コンクリートの断熱温度上昇量の推定方法、コンクリートの断熱温度上昇量の推定システム、コンピュータプログラム、記録媒体
【課題】高価な装置を必要とせず、小さな試験体を用いた実験から精度よくコンクリートの断熱温度上昇量を推定する方法を提供する。
【解決手段】推定の対象となるコンクリートを用いて作成した試験体１０の一以上の測定点３０における材齢と温度との関係を測定し、試験体１０の断熱温度上昇量を仮定し、試験体１０をモデル化した解析モデルを用いた数値解析により、解析モデルの測定点３０にあたる位置におけるある材齢での温度を求め、この温度が前記測定した材齢と温度との関係に合致する場合の仮定した断熱温度上昇量を前記コンクリートの断熱温度上昇量とする。
【解決手段】推定の対象となるコンクリートを用いて作成した試験体１０の一以上の測定点３０における材齢と温度との関係を測定し、試験体１０の断熱温度上昇量を仮定し、試験体１０をモデル化した解析モデルを用いた数値解析により、解析モデルの測定点３０にあたる位置におけるある材齢での温度を求め、この温度が前記測定した材齢と温度との関係に合致する場合の仮定した断熱温度上昇量を前記コンクリートの断熱温度上昇量とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆解析手法を用いた数値解析によりコンクリートの断熱温度上昇量を推定する方法、システム、コンピュータにこの方法を実行させるためのプログラム、及びこのプログラムが記録された記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート造などのコンクリートからなる構造物は、施工時に構造物を構成するコンクリートがセメント水和に起因して発熱し、内部に熱応力が作用することにより、ひび割れが発生することがある。このようにひび割れが発生してしまうと、耐久性及び止水性の低下を引き起こす。このため、コンクリート構造物の水和熱に起因する熱応力を数値解析により算出し、ひび割れを予測することが行われている。
【０００３】
ここで、このような温度応力解析を精度よく行うためには、コンクリートの断熱温度上昇量を適切に設定する必要がある。コンクリートの断熱温度上昇量を求める方法として、例えば、特許文献１に記載されているような断熱温度上昇試験装置を用いて、コンクリート試験体の設置される槽内の温度を制御することにより、コンクリート試験体を断熱状態を模した状態として断熱温度上昇量を測定する方法や、マスコンクリートを作成し、このマスコンクリートの中心付近を断熱状態とみなすことにより断熱温度上昇量を測定する方法が用いられている。
【特許文献１】特開２００６―１１８９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような断熱温度上昇試験装置は、ヒータ及び冷蔵機により槽内の温度を制御しているため、制御に起因する誤差が時間とともに累積され、測定精度が低下してしまう虞がある。また、装置自体が非常に高価であり、試験にコストがかかるという問題もある。
また、マスコンクリートを作成する方法では、正確に断熱状態を再現するためには、マスコンクリートを大容量にしなければならず、試験が大掛かりになるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、高価な装置を必要とせず、小さな試験体を用いた実験から精度よくコンクリートの断熱温度上昇量を推定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコンクリートの断熱温度上昇量の推定方法は、前記コンクリートを用いて作成した試験体の一以上の測定点における材齢と温度との関係を測定する温度履歴測定工程と、前記試験体の断熱温度上昇量を仮定し、前記試験体をモデル化した解析モデルを用いた数値解析により、前記解析モデルの前記測定点にあたる位置におけるある材齢での温度を求め、この温度が前記測定した前記材齢と温度との関係に合致する場合の前記仮定した断熱温度上昇量を前記コンクリートの断熱温度上昇量とする断熱温度上昇量推定工程と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記の方法において、前記温度履歴測定工程では、前記試験体を断熱材により囲繞した状態で前記材齢と温度との関係を測定し、前記断熱温度上昇量推定工程では、前記試験体及び前記断熱材をモデル化した解析モデルを用いて数値解析を行ってもよい。
【０００８】
また、前記断熱温度上昇量推定工程では、前記試験体の解析モデルを作成するモデル化ステップと、前記解析モデルの材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期条件設定ステップと、を行い、さらに、ｉ＝１、・・・、Ｎ−１の順序で、各ｉについて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量検討ステップと、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出する断熱温度上昇量算出ステップと、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する数値解析ステップと、を行うことにより、前記コンクリートの断熱温度上昇量を算出してもよい。
【０００９】
また、前記増分量検討ステップは、材齢ｔｉｍｅｉから材齢ｔｉｍｅｉ＋１までの間の仮の断熱温度上昇量の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）（以下、仮の増分量という）を複数通り設定する増分量仮定ステップと、前記設定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対して、前記仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記解析モデルの温度分布を数値解析により算出する試行解析ステップと、前記設定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する、材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記算出した温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点の温度との残差を算出することにより、前記仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差との関係を求める残差算出ステップと、前記求めた仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差との関係に基づき、増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量決定ステップと、からなるものであってもよい。
【００１０】
また、前記増分量決定ステップでは、前記仮定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する残差の二乗和を算出し、前記夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する前記算出した残差の二乗和の関係を曲線関数により近似し、前記近似した曲線関数において残差の二乗和が最小となる仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）を増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）としてもよい。
【００１１】
