第3章 材料試験結果
3.5 まとめ
第３章 材料試験結果
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第 3 章
材料試験結果
3.1 はじめに
本章では、第2章で説明した材料試験の結果について詳述する。
3.2節「圧縮試験（単調載荷）」では、圧縮試験の単調載荷試験の結果について詳述する。
3.3節「圧縮試験（繰返載荷）」では、圧縮試験の繰返載荷試験の結果について詳述する。
3.4節「2面せん断試験」では、2面せん断試験の結果について詳述する。
3.5節「まとめ」では、本章のまとめを行う。
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3.2 圧縮試験（単調載荷）
2020年1月6日に単調載荷試験を行った。以下にその結果を示す。
3.2.1 破壊性状
最終変位時の試験の様子と載荷終了後の試験片を図3.2.1に示す。
載荷中には潰れ以外に目立った破壊や損傷はみられなかった。試験片に試験片厚さの20%
（10mm）の変位を与えたが、試験終了後の観察では除荷後の残留変位は2%（1mm）程度に 留まったことが分かった。
(b) 鉛直方向 試験終了後
図3.2.1 単調載荷試験
(a) 最終変位時
(c) 水平方向 試験終了後
第３章 材料試験結果
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3.2.2 試験値
試験結果を表 3.2.2、得られた復元力特性として圧縮力－変位関係を示す。鉛直方向を図
3.2.2に、水平方向を図3.2.3に、試験片ごとに比較したものを図3.2.4に示す。
鉛直方向の最大荷重は#3の30.69Nで、平均値は26.60Nであった。圧縮強度は、#3で最
大値の13.64N/mm2で、平均値は12.0N/mm2であった。弾性率は、#3で最大値の316.2kPa、
平均値は245.4kPaであった。また、#4以外は同じような値を示したが、#4は他と比べて低
い値を示した。
水平方向の最大荷重は#2,3の13.64Nで、平均値は10.91Nであった。圧縮強度は、#2,3,4 で最大値の5.46N/mm2で、平均値は4.91N/mm2であった。弾性率は、#4で最大値の70.6kPa、
平均値は65.70kPaであった。また、すべての試験体で同程度の値を示した。
鉛直方向の値が全体的に水平方向より上回る結果となった。
圧縮力－変位関係は、両パターンで最大圧縮力を示した後に、急激な低下をみせず、一定 の圧縮力を保ったままであった。また、鉛直方向の試験片#4 は他より気泡が荒く、比較的 弾性率が低い結果となった。
表3.2.2 試験結果
鉛直方向 #1 #2 #3 #4 #5 平均 最大荷重（N） 27.28 27.28 30.69 23.87 23.87 26.60 圧縮強度（N/mm2） 12.28 12.28 13.64 10.91 10.91 12.0
弾性率（kPa） 270.63 277.24 316.16 134.89 227.84 245.35 水平方向 #1 #2 #3 #4 #5 平均 最大荷重（N） 10.23 13.64 13.64 10.23 10.23 10.91 圧縮強度（N/mm2） 4.09 5.46 5.46 5.46 4.09 4.91
弾性率（kPa） 70.16 70.60 62.53 64.77 60.46 65.70
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(a) 試験片#1 (b) 試験片#2
(c) 試験片#3 (d) 試験片#4
(e) 試験片#5
図3.2.2 鉛直方向
第３章 材料試験結果
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(a) 試験片#1 (b) 試験片#2
(c) 試験片#3 (d) 試験片#4
図3.2.3 水平方向
(e) 試験片#5
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(a) 鉛直方向
(b) 水平方向
図3.2.4 圧縮力－変位関係
第３章 材料試験結果
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3.3 圧縮試験（繰返載荷）
2020年1月13日に繰返載荷試験を行った。以下にその結果を示す。
3.3.1 破壊性状
最終変位時の試験の様子と試験終了後の試験片を図3.3.1に示す。
載荷中には潰れ以外に目立った破壊や損傷はみられなかった。試験終了後の観察では、試 験片に試験片厚さの60%（30mm）の変位を与えたが、除荷後の残留変位は10%（5mm）程 度に留まった。
図3.3.1 繰返載荷試験
(a) 最終変位時
(b) 鉛直方向 試験終了後
(c) 水平方向 試験終了後
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3.3.2 試験値
試験結果を表 3.3.2、得られた復元力特性としてせん断力－変位関係を示す。鉛直方向を
図3.3.2に、水平方向を図3.3.3に、試験片ごとに比較したものを図3.3.4に示す。
鉛直方向の最大荷重は#1の51.15Nで、平均値は39.78Nであった。圧縮強度は、#1で最
大値の13.64N/mm2で、平均値は12.73N/mm2であった。弾性率は、#1で最大値の284.2kPa、
平均値は279.0kPaであった。また、すべての試験体で同程度の値を示した。
水平方向の最大荷重は#1の27.28Nで、平均値は25.01Nであった。圧縮強度は、#1で最
大値の5.45N/mm2で、平均値は4.32N/mm2であった。弾性率は、#3で最大値の133.7kPa、
平均値は118.0kPaであった。また、すべての試験体で同程度の値を示した。
鉛直方向の値が全体的に水平方向より上回る結果となった。
