(57)【要約】【課題】炭酸カルシウムを含有する多孔質の天然石材の耐凍害性、及び耐酸性を高める。【解決手段】建物の外装材に使用される天然石材の補強方法である。炭酸カルシウムを含有する多孔質の前記天然石材に対して前記石材の表面から前記石材内の中心位置までビニル系モノマーを含浸させる含浸処理と、前記石材に含浸された前記ビニル系モノマーを重合する重合処理と、を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
炭酸カルシウムを含有する多孔質の前記天然石材に対して前記石材の表面から前記石材内の中心位置までビニル系モノマーを含浸させる含浸処理と、
前記石材に含浸された前記ビニル系モノマーを重合する重合処理と、を有することを特徴とする建物の外装材に使用される天然石材の補強方法。
【請求項２】
請求項１に記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記重合処理として、前記天然石材を加熱することを特徴とする建物の外装材に使用される天然石材の補強方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記含浸処理時の前記ビニル系モノマーの粘性は、０．１ｃｐｓ〜１０ｃｐｓであることを特徴とする建物の外装材に使用される天然石材の補強方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記石材の厚さは、７０ｍｍ以下であることを特徴とする建物の外装材に使用される天然石材の補強方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記天然石材を切り出す切り出し処理と、
切り出された前記天然石材を脱気する脱気処理と、を有することを特徴とする建物の外装材に使用される天然石材の補強方法。
【請求項６】
請求項５に記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記切り出し処理と前記脱気処理との間で、前記天然石材を強制乾燥しないことを特徴とする建物の外装材に使用される天然石材の補強方法。
【請求項７】
請求項５に記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記切り出し処理と前記脱気処理との間で、前記天然石材の含水率を計測し、
計測された前記含水率が、所定の閾値よりも大きい場合には、前記脱気処理の前に、前記石材を強制乾燥する一方、前記閾値以下の場合には、前記石材を強制乾燥しないことを特徴とする建物の外装材に使用される天然石材の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の外装材に使用される天然石材の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高級感や意匠性等を高める目的で、建物の外装材に天然石材を使用する場合がある。また、質感等の観点から、かかる天然石材のなかでも、特に多孔質な石灰岩の使用が望まれることがある。
【０００３】
しかし、多孔質な石灰岩は、吸水性が高いことに加えて、炭酸カルシウムの含有率も高いことから、酸性雨等の酸性液の浸食を受け易い。そのため、上記の要望にも拘わらず、ＪＡＳＳ９「張り石工事」（２００９年）では、建物の外装材への適用から除外されている。
【０００４】
この点につき、酸性液への耐性（以下、耐酸性とも言う）を高める等の目的で、天然石材の表面に刷毛等で塗工するシリコン系の浸透性吸水防止材（商品名：ＡＤスーパー（アドバンス有限会社製））が提供されている。
また、天然石材に係る技術ではないが、特許文献１には、コンクリートを補強する技術として、コンクリートの微細な空隙に樹脂を含浸して同樹脂を硬化させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８９８０３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本願の発明者らが鋭意検討した結果、前者の浸透性吸水防止材の塗工では、凍害を起こし得ることを知見した。すなわち、同材が塗工された多孔質な石灰岩の吸水後に凍結融解を繰り返すと、この石灰岩の表層が剥落してしまうことが判明した。ちなみに、この理由については、浸透性吸水防止材が含浸している表層と、含浸していない表層以外の部分との間で、凍結時の水の膨張挙動が異なって、これらの境界に大きな応力が発生するためと考えられる。
