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2021 年度 実施状況報告書

X線CTを用いた多孔質材料内部の歪の分布測定と熱&水分移動・応力・歪連成解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K20436
研究機関近畿大学

研究代表者

安福 勝  近畿大学, 建築学部, 准教授 (20581739)

研究分担者 伊庭 千恵美  京都大学, 工学研究科, 准教授 (10462342)
麓 隆行  近畿大学, 理工学部, 教授 (30315981)
脇谷 草一郎  独立行政法人国立文化財機構奈良文化財研究所, 埋蔵文化財センター, 室長 (80416411)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードポロメカニクス / 凍結融解 / 凝固点降下 / 凍害 / 有限要素法 / X線CT / 画像相関法 / ひずみ
研究実績の概要

本研究では、凍結融解や乾湿の繰り返しなどにより劣化する多孔質な建築材料(凝灰岩・砂岩・レンガなど)の耐久性を予測・評価するため、材料内部の熱&水分移動解析と応力・歪の解析を連成した数値解析を行っている。これにより、これまで温度や含水率の変化などでしか表現されてこなかった多孔質材料の耐久性予測・評価方法を、材料内部の応力と材料の強度(圧縮・引張強度など)というより明確な物理量をもって評価することが可能な、さらに高度なものに発展させることが可能になると考えられる。
まず、多孔質材料内部の物理現象を扱う数値解析においては、2020年度までに開発した有限要素解析コードをさらに発展させて、凍結融解過程を解析するモデルを組み込んだ。現時点では、凍結融解の実現象を十分に再現できているモデルを組み込めているわけではないので、今後より精緻なモデルを検討し、また解析コードに実装する必要がある。また、汎用有限要素モデリングソフトウエア(プレ・ポストプロセッサー)と、開発した有限要素解析コードを連携させるための補助的ツールの完成度を高める作業を行った。
実験室実験においては、2019年度と2020年度にX線CTと画像相関法を用いたひずみの分布測定を実施したが、本年度は画像相関の精度向上を目的としたCT画像の前処理方法に関する検討を行った。また、塩類風化に関連して、材料内部に存在する塩の結晶の分布を可視化する方法を検討し、研究計画書で予定していた内容以上の成果も得ることができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画書に書かれた内容をほぼすべて行うことができた。凍結融解過程を解析するモデルをより優れたものにする必要があるという課題が残されている。

今後の研究の推進方策

凍結融解過程を解析するモデルをより優れたものにする必要がある。

次年度使用額が生じた理由

コロナ過の影響で研究活動(特に実験と調査)が制限されたため。また、2022年1月に研究代表者がコロナウイルスに感染し、3カ月に及ぶ療養が必要になったため。今後、コロナ過の状況を見ながら研究活動を実施する。
研究費は、学会等での研究発表会参加費・旅費、研究対象となる建物等の調査旅費、実験室実験のための物品費、および解析ツールの更なる性能向上のためのソフトウエア開発費用として使用する。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 鷲ノ山石製刳抜式石棺の劣化要因に関する調査報告2022

    • 著者名/発表者名
      脇谷草一郎
    • 雑誌名

      高松市埋蔵文化財調査報告

      巻: 第235集、第2章 ページ: 6-33

    • DOI

      10.24484/sitereports.19739

  • [雑誌論文] X線CTを用いた乾燥によるモルタル内部の密度および体積変化分布の評価2022

    • 著者名/発表者名
      麓隆行, 高木雅斗
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: 77(2) ページ: I_349-I_358

    • DOI

      10.2208/jscejam.77.2_I_349

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X線CT法を用いた氷点下での空気無混入モルタル内部の体積変化2021

    • 著者名/発表者名
      麓隆行, 山本大悟,村田隆男,高田良章
    • 雑誌名

      コンクリート構造物の補修・補強・アップグレード論文報告集

      巻: 21 ページ: 19-154

    • 査読あり
  • [学会発表] Fundamental study on desalination methods for brick chimneys, Part 1 Desalination by ion diffusion2021

    • 著者名/発表者名
      Aika Kimura, Masaru Abuku, Takayuki Fumoto, Tomoko Uno, Chiemi Iba
    • 学会等名
      Proceedings of SWBSS 2021 (Fifth International Conference on Salt Weathering of Buildings and Stone Sculptures), pp.273-274
    • 国際学会
  • [学会発表] PMSolver: development of a generic FEM code for heat, moisture, and salt transfer and deformation in porous materials2021

    • 著者名/発表者名
      Abuku M. and Ishii K
    • 学会等名
      Proceedings of SWBSS 2021 (Fifth International Conference on Salt Weathering of Buildings and Stone Sculptures), pp.187-189
    • 国際学会
  • [学会発表] Environmental factors for salt weathering of modern Japanese brick chimney2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Uno, Masaru Abuku, and Chiemi Iba
    • 学会等名
      Proceedings of SWBSS 2021 (Fifth International Conference on Salt Weathering of Buildings and Stone Sculptures), pp.41-48
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of sodium chloride solution permeability and sorptivity in tuff stone2021

