Studies on the Properties of Bamboo Stem (Part9) : On the Relation between CompressiveStrength Parallel to Grain and Moisture Contentof Bamboo Splint
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(2) 竹 材 の 性 質 に 関 す ろ 研 究(第9報) 竹材 の圧縮強度 と含水率 との関係 太 Motoi OTA :. Studies. On the Relation. on the Properties between. Grain and Moisture. 基. of Bamboo Stem (Part 9). Compressive Content. 田. Strength. Parallel. to. of Bamboo Splint. 1緒. 言. 竹 材 は木 材 に よ く似 た性 質 を 有 し木 材 と 大 体 同様 に 取 扱 い得 る事 は 種 々の 研 究 結 果 或 い は現 実 の 用 途 か ら推 察 され る と こ ろ で あ る 。 従 つ て 竹 材 の強 度 的 性 質 に対 す る そ の 含 有 水 分 の 影響 も 、 木 材 における と同 様 な傾 向 が 存 在 す る も の と予 想 し得 られ る 。 こ の 関 係 に つ い て は 木 材 嬬 対 す る程 詳 細 な研 究 結 果 の発 表 は 無 く、 茂 庭1)、矢 沢2) 及 び 鈴 木3)が 生 材(水 漬 材)と 氣 乾 材 との 強 度 的 性 質 を 比 較 して 、後 者 が 前 者 よ り も大 で あ る が 其 の 差 は木 材 に比 し て 僅 少 で あ る と発 表 して 居 る の を筆 者 は 知 る の み で あ る。こ の室 自 を埋 め る 目的 で 、先 ず 比 較 的 実 験 が 正 確 簡 単 に行 え て 、 且 つ木材 にお い て は 含 水 率 の 差 に よ る強 度 的 性 質 の 変 化 の 多 い 繊 維 方 向 に 平 行 な圧 縮 試 験4)を 行V、 本 関 係 を検 討 した 。 又 竹 材 の 繊 維 飽 和 点 に 関 して は未 だ 何 等 の 報 告 を も見 な い が 、竹 材 が 木 材 に類 似 しズ 居 る 以 上 、そ の 存 在 は 当 然 予 想 され て よい 筈 で あ る。 従 つ て本 研 究 に お い て は 同 時 に 竹 材 の繊 維 飽 和 点 の 存 否 及 び そ の含 水 率 を も併 せ て検 討 した 。 本 研 究 に 際 し 御 指 導 を賜 つ た 渡 辺 教 授 に 対 し感謝 の 意 を表 す る と共 に 研 究 費 の 一 部 に は文部 省科 学研 究費 を当て た事 を附記 す る。. II実 A.実. 験 材 料。. 昭 和23年. マ. 福 岡 県 粕 屋 郡 篠 栗 町 に あ る九 州 大 学 粕 屋 演 習林 荒 平 団 地 か ら. に採 取 し、輪 切bに. モ ウ ソ ウ チ ク ダ. 験 材 料 及 び 方 法. し て 室 内 で 乾 燥 し た次 の 種 類 の 材 を 実 験 に 使 用 した 。. Phyllostachys. ケハチク Phyllostachys. Phyllostachys. edulis. Riv.. pubescens nigra. var.. Mazel Henonis. Stapf..
(3) B.試. 験 片 。1個. の 節 間 の 材 質 に 変 動 の 殆 ん ど無 い 中 央 部5)か ら、繊 維 方 向 に. 割 つ て細 長い 断 面 が 正 方 形 に 近 い 竹 片 を4本 作b、1型 を 外 皮 層 及 び 内 皮 層 を有 す る 其 儘 の全稈壁 試 験 材 、II型 を 内 皮 層 の み を 削 り取 つ た 試 験 材 、III型 を 外 皮 層 の み を 削 り取 つ た 試 験 材 又IV型. を 内 皮 層 及 び外 皮 層 を共 に削り 取 つ た 試 験 材 と した 。 各 試 験. 材 か ら は連 続 して 第4報6)に. あ い て 決 定 し た型 の 試 験 片 を9個 宛 作 製 し これ を1組. と した 。 材 料 の 関係 上1型 は 各 種 類 共5組. と した が 他 の 型 は 不 足 して 次 に示 す 試 験. 片 を 準 備 した 。 1型II型III型IV型. 計. モ ウ ソ ウ チ ク5組5組5組5組180個 マ. ダ. ケ5組3組3組3組126個 ハチク 5組. 即 ち 合 計351個. 一. で あ る が 含 水 率 の 調 整 時 に3個. を行 つ た の は348個 C.含. 一. 一45個. は実 験 不 可 能 とな つ た の で 結 局 実 験. で ある。. 水率 の調 整。. 試 験 片 の含 水 率 を 変 化 させ る た め に7個. 