【０００７】
また、同じく本願の発明者らが鋭意検討した結果、多孔質な石灰岩に対して後者の樹脂含浸を行えば、耐酸性の改善効果が、コンクリート等のセメント系組成物の改善効果に比べて甚だ大きいことを知見した。つまり、当該樹脂含浸は、特に石灰岩等の炭酸カルシウム含有の多孔質天然石材の耐酸性の向上に非常に有効であることがわかった。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、炭酸カルシウムを含有する多孔質の天然石材の耐凍害性、及び耐酸性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
炭酸カルシウムを含有する多孔質の前記天然石材に対して前記石材の表面から前記石材内の中心位置までビニル系モノマーを含浸させる含浸処理と、
前記石材に含浸された前記ビニル系モノマーを重合する重合処理と、を有することを特徴とする。
【００１０】
上記請求項１に示す発明によれば、多孔質に基づいて石材が具備する多数の空隙には、ビニル系モノマーを重合してなる重合体が充填される。よって、当該重合体に基づいて空隙への水の浸入は抑制されて、これにより、耐凍害性を高めることができる。
【００１１】
また、上記の含浸処理では、同モノマーは、石材の表面から石材内の中心位置まで含浸される。よって、石材の表面から中心位置までのほぼ全域に亘って空隙には重合体が充填された状態となる。そのため、凍結時に石材の表層と表層以外の部分との境界に大きな応力が発生することも有効に防止されて、これにより、石材の表層の剥落も防止可能となる。
更に、同空隙に充填された重合体によって同空隙内への酸性液の浸入も抑制される。よって、酸性液への耐性たる耐酸性も高めることができる。
また、同空隙に充填された重合体は、石材の剛性を補う補剛効果も奏し得る。よって、石材の曲げ強度及び引っ張り強度の向上も図れる。
【００１２】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記重合処理として、前記天然石材を加熱することを特徴とする。
【００１３】
上記請求項２に示す発明によれば、石材に含浸されたビニル系モノマーを重合すべく加熱するが、かかる熱は、石材の表面から石材内の中心位置まで速やかに伝達する。よって、石材の中心位置まで確実に重合させることができて、これにより、表面から中心位置までに亘って同モノマーを確実に重合可能となる。
【００１４】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記含浸処理時の前記ビニル系モノマーの粘性は、０．１ｃｐｓ〜１０ｃｐｓであることを特徴とする。
【００１５】
上記請求項３に示す発明によれば、含浸処理時のビニル系モノマーは、上記の数値範囲に示されるように低粘性である。よって、同モノマーを石材の表面から中心位置までに亘って確実に含浸させることができる。
【００１６】
請求項４に示す発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記石材の厚さは、７０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
上記請求項４に示す発明によれば、石材の厚さは７０ｍｍ以下である。よって、少なくとも表面から３５ｍｍ（＝７０ｍｍ／２）の深さまで含浸すれば、ビニル系モノマーを石材内の中心位置にまで到達させることができて、これにより、同モノマーの含浸処理を短時間で終えることができる。
【００１８】
請求項５に示す発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記天然石材を切り出す切り出し処理と、
