木片チップアスファルト混合体の強度、密度に関する実験研究

１ まえがき  

建設副産物の木片チップを有効利用する ために、木片チップを詰めた型枠にセメント ペーストを注入して木片コンクリートを製造 し、その強度、密度、体積変化、質量変化な どを実験し、その都度発表してきた

。また、

木片をセメント、水を用いて攪拌することに よって製造し、同様な実験を行って、前述と は異なる軽量の木片コンクリートを製造し、

強度・密度などを明らかにした。

それらの研究を遂行する中で木片チップ を混入したコンクリートの圧縮性状は塑性 域が極めて広く、靱性に富むことが判明し た。筆者らはこのことに着目し、この材料 を地盤上又は基礎周りにトレンチを設けて その中に木片チップで製造したアスファル ト混合体を挿入し、免震地盤を造成するこ とを考えた。本報告は、これら一連の研究 の一環として行った木片チップアスファル ト混合体の配（調）合、およびそれによっ て製造した供試体の圧縮強度、密度に関し ての実験結果である。なお、トレンチにゴ ムチップアスファルト混合体を設置した場 合の基礎の振動性状については既に発表し ている

。 

２ 実験方法および測定方法  2.1 実験項目 

 Table 1 に今回実験の項目と目的を示し た。まえがきにも述べたように本研究の主 眼は最終的には免震材料としての要素を見 出すことにある。そのため、目標強度は 3.0

〜4.0N/mm

とし、（1）アスファルト乳剤と 水の最適混合割合（2） （（アスファルト乳剤

＋水）/セメント）の最適混合割合（3）木 片チップと砂の最適混合割合などを解明す 

るために実験を行うこととした。実験に際 して、 本研究はコンクリートを製造する方法 と同じように有効水の考え方を基本としてい るため、配（調）合の基本となる木片チップ および砂の表乾状態を試験した。これには筆 者らが提案した乾燥加速度法と

法によっ た

。  

2.2 実験材料 

木片チップはアスペクト比 8〜10 のもの を使用した。この木片は柱、梁などに使用 していた木材をハンマークラッシャーで破 砕したときに発生する細かい木片を特に採 集したものである。いずれもほぼ同じよう な形状のものを用いることとした。砂は大 井川産のものを使用した。アスファルト乳 剤はノニオン系の乳化剤を用いた。セメン トは研究用の普通ポルトランドセメントを 用いた。水は上水道水である。 

2.3 練り混ぜ、養生 

 Table  2に配合の一覧を示した。練り混ぜの 手順は、はじめに（木片チップ+砂）を攪拌容 器に入れ、1分間攪拌し、次にセメントを投入 して更に1分間攪拌した。これとは別に（アス ファルト乳剤+水）を1分間攪拌して製造した アスファルト乳剤液を（木片チップ+砂+セメ

木片チップアスファルト混合体の強度、密度に関する実験研究

日大生産工 ○川村政史  日大・短大 下村幸男 元日大生産工 笠井芳夫

Experimental Study of Strength and Density of Wood-Chip Asphalt Mixture Masashi KAWAMURA, Yukio SHIMOMURA

and Yoshio KASAI

Table 1  実験項目 

実験項目 最適（アスファルト乳剤 +水）量の検討（アスファ ルト乳剤液と呼ぶ）

木片チップと砂の混合物をから める程度で、型枠に打ち込む場 合に、結合材が型枠の底に溜ま らないようにして供試体一本当 り作製するために要するペース ト量

アスファルト乳剤は水分を発散 させることにより結合する。

備  考

1

2

3

最適（（アスファルト乳 剤+水）/セメント）量の 検討（ペーストと呼ぶ）

（木片チップ/砂）の最適  混合割合の検討

目標圧縮強度を3.0〜4.0n/mm2と

設定した場合

ント）に混入して3分間攪拌した。攪拌時間は 合計で5分間である。 攪拌は全て手練で行っ た。木片および砂量が少ないためにモルタ ルミキサーでは充分な攪拌の効果が得られ なかったので、手練りによる方法を採用す ることとした。モールドはφ5×ｈ10の鋼製 の型枠を用いて打ち込んだ。3層で1層につ き拡低の丸い鋼製の付き捧で10回の締め固 めを行い、3層目はモールド天端より木片チ ップが突き出ないように充分に注意しなが ら供試体を混合比に対して3個ずつ作製し た。 