使 用 し て濃 度 を 変 えた 硫 酸 を 下 部 に 入 れ 叉 別 に1個. の デ シ ケe… 一 ・ ター を. は 塩 化 石 灰 を入 れ た デ シ ケ ー タ. ー を用 い た 。 試 験 片 を デ シ ケ ー ター の 上 部 に 入 れ 恒 量 に達 した 後 取 り出 して 直 ち に 実 験 を行 つ たが 、 恒 量 に 達 す る期 間 の 長い もの は 約1ケ. 月 間で あつ た。 更に水 中 に浸. 漬 し て充 分 吸 水 せ しめた 試 験 片 につ い て も実 験 を 行 つ た 。 以 上 を表 示 す れ ば 次 の よ うで あ る。 試. 鯉 含. 験. 片 番. 号12345'6789. の灘(%)(水 水. D.実. 漬)・ ・2・3・4・5・6578(砦. 震). 率(%)50〜9917〜2814〜1710〜136〜85〜72〜40.7〜20.3〜1. 験 方 法。. デ シ ケ ー ター 中 で 重 量 が 一 定 に達 した 後 、先 ず重 量 を 測 定 し. 次 に 長 さ 、体 積 の 測 定 、強 度試 験 の 順 序 で 連 続 して 実 験 を行 つ た 。 其 他 の 実 験 方 法 は 第4報6)と. 同 様 で あ る。. Ⅲ A.含. 水 率。. と6及 び8と9の. 実. 験. 結. 果. 含 水 率 の 範 囲 を 示 せ ば 第1a,b,c,d表. の よ うに 、試 験 片 番 号 の5. 間 に は 差 が 少 い が 、其 他 で は 比 較 的 に 好 都 合 な 分 配 状 態 で 、夫 々の. 段 階 の 間 に お い て有 意 差 が 認 め られ た 。 併 し乍 ら処 理 別 即 ち1,II,Ⅲ 及 びIV別. 並び.
(4) に種 類 別 の 間 に は 含 水 率 の 有 意 差 は 認 め られ な か つ た 。. Table la.. Ranges of mechanical. properties. bamboo splint with whole stem wall (I). of.
(5) Table lb.. Ranges of mechnical. properties. bamboo splint without. Table 1c.. Ranges of mechanical bamboo splint without. of. inner-layer. properties. (II). of. outer-layer. (III).
(6) Table ld.. B.比. 重 。 第1表. Ranges of mechanical bamboo splint without. properties inner-and. of outer-layer. (IV). に示 す よ うに 大 体 にCB・V)てモ ウ ソ ウ チ クが 最 小 で マ ダ ケが 之. に 次 ぎハ チ クが 最 大 とな る よ うで あ つ て 、既 発 表 の 諸 結 果 並 び に 筆 者7)の 得 た 結 果 と 同 一 傾 向 を 有 し て 居 る 。 含 水 率 の 増 加 に件 い 比 重 は 増 加 す る 傾 向 が 認 め られ る 。 C.圧. 縮 強 度。. 第1表. に 示 す よ うに 含 水 率 が 増 加 す る に伴v圧. 縮強 度 は減 少す. る傾 向 が 明 か に 認 め られ 、併 も3種 類 を通 じて 絶 乾 に近 い 状 態 の 強 度 は 水 漬 時 の 強 度 の2.0〜2.3倍. に達 し て 居 る 。 木 材 について 生 材 と絶 乾 材 の強 度 を 比 較 し て 見 れ ば. F.Kollmann8)の. 示 す 図 か ら は3.5〜4.5倍. 、渡 辺9)の 満 洲 産 材 の 結 果 か ら は3.4〜4・1. 倍 と な る。 従 つ て 竹 材 の 水 漬 材 と絶 乾 材 の 強 度 の 比 は 木 材 の そ れ より も小 で あ る事 が判 明 す る 。 D,比 は 、第1表. 圧 縮 強 度。. 材 質 を評 価 す る一 手 段 と して 求 め た 圧 縮 強 度 と比 重 と の 比. に示 す よ うに モ ウ ソ ウ チ クが 大 で 、マ ダ ケ とハチク は 類 似 し て 居 る よ うで. あ る 。 圧 縮 強 度 と比 重 は 共 に 含 水 率 の 増 減 に よつ て 変 化 す る が 、 そ の傾 向 は 互 い に 反 対 で あ る か ら比 圧 縮 強 度 の 含 水 率 に対 す る 変 化 は 圧 縮 強 度 の 変 化 よ り も 更 に 大 で あ る の も当 然 と考 え られ る 。 IV検 A.圧. 縮 強 度 と含 水 率 との 関 係 。. 討 木 材 に お い て は 両 者 の 関 係 は 、既 に 多 くの研 究. 者 に よつ て 繊 維 飽 和 点 以 下 の 含 水 率 の 極 め て 狭 い 範 囲 内 で は 簡 単 に 直 線 的4)で あ る と し て取 扱 い 得 る が広 範 囲 内 で は 指 数 曲 線 式 で 現 され る 事 が 明 か に され て 居 る 。.