切り出された前記天然石材を脱気する脱気処理と、を有することを特徴とする。
【００１９】
上記請求項５に示す発明によれば、脱気処理によって石材内の空隙の空気が抜かれため、同空隙にビニル系モノマーを浸入させ易くなる。そして、これにより、同モノマーを石材内の中心位置まで速やかに含浸させることができる。
【００２０】
請求項６に示す発明は、請求項５に記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記切り出し処理と前記脱気処理との間で、前記天然石材を強制乾燥しないことを特徴とする。
【００２１】
上記請求項６に示す発明によれば、石材を強制乾燥しないので、全体として、石材の補強に要する時間を短縮できる。
【００２２】
請求項７に示す発明は、請求項５に記載の建物の外装材に使用される天然石材の補強方法であって、
前記切り出し処理と前記脱気処理との間で、前記天然石材の含水率を計測し、
計測された前記含水率が、所定の閾値よりも大きい場合には、前記脱気処理の前に、前記石材を強制乾燥する一方、前記閾値以下の場合には、前記石材を強制乾燥しないことを特徴とする。
【００２３】
上記請求項７に示す発明によれば、石材の含水率が高いことが原因でビニル系モノマーの含浸処理が長時間に亘ってしまうことを有効に防ぐことができるとともに、石材の含水率が低い場合に不必要な強制乾燥を行わないようにすることができて、これにより、全体として石材の補強に要する時間の短縮化を図れる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、炭酸カルシウムを含有する多孔質の天然石材の耐凍害性、及び耐酸性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１Ａは、本実施形態の補強方法によって補強される天然石材１０の概略平面図であり、図１Ｂは、図１Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】図２Ａ乃至図２Ｃは、本実施形態に係る天然石材１０の補強方法の手順を示す概略側面図である。
【図３】天然石材１０に係る各試験体の吸水率の測定結果である。
【図４】図４Ａは、第１比較例たる未処理の試験体内の中心位置ＣＳの電子顕微鏡写真であり、図４Ｂは、本実施形態に係る樹脂含浸の試験体内の中心位置ＣＳの電子顕微鏡写真である。
【図５】図５Ａは、人工酸性雨サイクル試験後の第１比較例たる未処理の試験体の外観写真であり、図５Ｂは、同じく第２比較例たる浸透性吸水防止材の試験体の外観写真であり、図５Ｃは、同じく本実施形態に係る樹脂含浸の試験体の外観写真である。
【図６】塩酸水溶液浸浸後のモルタルの試験体の重量減少率及び同サヴォニエールの試験体の重量減少率のグラフである。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、第２比較例たる浸透性吸水防止材の試験体及び本実施形態に係る樹脂含浸の試験体の試験後の外観写真である。
【図８】第１比較例、第２比較例、及び本実施形態の各試験体の曲げ強度の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＝＝＝本実施形態＝＝＝
図１Ａは、本実施形態の補強方法によって補強される天然石材の概略平面図であり、図１Ｂは、図１Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
この天然石材１０は、外壁パネル等の建物の外装材に使用される。この例では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、同石材１０の形状は、矩形平板状であり、長手方向の寸法は、例えば１００ｍｍ〜２０００ｍｍであり、幅方向の寸法は、例えば５０ｍｍ〜１０００ｍｍであり、厚さ方向の寸法は、２０ｍｍ〜７０ｍｍである。
但し、かかる石材１０の形状は、何等上記矩形平板等の直方体に限らない。例えば、円形平板でも良いし、特殊な平面形状の平板でも良いし、これら以外の形状でも良い。
【００２７】