また、前記所定の数値解析手法として、時間領域における非定常熱伝導解析手法を用いてもよい。
【００１２】
また、本発明のコンクリートの断熱温度上昇の推定システムは、前記コンクリートを用いて作成した試験体の一点以上の測定点において測定された所定の時間内の温度変化に関する情報の入力を受け付ける入力受付手段と、前記試験体の解析モデルを作成するモデル化手段と、前記解析モデルの材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期状態設定手段と、ｉ＝１、・・・、Ｎの順序で、各ｉについて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定し、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出し、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する断熱温度上昇量推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明のコンピュータプログラムは、コンクリートの断熱温度上昇量を推定するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、コンクリートを用いて作成した試験体の少なくとも一点以上の測定点において測定された所定の時間内の温度変化に関する情報の入力を受け付けるステップと、予め作成された前記試験体をモデル化した解析モデルについて、材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期条件設定ステップと、を実行させ、さらに、ｉ＝１、・・・、Ｎ−１の順序で、各ｉについて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量検討ステップと、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出する断熱温度上昇量算出ステップと、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する数値解析ステップと、を実行させることにより、材齢ｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）での断熱温度上昇量を算出させることを特徴とする。
また、本発明は、上記のコンピュータプログラムが記録された記録媒体を含むものとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、試験体を用いた測定により得られた温度履歴に基づき、逆解析により断熱温度上昇量を推定するため、熱の出入りを考慮しながら断熱温度上昇量を推定することができる。このため、試験体を断熱状態とするための高価な装置を必要とせず、また、小さな試験体を用いた場合であっても、精度良くコンクリートの断熱温度上昇量を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のコンクリートの断熱温度上昇量の推定方法の一実施形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
本実施形態のコンクリートの断熱温度上昇量の推定方法は、断熱温度上昇量の推定の対象となるコンクリートを用いて試験体を作成し、この試験体の水和熱による温度上昇の履歴（以下、温度履歴という）を測定する工程と、試験体をモデル化した解析モデルを用いて解析を行い、測定した温度履歴に合致するような断熱温度上昇量を求める工程とを行うことにより、コンクリートの断熱温度上昇量を推定するものである。なお、断熱温度上昇量は、試験体の発熱量をコンクリートの熱容量により除したものである。
【００１６】
まず、試験体の温度履歴を測定する工程について説明する。図１は、試験体１０の温度履歴を測定する様子を示す図である。同図に示すように、断熱温度上昇量の推定の対象となるコンクリートを用いて、例えば円柱状の試験体１０を作成し、この試験体１０を発泡スチロールなどの断熱材２０により囲繞する。そして、試験体１０及び断熱材２０内に設定された複数の測定点３０に温度センサを設置しておき、各測定点３０における所定の時間までの温度履歴を測定する。測定点３０は、例えば、図１に示すように、試験体１０の高さ方向中央となる断面（図中破線で示す面）上に、試験体１０の中心から水平方向に外周に向かって等間隔に設定すればよい。なお、上記のように、試験体を断熱材２０の内部に埋設することにより、周囲への放熱量を減らすことができ、試験体における温度変化が大きくなるため、より精度良く断熱温度上昇量を推定することができる。
【００１７】
図２は、このようにして測定された試験体１０及び断熱材２０内の測定点における温度履歴の一例を示すグラフである。図中、実線は試験体１０の中心の測定点３０における温度履歴を、破線は断熱材２０の試験体１０との境界面から１０ｍｍの測定点３０における温度履歴を示す。同図に示すように、各測定点３０における温度は、コンクリートの発熱により材齢１日程度でピークとなり、その後、外部に放熱されることにより次第に低下する。
【００１８】
次に、上記の試験体１０及び断熱材２０を数値解析モデルにモデル化し、そのモデルを用いて解析を行い、測定した温度履歴に合致するような断熱温度上昇量を推定する工程を説明する。なお、以下に説明するステップ１００〜１２２における工程は、コンピュータが記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより行われる。
【００１９】
図３は、コンピュータを用いて断熱温度上昇量の推定を行う流れを示すフローチャートである。
まず、ステップ１００において、上記の温度履歴を測定した試験体１０及びその周囲の断熱材２０を、温度分布の解析に用いる数値解析手法に適合した数値解析モデルにモデル化する。また、試験体１０と断熱材２０との間の熱伝導率や、断熱材２０からの放熱量などの境界条件を設定する。
【００２０】
次に、ステップ１０２において、数値解析モデルにおける試験体及び断熱材の温度分布などの初期条件（すなわち、後述する材齢ｔｉｍｅ１における温度分布）を設定する。なお、本実施形態では、試験体の作成直後は、試験体内部で温度の偏りが発生していないとして、試験体内部の温度分布を一様に設定する。
また、ステップ１０４において、上記の測定により得られた各測定点における温度履歴の入力を受け付ける。
【００２１】
次に、ステップ１０６〜１２２において数値解析モデルを用いた解析を行い、同じ材齢における数値解析モデルと試験体との温度差である残差と、断熱温度上昇量との関係を求め、この関係に基づき、断熱温度上昇量の推定を行う。
なお、以下の処理において、変数ｉは材齢ｔｉｍｅのインデックス変数であり、初期値としてｉ＝１に設定されている。そして、ｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）は、所定の時間幅で設定した数値解析モデルの材齢を表す。
【００２２】
まず、ステップ１０６において、ｔｉｍｅｉ〜ｔｉｍｅｉ＋１の断熱温度上昇量の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）（以下、仮の増分量という）を複数通り仮定する。なお、上記のように、断熱温度上昇量は試験体の発熱量を、その熱容量により除したものであるため、断熱温度上昇量を設定する場合には、計算上は、数値解析モデルにおける単位時間あたりの発熱量を設定すればよい。
【００２３】
