煉瓦の吸水放湿特性にみ
塩の影響及び保存修復材料の検討
An Analytical Study of the Salt Influence on Bricks and of Their Conservation Materials Considering Water Absorption and Desorption Properties
相川 悠
AIKAWA Yu
学位論文梗概集2013 1．序論
1 研究背景 研究目的
日本 近代化遺産 一 煉瓦造建造物 挙 煉瓦造建造物 多 明治時代 大 時代 限 期間 建 貴 歴史的建造物
あ 成25 12 現在 国指定 国宝 要文 化財 録 い 煉瓦造建造物 79件あ 近代以降 建造物総件数308件あ 内 わ 25.65%
あ
注1
明治20 以前 煉瓦 独特 手法 作 松 薪 燃料 700℃ 800℃ 比較的低い焼成温度 焼 色 ン 色 特 徴 持 現代 煉瓦 異 時代特
建築材料 希少価値 高い 近 煉瓦造建造物 観 資源や
社会的関心 集 い わ 煉瓦造 建造物 希少価値や歴史的価値 技術的価値 残
活用 い 求
現存 煉瓦造建造物 多 建造後100 以 経過 経 や環境 変化 様々 劣 化問題 直面 い 特 塩類風化 煉瓦表面
塩類 析出や 伴う煉瓦表面 粉状化や 亀裂 破 起 煉瓦造建造物 外観 内包 美術的 歴史的価値 著 損 う 1 塩類風化 塩類 種類 季 節性 あ 間 通 見 現象 あ 様々 要因 混在 複雑 劣化現象 あ 煉 瓦 塩類風化予防方法や抑制方法 除去方法 い
効果的 対策 確立 い い
本 究 煉瓦 吸水放湿特性 着目 塩類風化 煉瓦造建造物 与え 影響 把 握 煉瓦 本来持 吸水放湿性 損 わ い 塩類風化 対 保存修復 及び対策方法 検討
目的
2 研究方法
煉瓦 塩類 移動 水 毛管現象 拡 散運動 要 働 煉瓦や岩石
多孔質素材 塩類風化 考え 水 移動 把握 要 あ
本 究 煉瓦 吸水放湿試験 行う 屋 外環境 煉瓦造建造物 降雨や地 毛管 現象 吸水 水 放湿 過程 想定 2 煉瓦 塩類 析出 状態 吸水放湿特性へ 影響 把握 文化財 保存材料 付与 場合 本来持 物性 吸放湿性 損
わ い あ い 再現 素材 あ
求 塩類風化 崩落防
充填整形材 擬煉瓦 評価方法 吸水放湿試験 行う
明治20 以前 煉瓦 構成 煉瓦造建 造物 保存 考え 群馬県旧富岡製糸場 例
旧富岡製糸場 繰糸工場 温湿度 煉瓦 水 率 粉状化煉瓦 崩落 計測及び崩落防 試験 行う
3 試験材料 i 煉瓦
試験 用い 煉瓦 旧富岡製糸場 煉瓦 模 使用 明治20 以前 製造 煉瓦 明治 20 以降や現代 い 販 い 煉瓦
低い焼成温度 焼 透水性 高 強
図1 群馬県碓氷峠鉄道 碓氷トンネ の壁面にお 塩類風化
Summaries of Academic Theses 2013 度 低い 劣化 や い 歴史的煉瓦
造建造物 煉瓦 特性 把握 選択
ii 塩
試験 用い 塩 和 純薬工業株式会社製 硫酸 グネ ウ MgSO4 無水 あ 実際 硫酸 グ ネ ウ 実験 用い 際 25℃ 7水和物
硫酸 グネ ウ 飽和水溶液 50% 希釈 25℃
水100g 対 MgSO4＝18.15g 使
用 硫酸 グネ ウ 試験 用い 理 群 馬県旧富岡製糸場 煉瓦造建造物 礎石や神奈川県鎌 倉や い 硫酸 グネ ウ MgSO4
7H2O：epsomite) 多数報告 い あ
硫酸 グネ ウ 塩 水和 体積 2倍以 膨張 3 煉瓦 甚大 被害 与え 破壊 力 大 い塩 認識 い
2．塩に 煉瓦の吸水放湿特性への影響
煉瓦内部 い 塩 含 状態 い 吸水 放湿試験 行う 塩 水 特性へ 影響 把 握 目的 吸水放湿試験 屋外環境
煉瓦建造物 降雨や地 毛管現象 吸水 水 放湿 過程 想定 3