ちなみに、上記寸法への切り出しは、石切場でなされるが、場合によっては、石切場で大まかに切り出した後に、適宜な工場で上記寸法に仕上げても良い。
【００２８】
この天然石材１０は、炭酸カルシウムを含有する多孔質の石材である。多孔質に係る多数の空隙の平均径は、例えば０．０５ｍｍ〜０．４０ｍｍであり、また、かかる空隙の総体積は、石材の体積の２０％〜５０％を占めている。また、炭酸カルシウムの重量％での含有率は、０％よりも大きく１００％未満であり、より狭くは５０％以上である。すなわち、より狭くは、炭酸カルシウムを主成分とする石灰岩（ライムストーン）であり、この例では、フランス産のサヴォニエールである。なお、炭酸カルシウムの含有率が大きい方が、ブランク状態での石材（以下、ブランク材とも言う）の耐酸性が低いため、同含有率が大きい程、本実施形態の天然石材１０の補強方法の効果を有効に享受することができる。
【００２９】
以下、この補強方法について説明する。なお、図２Ａ乃至図２Ｃは、この補強方法の手順の概略側面図である。
【００３０】
先ず、石切場から天然石材１０を切り出して（切り出し処理に相当）、切り出した天然石材１０を、適宜な工場に搬入する。そして、同工場において、最初に脱気処理を行う。
図２Ａに示すように、脱気処理では、適宜な密閉容器３０内に石材１０を収容し、同容器３０内の空気を排出して所定の真空度まで減圧する。そして、この減圧により、石材１０内の多数の空隙の空気も排出されるため、この後になされる含浸処理（図２Ｂ）においては、石材１０への含浸材の含浸を速やかに行うことができる。真空度としては２０ｍｍＨｇ以下を例示でき、脱気時間としては１〜２時間を例示できるが、何等これに限らない。
【００３１】
また、この例では、密閉容器３０に収容された石材１０の姿勢は、厚さ方向が上下方向を向いた横置き姿勢とされている。すなわち、六つの平面のうちの一番大きな二つの平面１０ｓａ，１０ｓｂの一方１０ｓａが、上面をなし、他方１０ｓｂが、下面をなすように配置されている。そして、同容器３０内では、石材１０の下方から複数の支持部材３２，３２，３２が部分的に同石材１０の下面１０ｓｂに当接して当該石材１０の自重を支持している。よって、後述する含浸処理（図２Ｂ）においては、含浸材２０が上面１０ｓａからだけでなく下面１０ｓｂからも速やかに回り込んで含浸するようになっている。
【００３２】
但し、石材１０の姿勢は、何等上記の横置き姿勢に限らない。例えば、不図示の縦置き姿勢としても良い。すなわち、一番大きな二つの平面１０ｓａ，１０ｓｂが水平方向を向くように上記平板状の石材１０を立設しても良い。そして、この縦置き姿勢の場合についても、一番大きな二つの平面１０ｓａ，１０ｓｂの近傍に障害物が無い状態にすることができて、これにより、これら二つの平面１０ｓａ，１０ｓｂから速やかに厚さ方向に含浸材２０を含浸させることができる。
【００３３】
次の含浸処理では、上記の密閉容器３０内の減圧状態をほぼ維持しながら、図２Ｂに示すように同容器３０内に液状の含浸材２０を注入して、石材１０の全ての表面が含浸材２０に浸漬された状態にする。そして、これにより、少なくとも石材１０の上面１０ｓａ及び下面１０ｓｂから厚さ方向に含浸材２０が石材１０の内部に含浸していき、最終的には、石材１０内の中心位置Ｃ１０、つまり、石材１０の平面中心位置Ｃ１０ｐ（図１Ａ）であって且つ厚さ方向の中心位置Ｃ１０ｔ（図１Ｂ）にまで含浸材２０が含浸した状態となる。
【００３４】
かかる含浸材２０には、ビニル系モノマーが使用され、より具体的には、メタクリル酸メチルモノマー（以下、ＭＭＡモノマーとも言う）が使用される。そして、かかるＭＭＡモノマーによれば、含浸処理時に、０．１ｃｐｓ〜１０ｃｐｓ、場合によっては１ｃｐｓ未満という低粘性に維持可能であり、これにより、同ＭＭＡモノマーは、石材１０内の多数の空隙に速やかに浸入することができる。よって、同ＭＭＡモノマーは、石材１０を厚さ方向に浸透していって中心位置Ｃ１０まで速やかに含浸することができる。なお、中心位置Ｃ１０までの含浸に要する時間としては、２〜４時間を例示できる。
【００３５】
但し、含浸材２０は、何等上記のＭＭＡモノマーに限らない。すなわち、ビニル系モノマーに属するモノマーであれば、使用可能である。ちなみに、ビニル系モノマーの他の例としては、スチレン系モノマー等を例示できる。
