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熊本大学エ学部附属ものづくり創造融合エ学教育センター平成１７年度年次報告害

バイオを用いた鋼床版表面部の結露凍結防止の検討

環境システムエ学科 山尾敏孝 １゜はじめに

冬季における鋼#床版橋の路面はコンクリート床版橋に 比べて結露が発生しやすく凍結が起こりやすい。また、路 面凍結時の凍結散布剤による腐食問題も報告されている。

従来の蓄熱剤とは全く異なるバイオ菌により発熱するリ ブを導入し、凍結を未然に防ぐことを目的とする。このバ イオ菌は環境負荷が小さく、空気撹拝による発酵で発熱す るもので、橋梁との組み合わせは前例がなく、実橋梁に適 応するための基礎的な研究として行うものである。まず、

箱型リブ付きの鋼床版桁を製作し、内部にバイオ菌を挿入 して冬季の温度変化が著しい条件の下におく暴露試験を 試みたものである。並行してＦＥＭによる温度分布解析を

行い、熱源による熱移動のメカニズムを調べた。

２．実験杷塵と結果

基礎的な実験として図１に示すような鋼板400ｍｍ×

500ｍｍ×12ｍｍに断面100ｍｍ×100ｍｍ、厚さ６ｍｍの 正方断面の箱型を取り付けた模型を製作した｡使用するバ イオ菌は､腐葉士に好気性微生物であるホウセンキンを含 んだもので、発酵することにより７０℃近くにまで上昇し た例があることが分かっている。これをプラスチックケー スに入れ図１のような形で挿入する。

桐Ｉ定は温度センサーを用いて､図１に示すような鋼板の 上面、側面および内部で測定を行った。模型は大学の実験 棟横に置き､丸一昼夜の温度の変化状況について測定した。

図２は銅版模型を用いて、－昼夜での銅版、箱の側面お よび内部の温度変化を示したものである。曰中の温度は鋼 板上面が一番高いが、これは直射日光によるものと推測さ れる。しかしながら、夜から朝方にかけては箱内のバイオ 菌の温度が外気温に追随しており、まだ十分な保温効果で きていないと思われる。

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:測定点

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写真１鋼板付き箱型模型

図４は鋼床版２主桁模型の銅版部分に図１ のような形で(1)台形鋼管容器、（２）パイプ容器 を設置した模型の温度変化を示している。

測定点はそれぞれの容器内部のバイオの中と

、その上に位置する銅版の上面に取っている。

－日目バイオ菌の温度はどちらも0℃付近ま で低下している。そこで、二日目に人工的に 風を起こして触れさせると、菌が発酵し夜の 低温時でも，0°Ｃ以上に保っており、鋼床版 模型も0°Ｃ以上を保った。また、銅版に触れ る面積が大きい台形容器の方が温度の保持 に効果があることも分かった。

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図４鋼床版に取り付けたバイオ容器 様子を示したものである。熱源

の初期温度を２０℃に設定し、

図（a)は１秒後、図（b)は５秒 後の断面の状態である。

始めは中央の熱源が高温で 外側に行くほど低温であるが、

徐々に空間に熱が伝わり、それ

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温度が高い。また５秒後以降の

熱分布は図5(b)と同じような形になった。今後は、実際の バイオ菌を用いた模型実験と照らし合わせて温度変化の モデル化を行い、熱源として必要とする発熱量を求めるこ

とが課題となる。

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図６は解析で得られた､`断面内の１０秒間の温度変化の

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(b）５秒後 (a）１秒後

図６断面内の温度変化状況 参考文献１)北山直方：伝熱工学の学び方,オーム社,ｐｐｌ３～51,1982.

2)ＳＶ:パタンカー：熱伝導とダクト流れの熱伝達の数値計算,森北出版,ｐｐ９７～135,1996.

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