次に、ステップ１０８において、ステップ１０６において仮定した夫々の場合について、ｔｉｍｅｉにおける温度分布及び仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に基づき、ｔｉｍｅｉ＋１における温度分布を数値解析に基づき求める。なお、このような数値解析の手法としては、ＦＥＭなどにより時間領域で非定常熱伝導解析を行う手法（詳しくは、例えば、川原 睦人著、「有限要素法流体解析」株式会社日科技連出版、１９８５年３月８日第１版発行などを参照）を用いればよい。
【００２４】
次に、ステップ１１０において、ｔｉｍｅｉ＋１における各測定点における残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）を算出する。
【数１】
ここで、式（１）におけるＴｍ（ｘｊ）は、実験における測定点ｘｊの材齢ｔｉｍｅｉ＋１における測定値を示し、Ｔｅ（ｘｊ）は、ステップ１０８において数値解析により算出した温度分布における測定点ｘｊの材齢ｔｉｍｅｉ＋１での温度を示す。
【００２５】
次に、ステップ１１２において、上記のステップ１１０において得られた仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）の各値に対する残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）の値から、仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）との関係を、例えば、多次関数や、曲線関数などにより曲線近似し、この関係を表す近似式を求める。
【００２６】
次に、ステップ１１４において、上記求めた近似式における残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）が最小となる仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）の値を求める。このように残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）が最小となるということは、試験体１０の測定点３０において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１に相当する材齢における試験体の温度分布を、数値解析によってより正確に再現できているということを意味している。そこで、残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）が最小となる仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）の値を、ｔｉｍｅｉ〜ｔｉｍｅｉ＋１の断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）とする。
【００２７】
次に、ステップ１１６において、ｔｉｍｅｉ＋１の断熱温度上昇量を式（２）に基づき算出する。
Ｑ（ｔｉｍｅｉ＋１）＝Ｑ（ｔｉｍｅｉ）＋ΔＱ（ｔｉｍｅｉ） …（２）
【００２８】
次に、ステップ１１８において、ｉが予め設定された最終ステップである（すなわち、ｉ＝Ｎ−１である）場合には、処理を中止する。また、ｉが予め設定された最終ステップではない（すなわち、ｉ＜Ｎ−１である）場合には、ステップ１２０において、上記算出したＱ（ｔｉｍｅｉ＋１）及びｔｉｍｅｉにおける温度分布に基づきｔｉｍｅｉ＋１における温度分布を上記のステップ１０８と同様の解析手法を用いて算出し、ステップ１２２において、ｉ＝ｉ＋１として、ステップ１０６〜１１８を繰り返す。
【００２９】
以上の工程により、コンクリートの断熱温度上昇量を推定することができる。
図４は、本実施形態の推定方法により推定した断熱温度上昇量と、別途、断熱温度上昇試験装置を用いた実験により得られた断熱温度上昇量とを比較して示すグラフである。同図に示すように、本実施形態の方法により得られた断熱温度上昇カーブは、断試験装置を用いた実験により得られた断熱温度上昇カーブと略一致している。このことから、本実施形態の方法によれば、試験装置を用いた場合と略同等の精度で断熱温度上昇量を推定できることがわかる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、逆解析により断熱温度上昇量を推定するため、試験体を断熱状態とする必要がなくなり、試験体を断熱状態とするための高価な装置を必要とせず、また、小さな試験体を用いた場合であっても、精度良くコンクリートの断熱温度上昇量を推定することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、試験体１０の複数の測定点３０における温度履歴を測定し、測定した温度履歴と数値解析の結果との残差の二乗和に基づき、断熱温度上昇量の増分を推定するものとしたが、少なくとも試験体の一箇所の温度履歴を測定すれば、断熱温度上昇量を推定することは可能である。ただし、温度履歴を測定する測定点３０を増やすことで、より正確に断熱温度上昇量の増分を推定できる。特に測定点３０を複数設ける場合には、本実施形態のように断熱材２０内にも測定点３０を設けることにより、異なる物性を有する断熱材２０の影響を含めて評価することができるため、推定精度を向上することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、ステップ１１０において、式（１）により残差二乗和を算出しているがこれに限らず、例えば、以下の式（３）に示すように、残差の二乗に測定点ごとに異なる重み係数ρｊをかけたものを加えて残差二乗和を算出してもよい。これにより、例えば、試験体の中心に近いほど、重み係数が大きくなるように設定することで、試験体の中心に近い測定点の測定結果の断熱温度上昇量の増分の推定における影響を大きくすることができ、より精度良く断熱温度上昇量を推定することができる。
【数２】
【００３３】
また、実験により得られた温度の計測値と、数値解析により得られた温度の解析値との差を、必ずしも、このように残差二乗和に基づき評価する必要はなく、例えば、残差の絶対値の和などを用いて評価してもよい。また、必ずしも、曲線近似する必要もなく、得られた関係において残差二乗和が最小となる場合の仮の増分を断熱温度上昇量の増分としてもよい。
【００３４】
また、本実施形態では、試験体１０を発泡スチロールからなる断熱材２０内に埋設する構成としたが、断熱材２０としては、発泡スチロール以外の断熱性を有する材料を用いてもよい。さらに、試験体１０を埋設する断熱材２０を省略することも可能である。ただし、上記のように試験体１０を断熱材２０に埋設したほうが、試験体１０からの熱の出入りを削減し、断熱状態により近い状態で実験を行うことができるため、より精度良く断熱温度上昇量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】試験体の温度履歴を測定する様子を示す図である。
【図２】試験体及び断熱材内の測定点における温度履歴の一例を示すグラフである。
【図３】コンピュータを用いて断熱温度上昇量の推定を行う流れを示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の推定方法により推定した断熱温度上昇量と、断熱温度上昇試験装置を用いた実験により得られた断熱温度上昇量とを比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 試験体
２０ 断熱材
