建築材料の凍結課程の解析に関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650658
• 研究機関: 大阪産業大学
• 研究代表者: 松本 衛 大阪産業大学, 工学部, 教授 (10031064)
• キーワード: 凍結、融解過程 / 非定常熱水分移動 / 多孔質固体 / 凍害防止 / 数値解析 / 履歴効果 / 凍結融解解析モデル

研究概要

(1) 前年度に導出した凍結課程を解析する熱水分同時移動方程式(0℃以下の非凍結水分の存在、圧力系は、独立)について実用的な、数値解析法を検討した。非凍結過程を含む全領域に対して数値解析する実用的方法、すなわち凍結域の判定と凍結域での従属変数の変換による方法を示した。また、擬線形化法による線形近似化について基礎式を導出した。
(2) 単層の建築壁体を対象に、外界気象条件が変化する場合について、凍結課程を数値解析により解析した。外界変動が、周期的に変化する場合の、凍結挙動は複雑であるが、次のような特徴を持つ事が明らかとなった。凍結条件が始まる初期においては、凍結は低温側に生じず、壁体条件に応じて壁体内部で生じる事、凍結、融解を繰り返すとともに、凍結する領域は、低温側に進行する。しかし、凍結量の最大値を生じる位置は、必ずしも低温側に生じるとは限らない事が明らかとなった。
(3) 凍結課程は、履歴の影響が大きいと考えられる。そのため履歴課程の解析法について検討を行った。
(4) カナダCRC(建築研究所)と協同研究として得た、多孔体(グラスウール)の凍結融解過程のγ線装置による変化過程の実験値の解析に着手し、上記モデルによる解析により、実験結果を解析できることが、ほぼ明らかとなった。この解析は現在も継続中である。
(5) 凍結、融解過程をカロリメトリックな方法で非定常問題として実験、測定を行うのは、測定精度上かなり困難であり、γ線等利用による水分分布測定の併用が必要なことが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] 畑野、鉾井、松本: "建築壁体における凍結、融解過程に関する研究" 日本建築学会大会梗概集 環境工学2. 269-270 (1997)
• [文献書誌] 川田、松下、小椋、松本: "吸湿履歴を考慮した建築壁体の水分挙動解析" 日本建築学会大会梗概集 環境工学2. 325-326 (1997)
• [文献書誌] Hatano M.Hokoi S.Matsumoto M.: "An analysis of freezing-thawing processes in building walls" CIB Proc.Pub.213. 141-158 (1998)
• [文献書誌] Kawata H.Matsushita T.Matsumoto M.: "Effects of ad/de-sorption hysteresis on moisture transfer in building" CIB Proc.Pub.213. 159-168 (1998)
• [文献書誌] Matsumoto M.,: "Quasilinearization of non-linear heat and moisture transfer equations" CIB Proc.Pub.213. 185-196 (1998)
• [文献書誌] 畑野、鉾井、松本: "建築壁体における凍結、融解過程に関する研究その2" 日本建築学会近畿支部研究報告集(環境系). 38. 241-244 (1998)
• [文献書誌] Matsumoto M.: "MODELLING OF FREEZING AND MELTING PROCESSES IN BUILDING MATERIALS" Building simulation 99. (発表予定). (1999)