4 塩 吸水過程 煉瓦 中間部 い
現象 起 放湿過程 主 煉瓦 部 い い 試験結果 煉瓦 吸水過程及び放湿過 程 劣化 箇所 変化 放湿過程 い 煉瓦 著 助長
5 吸水過程 結果 煉瓦内部 空隙 硫酸
グネ 含 硫酸 グネ ウ 含 前
煉瓦 含水比 減 煉
瓦内部 含 硫酸 グネ ウ 水 応 1
水和物 生成 煉瓦 空隙 減 あ 硫酸 グネ ウ 含 前 後 水 特性 差 ⊿y 約200 い 最大 煉瓦 吸水 ピ 緩や 硫酸 グネ ウ 水和 物 生成 且 硫酸 グネ ウ 溶 水 使 わ い 煉瓦内部 水 移動 遅 水
拡散 い 示
6 放湿過程 結果 硫酸 グネ ウ
煉瓦内部 空隙 含 煉瓦内部 水 保
持 続 硫酸 グネ
ウ 恒温恒湿器 25℃ 環境 硫酸 グネ ウ
7水和物 形成 水和 応 保持
水 あ 考え 煉瓦 含
硫酸 グネ ウ 7水和物 算出 放湿過程 保持 水 一致
煉瓦内部 い 硫酸 グネ ウ 水和物 形成 煉瓦外部へ 水 拡散 妨 い
行 究 い 塩 含 岩石 乾燥期間 長い場合 岩石内部 い 塩 析出
や い い 4 水 煉
瓦内 保持 続 煉瓦 乾燥期間 長 煉瓦内部 塩 析出 引 起
多 煉瓦表面 危険性 あ
結果 煉瓦壁面 い 一部 煉瓦 塩類風化 起 想定 場合 塩 析出
図4 吸水放湿試験の経過写真
図5 吸水過程曲線及び水分特性の差
図6放湿過程曲線及び水分特性の差
学位論文梗概集2013
い 煉瓦 水 与え 煉瓦内 水 拡散 遅い 周 健全 煉瓦 塩類風化 被害
拡大 時間 要 考え
早急 対処 塩類風化 被害 軽減 将来的拡大 防 可能 示
3．塩類風化にお 透湿性コ ティング剤の検討
1 吸水放湿試験
透湿性コ ング 水 強 石材や煉瓦 粉 状化及び崩壊 抑え 修復材料 非常 高い効果
確認 い 透湿性コ ング
塩類風化 効果 い 検討 行
透湿性コ ング 塗 煉瓦 吸水放湿試験
行 透湿性コ ング 煉瓦
吸水放湿特性 大 損 わ い 確認
透湿性コ ング 塩 対 効果 検証 際 透湿性コ ング 塗 ング
(i)塩含 前 (ii)塩含 後 2 パ ン 行
i 透湿性コ ティング剤を塩含有前に塗布
透湿性コ ング 塩含 前 塗 場合 崩落 無処理 約9 1以 抑え
7 吸水放湿過程 結果 透湿性コ ン
グ 硫酸 グネ ウ 含 前 塗 場合 煉瓦 硫酸 グネ ウ 含 際 吸水放湿性 類似 結果 得 樹脂 無
吸水放湿特性 妨 い
樹脂 煉瓦 吸水放湿性 阻害 煉瓦 樹脂 境界面 塩 蓄積 い い 示 い 実際 8 示 う 塩 析出
抑え い 煉瓦内部 い 塩 析出 煉 瓦表面 水膨 い 確認
水 少 塩 内部析出
考え 煉瓦 塩類析出 劣化 予防 水 少 い環境 使用 注意 必要 あ
(ii) 透湿性コ ティング剤を塩含有後に塗布
透湿性コ ング 硫酸 グネ ウ 含 後 塗 場合 崩落 約4 1以 抑え 塩含 後 塗 場合 煉瓦 吸水 コ ング 塩含 前 塗
吸水 約0.6g減少 吸水放湿過程 結果 類似 結果 吸水 減少 硫酸 グネ ウ 透湿性コ ング 塗
透湿性コ ング 塗膜 水 吸水 妨
考え 透湿性コ ング 硫酸
グネ ウ 煉瓦 接着 8 う 煉
瓦 生 い 結果 塩
存在 確認 煉瓦 塩 用い 危険性 示 塩 析出 い 箇所 用い 際 塩
除去 必要性 示 い
以 結果 透湿性コ ング 崩落防 煉瓦 用い 際 塩 無 確認 塩 存 在 確認 場合 除 劣化 促 進 可能性 あ 考え 煉瓦内 部 塩 析出 う結果 崩落 抑え や吸水放湿性 妨 い い 確認
水 調節 塩 煉瓦内部 析 出 い 課題
2 脱塩試験
塩 透湿性コ ング 内部 い 塩 析出
う 水 増や コ ン
グ 外側 塩 析出 脱塩 試
透湿性コ ング 塗 煉瓦 無処理 煉 瓦 塩 含 煉瓦 底部 水 供給 続 透湿性コ ング 塗 煉瓦 無処理 煉 瓦両方 煉瓦表面 塩結晶 形成 い 確