３０ 測定点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆解析手法を用いた数値解析によりコンクリートの断熱温度上昇量を推定する方法、システム、コンピュータにこの方法を実行させるためのプログラム、及びこのプログラムが記録された記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート造などのコンクリートからなる構造物は、施工時に構造物を構成するコンクリートがセメント水和に起因して発熱し、内部に熱応力が作用することにより、ひび割れが発生することがある。このようにひび割れが発生してしまうと、耐久性及び止水性の低下を引き起こす。このため、コンクリート構造物の水和熱に起因する熱応力を数値解析により算出し、ひび割れを予測することが行われている。
【０００３】
ここで、このような温度応力解析を精度よく行うためには、コンクリートの断熱温度上昇量を適切に設定する必要がある。コンクリートの断熱温度上昇量を求める方法として、例えば、特許文献１に記載されているような断熱温度上昇試験装置を用いて、コンクリート試験体の設置される槽内の温度を制御することにより、コンクリート試験体を断熱状態を模した状態として断熱温度上昇量を測定する方法や、マスコンクリートを作成し、このマスコンクリートの中心付近を断熱状態とみなすことにより断熱温度上昇量を測定する方法が用いられている。
【特許文献１】特開２００６―１１８９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような断熱温度上昇試験装置は、ヒータ及び冷蔵機により槽内の温度を制御しているため、制御に起因する誤差が時間とともに累積され、測定精度が低下してしまう虞がある。また、装置自体が非常に高価であり、試験にコストがかかるという問題もある。
また、マスコンクリートを作成する方法では、正確に断熱状態を再現するためには、マスコンクリートを大容量にしなければならず、試験が大掛かりになるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、高価な装置を必要とせず、小さな試験体を用いた実験から精度よくコンクリートの断熱温度上昇量を推定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコンクリートの断熱温度上昇量の推定方法は、前記コンクリートを用いて作成した試験体の一以上の測定点における材齢と温度との関係を測定する温度履歴測定工程と、前記試験体の断熱温度上昇量を仮定し、前記試験体をモデル化した解析モデルを用いた数値解析により、前記解析モデルの前記測定点にあたる位置におけるある材齢での温度を求め、この温度が前記測定した前記材齢と温度との関係に合致する場合の前記仮定した断熱温度上昇量を前記コンクリートの断熱温度上昇量とする断熱温度上昇量推定工程と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記の方法において、前記温度履歴測定工程では、前記試験体を断熱材により囲繞した状態で前記材齢と温度との関係を測定し、前記断熱温度上昇量推定工程では、前記試験体及び前記断熱材をモデル化した解析モデルを用いて数値解析を行ってもよい。
【０００８】
また、前記断熱温度上昇量推定工程では、前記試験体の解析モデルを作成するモデル化ステップと、前記解析モデルの材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期条件設定ステップと、を行い、さらに、ｉ＝１、・・・、Ｎ−１の順序で、各ｉについて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量検討ステップと、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出する断熱温度上昇量算出ステップと、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する数値解析ステップと、を行うことにより、前記コンクリートの断熱温度上昇量を算出してもよい。
【０００９】
また、前記増分量検討ステップは、材齢ｔｉｍｅｉから材齢ｔｉｍｅｉ＋１までの間の仮の断熱温度上昇量の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）（以下、仮の増分量という）を複数通り設定する増分量仮定ステップと、前記設定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対して、前記仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記解析モデルの温度分布を数値解析により算出する試行解析ステップと、前記設定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する、材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記算出した温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点の温度との残差を算出することにより、前記仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差との関係を求める残差算出ステップと、前記求めた仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差との関係に基づき、増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量決定ステップと、からなるものであってもよい。
【００１０】
また、前記増分量決定ステップでは、前記仮定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する残差の二乗和を算出し、前記夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する前記算出した残差の二乗和の関係を曲線関数により近似し、前記近似した曲線関数において残差の二乗和が最小となる仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）を増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）としてもよい。
【００１１】
また、前記所定の数値解析手法として、時間領域における非定常熱伝導解析手法を用いてもよい。
【００１２】
また、本発明のコンクリートの断熱温度上昇の推定システムは、前記コンクリートを用いて作成した試験体の一点以上の測定点において測定された所定の時間内の温度変化に関する情報の入力を受け付ける入力受付手段と、前記試験体の解析モデルを作成するモデル化手段と、前記解析モデルの材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期状態設定手段と、ｉ＝１、・・・、Ｎの順序で、各ｉについて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定し、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出し、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する断熱温度上昇量推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明のコンピュータプログラムは、コンクリートの断熱温度上昇量を推定するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、コンクリートを用いて作成した試験体の少なくとも一点以上の測定点において測定された所定の時間内の温度変化に関する情報の入力を受け付けるステップと、予め作成された前記試験体をモデル化した解析モデルについて、材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期条件設定ステップと、を実行させ、さらに、ｉ＝１、・・・、Ｎ−１の順序で、各ｉについて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量検討ステップと、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出する断熱温度上昇量算出ステップと、前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する数値解析ステップと、を実行させることにより、材齢ｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）での断熱温度上昇量を算出させることを特徴とする。