【００３６】
また、ＭＭＡモノマーに重合用触媒を添加しても良い。重合用触媒は、加熱されることによりＭＭＡモノマーの重合反応を開始或いは促進するものである。かかる重合用触媒としては、アゾビスイソブチロニトリル（以下、ＡＩＢＮとも言う）、ジ−ｔブチルペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドなどを例示できて、この例では、ＡＩＢＮが、ＭＭＡモノマーの重量に対して１〜２％の割合で添加されている。
【００３７】
かかる含浸処理を終えたら、石材１０に含浸された含浸材２０の散逸を防ぐ目的で、包装処理を行う。詳しくは、包装処理では、密閉容器３０から含浸材２０を排出し、そして、図２Ｃに示すように、同容器３０内に水又は水ガラス等の包装用液体４０を注入して石材１０の全ての表面を包装用液体４０に浸漬し、これにより、石材１０の全ての表面を包装用液体４０で覆った状態にする。以下、この状態のことを「包装状態」とも言う。
【００３８】
そうしたら、最後に重合処理を行う。重合処理は、上記の包装状態のまま石材１０を加熱することにより行われる。ここで、この例では、図２Ｃに示すように包装用液体４０で石材１０は包装されている。よって、この包装用液体４０を加熱することにより石材１０は加熱される。包装用液体４０の加熱方法の一例としては、密閉容器３０内に蒸気等の熱源（不図示）を入れて加熱することが挙げられるが、何等これに限らない。例えば、密閉容器３０の外から同容器３０ごと加熱しても良い。また、包装用液体４０の加熱温度及び加熱時間は、含浸材２０や重合用触媒の種類に応じて変わり得るが、この例では、５０〜８０℃で３〜４時間とされている。
【００３９】
ちなみに、加熱以外の重合方法としては、放射線照射を例示できる。しかし、放射線照射よりも加熱の方が設備を容易に構築・運用できることを勘案すると、上記の加熱重合の方が好ましい。すなわち、加熱重合によれば、比較的容易に加熱設備を構築して用いることで石材１０を加熱し、これにより、加熱された包装用液体４０を介して、重合反応に必要な熱量が、石材１０の表面から石材１０内の中心位置Ｃ１０まで速やかに伝達される。よって、石材１０の中心位置Ｃ１０まで確実に重合反応を起こさせることができる。
【００４０】
そして、石材１０の空隙内のＭＭＡモノマーが重合反応を起こして重合体になると、同重合体で空隙はほぼ充填された状態となり、以上をもって石材１０の補強が完了する。
【００４１】
ここで、かかる補強がなされると、上記空隙内の重合体に基づいて、同空隙には液体が浸入し難くなる。よって、石材１０の耐凍害性及び耐酸性を高めることができる。特に、本実施形態では、石材１０の表面から中心位置Ｃ１０までに亘って、空隙内には重合体が充填されている。すなわち、石材１０内の全域に亘って空隙には重合体が充填されている。よって、凍結時に石材１０の表層と表層以外の部分との境界に大きな応力が発生することも有効に防ぐことができて、その結果、補強後の石材１０の表層の剥落も確実に防止可能である。
【００４２】
更に、同空隙内の重合体は、石材１０の剛性を補う補剛効果も奏し得る。よって、石材１０の曲げ強度及び引っ張り強度も向上する。
【００４３】
なお、本願の発明者らは、補強後の石材１０の耐凍害性及び耐酸性の改善効果を実験でも確認しており、更に曲げ強度の改善効果についても実験で確認している。また、これらの改善効果は、主に石材１０の吸水率が抑制されることに由来し、更に吸水率の抑制は、石材１０の空隙内への重合体の充填に由来している。そのため、吸水率及び空隙への重合体の充填状況についても実験で確認している。以下、実験で確認したことについて説明する。
【００４４】
＜試験体＞
試験体を作成すべく、サヴォニエールのブランク材を、１５０×７０×１０ｍｍ、１５０×７０×２５ｍｍ、及び２００×１００×１００ｍｍの３サイズの直方体形状に切り出して用意した。そして、各ブランク材に対して２時間の真空脱気を施した後に、ＭＭＡモノマーを４時間含浸させ、しかる後に、７５℃で３時間の加熱重合を行い、これにより、本実施形態に係る樹脂含浸の試験体を作成した。なお、各形状の加熱重合後の樹脂含浸率については、１０ｍｍ厚が１６．７％、２５ｍｍ厚が１５．８％、１００ｍｍ厚が９．０％であった。