7日間モールド上部を塩化ビニールによ り包み込み、その後脱型し材齢28日間強度 試験時まで温度20℃‑湿度60％の恒温恒湿 室にて養生した。 

密度測定の後、供試体上部および下部を キャッピングして一軸圧縮強さを試験した。

キャッピングは打ち込み時に使用した鋼製 型枠を用い、Fig.1に示す順序でセッコウを 用いて行った。圧縮試験は10ｔ万能試験機 を使用した。 

３.実験結果および考察 

3.1 木片チップおよび砂の表乾状態判 定試験の結果 

Fig.2に木片チップおよびFig.3に砂の 表乾状を試験した結果を示した。また、

Table 3は乾燥加速度法およびpF法（pF値 5.2）により判定した表乾状態の含水比を 示した。いずれもほぼ同じような値が得ら れた。これより、木片アスファルト混合体 の配（調）合では、この値を表乾状態とし て有効水を定めることとした。 

3.2 （（アスファルト乳剤＋水）/セメ ント）の割合と圧縮強度との関係  Fig.4に（アスファルト乳剤＋水）（アス ファルト乳剤液と呼ぶことにする）とセメ ント量の混合割合と一軸圧縮強度との関係 を示した。図よりアスファルト乳剤液／セ メントの比が40％の時ピークを示した。

30％では供試体がボソボソ状態となり供試 体の打ち込みが不能であった。 

3.3 アスファルト乳剤液と圧縮強度と の関係 

Fig.5に供試体を1本作製するに要するア 

0/1.0、

0.33/0.67,  0.5/0.5,  0.67/0.33,  1.0/0

木片チップ/砂 アスファルト乳剤/水

0/1.0、

0.25/0.75、

0.50.5、

0.750.25、

0.95/0.05

35、

40、

50、

60、

65

（A+W)/C（％）

セメント量一定 セメント量一定

Fig‑3 大井川砂の表乾状態判定  試験結果 

Fig‑2 木片チップの表乾状態判定 試験結果 

Fig.1 キャッピングの手順  Table 2  配合 

ガラス板 セッコウ

供試体

底板

①上部キャッ ピング

底板

②モールドを 逆さまにし て底板を取 り外し、キ ャッピング

③下部キャッ ピング

ガラス板セッコウ

セッコウ

③脱型

セッコウ

35 30 25 20 15 10 5

00 20 40 60 80 100 70 60 50 40 30 20 10 0

含水比 （％）

(19.7 %)

木片チップ

0 2 4 6 8 10

30 25 20 15 10 5 0

350 300 250 200 150 100 50 0 含水比 （％）

大井川砂

(1.6 %)

スファルト乳剤液量と一軸圧縮強度との関 係を示した。木片チップ/砂の混合比は体積 比で0.5/0.5の場合である。アスファルト乳 剤液の使用量が多くなるに従って一軸圧縮 強度は減り、アスファルト乳剤液量が1/5 のときに最大強度を示し、1/3から1/2と添 加量が多くなると強度は急激に減少した。

アスファルト乳剤液量が多くなるほどコン システンシーが大きくなり、とろとろ〜ジ ャージャーとなって供試体の成型が不能に なるためである。 

3.4 アスファルト乳剤液量の検討  アスファルト乳剤は水量が発散すること によって硬化を促進する。Fig.6は材齢28 日におけるアスファルト乳剤/水の混合割 合と一軸圧縮強度との関係である。図より アスファルト乳剤量が多くなるに従って、

また、砂/木片の割合が小さくなるに従って、

強度は小さくなることが分かる。砂/木片チ ップの割合が1.0/0の場合はアスファルト 乳剤を混入したときの方が混入しない方よ りも強度が大きくなった。セメントが固化 材として働いたためと思われる。 

3.5 木片チップ／砂の混合割合と一軸 圧縮強度との関係 

Fig‑7に木片チップと砂の混合割合と材 齢28日における強度との関係を示した。木 片チップの混入量が砂量に比し大きくなる に従って、圧縮強度は小さくなり、目標強 度（3.0〜4.0N/mm

）を示す（木片チップ/

砂）の混合割合はアスファルト乳剤/水の混 合 割 合 が 0.5/0.5 で 砂 / 木 片 チ ッ プ ： 0.67/0.33 の 場 合 、 お よ び 0.25/0.75 で 0.5/0.5の場合であった。それ以外はアスフ ァルト乳剤がない場合又は砂のみの場合で あり、本実験の木片チップを用い、アスフ ァルト乳剤を用いての実験を逸脱する。 