図7 透湿性コ ティング剤塗布後の吸水放湿過程曲
線
1 吸水過程曲線
2 放湿過程曲線
図8 煉瓦の劣化写真
Summaries of Academic Theses 2013
認 透湿性コ ング 塗
煉瓦表面 透湿性コ ング 膜 煉瓦表面
塩結晶 押 浮 9
簡 膜 塩
結晶 析出 い 確認 10 透湿性コ ング 脱塩 可能性 示 塗 膜 後 煉瓦 塩結晶 析出 少 煉 瓦表面 少 形状 良好 保 い 確認 11 一方 無処理 方 塩 析出 伴 煉瓦 高 1.16 倍 膨張 白い 塩結晶 覆わ 凝集力 弱 簡 崩
以 結果 透湿性コ ング 脱塩 効 果 示 塩類風化 崩壊 防 可
能 塩類風化 対策 効 い
え 脱塩方法 水 影響 困 ン ョ う 地域 い 用い
4．旧富岡製糸場にお 実践的研究
群馬県旧富岡製糸場 木骨煉瓦造 構成 煉 瓦材料 粉状化 確認 い 今回調査 行
繰糸工場内 側 通路 12 あ 煉瓦 壁面 粉状化 確認 い 粉状化
主 煉瓦壁面 礎石付近や窓枠 水 溜 易 い 集中 い 煉瓦 粉状化や
劣化 起 際 水 影響や温湿度 影響 挙 温湿度 及び水 計 及び 崩落 煉瓦 劣化原因 把握 行う 繰糸場 崩落煉瓦 透湿性コ ング 試験 行 13 効果 検証
目的 あ
1 煉瓦の崩落量と透湿性コ ティング剤の効果
煉瓦 崩落 主 3 ～6 春 梅雨 最 多 崩落 季節性 あ 判明
透湿性コ ング 崩落 多 い時期 約10 1以 崩落 抑え 確認
煉瓦 粉状化 温湿度環境や煉瓦内 水 移動 粉状化 大 影響 与え い 均 温度 最 低い1 均温度 昇 過程 い 崩落 増え 傾向 あ 14 旧 富岡製糸場 氷点 記録 い 1
3 崩落 多い時期 凍結破 影響
い 注意 必要 あ 富岡 一時的 相対湿度90％以 記録 あ 煉瓦表面
い 結露 起 い 推測 煉瓦 水
吸 乾燥 際 多 煉
瓦部 吸着 崩落 考え 湿度 変動 大 い時期 崩落 増え
図9 コ ティング剤が押し上 てい 模式図
西崩落煉瓦 コ ティング剤塗布 西崩落煉瓦 無処理
図13 崩落煉瓦の写真
図12 繰糸 場南側通路の写真
図10 図11脱塩試験後の煉瓦
コ ティング剤塗膜 ：コ ティング剤塗布 右：無処理
図14 平均温度及び煉瓦の崩落量
学位論文梗概集2013
2 水分挙動と温湿度の影響について
繰糸場 煉瓦壁面 水 率 計測 い 通路 屋内 あ 雨水 直接供給 環境 い
16 煉瓦 含水率 変動 煉瓦
内 水 移動 確認 粉状化
煉瓦 健全 煉瓦 含水率 高い 示 い 煉瓦壁面 窓枠 水 溜 易
い 煉瓦 劣化 い 水 煉
瓦 劣化 影響 与え い 示 旧
富岡製糸場 煉瓦 粉状化 原因 乾湿風
化 あ 考え 煉瓦 水 挙動 季節的
増加 減少 繰 返 周辺 温湿度環境
水 や あ 考え 均
湿度 比較 水 挙動 連動 動い 湿度 大 影響 い
以 結果 旧富岡製糸場 煉瓦 粉状化 温湿度や水 影響 乾湿風化 主 原因 あ
考え 旧富岡製糸場 煉瓦 現代 煉瓦 透水性 高い わ い 劣化 や い 懸念 特 水 蓄積 や い窓枠や 礎石付近 劣化 劣化 促進 注意 必要 あ 透湿性コ ング 塗 対処 求
5．擬煉瓦の検討
煉瓦造建造物 煉瓦 一部 劣化 際 新 い煉瓦 交換 一般的 あ 材料
煉瓦 保存対策 検討 場合 少 失部 充 填 行 例 ほ い 本 究 煉瓦 材料 修復 展 目的 樹脂 擬煉瓦
注2
用 い 風化損傷部 修復方法 提案 塩類風化
効果 い 検討 行う 擬煉瓦 エ 樹脂 及び透湿性コ ング 2種類 用い 樹 脂濃度 5％ う 配合
1 エポキシ樹脂を用いた擬煉瓦 18
エ 樹脂 擬煉瓦 毛管現象 透水性 持 い わ 17 擬煉瓦層 部 塩 類風化 起 い 得 擬煉瓦層 撥水効
