広島大学大学院 先進理工系科学研究科
社会基盤環境工学プログラム
土木構造工学研究室 半井研究室

Research

コンクリート構造物の構造性能評価

鉄筋コンクリート構造物の構造性能のうちでも特に重要なせん断破壊に着目した研究を行っています．せん断破壊は脆性的で危険な破壊形態であり，これを正しく予測し適切な対策を行うことが，コンクリート構造物の崩壊を阻止するために重要です．我々の研究グループでは，コンクリートの収縮，コンクリートに使用される骨材の破壊特性，膨張コンクリートの膨張などの材料特性を考慮した構造性能の評価に取り組んでいます．

主な発表論文

  • Kenichiro Nakarai, Shigemitsu Morito, Masaki Ehara, and Shota Matsushita: Shear strength of reinforced concrete beams: concrete volumetric change effects, Journal of Advanced Concrete Technology, Vol.14, pp.229-244, 2016. https://doi.org/10.3151/jact.14.229
  • 兵頭彦次，佐藤良一，河合研至，半井健一郎：せん断補強筋のないRCはりのせん断耐荷挙動に及ぼすコンクリートの収縮の影響，土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造），Vol.73，No.1，pp.50-69，2017. https://doi.org/10.2208/jscejmcs.73.50
  • Kenichiro Nakarai, Ryoichi Sato, Yuko Ogawa, Kenji Kawai: Shear strength of reinforced limestone aggregate concrete beams, ACI Structural Journal, Vol. 114, Issue: 4, pp.1007-1017, 2017. https://doi.org/10.14359/51689725
  • Halwan Alfisa Saifullah, Kenichiro Nakarai, Van Piseth, Nobuhiro Chijiwa, Koichi Maekawa: Shear creep failures of RC slender beams without shear reinforcement, ACI Structural Journal, Vol.114, Issue.6, pp.1581-1590, 2017. https://doi.org/10.14359/51700916

コンクリート構造物の耐久性評価

鉄筋コンクリート構造物の耐久性は最近の重要課題です．我々の研究グループでは，劣化メカニズムに関する研究に加え，特に新設構造物における品質確保に関する研究を精力的に行っています．表層透気試験や散水試験などの非破壊試験によって建設直後のコンクリート構造物の耐久性能を確認することで，質の高いコンクリート構造物の実現に貢献します．

主な発表論文

  • Nakarai Kenichiro, Shitama Koichiro, Nishio Sohei, Sakai Yuya, Ueda Hiroshi, and Kishi Toshiharu: Long-term permeability measurements on site-cast concrete box culverts, Construction and Building Materials, Vol.198, pp.777-785, 2019. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.263
  • May Huu Nguyen, Kenichiro Nakarai, Yasutaka Kubori, Sohei Nishio: Validation of simple nondestructive method for evaluation of cover concrete quality, Construction and Building Materials, Vol.201, pp.430-438, 2019. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.109
  • May Huu Nguyen, Kenichiro Nakarai, and Sohei Nishio: Durability index for quality classification of cover concrete based on water intentional spraying tests, Cement and Concrete Composites, Vol.104, pp.103355, 2019. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103355
  • Verónica Bueno, Kenichiro Nakarai, May Huu Nguyen, Roberto Juan Torrent, and Isao Ujike: Effect of surface moisture on air-permeability kT and its correction, Materials and Structures, Vol.54, 89, 2021. https://doi.org/10.1617/s11527-021-01666-1

膨張コンクリートの性能評価

膨張材は，コンクリートの収縮問題を解決し，構造物の性能を向上させる有効な材料です．我々の研究グループでは，膨張コンクリートの基本特性である拘束膨張ひずみの簡易測定や耐久性，さらには構造性能に関する研究を行っています．膨張コンクリートはコンクリート製品工場で使用されることが多いことから，蒸気養生の影響に関しても詳細な検討を行っています．

主な発表論文

  • Hoang Viet Nguyen, Kenichiro Nakarai, Akeru Okazaki, Hideaki Karasawa, Yuji Tadokoro, and Masato Tsujino: Applicability of a simplified estimation method to steam-cured expansive concrete, Cement and Concrete Composites, Vol.95, pp. 217-227, 2019. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.11.002
  • Hoang Viet Nguyen, Kenichiro Nakarai, Kien Hoang Pham, Saeko Kajita, and Takahiro Sagawa: Effects of slag type and curing method on the performance of expansive concrete, Construction and Building Materials, Vol.262, 120422, 2020. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120422

セメント改良土の性能評価

セメントあるいはセメント系固化材を使用した地盤改良（セメント改良）は，軟弱地盤の改良や土構造物の構築などに広く活用されています．セメント改良は，これまで主に地盤工学分野で研究されてきましたが，我々の研究グループでは，コンクリートと自然地盤の中間材料と位置づけ，セメント化学やコンクリート工学の知見をもとに物理化学的な分析による性能評価に取り組んでいます．

主な発表論文

  • Kenichiro Nakarai and Tomomi Yoshida: Effect of carbonation on strength development of cement-treated Toyoura silica sand, Soils and Foundations, Vol.55, Issue.4, pp.857–865, 2015. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2015.06.016
  • Lanh Si Ho, Kenichiro Nakarai, Yuko Ogawa, Takashi Sasaki, and Minoru Morioka: Effect of internal water content on carbonation progress in cement-treated sand and effect of carbonation on compressive strength, Cement and Concrete Composites, Vol.85, pp.9-21, 2018. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.09.016
  • Lanh Si Ho, Kenichiro Nakarai, Myriam Duc, Alain Le Kouby, Abdelhak Maachi, and Takashi Sasaki: Analysis of strength development in cement-treated soils under different curing conditions through microstructural and chemical investigations, Construction and Building Materials, Vol.166, pp.634-646, 2018. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.01.112

放射性廃棄物処分施設における人工バリアの性能評価

原子力発電所などから発生する放射性廃棄物の処分が世界的な課題となっています．日本では，諸外国と同じく地下に処分施設を建設することが実施あるいは計画されていますが，安全な処分を行うためにセメント系材料を用いた人工バリアが活用されます．我々の研究グループでは，特に周辺のベントナイトとの化学的相互作用に着目してセメント系材料の長期安定性に関する研究を行っています．

主な発表論文

  • Kenichiro Nakarai, Masahito Shibata, Hiroyuki Sakamoto, Hitoshi Owada and Georg Kosakowski: Calcite precipitation at cement–bentonite interface. Part 1: Effect of carbonate admixture in bentonite, Journal of Advanced Concrete Technology, Vol.19, No.5, pp.433-446, 2021. https://doi.org/10.3151/jact.19.433
  • Kenichiro Nakarai, Masaki Watanabe, Kiyoshi Koibuchi and Georg Kosakowski: Calcite Precipitation at Cement–Bentonite Interface. Part 2: Acceleration of Transport by an Electrical Gradient, Journal of Advanced Concrete Technology, Vol.19, No.5, pp.447-461, 2021. https://doi.org/10.3151/jact.19.447
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