    • 著者名/発表者名
      Nobumitsu Takatori, Kotaro Sakai, Daisuke Ogura, Soichiro Wakiya, and Masaru Abuku
    • 学会等名
      Proceedings of SWBSS 2021 (Fifth International Conference on Salt Weathering of Buildings and Stone Sculptures), pp.163-171
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of change in pore network structure caused by halite crystallisation2021

    • 著者名/発表者名
      Etsuko Mizutani, Daisuke Ogura, Masaru Abuku, and Hannelore Derluyn
    • 学会等名
      Proceedings of SWBSS 2021 (Fifth International Conference on Salt Weathering of Buildings and Stone Sculptures), pp.173-181
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulation of sodium chloride crystallization in mosaic wall2021

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Yano, Masaru Abuku, Juni Sasaki, and Daisuke Ogura
    • 学会等名
      Proceedings of SWBSS 2021 (Fifth International Conference on Salt Weathering of Buildings and Stone Sculptures), pp.191-193
    • 国際学会
  • [学会発表] 凍結融解過程の焼成材料の変形の異方性 熱水分・力学連成解析における物性値の異方性の考慮2021

    • 著者名/発表者名
      福井一真、伊庭千恵美、小椋大輔
    • 学会等名
      日本建築学会大会
  • [学会発表] X線CTを用いた乾燥によるコンクリート表面からの密度および体積変化の評価に関する基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      麓 隆行、高木 雅斗
    • 学会等名
      中性子線を用いたコンクリートの検査・診断に関するシンポジウム
  • [学会発表] X線CTを用いた乾燥によるモルタル内部の密度および体積変化分布の評価2021

    • 著者名/発表者名
      麓隆行,高木雅斗,間路直弥
    • 学会等名
      第24回応用力学シンポジウム、S03D-03
  • [学会発表] レンガ造煙突の脱塩方法に関する基礎的研究 その 1)イオンの拡散を利用した脱塩2021

    • 著者名/発表者名
      木村藍香、安福勝、麓隆行、宇野朋子、伊庭千恵美
    • 学会等名
      日本建築学会近畿支部研究報告集、第61号(環境系)、pp.109-112
  • [学会発表] 地盤に接する文化財の脱塩に関する研究 ―多孔質材料中における塩溶液の移動特性の検討―2021

    • 著者名/発表者名
      酒井紘太郎、髙取伸光、小椋大輔、脇谷草一郎、安福勝
    • 学会等名
      日本建築学会近畿支部研究報告集、第61号(環境系)、pp.113-116
  • [学会発表] コーラ修道院聖堂とその壁画・モザイクの保存 その1)建築的特徴と保存上の問題に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      箭野早耶華、安福勝、佐々木淑美、小椋大輔
    • 学会等名
      日本建築学会近畿支部研究報告集、第61号(環境系)、pp.133-136
  • [学会発表] 多孔質建材の湿気物性に関連する近年の進展と課題2021

    • 著者名/発表者名
      安福勝、伊庭千恵美、岸本嘉彦
    • 学会等名
      日本建築学会 環境工学委員会 熱環境運営委員会 第50回熱シンポジウム「建築熱環境を考える:これまでの50年とこれからの50 年」、pp.103-108
    • 招待講演
  • [学会発表] レンガ造煙突の脱塩方法に関する基礎的研究 その1)イオンの拡散を利用した脱塩2021

    • 著者名/発表者名
      木村藍香、安福勝、麓隆行、宇野朋子、伊庭千恵美
    • 学会等名
      日本建築学会大会(東海)学術講演梗概集、2ページ
  • [学会発表] コーラ修道院聖堂の建築的特徴と保存上の問題に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      箭野早耶華、安福勝、佐々木淑美、小椋大輔
    • 学会等名
      日本建築学会大会(東海)学術講演梗概集、2ページ
  • [学会発表] コーラ修道院聖堂の劣化と保存修復2021

    • 著者名/発表者名
      箭野早耶華、佐々木淑美、安福勝、小椋大輔
    • 学会等名
      日本建築学会大会(東海)学術講演梗概集、2ページ
  • [学会発表] コーラ修道院聖堂と壁画・モザイクの保存 その1)劣化と保存修復事業2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木淑美、箭野早耶華、安福勝、小椋大輔
    • 学会等名
      日本文化財科学会第38回大会、2ページ
  • [学会発表] コーラ修道院聖堂と壁画・モザイクの保存 その2)建築的特徴と保存上の問題に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      箭野早耶華、佐々木淑美、安福勝、小椋大輔
    • 学会等名
      日本文化財科学会第38回大会、2ページ
  • [学会発表] 地盤に接する文化財の脱塩に関する研究―多孔質材料中における塩溶液の移動特性の検討―2021

    • 著者名/発表者名
      酒井 紘太郎、髙取 伸光、小椋 大輔、脇谷 草一郎、安福 勝
    • 学会等名
      日本文化財科学会第38回大会、2ページ
  • [学会発表] レンガ造煙突の脱塩方法に関する基礎的研究 その1)イオンの拡散を利用した脱塩2021

    • 著者名/発表者名
      木村 藍香、安福 勝、麓 隆行、宇野 朋子、伊庭 千恵美
    • 学会等名
      日本文化財科学会第38回大会、2ページ

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公開日: 2022-12-28  

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