2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on Quantitative Prediction of Pressure in Porous Materials under Dry-Wet Cycles
| Project/Area Number |
21K14301
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
高取 伸光 京都大学, 工学研究科, 助教 (70880459)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 多孔質材料 / 乾湿風化 / 吸放湿履歴 / 毛細管現象 / 応力ひずみ関係 / 凝灰岩 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
建造物や屋外文化財の多くはその材料内部に微細な空隙構造を有する多孔質材料であり，その空隙内には水や塩などの物質が出入りする．材料中の物質量やエネルギー量は熱や物質の移動に伴い変化し，それに応じた応力が材料実質部に加わる．このとき材料中の水は材料実質部を膨張あるいは収縮させるような力を生じるため，多孔質材料は乾燥と湿潤を繰り返すことで変形や破壊が生じる．本研究では多孔質材料中の水分状態とそれにより発生する応力の関係を明らかにすることを最終的な目標とし，その測定する手法を確立すること，乾湿繰り返し時における内圧の発生メカニズムを非平衡熱力学の理論をもとに解明することを目的とした．
本年度は，多孔質材料の湿潤過程における材料変形の基礎的な知見を得ることを目的とし，吸湿時おける凝灰岩の含水状態およびひずみの計測を行い，装置の測定精度および含水状態とひずみ量の比較・検討を行った．まず本実験用の作成した装置は，温度変化が±0.3℃以内の範囲で相対湿度の変化に伴う材料のひずみの変化の計測が可能であった．また土壌用に開発された含水率計（静電容量／周波数領域技術）を凝灰岩に適用したところ，重量測定から求めた含水率と概ね相関が認められ，本方式を用いた含水率測定の有用性が示された．また測定結果より吸湿時におけるひずみは含水率よりも相対湿度に依存していることが示唆された．今後の課題として，放湿過程における材料の水 分状態とひずみの関係を明らかにすること，装置内の温度ムラを解消すること，高含水域におけるより精緻な吸湿過程を測定することなどがあげられる．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画で予定していた乾漆繰り返し時における多孔質材料のひずみを順調に測定できており、期待通りの研究成果が得られていると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
１）昨年度は多孔質材料として凝灰岩を対象としたが、本年度はALCや木材など対象とする材料を変更した検討を行う。
２）乾燥時における材料のひずみ量の測定も行い、吸放湿履歴の影響も考慮した材料内含水率とひずみ量の比較・検討を行う。
３）純水を用いた測定に加え、塩溶液を用いた測定も行うことで、吸放湿過程における塩類風化挙動についても検討を行う。
|