また、本発明は、上記のコンピュータプログラムが記録された記録媒体を含むものとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、試験体を用いた測定により得られた温度履歴に基づき、逆解析により断熱温度上昇量を推定するため、熱の出入りを考慮しながら断熱温度上昇量を推定することができる。このため、試験体を断熱状態とするための高価な装置を必要とせず、また、小さな試験体を用いた場合であっても、精度良くコンクリートの断熱温度上昇量を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のコンクリートの断熱温度上昇量の推定方法の一実施形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
本実施形態のコンクリートの断熱温度上昇量の推定方法は、断熱温度上昇量の推定の対象となるコンクリートを用いて試験体を作成し、この試験体の水和熱による温度上昇の履歴（以下、温度履歴という）を測定する工程と、試験体をモデル化した解析モデルを用いて解析を行い、測定した温度履歴に合致するような断熱温度上昇量を求める工程とを行うことにより、コンクリートの断熱温度上昇量を推定するものである。なお、断熱温度上昇量は、試験体の発熱量をコンクリートの熱容量により除したものである。
【００１６】
まず、試験体の温度履歴を測定する工程について説明する。図１は、試験体１０の温度履歴を測定する様子を示す図である。同図に示すように、断熱温度上昇量の推定の対象となるコンクリートを用いて、例えば円柱状の試験体１０を作成し、この試験体１０を発泡スチロールなどの断熱材２０により囲繞する。そして、試験体１０及び断熱材２０内に設定された複数の測定点３０に温度センサを設置しておき、各測定点３０における所定の時間までの温度履歴を測定する。測定点３０は、例えば、図１に示すように、試験体１０の高さ方向中央となる断面（図中破線で示す面）上に、試験体１０の中心から水平方向に外周に向かって等間隔に設定すればよい。なお、上記のように、試験体を断熱材２０の内部に埋設することにより、周囲への放熱量を減らすことができ、試験体における温度変化が大きくなるため、より精度良く断熱温度上昇量を推定することができる。
【００１７】
図２は、このようにして測定された試験体１０及び断熱材２０内の測定点における温度履歴の一例を示すグラフである。図中、実線は試験体１０の中心の測定点３０における温度履歴を、破線は断熱材２０の試験体１０との境界面から１０ｍｍの測定点３０における温度履歴を示す。同図に示すように、各測定点３０における温度は、コンクリートの発熱により材齢１日程度でピークとなり、その後、外部に放熱されることにより次第に低下する。
【００１８】
次に、上記の試験体１０及び断熱材２０を数値解析モデルにモデル化し、そのモデルを用いて解析を行い、測定した温度履歴に合致するような断熱温度上昇量を推定する工程を説明する。なお、以下に説明するステップ１００〜１２２における工程は、コンピュータが記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより行われる。
【００１９】
図３は、コンピュータを用いて断熱温度上昇量の推定を行う流れを示すフローチャートである。
まず、ステップ１００において、上記の温度履歴を測定した試験体１０及びその周囲の断熱材２０を、温度分布の解析に用いる数値解析手法に適合した数値解析モデルにモデル化する。また、試験体１０と断熱材２０との間の熱伝導率や、断熱材２０からの放熱量などの境界条件を設定する。
【００２０】
次に、ステップ１０２において、数値解析モデルにおける試験体及び断熱材の温度分布などの初期条件（すなわち、後述する材齢ｔｉｍｅ１における温度分布）を設定する。なお、本実施形態では、試験体の作成直後は、試験体内部で温度の偏りが発生していないとして、試験体内部の温度分布を一様に設定する。
また、ステップ１０４において、上記の測定により得られた各測定点における温度履歴の入力を受け付ける。
【００２１】
次に、ステップ１０６〜１２２において数値解析モデルを用いた解析を行い、同じ材齢における数値解析モデルと試験体との温度差である残差と、断熱温度上昇量との関係を求め、この関係に基づき、断熱温度上昇量の推定を行う。
なお、以下の処理において、変数ｉは材齢ｔｉｍｅのインデックス変数であり、初期値としてｉ＝１に設定されている。そして、ｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）は、所定の時間幅で設定した数値解析モデルの材齢を表す。
【００２２】
まず、ステップ１０６において、ｔｉｍｅｉ〜ｔｉｍｅｉ＋１の断熱温度上昇量の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）（以下、仮の増分量という）を複数通り仮定する。なお、上記のように、断熱温度上昇量は試験体の発熱量を、その熱容量により除したものであるため、断熱温度上昇量を設定する場合には、計算上は、数値解析モデルにおける単位時間あたりの発熱量を設定すればよい。
【００２３】
次に、ステップ１０８において、ステップ１０６において仮定した夫々の場合について、ｔｉｍｅｉにおける温度分布及び仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に基づき、ｔｉｍｅｉ＋１における温度分布を数値解析に基づき求める。なお、このような数値解析の手法としては、ＦＥＭなどにより時間領域で非定常熱伝導解析を行う手法（詳しくは、例えば、川原 睦人著、「有限要素法流体解析」株式会社日科技連出版、１９８５年３月８日第１版発行などを参照）を用いればよい。
【００２４】
次に、ステップ１１０において、ｔｉｍｅｉ＋１における各測定点における残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）を算出する。
【数１】
ここで、式（１）におけるＴｍ（ｘｊ）は、実験における測定点ｘｊの材齢ｔｉｍｅｉ＋１における測定値を示し、Ｔｅ（ｘｊ）は、ステップ１０８において数値解析により算出した温度分布における測定点ｘｊの材齢ｔｉｍｅｉ＋１での温度を示す。
【００２５】
次に、ステップ１１２において、上記のステップ１１０において得られた仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）の各値に対する残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）の値から、仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）との関係を、例えば、多次関数や、曲線関数などにより曲線近似し、この関係を表す近似式を求める。