3.6 木片チップ/砂の混合割合と密度と の関係 

 Fig‑8に木片チップと砂の混合割合と密 度との関係を示した。砂に比し木片チップ の混合割合が大きくなるに従って密度は小  さくなり、木片チップのみの場合、木片の 比重にほぼ近似した。 

3.7 密度と圧縮強度との関係 

Fig‑9に木片チップ／砂と圧縮強度との関                                 

アスファルト乳剤 水

0 0.25 0.5 0.75 0.95

1.0 0.75 0.5 0.25 0.05

25 20 15 10

5 0

混合割合

▲

▲

▲

▲

▲

▲

砂／木片チップ 1.0/0 0.67/0.33

0.5/0.5 0.33/0.67

0/1.0

Table 3 表乾状態試験結果 

Fig‑4 アスファルト乳剤液／セメント  と圧縮強度との関係 

Fig‑5 アスファルト乳剤液／セメント  の容積と圧縮強度との関係 

Fig‑6 アスファルト乳剤／水の混合割  合と圧縮強度との関係 

乾燥加速度法 pF法(pF5.2) 木片チップ

大井川産砂

19.7％ 21.0％

1.6％ 1.5％

平均値 20.4％

1.55％

5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0

0 1/5 1/3 1/2 1/1

供試体1本当りを作製するに要する

（アスファルト乳剤＋水）の体積 トロトロ

ジャージャー

20 30 40 50 60 70

3.0

2.0

1.0

0

(アスファルト乳剤＋水)/セメント(%) ボソボソ

係を示した。圧縮強度が大きくなるに従っ て密度も大きくなるが、バラツキが大きく 一次の式では表現できないことが分かった。

即ち、強度と密度との関係は次の式で示さ れた。 

Y＝0.946×X

Y：密度（g/cm

）,  X:圧縮強度（N/mm

）   

4.まとめ 

本実験の範囲内で以下のことが言える。 

（1）木片チップのような物質でも乾燥加速 速度法、pF法が使えることが分かった。 

（2）所要の圧縮強度を3.0〜4.0N/mm

を目 標とした配調合設計をすることが出来た。

（3）そのためには木片チップと砂の混合割 合は木片チップ／砂＝0.5/0.5が良い。 

（4）1本あたりの供試体体積のセメントペ ースト量は1/3が良い。 

（5）（アスファルト乳剤＋水）/セメント は40％が良い。 

（6）アスファルト乳剤/水の混合割合は 0.25/0.75が良い。 

更に研究を続けたい。 

  謝辞 

本研究を遂行するに当りアスファルト乳 剤を提供いただい東亜道路工業株式会社、

室長、吉武美智男氏に感謝の意を表します。 

なお、本研究は平成 18 年度科学研究費補 助金の一部を用いて実施した。 

「参考文献」 

1)例えば Study of Wood-chip Concrete with Used Timber,Y.KASAI,M.KAWAMURA AND

J.D.ZHOU CANMET/ACI/JCI International Conference Tokushima,Japan,1998 pp.905

〜

Y.KASAI, ASTM Geotechnics of High Water Content Materials STP 1374,pp.196

〜

3）改良地盤に支持された基礎ブロックの起振 実験（その 1〜その 6） （下村幸男、川村政史他） 

日本建築学会大会（北海道、関東）、2005〜2006、

pp.757〜762、pp.612〜616   

木片チップ 砂

0 0.34 0.5 0.76 1.0

1.0 0.76 0.5 0.34 0

25 20

15

10

5 0

混合割合

アスファルト乳剤/水 0/1.0 0.25/0.75

0.5/0.5 0.75/0.25 0.95/0.05

Fig‑7 木片チップ／砂の混合割合と圧縮  強度との関係 

Fig‑9  木片チップアスファルト混合体の密 度と圧縮強度との関係 

Fig.8 木片チップ／砂の混合割合と密 度との関係 

圧縮強度（N/mm2）

0 5 10 15 20 25

2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4

Y=0.946×X^0.25 2.0

1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4

0 0.33 0.5 0.67 1.0

1.0 0.67 0.5 0.33 0

木片チップ 砂

×

× ×

×

×

混合割合

アスファルト乳剤/水