温湿度変動による文化財資料の変形・損傷予測に基づいた収蔵施設の環境制御方法の提案

温湿度の変動による文化財資料の変形・損傷予測に基づき，文化財収蔵施設の建物・空調の設計・運用方法を提示することを目的として研究を進めている．具体的な文化財資料として重要文化財に指定される壁画を対象としており，これは多層の土壁の上に白土の下地が塗られその上に顔料が塗られている．本研究では，乾湿に伴う壁画下地白土および下地下層表土の割れを予測するモデルを作成し，それに基づいて保存環境制御方法を検討することとした．本年度は白土の模擬試験体を作成し，割裂引張試験による引張強度測定，圧縮試験による弾性率・圧縮強度の測定，乾燥・湿潤時に生じるひずみ測定を行った．白土は，奈良時代以前から鎌倉時代までの国内の建築物や塑像の材料として利用されてきたが，その材料物性は明らかにされてきていない．文献調査により壁画に用いられた白土は粘土に植物繊維，膠着材が加えられた材料であると考えられたが，配合比が不明であったため模擬試験体は材料配合率を変えた9通りを作成した．割裂引張試験，圧縮試験においては，強度，弾性率や壊れに至るまでの挙動に湿度依存性が予測されたため，試験体の平衡湿度は炉乾から相対湿度84%平衡までの4通りとし，計36通りの強度・弾性率を取得した．これらは資料の変形・損傷予測モデルの入力値として用いる．本測定の成果は令和5年度の日本建築学会大会などで発表予定である．さらに，9通りの材料配合率で作成した模擬白土の乾湿時に生じるひずみを測定し，結果を令和4年度の日本建築学会大会，日本文化財科学会大会で発表した．また，並行して数値モデルの作成を進めており，材料内熱・水分同時移動モデルと含水率に応じた多孔質材料内の間隙圧を考慮した材料変形を予測するポロメカニクス理論を連成し，有限要素法を用いて離散化することで，環境温湿度変動時の材料内温度・含水率・ひずみ・応力分布を同時予測するプログラムを作成した．

温湿度の変動による文化財資料の変形・損傷予測に基づき，文化財収蔵施設の建物・空調の設計・運用方法を提示することを目的として研究を進めている．具体的な文化財資料として重要文化財に指定される壁画を対象としており，これは多層の土壁の上に白土の下地が塗られその上に顔料が塗られている．本研究では，乾湿に伴う壁画下地白土および下地下層表土の割れを予測するモデルを作成し，それに基づいて保存環境制御方法を検討することとした．本年度は白土の模擬試験体を作成し，割裂引張試験による引張強度測定，圧縮試験による弾性率・圧縮強度の測定，乾燥・湿潤時に生じるひずみ測定を行った．白土は，奈良時代以前から鎌倉時代までの国内の建築物や塑像の材料として利用されてきたが，その材料物性は明らかにされてきていない．文献調査により壁画に用いられた白土は粘土に植物繊維，膠着材が加えられた材料であると考えられたが，配合比が不明であったため模擬試験体は材料配合率を変えた9通りを作成した．割裂引張試験，圧縮試験においては，強度，弾性率や壊れに至るまでの挙動に湿度依存性が予測されたため，試験体の平衡湿度は炉乾から相対湿度84%平衡までの4通りとし，計36通りの強度・弾性率を取得した．これらは資料の変形・損傷予測モデルの入力値として用いる．本測定の成果は令和5年度の日本建築学会大会などで発表予定である．さらに，9通りの材料配合率で作成した模擬白土の乾湿時に生じるひずみを測定し，結果を令和4年度の日本建築学会大会，日本文化財科学会大会で発表した．また，並行して数値モデルの作成を進めており，材料内熱・水分同時移動モデルと含水率に応じた多孔質材料内の間隙圧を考慮した材料変形を予測するポロメカニクス理論を連成し，有限要素法を用いて離散化することで，環境温湿度変動時の材料内温度・含水率・ひずみ・応力分布を同時予測するプログラムを作成した．