【００４５】
また、第１比較例として、未処理の試験体たる上記のブランク材を用意し、更に、第２比較例として、シリコン系の浸透性吸水防止材（商品名：ＡＤスーパー（アドバンス有限会社製））を全面に２００ｇ／ｍ2の目付量で刷毛塗りした試験体も用意した。
【００４６】
＜吸水率の測定＞
吸水率の測定については、１５０×７０×２５ｍｍの試験体に対して、ＪＩＳ  Ａ  ５００３：１９９５「石材」に則って行った。すなわち、同試験体の長手面（１５０×７０ｍｍの面）を水面と垂直にしつつ、上部が１０ｍｍだけ常に水面から上方に出るように、それよりも下方部分を水中に浸漬した状態で２０±３℃の恒温室内に静置し、４８時間後に取り出した。そして、その後、表面の水を拭き取り、直ちに測定して吸水率を求めた。なお、吸水率は、次式により算出した。
吸水率（％）
＝（吸水後の質量（ｇ）−乾燥時の質量（ｇ））／乾燥時の質量（ｇ）×１００
図３に吸水率の測定結果を示すが、本実施形態に係る樹脂含浸の試験体の吸水率は、第１比較例たる未処理の試験体の吸水率の約１０分の１となっており、つまり、大幅に低下している。そして、このことが、後述する耐酸性の向上、及び耐凍害性の向上に有効に寄与しているものと考えられる。
【００４７】
＜空隙への重合体の充填状況＞
第１比較例たる未処理の１５０×７０×２５ｍｍの試験体、及び本実施形態たる樹脂含浸された１５０×７０×２５ｍｍの試験体の両者をそれぞれ切断して、各試験体内の中心位置ＣＳ（試験体の平面中心位置であって且つ厚さ方向の中心位置）の空隙の状態を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
【００４８】
図４Ａ及び図４Ｂに、各試験体のＳＥＭ画像を示す。図４Ａに示すように、未処理の試験体では０．３ｍｍ程度の平均径の空隙が多数存在している。しかし、図４Ｂに示すように、樹脂含浸の試験体では、同試験体内の中心位置ＣＳにおいても空隙が重合体で埋まっている（図４Ｂ中の黒色領域を参照）。そして、かかる空隙への重合体の充填に基づいて、本実施形態に係る試験体の吸水率は、大きく低下したものと考えられる。
【００４９】
＜耐酸性＞
耐酸性を評価すべく、１５０×７０×１０ｍｍの試験体に対して、人工酸性雨サイクル試験を、ＪＩＳ  Ｈ  ８５０２：１９９９「めっきの耐食性試験方法」に則って行った。すなわち、同試験体に対して人工酸性雨を２時間噴霧し、４時間乾燥し、２時間湿潤することを１サイクルとして、これを７２０サイクル行った。
なお、人工酸性雨については、次のようにして生成した。先ず、１リットルの水に対して５０±５ｇの塩化ナトリウムを加えた水溶液（ｐＨ６．５）を１０リットル生成し、かかる１０リットルの水溶液に、１２ミリリットルの硝酸と１７．３ミリリットルの硫酸とを加え、これにより得られた溶液を人工酸性雨とした。
また、人工酸性雨の噴霧については、槽内温度を３５±２℃に維持して行った。
更に、上記４時間の乾燥処理では、槽内温度を６０±１℃、相対湿度を２０〜３０％に維持し、また、上記２時間の湿潤処理では、槽内温度５０±１℃、相対湿度を９５％以上に維持した。
【００５０】
図５Ａ乃至図５Ｃに、試験後の各試験体の外観を示す。図５Ａに示すように、第１比較例たる未処理の試験体については大きく浸食されているが、第２比較例たる浸透性吸水防止材の試験体や本実施形態に係る樹脂含浸の試験体については、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、試験前の状態と概ね変わらず、つまり殆ど浸食されていない。よって、樹脂含浸たる本実施形態の補強方法が耐酸性の改善効果を奏することが実験でも確認された。ちなみに、この耐性改善の主因は、試験体の空隙への人工酸性雨の浸入を抑制できたことと考えられる。
【００５１】