(7) 竹 材 に つ い て も 程 度 の差 は あ る が 、木 材 と 同様 に 含 水 率 に よ る強 度 的 性 質 の 変 化 1) ,2),3)が既 に認 め られ て 居 り、か つ木 材 の 一 個 の年 輪 と看 徹 し得 る も の で あ る か ら、 当 然 竹 材 の 強 度 的 性 質 の 含 水 率 に よる変 化 の状 態 も 木 材 に 類 似 す 可 き事 が 予 想 さ れ る。 実 験 結 果 か ら両 者 の 関係 を種 類 別 並 び に 処 理 別 について 各 種 類1例 宛 を図 示 す れ ば 第1a,b,c図. の よ うに 繊 維 飽 和 点 が存 在 し 、か つ 圧 縮 強 度 と含 水 率 との 関 係 は 含. 水 率 が 繊 維 飽 和 点 以 下 の 範 囲 で は 指 数 曲線 式 で 現 され 、繊 維 飽 和 点 以 上 で は 強 度 が 一 定 とな る 傾 向 が 見 られ る。.
(8) Table 2.. ***. The correlation,. regression. and empirical. formula. between the strength (ae) and the moisture and the fibersaturation point. content. Significant. at. the. 0 .1 per. ** Significant. at. the. 1 per. cent.. level. cent . level. of probability of probability. (u),.
(9) 圧 縮 強 度(σ,)の対 数(log・ 。)と含 水 率(u)と 相 関 及 び 回 帰 関 係 を求 め て 第2表. の 関係 は 直 線 的 と な り、従 つ て 両 者 の. の よ うに 総 べ て 極 め て有 意 で か つ 高 度 な 相 関 係 数. と回帰係 数を得た 。 故 に 圧 縮 強 度 と含 水 率 との 関 係 は 指 数 曲 線 式(σ,=αebU)に よつ て 示 し得 る 事 が確 実 に な つ た 。 実 験 式 の 常 数 α,bは 第2表 うに 種 類 別 及 び処 理 別 において. に 示 す 。 常 数 ∂を 検 討 す る に 第3表. の よ. そ の 範 囲 並 び に平 均 値 に 大 差 は 無 く 夫 々 の 間 に 有 意. 差 は 認 め られ な か つ た 。 Table. 本 結 果(‑O.035〜‑O.058)を 025〜‑o.069)に 又 常 数bの. 3.. The. values. of. " b ". 満 洲 産9)、 米 国 産10)及 び 欧 洲 産11)木 材 のbの. 値(‑0.. 比 較 す れ ば 殆 ん ど一 致 す る よ う で あ る 。 頻 度 を 種 類 別 及 び 処 理 別 に 示 せ ぱ 第2図. の よ う に 、夫 々 に つ い て は. 有 意 差 は 認 め ら れ ず 、全 体 を 綜 合 す れ ば 或 る 点 に 集 中 す る 傾 向 が 見 られ る 。.
(10) 従 つ て 総 平 均 値 を 求 め れ ば0.0450士 J.00247を. 得 、 そ の 変 異 係 数 は12.7%. で あ るo 叉繊維飽 和 点以 下 の圧縮 強度 の 換算 式 を求 めれ ば 次 の 如 し。 logσ,、=logσ.‑O.0195(u、‑u2) 但 し 、 σ,、 及 び%は. 含水率. π、. 及 び π,の 場 合 の 圧 縮 強 度 。 第2表. に 示 す 常 数 α の値 に は 相 当 な. 差 異 が あ る が 、 α は 絶 乾 状 態 における. 圧. 縮 強 度 を 示 す もの で あ り 、各 組 の実 験 材 料 の 強 度 は 夫 々異 る もの で あ るか ら当然 異 つ て よい筈 の も の で あ る。. B.繊. 維 飽 和 点。. 第1図. か ら推 察 され る よ うに 、 竹 材 に も木 材 と 同様 に繊 維. 飽 和 点 が 存 在 す る と考 え ら れ る 。 前 項 で 求 めた 圧 縮 強 度 一 含 水 率 曲 線(σ,・・ αebt̀)と 水 漬 材 の 圧 縮 強 度 か ら繊 維 飽 和 点 を 算 出 し て 第2表. Table 4.. の結 果 を得 た。. The values of fibersaturation. point (%). 種 類 別 及 び 処 理 別 の 間 に 冶 い て 繊 維 飽 和 点 の 差 を検 定 した が 総 べ て 有 意 差 が 認 め られ なか つ た 。 第2表. の 数 値 を更 に 綜 括 す れ ば 第4表. の よ うに 種 類 別 及 び処 理 別 の. 問 に は 大 差 が 無 く近 似 値 を 示 して 居 る。 故 に 繊 維 飽 和 点 の 頻 度 を 種 類 別 及 び 処 理 別 に 示 せ ぱ 第3図. の よ うに 、夫 々 につ い て は 実 験 回 数 が 少 いた め に 明 瞭 な傾 向 は 認 め ら. れ な か つ た が 、全 体 を綜 合 す れ ば 或 る点 に 集 中 す る傾 向 が 見 られ る 。 従 つ て総 平 均 値.
