人工乾燥に伴う内部割れの影響を考慮した木材の剛性・強度評価

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02299
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 佐藤 利昭 九州大学, 人間環境学研究院, 准教授 (00637887)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 人工乾燥 / 天然乾燥 / 木材 / 水分移動 / 水分勾配 / 乾燥割れ

Outline of Annual Research Achievements

本課題が最終年度である本年度は, 初年度より続く新型コロナウィルス感染症拡大の影響から研究方法を変更し, その結果, 有意な結果が得られたと考えている. 当初計画では曲げ試験に用いた木材を詳細にモデル化し, それを用いたシミュレーション解析の結果を基に研究目的である内部割れの影響を調べる予定であったが, 昨年度実施した画像解析を併用した曲げ実験の結果より, 破壊性状の理解が進められたため, その検討を深めるよりも, より根本的な要因である,木材内部に生じる割れのメカニズムの解明に取り組んだ.
研究内容は, まず木材の乾燥に関する既往研究を網羅的に整理した. その結果, 中心的な問題として, 乾燥中の木材内部の水分移動を明らかにする必要性に迫られたことから, 再度乾燥前の木材を調達し, その乾燥過程における水分移動の実態を調べた. 採用した手法は, 新たに用意した伐採直後の木材 10 本の断面内における水分量の調査で, 人工乾燥の状態を模擬した恒温恒湿環境による養生, ならびに天然乾燥に近しい環境における養生と異なる条件で試験体を乾燥させ, 一定の期間毎に木材の一部を抽出, さらに断面内を 25 等分して都度,重量を測定した. これら重量の変動と全乾法による実質重量の把握をあわせ, 水分の移動状態を明らかにした. 得られた結果に大きな欠損はなく, その結果に基づき水分移動に関する解釈が進められたと考えている.
結果として, 木材表面に割れが発生する場合と木材内部に割れが発生する場合の水分状態を予想でき, それと木材の収縮状態, さらにはマイクロクラックの影響を考え合わせることで多くの現象が説明できた. 年度末に得た結論のため, まだ成果の公表に至っていないが, 次年度中にこれらの成果は公表予定である.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。