ところで、この樹脂含浸が、特にサヴォニエールのような炭酸カルシウムを含有する多孔質の天然石材の耐酸性の向上に非常に有効であることについても実験で確認している。すなわち、セメント系材料と比べて、サヴォニエールの方が、樹脂含浸の耐酸性の改善効果が非常に大きいことを実験で確認しており、以下、これについて説明する。
【００５２】
先ず、セメント系材料として９０×７０×１０ｍｍの直方体形状のモルタルのブランク材を用意した。かかるブランク材の生成は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて行った。例えば、普通ポルトランドセメント、ＩＳＯ標準砂、水を、４５０グラム：１３５０グラム：２２５グラムの重量比で配合した。
【００５３】
そして、含浸用樹脂としてはエポキシ樹脂を用いた。詳しくは、大気圧下で液状のエポキシ樹脂に上記のモルタルのブランク材を浸漬させて、その後２時間真空脱気状態で含浸を行った。そして、含浸後、表面に付着した樹脂を落として、４０℃の空気雰囲気下で４８時間の養生を行った。
【００５４】
一方、サヴォニエールの試験体については７０×３５×２５ｍｍの直方体形状のブランク材を用意した。そして、この場合は、含浸用樹脂にＭＭＡを用いた場合と、エポキシ樹脂を用いた場合との２パターンで試験体を生成した。なお、エポキシ樹脂の含浸については、サヴォニエールのブランク材に対して、上述と同じ手順で浸漬や養生等を行い、また、ＭＭＡの含浸については、同ブランク材に対して、前述とほぼ同じ手順で脱気処理、含浸処理、及び重合処理を行った。
【００５５】
そして、これら試験体を、５％の塩酸水溶液に３０分間浸漬して、浸漬前後の試験体の重量変化に基づいて浸漬による重量減少率を求めた。すなわち、浸漬前の試験体の重量がＷ１であるとともに、浸漬後に１０５℃で２４時間乾燥後の試験体の重量がＷ２である場合に、これらの重量Ｗ１，Ｗ２を下式に代入して、上記の重量減少率（％）を求めた。  
重量減少率（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１×１００
図６に試験結果を示す。先ず、未処理のモルタルの試験体と樹脂含浸のモルタルの試験体とを比較すると、両者とも重量減少率は小さく、つまり殆ど溶解していないのがわかる。また、更に詳細に見ても、樹脂含浸の試験体の重量減少率の方が若干小さくなっているのみであって、その差はわずかなものであり、このことから、樹脂含浸によるモルタルの耐酸性の改善効果は、ごく小さなものであることがわかる。
【００５６】
一方、樹脂含浸のサヴォニエールの試験体と、未処理のサヴォニエールの試験体とを比較すると、未処理の試験体の重量減少率が７１％であるのに対して、樹脂含浸の試験体の重量減少率については、ＭＭＡが１０．５％でエポキシ樹脂が６．７％であるというように、どちらについても大幅に低下している。よって、樹脂含浸の耐酸性の改善効果はサヴォニエールに対して非常に大きなものであり、その効果は、モルタルでの改善効果よりも格段に大きなものである。従って、当該樹脂含浸は、サヴォニエールのような炭酸カルシウムを含有する多孔質の天然石材の耐酸性の向上に非常に有効であることがわかった。
【００５７】
＜耐凍害性＞
耐凍害性を評価すべく、１００×１００×２００ｍｍの試験体に対して、凍結融解試験を、ＪＩＳ  Ａ  １４３５：２０１３「建築用外装材の凍結融解試験方法」に則って行った。すなわち、同試験体に対して、２時間の気中凍結（−２０℃）及び１時間の水中融解（＋１０℃）を１サイクルとし、これを３００サイクル行った。
【００５８】
図７Ａ及び図７Ｂに、それぞれ、第２比較例たる浸透性吸水防止材の試験体及び本実施形態に係る樹脂含浸の試験体の試験後の外観を示す。図７Ａの第２比較例たる浸透性吸水防止材の試験体では、表層が剥落している。詳しくは、浸透性吸水防止材が含浸した表層と、含浸していない表層以外の部分との境界で剥離が生じている。よって、この理由は、浸透性吸水防止材が含浸する表層と、含浸していない表層以外の部分とで吸水率が異なっていて、これにより、凍結時の水の膨張挙動が異なった結果、これらの境界に大きな応力が発生したためと考えられる。
【００５９】