(11) を 求 め れ ば17.2士1.72%を 係 数 は'10.0%で. 得 、そ の 変 異. あ る。. 本 実 験 で 求 め た 竹 材 の 繊 維 飽 和 点 の14 〜22%を. 木 材 の20〜35%に. 比較 す る と. 両者 間 に は 相 当 な 差 異 の 存 在 が 見 られ る。 本 研 究 において は 圧 縮 強 度 の み か ら 求 め た繊維飽 和 点で あるか ら、その数値 が確 定 的 な もの で あ る とは 未 だ 考 え られ な い の で 今 後 更 に 研 究 を す る予 定 で あ る。 併 し乍 ら 茂 庭1)、矢 沢2)及 び 鈴 木3)等 が 竹 材 の 種 々 の強 度 的 性 質 に 関 して 、 気 乾 材 と水 漬 材 とで は 余 り大 差 が 無 いが 、 含 水 率 の 減 少 に 伴 い 強 度 は 大 と な る と発 表 して 居 る 事 実 は 、本 結 果 の竹 材 の 繊 維 飽 和 点 の 含 水 率 が 木 材 よ り も小 で 、 従 つ て気 乾 状 態 の 含 水 率 との 差 が 木 材 よ ム も小 で あ る事 か ら都 合 よく説 明 し得 られ る。 叉 鈴 木1)が 竹 繊 維 の繊 維 飽 和 点 が 木 材より も 低 い 事 を 予 想 し て 居 る報 告 を実 謹 し得 られ る。 C・ 絶 乾 材 と水 漬 材 との 圧 縮 強 度 の 比 。 前 項A及. びBに. お い て 圧 縮 強 度 と含 水 率. との 関 係 の実 験 式 の 常 数 ∂と繊 維 飽 和 点 とは 本 実 験 の材 料 に 関 す る 限 りにおいて は 種 類 別 及 び 処 理 別 を 問 は ず殆 ん ど一 定 値 を示 す 事 が 明 か に な つ た 。 従 つ て 実 験 式 σ,= αetUを書 換 えれ ば α/σ,・=1/eb2tと な りそ の 右 辺 は 繊 維 飽 和 点 において は 一 定 と な る 。. Table. 5.. The values of ratio of strength for oven-dry to green (a/aog).
(12) 故 に 圧 縮 強 度(σ 。)は繊 維 飽 和 点 以 上 で は 一 定 で あ る と看 徹 せ ば 、水 漬 材 の 圧 縮 強 度(σ,g)と 絶 乾 材 の 圧 縮 強 度(α 〉と の 比 は 一 定 で な け れ ば な ら な い 。 そ の 比(α/σ,g)を 夫 々 実 験 値 か ら算 出 し て 第5 表 の結 果 を得た ○ 種 類 別 及 び 処 理 別 の 間 に お い て 絶 乾 材 と水 漬 材 と の 圧 縮 強 度 の 比(α/σ,g)の差 を 検 定 した が 有 意 差 は 認 め られ な か つ た 。 併 も大 体 近 似 値 を 示 して 居 る 。 故 に α/σ 。gの 頻 度 を 種 類 別 及 び 処 理 別 に 示 せ ば 第4図 の よ う に 、夫 々 に つ い て は 明 瞭 な 傾 向 は 認 め ら れ な か つ た が 。全 体 を 綜 合 す れ ば2.19土0.049 を 得 、 そ の 変 異 係 数 は7.0%で. あ る。. 木 材 に ゐ け る絶 乾 材 と生 材 との 圧 縮 強 度 の 比 が 前 述(III.c.)の 約2.2で. よ うに 約4で. 木 材 の 比 の0.55に. あ る とす れ ば 竹 材 は 相 当 す る 。 鈴 木3)の. ヒ ノ キ と モ ウ ソ ウ チ クの 曲 げ 試 験 の 結 果 か ら算 出 す れ ば 約0.57と. D.比. な り類 似 し た 数 値 を 示 す 。. 圧 縮 強 度 と含 水 率 との 関係 。. れ る が 、 後2者. 