コンクリーション化を応用した史跡・文化遺産等劣化抑制・修復技術開発研究

• Project/Area Number: 23K17275
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 3:History, archaeology, museology, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 吉田 英一 名古屋大学, 博物館, 教授 (30324403)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 門脇 誠二 名古屋大学, 博物館, 教授 (00571233) ; 南 雅代 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (90324392)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥24,960,000 (Direct Cost: ¥19,200,000、Indirect Cost: ¥5,760,000); Fiscal Year 2028: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2027: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2026: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2025: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 遺跡石材修復 / コンクリーション化 / 炭酸カルシウム / 遺跡恒久的保存 / 保存技術開発 / 文化遺産修復 / コンクリーション / シーリング

Outline of Research at the Start

名古屋大学博物館では，これまで国内外の研究機関と共同で国内史跡の石材調査，軍艦島などの古いコンクリート分析の他，海外（ヨルダンなど）での古代遺跡の発掘調査を行なってきている．これらのこれまでの調査から，石材や古いコンクリートの劣化は酸性雨などによる炭酸カルシウムの溶出が主たる原因であり，また海外の石材や煉瓦は炭酸カルシウムが豊富に含まれているものが多く，乾燥地域でも長期間におけるこれらの溶出が劣化・崩壊の主な原因であることが分かってきた．本音件研究では，コンクリーション化剤によってこれらの影響を上記研究計画によって固定化させ劣化を抑制する手法を開発する．

Outline of Annual Research Achievements

国内外に存在する文化遺産の多くは，古くは石積み建築材や煉瓦等による城壁・住居等のほか，近年では軍艦島のようにコンクリートを建築素材としている．しかし，(雨)水や湿気との風化反応に伴うこれらの劣化・亀裂形成，そして崩落を完全に防ぐことはできない．とくに日本のように湿潤で温暖な気候下では，昨今の温暖化に伴う雨量や寒暖差の増加も加え，その影響は増加の一途を辿っている．このような環境条件下において，これらの文化財石材・素材等にダメージを与えることなく，できるだけ長期に劣化や崩壊を防ぐことができるような劣化抑制・修復の技術開発は喫緊の課題である．本申請研究は，球状コンクリーションの炭酸カルシウム化メカニズムを応用し，世界で初めて開発した“構造物や岩盤中の亀裂シーリング剤（コンクリーション化剤）”を活用し，コンクリートや石材，煉瓦等で構成されている国内外の世界遺産等文化財の恒久的な劣化抑制・修復新技術開発を目的とするものである．
昨年度（2年度目）は，初期段階として，名大博物館に保管されている資料を用いてコンクリーション化剤との反応や亀裂のシーリング効果などの室内での実験調査を主体に行った．実験においては，亀裂の生じている石材岩石資料や古いコンクリート資料に，コンクリーション化剤を注入し雨水を想定した人工水と反応させ，数ヶ月ごとに亀裂の炭酸カルシウム（方解石）によるシーリング状態を観察するとともに，試験に用いた石材等資料の力学試験や透水試験を実施し，コンクリーション化剤によって亀裂の修復が力学的あるいは水理学的にどのように進行するのかを確認した．また実験前後で化学分析を行い，資料や実験水のカルシウム量を分析し，溶出が抑制されているかどうかを定量的に分析しそれらの状態変化を確認した．

Current Status of Research Progress

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

Reason

昨年度（2年度目）までに実施した室内試験の結果，コンクリーション化剤による遺跡石材として用いられている岩石等の試料に対して，劣化に伴う亀裂や風化に伴う剥離現象の進行を少なくとも抑制する効果のあることが確認できた.とくにコンクリーション化剤注入実験によって，石材崩壊を抑制する接着性のほか，炭酸カルシウムの微小空間への浸潤・成長によって更なる水（雨水や地下水）の浸透を抑制できることが確認できた.これらは当初想定（期待）していたよりも効果的な結果と言えるが，これらの結果はあくまでも室内実験での結果であり，今後の野外での実証試験による確認が必須である.したがってその意味も含め評価は「おおむね順調」とした.

Strategy for Future Research Activity

本年度（３年目）は，これまでの室内での実験結果をもとに実際の現場での遺跡石材での実証試験を行う予定である.場所は，福井県一乗谷朝倉氏の庭園が遺跡博物館として保存・展示してあり，それらの遺跡石材の劣化を抑制するため（特に冬季）の実験研究を行う予定である.現在その手続きを福井県とも進めており，また技術的アドバイザーとして奈良文化財研究所とも連携して行うこととしている.一乗谷での実証試験が進めば，今後他の地域での遺跡石材への応用も念頭に技術展開を行う予定である.