2017 Fiscal Year Annual Research Report

Moisture characteristics of water repellent materials and their applicability to outdoor cultural properties

Research Project

Project/Area Number	15K21092
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	伊庭千恵美京都大学, 工学研究科, 助教 (10462342)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	撥水材 / 含浸 / 相変化 / 屋外環境 / 水分浸透実験 / ガンマ線 / 屋外文化財 / 空気圧
Outline of Annual Research Achievements	建築材料の耐久性に水分が与える影響は非常に大きく、建造物の長寿命化には材料への水分の浸透経路に応じた対策が重要である。本研究では、水分浸透を制御する手法の一つである防水・撥水材による表面処理に着目し、処理層の水分特性を把握した上で、様々な環境下における材料内水分移動の様子を明らかにすることを目的とした。まず、含浸系撥水剤を塗布した試料を用いて、外部からの降雨水浸透や地下水の吸上げなどを想定した異なる水分の供給条件で水分浸透実験を行い、ガンマ線含水率測定装置により試料内部の含水率分布の経時変化を測定した。実験結果と撥水材含浸部分の接触角測定結果とをあわせて、撥水層の液水移動のモデル化を行った。さらに、材料内の液水・空気の同時移動解析モデルを作成し、空気圧の上昇が水分浸透を遅らせることを明らかにした。最終年度には、実験時に空気圧の影響を小さくする手法として側面にピンホールを開ける手法を提案した。屋外暴露実験としては、大学校舎屋上に設置した木材・石・セラミックに種類の異なる撥水材を塗布した試験体を約２年半にわたって観察し、木材については変色やカビの発生を抑制する効果を確認した。その他、京都市内のモデル住宅の庭の土壁において４種の撥水剤を塗布し、施工直後の色の変化や降雨時の吸水状態、汚れの付き具合を確認した。屋外文化財への撥水剤の適用を検討するケーススタディとしては、脆弱な凝灰岩で構成されたトルコ・カッパドキアのレッドバレー内の岩窟教会と同質の凝灰岩を用いて、吸水崩壊実験や乾湿繰り返し試験を行い、撥水剤による一定の保護効果を確認した。現地の環境条件を入力した数値解析においても、撥水材が材料表面の凍結融解回数を軽減することを示した。しかし、現地での同質の小岩体における撥水剤塗布実験においては顕著な保護効果が認められなかったため、今後は施工時の環境条件の影響等を検討する必要がある。