比 圧 縮 強 度 は 圧 縮 強 度 と比 重 との 比 で 表 さ. は 共 に含 水 率 の 変 化 に 伴 つ て変 化 し、 そ の 変 化 状 態 は 反 対 の 傾 向 を. 示 す 。 即 ち圧 縮 強 度 は 繊 維 飽 和 点 以 上 の 含 水 率 で は 変 化 せ ず 、繊 維 飽 和 点 以 下 で は 指 数 曲 線 的 に 含 水 率 の減 少 に伴 い 増 加 す る。 こ れ に 反 して 比 重 は 繊 維 飽 和 点 以 上 で は 含 水 率 の 減 少 に 伴 い 直 線 的 に 減 少 し繊 維 飽 和以 下 で は比較 的 緩 慢 に 双 曲 線 的(殆 ん ど 直 線 的 と看 徹 し得 る程 度)に 減 少 す る13)。 従 つ て 比 圧 縮 強 度 と含 水 率 との 関 係 は 繊 維 飽 和 点 以 下 で は 圧 縮 強 度 と含 水 率 との 関 係 に 類 似 す る が そ の 変 化 の 割 合 が 大 、即 ち関 係 曲 線 の傾 斜 が 急 で あ り、繊 維 飽 和 点 以 上 で は 含 水 率 の増 加 に伴い 直 線 的 に 減 少 しな け れ ば な らない 。F・Kollmann8)は. 既. に 乙の 関 係 を マ ツと ブ ナ と に つ い て 連 続 した 曲 線 を採 用 して 図 示 して 居 る 。 本 実 験 結 果 か ら比 圧 縮 強 度(σノ)と含 水 率(u)と a,b,c図. の 関 係 を 示 せ ぱ 、第1表. 及 び 第5. の よ うに 繊 維 飽 和 点 以 下 で は 指 数 曲 線 的 に 、又 繊 維 飽 和 点 以 上 で は 直 線 的 に. 変 化 す る よ うで あ る 。.
(13) 98.
(14) 99. 繊 維 飽 和 点 以 下 に お い て比 圧 縮 強 度(o,t)の 対1$c(logσ,')と含 水 率(μ)と の 関 係 は 直 線 的 と な る 。 従 つ て 両 者 の相 関 及 び 回 帰 関 係 を 求 め て 、 第6表. に 示 す よ うに総 べ て. 極 め て有 意 で 且 つ 高 度 な 相 関 係 数 と 回 帰 係数 を得 た 。 故 に 比 圧 縮 強 度 と含 水 率 との 関係 は 指 数 曲線 式(σ。 ノ=CeDu)に 1)は. 第6表. 常 数C,Dは. 依 つ て示 し得 る 事 が確 実 と な つ た 、実 験 式 の 常 数C,. に示 す。 共 に 種 類 問 即 ち モ ウ ソ ウ チ ク と マ ダ ケ との 間 に は 水 準0・5で 有 意 差. が 認 め られ 前 者 が大 で あ る が 、処 理 別 間 に お い て は有 意 差 が 認 め られ な か つ た 。 又 繊 維 飽 和 点 以 上 において は 比 圧 縮 強 度 と含 水 率 とは 直 線 的 な 関係 が 見 られ る の で 、 両 者 の 相 関 及 び 回 帰 関 係 を 求 め れ ば 、 第6表. の よ うに有 意 で 高 度 な 相 関係 数 と回 帰. 係 数 を得 た 。 従 つ て両 者 の 関 係 は 直 線 式(σノ=・ ・4+Bu)に の 常 数A,Bは 常 数A,Bは. 第6表. 依 つ て 示 され 得 る 。 実 験 式. に示 す。. 共 に 種 類 別 及 び 処 理 別 の 間 に お い て 有 意 差 は 認 め られ な か つ た が 、. 常 数 、4は 第6図. の よ5に 常 に モ ウ ソ ウ チ ク が マ ダ ケ よ り も大 で あ つ た。. 即 ち モ ウ ソ ウ チ ク は マ ダ ケ よ り も 比 圧 縮 強 度 は 大 で 且 つ 繊 維 飽 和 点 以 下 で は含 水 率 の 減 少 に伴い溢 々 マ ダ ケより 大 とな る の で あ る。ハ 変 化状 態 を示す 。. チ クは マ ダ ケ と 殆 ん ど 同様 な.