【００２６】
次に、ステップ１１４において、上記求めた近似式における残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）が最小となる仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）の値を求める。このように残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）が最小となるということは、試験体１０の測定点３０において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１に相当する材齢における試験体の温度分布を、数値解析によってより正確に再現できているということを意味している。そこで、残差の二乗和Ｊ（ｔｉｍｅｉ＋１）が最小となる仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）の値を、ｔｉｍｅｉ〜ｔｉｍｅｉ＋１の断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）とする。
【００２７】
次に、ステップ１１６において、ｔｉｍｅｉ＋１の断熱温度上昇量を式（２）に基づき算出する。
Ｑ（ｔｉｍｅｉ＋１）＝Ｑ（ｔｉｍｅｉ）＋ΔＱ（ｔｉｍｅｉ） …（２）
【００２８】
次に、ステップ１１８において、ｉが予め設定された最終ステップである（すなわち、ｉ＝Ｎ−１である）場合には、処理を中止する。また、ｉが予め設定された最終ステップではない（すなわち、ｉ＜Ｎ−１である）場合には、ステップ１２０において、上記算出したＱ（ｔｉｍｅｉ＋１）及びｔｉｍｅｉにおける温度分布に基づきｔｉｍｅｉ＋１における温度分布を上記のステップ１０８と同様の解析手法を用いて算出し、ステップ１２２において、ｉ＝ｉ＋１として、ステップ１０６〜１１８を繰り返す。
【００２９】
以上の工程により、コンクリートの断熱温度上昇量を推定することができる。
図４は、本実施形態の推定方法により推定した断熱温度上昇量と、別途、断熱温度上昇試験装置を用いた実験により得られた断熱温度上昇量とを比較して示すグラフである。同図に示すように、本実施形態の方法により得られた断熱温度上昇カーブは、断試験装置を用いた実験により得られた断熱温度上昇カーブと略一致している。このことから、本実施形態の方法によれば、試験装置を用いた場合と略同等の精度で断熱温度上昇量を推定できることがわかる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、逆解析により断熱温度上昇量を推定するため、試験体を断熱状態とする必要がなくなり、試験体を断熱状態とするための高価な装置を必要とせず、また、小さな試験体を用いた場合であっても、精度良くコンクリートの断熱温度上昇量を推定することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、試験体１０の複数の測定点３０における温度履歴を測定し、測定した温度履歴と数値解析の結果との残差の二乗和に基づき、断熱温度上昇量の増分を推定するものとしたが、少なくとも試験体の一箇所の温度履歴を測定すれば、断熱温度上昇量を推定することは可能である。ただし、温度履歴を測定する測定点３０を増やすことで、より正確に断熱温度上昇量の増分を推定できる。特に測定点３０を複数設ける場合には、本実施形態のように断熱材２０内にも測定点３０を設けることにより、異なる物性を有する断熱材２０の影響を含めて評価することができるため、推定精度を向上することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、ステップ１１０において、式（１）により残差二乗和を算出しているがこれに限らず、例えば、以下の式（３）に示すように、残差の二乗に測定点ごとに異なる重み係数ρｊをかけたものを加えて残差二乗和を算出してもよい。これにより、例えば、試験体の中心に近いほど、重み係数が大きくなるように設定することで、試験体の中心に近い測定点の測定結果の断熱温度上昇量の増分の推定における影響を大きくすることができ、より精度良く断熱温度上昇量を推定することができる。
【数２】
【００３３】
また、実験により得られた温度の計測値と、数値解析により得られた温度の解析値との差を、必ずしも、このように残差二乗和に基づき評価する必要はなく、例えば、残差の絶対値の和などを用いて評価してもよい。また、必ずしも、曲線近似する必要もなく、得られた関係において残差二乗和が最小となる場合の仮の増分を断熱温度上昇量の増分としてもよい。
【００３４】
また、本実施形態では、試験体１０を発泡スチロールからなる断熱材２０内に埋設する構成としたが、断熱材２０としては、発泡スチロール以外の断熱性を有する材料を用いてもよい。さらに、試験体１０を埋設する断熱材２０を省略することも可能である。ただし、上記のように試験体１０を断熱材２０に埋設したほうが、試験体１０からの熱の出入りを削減し、断熱状態により近い状態で実験を行うことができるため、より精度良く断熱温度上昇量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】試験体の温度履歴を測定する様子を示す図である。
【図２】試験体及び断熱材内の測定点における温度履歴の一例を示すグラフである。
【図３】コンピュータを用いて断熱温度上昇量の推定を行う流れを示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の推定方法により推定した断熱温度上昇量と、断熱温度上昇試験装置を用いた実験により得られた断熱温度上昇量とを比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 試験体
２０ 断熱材
３０ 測定点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートの断熱温度上昇量を推定する方法であって、
前記コンクリートを用いて作成した試験体の一以上の測定点における材齢と温度との関係を測定する温度履歴測定工程と、
前記試験体の断熱温度上昇量を仮定し、前記試験体をモデル化した解析モデルを用いた数値解析により、前記解析モデルの前記測定点にあたる位置におけるある材齢での温度を求め、この温度が前記測定した前記材齢と温度との関係に合致する場合の前記仮定した断熱温度上昇量を前記コンクリートの断熱温度上昇量とする断熱温度上昇量推定工程と、
を備えることを特徴とするコンクリートの断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項２】
前記温度履歴測定工程では、
前記試験体を断熱材により囲繞した状態で前記材齢と温度との関係を測定し、
前記断熱温度上昇量推定工程では、
前記試験体及び前記断熱材をモデル化した解析モデルを用いて数値解析を行うことを特徴とする請求項１記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項３】
前記断熱温度上昇量推定工程では、
前記試験体の解析モデルを作成するモデル化ステップと、
前記解析モデルの材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期条件設定ステップと、を行い、
さらに、ｉ＝１、・・・、Ｎ−１の順序で、各ｉについて、
