日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿） 2014 年 9 月

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マルコフ連鎖モデルに基づく外装材の劣化シミュレーション
その４．改修後 2～16 年の RC 外壁を対象とした実地調査
正会員
同
同
仕上塗材目視調査
マルコフ連鎖劣化シミュレーション○越中谷光太郎*1
本橋 健司*3
楡木 堯*5

同同
同今本兼松
清原啓一*2
学*4
千鶴*6

耐用年数予測手法

研究目的
我が国では「持続可能な社会の発展」が求められており、新築のみならず既存ストックを含めた建築物の長寿命化や省エネルギー化の需要が高まっている。また、それらの評価に必要な耐用年数予測についても規格整備に向けた研究が行われている。環境、施工条件、材料特性などを独立の劣化因子として考慮して耐用年数を予測する手法である Factor Method と呼ばれる手法が ISO で規格化されているが、外装仕上げ材の劣化においては劣化因子同士が複合的に作用するため、それぞれの因子を積

図 1 各棟の光沢度保持率比較
図 2 は 2013 年度の各棟の色差の測定結果を示す。

み上げて全体を予測することは容易ではない。そこで本研究では、実構造物の調査結果に基づき、確率論モデルであるマルコフ連鎖モデルを用いた劣化シミュレーションに基づく建築材料の耐用年数予測手法の確立を試みる。
2. 調査対象および調査方法
表 1 調査対象
改修年度

経年数
2012 年度

経年数
2013 年度

A 号棟

平成 9 年

15 年

16 年

B 号棟

平成 13 年

11 年

12 年

C 号棟

平成 20 年

4年

5年

D 号棟

平成 22 年

2年

3年

調査対象

つくば市
団地

外装仕上げ材

塗膜材
色

図 2 各棟の色差比較
図 3 は 2013 年度調査時の各建築物の雨掛かり有りのひマスチッ
クび割れの劣化度分布を示す。

白調査対象である団地の 4 棟について 2012 年度および2013 年度に調査を行った（表 1）。調査方法は以下のとおりである。
①光沢度：仕上塗材の凹凸の凸部分の光沢度を、光沢度計を用いて測定する。その建築物の 2012 年度調査時の最も劣化の小さいと思われる測定点をイニシャルとし、その他の測定点と比較して光沢度保持率を算出する。

図 3 各棟のひび割れ比較②変退色：塗膜の色相、明度、彩度の変化を色差計により数値化し、イニシャルと比較することで劣化グレー

図 4 は同一棟の 2012 年調査時と 2013 年調査時の劣化を表したものである。

ドを判定する。
③ひび割れ：目視で簡便に評価できる劣化事象である
ため、ひび割れ状態を 4 段階のグレードに分類し、建物の劣化グレード分布を調査する。
3. 調査結果
図 1 は 2013 年度調査時の各建築物の光沢度保持率を表

図 4 同一棟の１年経年時ひび割れ比較したものである。
Degradation simulation of external finishing based on
Markov Chain Model ‐Part4. Field survey of external walls
between 2 to 16 years after renewal

ECCHUYA Kotaro, IMAMOTO Keiichi, MOTOHASHI Kenji,KANEMATSU Manabu, NIREKI Takashi, KIYOHARA Chizuru― 1119 ―マルコフ連鎖モデルによる劣化予測シミュレーション
4.1 マルコフ連鎖を用いた劣化進行モデル
マルコフ連鎖モデルにおいては、単位時間内のある劣度保持率についてのシミュレーション結果における経年化度は図 5 のようにある遷移確率 x で次の劣化度に移行

持率は劣化グレードⅡ+Ⅲ約 25%）。

13 年時の劣化分布が仕上げ塗材の寿命の状態であると考えられる（変退色は劣化グレードⅡ+Ⅲ約 50%、光沢度保し、移行しない残り(1-x)は同じ劣化度に留まると仮定される。これがすべての劣化度で同時に起こり、最終的には劣化度Ⅲ（最終劣化グレード）に収束する。t を使用年数（築年数、経年数）、０～Ⅲを t 年後の劣化度分布、x0、x1、x2 をそれぞれの遷移確率とすると、劣化進行は図 6の行列式で表される。ここで遷移確率を設定することで確率モデルによる劣化予測が可能となる。
0 0  1  x0 0
  x1
x0Ⅰ
   01
 Ⅱ   0x1 1  x2
   Ⅲ  00x2
  