(15) Table 6.. The correlation, regression and empirical formula between the ratio of strength for specific gravity (a'). and the moisture. content. (u). 本 実 験 の範 囲内 では外 皮層 及 び 内皮層 の有 無 が比 圧縮強 度 に及 ぼす影響 は見 出 せ なか ρた・ 絶 乾 状 態 に あ け る 比 圧 縮 強 度 をJanka14)の (1,742)の び. み が カ ラ マ ツ(1,760)及. ト ウ ヒ(1,734)に. (1,627)及. 匹敵 し マダ ケ. びハチク(1,563)は. 幾分. 劣 る よ うで あ る 。 本ff̀ji果をF.Kollmann8)の 比 較 す れ ば 、 第6図. 結果に. に 示 す よ うに. 繊 維 飽 和 点 以 下 で はKieferと 体 類 似 す る がBucheと. は大. は 幾 分 相違. が 見 られ る。 繊 維 飽 和 点 以 上 で は 本 結 果 の方が 変 化 の割合 及 び比圧 縮強. 結 果 に 比較 すれ ば 、 モ ウ ソ ウ チク.
(16) 度 は 共 に 大 で あ るG E.標. 準状 態 にむ ける強 度的性 質 。. 木 材 の 性 質 を表 現 す る場 合 に は 、そ の性 質 に. 最 も大 きな 影 響 を 与 える と ころ の 含 水 率 に 一 定 の 規 準(法 正 含 水 率)を 定 め て 標 準 状 態 と し 、そ の状 態 に お け る 数 値 を以 て 示 す の で あ る 。 前 記 の よ うに 竹 材 も木 材 と同 様 に 含 水 率 に よつ て そ の性 質 に 差 異 を生 ず る の で 、当 然 標 準状 態 を考 慮 す る 必要 が 認 め られ る。 木 材 の 標 準 状 態 は 我 国 の よ うに 含 水 率 を15%と F.A.0.試. 案 の よ うに12%と. 規 定 す る場 合 と、ア メ リカ 、ドイ ツ. す る 場 合 とが あ る 。 こ の 相 違 は 我 国 特 有 な 多 湿 或いは. な気 候 に 対 し実 用 面か ら考 え て規 定 され た 事 に起 因 す る が 、一方 学 術 或 い は 研 究 面 か ら考 えれ ば 大 多 数 の 規 格 が 標 準状 態 の 含 水 率 を12%に の み が15%で. 規 定 して居 る の に対 し 我 国. あ る事 は 非 常 に不 便 で あ る。 尚Klooti6)は. 航 室 機 用 材 に 対 して15%の. 国 際 標 準 と して12%又. 両 者 について 強 度 を換 算 し て居 る 。. 更 に竹 材 の 繊 維 飽 和 点 が 前 記 の よ うに14〜22%の. 範 囲 内 に あ る とす る な らば 、 標. 準 状 態 の 含 水 率 を我 国 に お け る木 材 と 同様 に15%と. 規定 す る事 は 、 繊 維 飽 和 点 にEk. りに も近 接 し過 ぎて 標 準 状 態 を 設 け る 意 義 が 薄 い よ うで あ る 。 従 つ て本 研 究 に 関 す る標 準 状 態 の 含 水 率(法 正 含 水 率)と し て一 応12%を 本 結 果 を標 準 状 態 に 換 算 す れ ば 第7表. Table. 7.. に示 す 通 りで あ る。. The values of strength to 12 percent. 採 用 し度 い。. moisture. properties content. adjusted.