一方、図７Ｂの本実施形態に係る樹脂含浸の試験体については、表層の剥落等の破損は概ね生じておらず、その外観は、試験前と殆ど変わっていない。なお、この理由は、試験体の表面から試験体内の中心位置ＣＳまでに亘って重合体が充填していて、これにより、凍結時に膨張し得る水の侵入が、表面から試験体内の中心位置ＣＳまでに亘って抑制されたためと考えられる。そして、以上から、本実施形態に係る補強方法は上記の表層の剥落の防止を含め高い耐凍害性を奏することが、実験でも確認された。
【００６０】
＜曲げ強度＞
曲げ強度を評価すべく、１５０×７０×１０ｍｍの試験体に対して、３点曲げ試験を、ＪＩＳ  Ａ  ５４１１−１９９４「テラゾ」に準拠して行った。すなわち、試験体の長手方向の両端から３０ｍｍの各位置に支持棒を置いて下方から同試験体を２点支持し、そして、長手方向の中央位置（端から７５ｍｍの位置）に上方から直径１５ｍｍの鋼製円柱部材を押し付けることによって同中央位置に下向きの荷重を付与して試験体を破断する。そして、破断荷重Ｐと、二つの支持棒同士の間隔Ｌ（＝９０ｍｍ）と、試験体の幅ｂ（＝７０ｍｍ）と、試験体の破断面の３箇所の厚さの平均値ｄ（ｍｍ）とを、下式に代入して曲げ強度を求めた。
曲げ強度（Ｎ／ｍｍ2）＝（３×Ｐ×Ｌ）／（２×ｂ×ｄ2）
図８に試験結果を示す。第２比較例たる浸透性吸水防止材の試験体の曲げ強度は、第１比較例たる未処理の試験体の曲げ強度とほぼ同値であるが、本実施形態に係る樹脂含浸の試験体については、第２比較例たる未処理の試験体の曲げ強度の２倍以上の曲げ強度を示している。この理由は、浸透性吸水防止材が試験体の表層のみに浸透するのに対して、樹脂含浸では、試験体内の中心位置ＣＳまで空隙にＭＭＡの重合体が充填されているためと考えられる。そして、以上から、本実施形態の補強方法が曲げ強度を高める補剛効果を奏することが、実験でも確認された。
【００６１】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。例えば、以下に示すような変形が可能である。
【００６２】
上述の実施形態では、炭酸カルシウムを含有する多孔質の天然石材１０として主にサヴォニエールを例示したが、何等これに限らない。すなわち、炭酸カルシウムを含有する多孔質の石材１０であれば、サヴォニエール以外の石種でも良い。
【００６３】
上述の実施形態では、切り出し処理と脱気処理との間で、石材１０を強制乾燥していなかったが、場合によっては、強制乾燥しても良い。例えば、石材１０の切り出し後に、同石材１０を屋外の置き場に保管等した場合には、石材１０に雨水などが染み込んで、雨水が石材１０内の空隙に残留し得る。すると、ビニル系モノマーの含浸処理時に、同モノマーの空隙への浸入が阻害される恐れがある。そのため、脱気処理の前に石材１０を強制乾燥しても良い。
また、強制乾燥するか否かを石材１０の含水率（％）に基づいて決めても良い。すなわち、切り出し処理と脱気処理との間で、石材１０の含水率を計測し、その含水率が所定の閾値よりも大きい場合には、石材１０を強制乾燥するが、同閾値以下の場合には、強制乾燥しないようにしても良い。ちなみに、強制乾燥の一例としては、ドライヤー等の熱風発生装置で発生した１００〜１５０℃の熱風を石材１０に吹き当てることを例示できる。また、含水率（％）とは、例えば、石材１０に含まれる水の重量（ｇ）を石材の全重量（ｇ）で除算した値の百分率表記値のことであり、上記閾値としては、０％よりも大きく１０％未満の任意値を例示できる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  天然石材、１０ｓａ  平面、１０ｓｂ  平面（表面）、
２０  含浸材（ビニル系モノマー）、
３０  密閉容器、３２  支持部材、
４０  包装用液体、
Ｃ１０  中心位置、Ｃ１０ｐ  平面中心位置、Ｃ１０ｔ  厚さ方向の中心位置、
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図８】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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