 ( 材料が壊れるときに出る音を使って,その材料の状態を調べる方法です。)
3. デジタル画像で変形の特性を測定しました。
4. 引張試験で鋼矢板とコンクリートの付着力を確認しました。
5. 赤外線カメラを使って腐食状態や欠陥を調べました。
- 結論と意義：
-
1.
鋼矢板 ( 鉄でできた板を地面に打ち込んで,水や土を支えるために使います。) コンクリート ( セメント,水,砂,砂利を混ぜて固めたもので,建物や道路などに使います。)
2. 鋼矢板とコンクリートを組み合わせた修理方法は他の方法よりも効果的で長持ちします。
3. 新しい非破壊検査 ( 物を壊さずに,その内部の状態を調べる方法です。)
4. この技術を使うことで、施設の寿命を延ばし、コストを削減できるため、今後の維持管理に大いに貢献します。
- 今後の展望：
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1. 実際の施設での試験を行い、適用できるかをさらに検証します。
2.非破壊検査 ( 物を壊さずに,その内部の状態を調べる方法です。)
3. 環境や現場に応じた最適な修理技術を開発し、全国での施設管理に役立てます。
4. 経済性評価を行い、コスト削減効果を具体的に示します。
5. 他のインフラ施設への応用を探り、利用範囲を広げます。
- 何のために？：
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日本では昔から農業のために水を使う
施設 がたくさん作られました。でも、これらの施設 は古くなっていて、事故 が増 えています。少ないお金でこれらの施設 を長く使えるようにする方法 が必要 です。特 に、鋼 矢板( 鉄でできた板で、水をせき止めたり土を支 えたりするために使います。古くなるとさびやすいです。) 修理 方法 を研究しました。
- 何が分かったの？：
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1.
鋼 矢板( 鉄でできた板で、水をせき止めたり土を支 えたりするために使います。古くなるとさびやすいです。) 特 に水面の近くで目立ちます。
2.鋼 矢板にコンクリート ( 砂 や石、セメントを混 ぜたもので、建物 や道路などを作るために使います。非常 に硬 くて丈夫 です。)
3.鋼 矢板にコンクリートをかけると、材料 が安定します。
4.鋼 矢板とコンクリートを一緒 に使うと、しっかりとくっついて長持ちします。
- どうやったの？：
-
1. 曲がるかどうか
試験 して、鋼 矢板( 鉄でできた板で、水をせき止めたり土を支 えたりするために使います。古くなるとさびやすいです。) コンクリート ( 砂 や石、セメントを混 ぜたもので、建物 や道路などを作るために使います。非常 に硬 くて丈夫 です。) 特性 ( 物や材料 が持っている特徴 や性質 のことです。例 えば、強さや耐久性 などがあります。)
2. 音を使って、材料 が安定しているかどうか調べました。
3.デジタル 画像 ( コンピュータで見たり保存 したりできる写真や絵のことです。変形 の様子を調べるのに使われます。) 変形 の様子を測定 しました。
4.引 っ張 る試験 で、鋼 矢板とコンクリートのくっつき具合を確認 しました。
5.赤外線カメラ ( 目には見えない赤外線を使って、物の表面温度を測 るカメラです。さびや欠 けた部分を調べるのに使われます。) 欠 けた部分を調べました。
- 研究のまとめ：
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1.
鋼 矢板( 鉄でできた板で、水をせき止めたり土を支 えたりするために使います。古くなるとさびやすいです。) コンクリート ( 砂 や石、セメントを混 ぜたもので、建物 や道路などを作るために使います。非常 に硬 くて丈夫 です。) 方法 が有効 だとわかりました。
2.鋼 矢板とコンクリートを使った修理 方法 は、他の方法 よりも効果的 で長持ちします。
3. 新しい方法 で壊 さずに検査 ができ、修理 前後の状態 を効率 よく調べられることがわかりました。
4. この技術 を使うと、施設 の寿命 を延 ばし、コストを減 らせます。今後の管理 に役立ちます。
- これからどうする？：
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1. 本物の
施設 で試験 して、この方法 が使えるかを確認 します。
2.検査 技術 を改良 し、もっと効率的 で正確 な方法 を作ります。
3.環境 や場所に合わせた最適 な修理 技術 を開発し、全国で役立てます。
4. コストを調べて、どれだけお金が節約 できるかを示 します。
5. 他の施設 でもこの技術 を使えるように研究します。
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