(17) 標 準状 態 にお け る比圧 縮強 度 を種類 別 に差 の検 定 を 行 えば モ ウ ソ ウ チ ク と ノ・チ ク と の 問 に は 水 準0.01で. 有 意 差 が認 ら. れ 前 者 が 大 で あ る。 こ れ を 示 せ ぱ 第7 .図の よ うに 両者 の 変 化 曲 線 は 殆 ん ど平 行 して居 る。 処 理 別 に モ ウ ソ ウ チ ク に 対 す る マ ダ ケの 比 圧 縮 強 度 の 比 を 求 め る と 100:96(97〜95)で. 殆Aど. 一定 で ある。. 又 処 理 別 に 差 の検 定 を行 い1とIV即 ち全稈壁 を 有 す る も の と外 皮 層 及 び 内 皮 層 の両 者 を 除 い た もの との 間 に の み 水 準0.05で に 無 処 理 材(1)に. 有 意 差 が 認 め られ た 。 更 に 種 類 別. 対 す る 各 処 理 材 の 比 圧 縮 強 度 の 比 を 求 め る と 第8表. 似 した 数 値 を示 す 。 これ は 第7図. の よ う に類. か ら当 然 推 察 され る事 で あ る。 故 に モ ウ ソ ウ チ ク. と マ ダ ケ は 本 研 究 で 行 つ た 処 理 に よつ て 受 け る影 響 は 同 程 度 で あ る事 が 判 断 出来 る 。 Table. 8.. The. V結. ratios. of II, III and. IV to I. 論. 以 上 の 検 討 の 結 果 か ら次 の 結 論 が 得 ら れ た 。 A.竹. 材 の 圧 縮 強 度(σ,)'は木 材 と同 様 に絶 乾 状 態 に お い て 最 大 値 を 示 し 、 含 水 率(u). の 増 加 に伴 い急 激 に 減 少 し或 る 点 に達 し た 後 は 変 化 せ ず 一 定 値 とな る。 状 態 は 指 数 曲線 式(a,=αetu)で. そ の減 少 の. 表 され 、常 数 ∂ は本 研 究 の 範 囲 内 で は 種 類 別 ・ 処理別. を通 じて大 差 な く平 均 値 は 一〇.0450で あ る。 B.竹. 材 の 圧 縮 強 度 と含 水 率 の 関 係 の 中 に も繊 維 飽 和 点 ガ 存 在 す る。 そ の 含 水 率 は. 種類別・ 処 理 別 を 通 じ て 大差 な く平 均 値 は17.2%(14〜22)で. 、木 材 の20〜35%に. 比 較 し て 相 当 に 低 い 傾 向 が 認 め られ た 。 但 し そ の 確 定 的 な数 値 に 関 して は 更 に 検 討.
(18) の 必 要 が あ る。 C.絶. 乾 材 と 水 漬 材 の 圧 縮 強 度 の 比 は 一 定 値 となり. の 関 係 式(U,・. αetu)のb及. 比 の 平 均 値 は2.19で D.比. の 増 加 に 伴v指. も大 で あ る 。 し 、 以 下II型(内. 急 激 に 減 少 し、繊 維 飽 和 点 に 達 した 後 は 直 線. 正 含 水 率12%)に. 換 算 した 比 圧 縮 強 度 は モ ウ ソ ウ チ ク が マ ダ ケ. 叉 処 理 別 に は1型(全稈壁. を 有 す る 無 処 理 の も の)が. 皮 層 の み を 除 い た も の)、III型(外. 皮 層 及 び 外 皮 層 を 共 に 除vた. F.圧 型)が. 木 材 と 同 様 に 絶 乾 状 態 に お い て 最 大 値 を 示 し 、含 水 率(u). 緩 慢 に 減 少 す る。. 準 状 態(法. IV型(内. 比 較 す れ ば 小 で あ る。. 数 曲 線 的(σ,'==CeDU)に. 的(σc1=A+BU)に E.標. び 繊 維 飽 和 点 が 一 定 で あ る 事 を 立 謹 し得 ら れ る 。 又 そ の. 木 材 の 約0.55に. 圧 縮 強 度(σc1)は. 繊 維 飽 和 点 以 下 にlt・.・ ける両者. も の)の. 最 大値 を示 より. 皮 層 の み を 除 い た も の)及. び. 順 に小 となる。. 縮 強 度 の 面 か ら見 れ ば 本 研 究 に 使 用 し た 材 料 中 モ ウ ソ ウ チ ク の 無 処 理 材(1 最 も 材 質 的 に 優 秀 で あ り 、マ タ ケ とハチク. と は 梢 々 劣 り類 似 し た 材 質 を 有 して. 居 る。 G.竹. 材 の 圧 縮 強 度 に 対 す る 含 有 水 分 の 影 響 は4.;材 に 対 す る 影 響 に よ く 類 似 し て. 居 る が 、次 の よ う な 大 き な 相 異 点 を 有 す る 。 1.繊. 維 飽 和 点 の 含 水 率 が 低いv。. 2.繊. 維 飽 和 点 以 上 に於 て 比 圧 縮 強 度 が 大 で あ る。. IV摘. 要. 木 材 に 類 似 した 性 質 を 有 す る と看 徹 され 得 る竹 材 に も、そ の強 度 的 性 質 と含 水 率 と の 関 係 において も木 材 と 同様 な傾 向 が 存 在 す る もの と予 想 して 、これ を実 証 す る 目的 で 本 研 究 を 行 つ た。 モ ウ ソ ウ チ ク 、 マ ダ ケ及 びハチク の3種 類 の 竹 材 を使 用 し 、1型(全稈壁 無 処 理 の もの)、II型(内 及 びIV型(内 率 を9段. 皮 層 の み を 除 い た もの)、III型(外. 皮 層 及 び外 皮 層 を 共 に 除 い た も の)の4型. 皮 層 の み を 除 い た も の). の試 験 片 に つ い て 夫 々含 水. 階 に変 化 さ せ て 、繊 維 方 向 に 平 行 な圧 縮 試 験 を 行 つ た。. 実 験 結 果 は 第1a,b,c,d表. に示 した 。. 実 験 結 果 を検 討 し て次 の 結 論 を 得 た 。. を有す る.