圧縮力－変位関係は、水平方向では最大圧縮力を示した後に、急激な低下がみられなかっ たが、鉛直方向では10mm以降にばらつきが生じた。また、試験片ごとに圧縮強度や弾性率 には大きな違いはみられなかった。
表3.3.2 試験結果
鉛直方向 #1 #2 #3 平均 最大荷重（N） 51.15 30.69 37.51 39.78 圧縮強度（N/mm2） 13.64 12.28 12.28 12.73 弾性率（kPa） 284.2 283.5 269.2 279.0 水平方向 #1 #2 #3 平均 最大荷重（N） 27.28 23.87 23.87 25.01 圧縮強度（N/mm2） 5.45 4.09 3.41 4.32
弾性率（kPa） 99.6 120.7 133.7 118.0
第３章 材料試験結果
-50- (a) 試験片#1
(b) 試験片#2
(c) 試験片#3
図3.3.2 鉛直方向
-51- (a) 試験片#1
(b) 試験片#2
図3.3.3 水平方向
(c) 試験片#3
第３章 材料試験結果
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(a) 鉛直方向
(b) 水平方向
図3.3.4 圧縮力－変位関係
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3.4 ２面せん断試験
2020年1月6日に2面せん断試験を行った。以下にその結果を示す。
3.4.1 破壊性状
最終変位時の試験の様子と試験終了後の試験片を図3.4.1に示す。
載荷中には目立った破壊や損傷はみられなかった。試験終了後の観察では、押し潰された ウレタンは少し跡が付く程度のみで、変形がほとんど元に戻っていた。
図3.4.1 2面せん断試験
(a) 最終変位時
(b) 鉛直方向 試験終了後
(c) 水平方向 試験終了後
第３章 材料試験結果
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3.4.2 試験値
試験結果を表 3.4.2、得られた復元力特性としてせん断力－変位関係を示す。鉛直方向を
図3.4.2に、水平方向を図3.4.3に、試験片ごとに比較したものを図3.4.4に示す。
鉛直方向の最大荷重は#1,2の40.92Nで、平均値は38.20Nであった。せん断強度は、#1,2 で最大値の8.18N/mm2で、平均値は7.64N/mm2であった。弾性率は、#2で最大値の53.59kPa、
平均値は40.22kPaであった。また、すべての試験体で同程度の値を示した。
水平方向の最大荷重は#1,5の27.28Nで、平均値は25.23Nであった。せん断強度は、#1,5 で最大値の5.46N/mm2で、平均値は5.05N/mm2であった。弾性率は、#4で最大値の32.75kPa、
平均値は30.21kPaであった。また、すべての試験体で同程度の値を示した。
鉛直方向の値が全体的に水平方向より上回る結果となった。
せん断力－変位関係は、両パターンの試験片で最大せん断力を示した後に、急激なせん断 力の低下はみられず、むしろ増加傾向にあった。また、試験片ごとに最大せん断力や弾性率 には大きな違いはみられなかった。
表3.4.2 試験結果
鉛直方向 #1 #2 #3 #4 #5 平均 最大荷重（N） 40.92 40.92 37.51 34.10 37.51 38.20 せん断強度（N/mm2） 8.18 8.18 7.50 6.82 7.50 7.64
弾性率（kPa） 30.66 53.59 36.51 37.36 42.97 40.22 水平方向 #1 #2 #3 #4 #5 平均 最大荷重（N） 27.28 23.87 23.87 23.87 27.28 25.23 せん断強度（N/mm2） 5.46 4.77 4.77 4.77 5.46 5.05
弾性率（kPa） 30.52 28.62 32.75 29.82 29.34 30.21
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(a) 試験片#1 (b) 試験片#2
(c) 試験片#3 (d) 試験片#4
(e) 試験片#5
図3.4.2 鉛直方向
第３章 材料試験結果
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(a) 試験片#1 (b) 試験片#2
(c) 試験片#3 (d) 試験片#4
図3.4.3 水平方向
(e) 試験片#5
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(a) 鉛直方向
(b) 水平方向
図3.4.4 せん断力－変位関係
第３章 材料試験結果
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3.5 まとめ
本章では、材料試験の結果について詳述した。以下に本章で得られた知見を示す。
1) 吹付け面に対して鉛直方向に載荷した場合、水平方向に載荷する場合に比べ、圧 縮試験では圧縮強度は約2.4倍、弾性率は約3.4倍に、圧縮繰返し加力試験では圧 縮強度は約2.9倍、弾性率は約 2.4倍に、2面せん断試験はせん断強度では約1.5 倍、弾性率では約 1.4 倍になり、それぞれの試験で鉛直方向の値が全体的に水平 方向より上回る結果となった。
2) 圧縮試験では試験片厚さの 20%の変位を与えたが、除荷後の残留変位は 2%程度 に留まり、圧縮繰返し加力試験では試験片厚さの60%の変位を与えたが、除荷後 の残留変位は10%程度に留まった。
3) 応力－変位関係は、すべての試験片で最大せん断力を示した後に、急激なせん断 力の低下はみられなかった。また、多くの試験片の試験値には大きな違いはみら れなかった。
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