新浪潮 | 校刊《FLOW》

FLOW No.115

Profile: 三方康弘于1997年毕业于大阪工業大学工学部土木工程系（现为都市设计工程系）。1999年获得大阪工业大学工学研究生院土木工程硕士学位，2002年获得博士学位。在综合建筑咨询公司“Newjec”工作一段时间后，他于2006年成为大阪工業大学工业大学工学部都市设计工程系讲师，并自2018年起担任现职。他拥有工学博士学位，同时也是国土交通省近畿地区开发局的桥梁专家。他来自大阪府。

虽然是给人结实印象的混凝土，但是使用久了会劣化。重建桥梁和隧道等日常生活不可或缺的结构需要时间和成本，并且由于对可持续社会的认识不断提高，需要在修复时继续使用。因此，我的实验室正在研究适当且经济地维护和管理恶化的混凝土结构的方法。

特别值得注意的是碱性二氧化硅反应 (ASR)，称为“混凝土癌症”。原因是如果在混凝土制造时作为材料的石头和沙子中含有称为二氧化硅的成分，则与水泥的碱性成分和雨水反应，在混凝土内部产生碱性硅胶。还确认了该凝胶通过吸收水分膨胀，导致混凝土破裂和钢筋断裂的情况。在那种情况下，担心构造物的性能会下降。

在实验室中，我们制作并试验了一个具有“段落”的试验体，用于加强ASR恶化的桥墩。段落是在1980年之前设计的路桥中采用的一种剔除钢筋以降低成本的方法。现在不采用段落，确立了关于已经建成的桥墩的抗震增强对策。然而，这些加固措施并不假设混凝土的材料劣化，并且希望为发生诸如ASR的材料劣化的桥墩构建抗震加固措施。

在实验中，作为被认为是桥墩的试验体，使用健康的混凝土，“有台阶的那些”和“没有台阶的那些”，两者都被ASR劣化的那些，以及“碳纤维片”我们共生产了五种类型的“加固”，施加模拟地震的载荷，并比较了承重，变形，损坏等。健康的那些吸收能量并顽强地变形，而在段落+ASR的情况下，变形量小于健康的变形量并且处于没有粘性的状态。然而，即使在段落+ASR的情况下，通过将碳纤维板粘合到侧面的相对简单的加固，我们也能够实现超过具有韧性和健康混凝土的性能。我们还确认，通过在固定片材时使用金属固定板，可以抑制片材的剥离，并且我们能够获得建立经济加固对策方法的知识。

当施加模拟地震的载荷时，“段落+ASR”的试验体 (左) 段落并且破坏集中在位置，但是
用碳纤维板 (右) 加固的试验体 (右) 段落并且可以抑制位置的破坏

■混凝土的魅力无穷

混凝土是在以石灰石和粘土为主要原料的水泥中，混合石头、沙子、水制造的。凝固的原理是因为水泥和水发生化学反应而硬化。虽然凝固后对压缩力很强，但对拉力很弱，所以加入钢筋加固后作为钢筋混凝土用于各种用途。

三方教授从事混凝土研究已近30年，兴趣从未停止过。由于化学反应发生在固化时，在考虑化学和结构强度时，通过使用电磁波和弹性波等物理学来诊断混凝土的稳健性，电磁学和波动理论这是必要的，因为我觉得“通过调动自然科学的所有知识来挑战解决问题很有意思”。

混凝土的历史可以追溯到约2000年前的古罗马时代。当时是以意大利维苏威火山的火山灰为材料的。作为观光地而闻名的斗兽场和万神殿等现在也保持着足够的强度。“混凝土虽然从很久以前就在身边，但是还有很多不明白的地方，这也是它的魅力所在。” Mikata教授说。

研究生院的Mikata教授确认复制混凝土裂缝的纸张=1997年

■研究的契机是阪神淡路大地震

三方教授受父亲在建筑行业工作的影响，考入了大阪工业大学土木工程系（现为都市设计工程系）。大二时，他在大阪的家中经历了阪神淡路大地震。他意识到土木工程技术对保障人们生活的重要性，于是加入了井上晋该实验室专门研究混凝土结构的抗震性能和结构性能，他希望从事抗震结构的研究。

我在实验室工作期间最美好的回忆，是攻读博士学位时参加在布拉格举行的一次国际会议。“我用英语做了报告，但井上教授在我去欧洲之前审阅的稿件被修改得面目全非，”她笑着说。会议间隙，她参观了建于中世纪的布拉格城堡和查理大桥，并被这些建筑的坚固与美观所深深打动。

作为井上实验室的现场之旅，我参观了明石海峡大桥的建筑工地。
前排左起2人是井上校长，右端是大学4年级的Mikata教授=1996年

■我们的目标是从50年到100年的稳定研究中维持管理

由于ASR需要时间来劣化，因此从测试体的制造到数据的总结的一系列实验需要5到6年。根据学生的不同，毕业时只负责劣化过程观察等一系列研究的一部分。虽然在保持学生动机和替代合作方面存在困难，但Mikata教授谈到了意义的重要性，“因为混凝土需要50年或100年的维护和管理，我们最终可以通过彻底的努力获得知识”。