Experimental investigations of transition and film boiling in a liquid-saturated porous bed are reported. The porous bed contained in a vertical circular cylinder is made up of packed spherical beads whose diameters range from 1.0 to 16.5 mm, while the depth of the bed overlying the heating surface varies from 10 to 300 mm. Water and fluorocarbon refrigerants R-11 and R-113 are adopted as testing liquids. Special attention is focused on the effect of the diameter of spherical beads on boiling heat transfer in the transition boiling region. It is found that for the small bead diameters the steady boiling heat transfer rises monotonically with temperature from nucleate boiling through the film boiling region, without going through a local maximum.

概要：鉄筋コンクリート(RC)部材内で生じる鉄筋腐食の進展を観察できれば，鉄筋腐食の不均一さ(腐食の空間 分布)の程度と形成過程の理解，あるいは，それと部材表面に表れる腐食ひび割れ幅・密度の関係の把握など，RC 構造物の維持管理の高度化につながる情報が得られると期待される。本研究では，RC 部材内の鉄筋腐食成長過程の X 線撮影による観察の可能性を検討した。まず，腐食量が既知の鉄筋を埋め込んだ RC 供試体の X 線撮影を行い，腐 食量を精度良く再現するための撮影方法やディジタル画像処理方法，あるいは精度に及ぼすかぶりや水セメント比の 影響などを検討した。次いで，電食にて劣化させた RC 部材を連続的に X 線撮影することで，鉄筋腐食成長過程，鉄 筋腐食量と腐食ひび割れ幅の関係，あるいはそれらが部材曲げ耐力に及ぼす影響に関する基礎資料を得た。 キーワード：X 線，ディジタル画像処理，鉄筋腐食，塩害，鉄筋コンクリート構造物 1. はじめに 塩害環境下にある既存の鉄筋コンクリート(RC)構造 物では，部材内で生じている鉄筋腐食の状態を精度良く 把握することがその維持管理において重要である。目視 検査で得られた腐食ひび割れ幅から RC 部材内の鉄筋腐 食量を推定し，その結果を用いて構造物の現時点の安全 性や将来的な残存寿命の評価などが行われている 1), 2), 3) 。 現状では，部材内で不均一に進展している鉄筋腐食の空 間分布の表現が困難であり，また，コンクリート表面に 表れる腐食ひび割れから推定される鉄筋腐食量にも非常 に大きなバラツキが含まれる。このため，最も断面力が 大きな位置に最大の鉄筋腐食量が生じるとの仮定を設け たり，腐食ひび割れ幅から鉄筋腐食量を推定する際に， 過度に安全側の値を与えたりしている 4), 5) 。これらの解 決には，RC 部材内で不均一に生じる鉄筋腐食の成長過 程や，それと部材表面に表れる腐食ひび割れ幅・密度の 関係などを把握する必要がある。しかしながら，鉄筋は コンクリート内に存在しており，鉄筋腐食の成長を連続 して実験的に観察することは極めて困難である。 コンクリート内部で生じるひび割れ進展の解明に X 線 技術を適用した事例がある。X 線は，可視光と比べ短い 波長をもつ電磁波であり，屈折率が 1 に近く，透過力が 大きい性質を有している。この性質を利用して，大塚・ 武田の研究グループは，世界に先駆け，X 線技術をコン クリート構造物に適用し，フラクチャープロセスゾーン の挙動解明などを精力的に行ってきた 6), 7), 8) 。また，近 年は，X 線 CT を用いたコンクリート円柱供試体の撮影 も行われており，骨材や空隙の三次元的な位置・寸法に 関する情報の抽出も試みられている 9), 10) 。X 線により撮 影された画像を適切に処理することで，これまで可視化 できなかったコンクリート内のひび割れや骨材の分布な どをとらえている。 この X 線技術により，RC 部材内の鉄筋腐食状態を可 視化できれば，鉄筋腐食の成長過程を連続的に撮影する ことが可能となり，鉄筋腐食の空間分布をモデル化する ための情報，さらには，鉄筋腐食とコンクリート表面に 表れる腐食ひび割れ幅・密度の関係等について，有用な 情報を得ることができると期待される。ただし，健全時 から，例えば，10%程度の断面欠損が生じたコンクリー ト内の鉄筋の状態を X 線により定量的に評価可能である のかは明らかでなく，このような研究目的の達成に X 線 技術が適用できるのかをまず確認する必要がある。 本研究は，上記の背景のもと，X 線によりコンクリー ト内の鉄筋腐食の状態を撮影し，鉄筋の非腐食域の境界 を捉えるためのディジタル画像処理方法などを検討する。 具体的には，予め電食にて腐食させた，腐食量と腐食の 分布が既知の鉄筋をコンクリート中に埋め込み，その状 *1 早稲田大学教授 創造理工学部社会環境工学科 博士(工学) (正会員) Synopsis: It is important to estimate the amount of corrosion products in existing RC structures subjected to chloride attack.However, the corrosion process of rebar has not been investigated because of difficulties with observing it. Recently, X-ray technology has been applied to the visualization of concrete cracking to investigate the behavior of fracture process zone in concrete. In this study, digital picture processing method to estimate the amount of corrosion products in RC members is provided for X-ray photography. Then, based on the observation of deteriorated RC member using X-ray photography, corrosion process of rebar is visualized, and the effects of the amount of corrosion products on the corrosion cracking width and flexural strength of RC beam are examined.

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