図 5 劣化進行概念

t0 1 0  00  0 1   0 

図 6 劣化進行行列式

図8

ひび割れ・光沢度保持率・色差の相関

4.4 環境劣化外力の算出
マルコフ連鎖モデルによる劣化シミュレーションを雨掛かりの有無、方位の南北面についてそれぞれ行った。
雨掛かり無し及び北面を基準として、雨掛かり有り及び4.2 遷移確率の算出およびシミュレーション結果
シミュレーション結果を図 7 に示す。経年数ごとの結南面の劣化進行の違いを環境劣化外力として表 2 に示す。
値の大きさは劣化進行への影響の大きさを表す。

果にばらつきがあったため、シミュレーションについて

表2は各遷移確率毎の平均値を用いた。

雨掛かり有り無し
3.31.00.41.00.91.0

ひび割れ
変退色
光沢度保持率

環境劣化外力方位南面
北面
2.11.02.01.02.01.0

ひび割れについては雨掛かり有り、方位南面おいて劣化外力が大きくなっている。これはひび割れの進行が雨水や日射に影響しているためと考えられる。一方、変退色および光沢度保持率については、方位についてはひび割れ同様に南面の方が劣化外力が大きくなっているが、
図7シミュレーション結果（ひび割れ・南面）

雨掛かりについては無しの方が劣化外力が大きくなって4.3 耐用年数の推定
松田らにより 1)、外壁仕上げ材料の寿命は、仕上げ材のいる。これは変退色および光沢度保持率の劣化についてひび割れによる中性化速度係数が増加し、打ち放しコンって洗い流されているためだと考えられる。

クリートの中性化速度係数と同等になる時期であると提案され、調査した実構造物の外装仕上げ材（複層塗材）

5. まとめひび割れによる劣化分布に基づくマルコフ連鎖モデルの寿命をおおよそ 13 年と予測している。本研究で調査しを用いた劣化予測シミュレーションによる外装仕上げ材

た外装仕上げ材料の耐用年数を同様に 13 年と仮定した場料の耐用年数予測方法について検討を行った。また、ひ合にシミュレーション結果により相当する劣化グレード

び割れと変退色並びに光沢度保持率の相関関係を仮定す

Ⅱ+Ⅲの割合は約 70%と評価される。

ることにより、雨掛かりの有無、方位の南北における環経年 2 年から 12 年までの各経年毎のひび割れと光沢度保持率並びに色差の劣化グレードの平均値の相関を図 8に示す。変退色の進行および光沢度保持率低下がひび割れの進行に影響があると仮定すると、変退色および光沢*1 東京理科大学大学院工学部研究科建築学専攻 修士*2 東京理科大学工学部建築学科 教授*3 芝浦工業大学工学部建築工学科 教授*4 東京理科大学理工学部建築学科 准教授*5 (一財)ベターリビングつくば建築試験研究センター*6 東京理科大学工学部建築学科 補手は汚れや白亜化による影響が大きく、それらが雨水によ境劣化外力を算出し、検討を行った。
参考文献
1) 松田 啓 マルコフ連鎖モデルと現位置非破壊試験を組み合わせた外壁仕上げ材料の経年劣化と躯体の保護効果の評価に向けた基礎的研究 2012 年度東京理科大学修士論文*1 Dept. of Arch., Graduate School of Tech., Tokyo University of Science*2 Prof., Dept. of Arch, Fac. of Tech., Tokyo Univ. of Science, Dr. Eng*3 Dept. of Arch. and Building Engineering, the College of Eng., Shibaura Inst. of Tech, Dr. Eng and Dr. Agr.
*4 Assoc. Prof., Dept. of Arch, Fac. of Sci. and Tech., Tokyo Univ. of Science, Dr. Eng*5 Tsukuba Building Test Laboratory, Center for Better Living*6 Assistant, Dept. of Arch, Fac. of Tech., Tokyo Univ. of Science, Dr. Eng― 1120 ―