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Study on Quantitative Prediction of Pressure in Porous Materials under Dry-Wet Cycles

干湿循环下多孔材料压力的定量预测研究

基本信息

批准号：
21K14301
负责人：
高取伸光
金额：
$ 3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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，多孔質材料が塩を含んだ際における湿潤時の変形挙動を明らかにすることを目的とし，事前に硫酸ナトリウムを含ませた試験体の吸湿時および吸水時のひずみ挙動の計測を行った．硫酸ナトリウムは無水和物であるThenarditeから十水和物であるMirabiliteへと変化する過程で応力が発生すること，またこの応力は水圧に依存することが知られていることから湿潤方法を吸湿と吸水で分け，各湿潤方法による比較を行った．また，昨年度同様純水を含ませた際の試験体の膨張挙動についても引き続き検討を行った．結果として，吸湿期間を3日とした塩の潮解実験では，直接純水を吸水させた溶解実験ほど大きなひずみは発生しなかった．ただし，本実験における吸湿期間では試験体内の塩が十分に平衡に達していなかった可能性があるため，吸湿期間含め今後さらなる検討が必要と考えられる．

There are fine voids in the interior of the building materials, and there are water and other substances in the voids. The mass and quantity of matter in a material change with heat and movement of matter, and the force increases with material quality. The water in the porous material expands and shrinks. The porous material is dry and wet. This paper studies the relationship between moisture state and internal pressure in porous materials. This year, the porous materials were tested for moisture absorption and water absorption in advance. Sulfuric acid is produced in the process of hydration and hydration, and the moisture absorption method is compared with the moisture absorption method. The same purified water was used in the same way last year. The results show that the moisture absorption period is 3 days, and the deliquescence period is 3 days. During the moisture absorption period, it is necessary to test the balance of moisture in the body and the possibility of moisture absorption.