岩石材料試験イノベーションを促進するマイクロクラック可視化技術の構築

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K18890
• Research Institution: Kisarazu National College of Technology
• Principal Investigator: 石井 建樹 木更津工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (60400280)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: 岩石 / 微視クラック / プラスティネーション / 蛍光樹脂含浸 / 可視化

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，岩石中に存在する微視クラックを可視化する安価がな技術を構築し，現時点でも定かではない微視クラックの形状や3次元分布を観察することである．そして，花崗岩などの岩石に存在する「微視クラックは，本当に破壊力学で論じられるようなき裂面なのか」と言う疑問を明らかにしようとする基礎研究である．研究の課題達成のためには，含浸力を向上させつつ，低い粘性樹脂を選定して，より安定的に樹脂を含浸させる技術を開発するという課題が挙げられる．
本年度は，この技術構築を目標として，様々な樹脂で含浸の性能を検討するとともに，強力な樹脂含浸装置を導入して含浸手法構築を目指した．手法構築においては，生体プラスティネーション技術を参考とし，先行して有機溶媒を含浸させ，次の含浸で有機溶媒と蛍光樹脂を置換して強制的に含浸させる．その際，含浸時に岩石の内部まで浸潤するような粘性が低く，かつ，硬化時間の長い熱硬化性を有する樹脂を採用したところ，岩石の内部まで蛍光樹脂を含浸できることを確認した．しかしながら，花崗岩のように内部に石英などの鉱物を有する材料では，紫外線励起により発光させた場合，岩石の全断面が発光し，微視クラックのみを顕著に発光させることができなかった．
そこで，装置による加圧によって含浸力を向上させることを目的とした装置を導入した．これは，粘性をある程度大きな状態に保ちながら，樹脂を微視クラック中心に含浸させることを想定しており，今後，こうした装置を用いた含浸方法を検討する．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

蛍光樹脂を岩石へ含浸し,その観察面を研磨する手法について当初の計画通りに実施できている．研究結果では，岩石内部に含まれる鉱物の性質によって，樹脂の発光状態を適切に観察できない課題が新たに明らかとなったが，本研究で対象とする岩石は花崗岩などの石英を含む材料に限らないので，概ね当初の計画通りに順調に遂行できていると判断できる.

Strategy for Future Research Activity

現時点で，岩石中へ蛍光樹脂をある程度含浸できることは確認できた．そこで今後は，岩石の種類を変更しつつ，蛍光プラスティネーション法により微視クラックの観察を目指す．そのために，観察面の形成方法を検討する．具体的には，現在所有する装置により観察面形成を試みて，観察可能性を検討する．異なる観察面形成方法が必要な場合は，そうした装置の作製・導入を検討する．一方，観察面形成が既存装置で可能な場合は，撮影条件の洗い出しのために，種々の撮影を検討して容易かつ効果的な撮影方法の構築を目指す．

Causes of Carryover

本年度の支出は，樹脂の加圧含浸に利用する装置の導入費であり，その残額が次年度使用額として生じた．しかし，その残額は少額であり，翌年度分として請求した助成金と合わせて有効に利用する計画である．