果 持 外部 塩類や水 影響 遮断 塩 侵 い い煉瓦 保護 際 効 あ
塩 煉瓦内部 存在 場合 擬煉瓦
効果 検証 擬煉瓦層 煉瓦
境界面 塩 析出 見 塩類 析出 い 箇所 用い 場合 煉瓦 擬煉 瓦 境界面 塩 析出 恐 あ 故 擬煉瓦 層 塩溶液 通 擬煉瓦及び擬煉瓦 部 あ
煉瓦 劣化 起 い わ
エ 樹脂 用い 擬煉瓦 煉瓦 損部 充填又 外 供給 塩 対 保護 効
考え
2 透湿性コ ティング剤 20
エ 樹脂 用い 擬煉瓦 毛管現象 透水 性 無い 透湿性コ ング 用い 毛管現象 透水性 持 擬煉瓦 試
19 示 う 煉瓦 元 吸水放湿特
性 表 赤 擬煉瓦 挟 後 あ 煉瓦 似 特性 擬煉瓦
煉瓦 吸水放湿特性 大 損 わ い いえ 擬煉瓦層 吸水 遮 い いう 擬煉瓦層
煉瓦 境界 塩 蓄積 い 煉瓦 擬煉瓦 吸水放湿性 合わ
図18エポキシ樹脂を用いた擬煉瓦
図16煉瓦の水分率と煉瓦の崩落量
Summaries of Academic Theses 2013
1 透湿性コ ティング剤を用いた擬煉瓦の吸水過程
2 透湿性コ ティング剤を用いた擬煉瓦の放湿過程
図19 透湿性コ ティング剤を用いた擬煉瓦の吸水放湿特性
擬煉瓦層及び 煉瓦 い 塩 析出
い 煉瓦 材質 似 い
意味 煉瓦 部 及び塩 析出 軽減 い 擬煉瓦層 塩 吸 部 煉 瓦 保護 考え 塩溶液 通 い う 擬煉瓦層 塩 析出 可能 あ
塩類 析出 い 煉瓦表面 使用
塩類 面 移動 期待
擬煉瓦 張 付 面 塩
類風化 保護 可能 内部
水 影響 対応 期待
以 結果 擬煉瓦や擬石材 損部 充填
用い ほ あ 用い
合成樹脂 種類や 劣化状況 応 使い
可能 あ 現場 状況や
合わ 調整 特 環境や劣
化状況 多様 塩類風化 最適 あ 透湿 性コ ング 用い 擬煉瓦 透水性
煉瓦 変わ い 擬煉瓦 煉瓦表面
張付 塩 擬煉瓦 移 面
保護 脱塩 利用方法 効果 期待 塩類風化 脱塩 湿 材や粘土 用い 行わ
多い 脱塩 付 外
手間 擬煉瓦 充填 脱塩 兼 用い 時間 煉瓦 外観 損 う 脱塩 行う 可能 考え
6．結論
煉瓦 石造文化財 保存工法 1 劣化要因 水 対 防御 あ ､補修 あ い ､水
断 煉瓦 石造物 水 及 い う 基本
4
本 究 結果 水 影響 い環境 透湿性コ ング 煉 瓦 崩落防 や脱塩 効果 期待
示
塩 煉瓦内部 存在 水 拡散 健全 煉 瓦 少 い わ 煉瓦壁面 い 塩類 風化 範 急激 進行 恐 少 い 考え
塩類風化 対処 定期的 ング観察 行い 塩類 存在 確認 場合 塩類 除 脱塩処理や煉瓦表面 崩落防
保護 行う 効果的 あ
今後 近代化遺産 注目 高 活用方法 広 様々 環境変化 煉瓦造建造物 直
面 予測 定期的
ング 実施 塩類風化 煉瓦 劣化 初期段階 抑え 状況 応 処置方法
必要 あ
注
1) 文化庁 文化財 筆者 算出
2 擬煉瓦：樹脂 煉瓦 粉 混 煉瓦 似 補填材料 あ
強度や質感 目的 合わ 調査
参考文献
1 水 信太郎：日本煉瓦史 究 文化財保存修復 究協議会記
録[第28回] 成10 度 ン 造文化財 保存修復 1－15 1999
2 沢 昭：1 遺跡保護 活用 評価 保存整備技術
文化資源 保存 活用及び創造 支え 科学技術 振興 科学技
術 学術審議会 資源調査 科会報告書 2009
3 Goudie.A.S. and Viles,H.：Salt Weathering Hazards John Wiley&Sons Chichester 241 1997
4 Huinink.H Pel.L and Kopinga.K.: Simulating the growth of tafoni. Earth Surface Processes and Landforms 29 (10) 1225-1233 2004