前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量検討ステップと、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出する断熱温度上昇量算出ステップと、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する数値解析ステップと、
を行うことにより、前記コンクリートの断熱温度上昇量を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項４】
前記増分量検討ステップは、
材齢ｔｉｍｅｉから材齢ｔｉｍｅｉ＋１までの間の仮の断熱温度上昇量の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）（以下、仮の増分量という）を複数通り設定する増分量仮定ステップと、
前記設定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対して、前記仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記解析モデルの温度分布を数値解析により算出する試行解析ステップと、
前記設定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する、材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記算出した温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点の温度との残差を算出することにより、前記仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差との関係を求める残差算出ステップと、
前記求めた仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差との関係に基づき、増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量決定ステップと、
からなることを特徴とする請求項３記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項５】
前記増分量決定ステップでは、
前記仮定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する残差の二乗和を算出し、前記夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する前記算出した残差の二乗和の関係を曲線関数により近似し、前記近似した曲線関数において残差の二乗和が最小となる仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）を増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）とすることを特徴とする請求項４記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項６】
前記所定の数値解析手法として、時間領域における非定常熱伝導解析手法を用いることを特徴とする請求項３から５何れかに記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項７】
コンクリートの断熱温度上昇量を推定するためのシステムであって、
前記コンクリートを用いて作成した試験体の一点以上の測定点において測定された所定の時間内の温度変化に関する情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記試験体の解析モデルを作成するモデル化手段と、
前記解析モデルの材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期状態設定手段と、
ｉ＝１、・・・、Ｎの順序で、各ｉについて、
前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定し、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出し、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する断熱温度上昇量推定手段と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項８】
コンクリートの断熱温度上昇量を推定するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
コンクリートを用いて作成した試験体の少なくとも一点以上の測定点において測定された所定の時間内の温度変化に関する情報の入力を受け付けるステップと、
予め作成された前記試験体をモデル化した解析モデルについて、材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期条件設定ステップと、を実行させ、
さらに、ｉ＝１、・・・、Ｎ−１の順序で、各ｉについて、
前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量検討ステップと、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出する断熱温度上昇量算出ステップと、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する数値解析ステップと、
を実行させることにより、材齢ｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）での断熱温度上昇量を算出させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
請求項８記載のコンピュータプログラムが記録された記録媒体。
【請求項１】
コンクリートの断熱温度上昇量を推定する方法であって、
前記コンクリートを用いて作成した試験体の一以上の測定点における材齢と温度との関係を測定する温度履歴測定工程と、
前記試験体の断熱温度上昇量を仮定し、前記試験体をモデル化した解析モデルを用いた数値解析により、前記解析モデルの前記測定点にあたる位置におけるある材齢での温度を求め、この温度が前記測定した前記材齢と温度との関係に合致する場合の前記仮定した断熱温度上昇量を前記コンクリートの断熱温度上昇量とする断熱温度上昇量推定工程と、
を備えることを特徴とするコンクリートの断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項２】
前記温度履歴測定工程では、
前記試験体を断熱材により囲繞した状態で前記材齢と温度との関係を測定し、
前記断熱温度上昇量推定工程では、
前記試験体及び前記断熱材をモデル化した解析モデルを用いて数値解析を行うことを特徴とする請求項１記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項３】
前記断熱温度上昇量推定工程では、
前記試験体の解析モデルを作成するモデル化ステップと、
前記解析モデルの材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期条件設定ステップと、を行い、
さらに、ｉ＝１、・・・、Ｎ−１の順序で、各ｉについて、
前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量検討ステップと、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出する断熱温度上昇量算出ステップと、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する数値解析ステップと、
を行うことにより、前記コンクリートの断熱温度上昇量を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項４】
前記増分量検討ステップは、
材齢ｔｉｍｅｉから材齢ｔｉｍｅｉ＋１までの間の仮の断熱温度上昇量の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）（以下、仮の増分量という）を複数通り設定する増分量仮定ステップと、
前記設定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対して、前記仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記解析モデルの温度分布を数値解析により算出する試行解析ステップと、
前記設定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する、材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記算出した温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点の温度との残差を算出することにより、前記仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差との関係を求める残差算出ステップと、
前記求めた仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）と残差との関係に基づき、増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量決定ステップと、
からなることを特徴とする請求項３記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項５】
前記増分量決定ステップでは、
前記仮定した夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する残差の二乗和を算出し、前記夫々の仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）に対する前記算出した残差の二乗和の関係を曲線関数により近似し、前記近似した曲線関数において残差の二乗和が最小となる仮の増分量ΔＱ´（ｔｉｍｅｉ）を増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）とすることを特徴とする請求項４記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項６】
前記所定の数値解析手法として、時間領域における非定常熱伝導解析手法を用いることを特徴とする請求項３から５何れかに記載の断熱温度上昇量の推定方法。
【請求項７】
コンクリートの断熱温度上昇量を推定するためのシステムであって、
前記コンクリートを用いて作成した試験体の一点以上の測定点において測定された所定の時間内の温度変化に関する情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記試験体の解析モデルを作成するモデル化手段と、
前記解析モデルの材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期状態設定手段と、
ｉ＝１、・・・、Ｎの順序で、各ｉについて、
前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定し、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出し、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する断熱温度上昇量推定手段と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項８】
コンクリートの断熱温度上昇量を推定するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
コンクリートを用いて作成した試験体の少なくとも一点以上の測定点において測定された所定の時間内の温度変化に関する情報の入力を受け付けるステップと、
予め作成された前記試験体をモデル化した解析モデルについて、材齢をｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）として、前記温度履歴測定工程における前記試験体の材齢ｔｉｍｅ1での温度に基づき、材齢ｔｉｍｅ1における温度分布を設定する初期条件設定ステップと、を実行させ、
さらに、ｉ＝１、・・・、Ｎ−１の順序で、各ｉについて、
前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び前記材齢ｔｉｍｅｉでの解析モデルの温度分布に基づき材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布を算出し、前記算出した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での解析モデルの温度分布における前記測定点に相当する位置の温度と、前記温度履歴測定工程において測定した材齢ｔｉｍｅｉ＋１での前記試験体の対応する測定点における温度との残差に基づいて、前記断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）を決定する増分量検討ステップと、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）に基づき、材齢ｔｉｍｅｉ＋１における断熱温度上昇量を算出する断熱温度上昇量算出ステップと、
前記決定した断熱温度上昇量の増分量ΔＱ（ｔｉｍｅｉ）及び材齢ｔｉｍｅｉにおける前記解析モデルの温度分布に基づき、数値解析により材齢ｔｉｍｅｉ＋１における前記解析モデルの温度分布を算出する数値解析ステップと、
を実行させることにより、材齢ｔｉｍｅｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）での断熱温度上昇量を算出させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
請求項８記載のコンピュータプログラムが記録された記録媒体。
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図３】
【図４】
【図１】
【公開番号】特開２００８−２９２２５２（Ｐ２００８−２９２２５２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３６９０１（Ｐ２００７−１３６９０１）
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００７年５月２０日「第６１回セメント技術大会 講演要旨 ２００７」に発表
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００７年５月２０日「第６１回セメント技術大会 講演要旨 ２００７」に発表
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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