(19) 1.竹. 材 の 圧 縮 強 度 は 絶 乾 状 態 に お い て 最 大 値 を 示 し 、含 水 率 の 増 加 に 伴 つ て 急 激. に 減 少 し 、或 る 点 に 達 し た 後 は 一 定 と な る 。(第1表 2.含. 水 率(u)に. よる 圧 縮 強 度(σ,)の. 表 わ され 、 併 も実 験 式 の 常 数. 及 び 第2図. 参 照). 変 化 状 態 は 指 数 曲 線 式(o,=αetU)に. よつ て. ∂ は 種 類 別 ・処 理 別 を 問 は ず 殆 ん ど 一 定 で 平 均 値 は. 一〇.0450±0.00247(‑0.0353〜‑0.0582)で 3表. 及 び 第1a,b,c図. そ の 変 異 係 数 は12.7%で. 参 照)、 木 材 の 常 数(0.025〜‑0.069)に. あ つ た 。(第2,. 比 較 す る と よ く類 似 し た 数 値. を 示 し て居 る。 3.竹. 材 の 圧 縮 強 度 と含 水 率 との 関 係 の 中 に も 繊 維 飽 和 点 が 存 在 す る 。. 率 は14〜22%の 異 係 数 は10.0%で. そ の含 水. 範 囲 内 に あ り 殆 ん ど 一 定 値 を 示 し 平 均 値 は17.2士1.72%で あ つ た 。(第4表. 及 び 第3図. 参 照)木. その変. 材 の 繊 維 飽 和 点(20〜35%). に比 較 す る と そ の 含 水 率 は 小 で あ る。 4.絶. 乾 材 と水 漬 材 と の 圧 縮 強 度 の 比 は 一 定 値 を 示 し 、そ の 範 囲 は1.78〜2.49,平. 値 は2.19±0.049で. 、 そ の 変 異 係 数 は7.0%で. あ つ た 。(第5表. 及 び 第4図. 均 参 照). 木 材 にお け る 比 よ り も 小 で あ る 。 5.比. 圧 縮 強 度 は 絶 乾 状 態 に お い て 最 大 値 を 示 し)含 水 率 の 増 加 に 伴v圧. 縮強 度 に. よ り も更 に 急 激 に 減 少 し繊 維 飽 和 点 に 達 した 後 は 比 較 的 緩 慢 に 減 少 す る 。(第おける 5図. 参 照). 6.含. 水 率(u)に. 線 式(σ 。ノ==CeDU)に 常 数C及. びP(絶. よ る 比 圧 縮 強 度(σ,')の. 変 化 状 態 は 、繊 維 飽 和 点 以 下 で は 指 数 曲. よ つ て 表 わ さ れKiefer8)の 対 値)は. そ れ に 殆 ん ど一 致 す る 。 実 験 式 中 の. 共 に モ ウ ソ ウ チ ク が マ ダ ケ よ り も大 で あ る ・ 又 繊 維 飽 和 点. 以 上 で は 直 線 式(・,'・=A+Bu)に. よ つ て 表 わ さ れ 、そ の 常 数 ・4で は 有 意 差 は 認 め ら れ. な か つ た が モ ウ ソ ウ チ ク が マ ダ ケ よ り も 大 で あ つ た 。(第6表 7.比. 重 ・圧 縮 強 度 及 び 比 圧 縮 強 度 を 含 水 率12%の. 及 び 第6,7図. 状 態 に 換 算 し た 。(第7表. 比 圧 縮 強 度 に 就 て は 処 理 別 毎 の モ ウ ソ ウ チ ク に 対 す る マ ダ ケ の 比 は100:96で ん ど 一 定 で あ る 。(第7図 びIV型. 参 照)又. 処 理 別 に は1型. 参 照) 殆 及. の 順 に 小 と な り 、そ の 比 率 は モ ウ ソ ウ チ ク と マ ダ ケ で は 類 似 し 共 に 処 理 に よ. る 影 響 は 同 程 度 で あ る 事 が 判 断 され た 。(第8表 8.竹. が 最 大 依 を 示 し以 下II型III型. 参 照). 参 照). 材 の 圧 縮 強 度 の 面 か ら 見 れ ば モ ウ ソ ウ チ ク の 品 質 は マ ダ ケ よ り も 優 秀 で ・2'. チ ク は マ ダ ケ と 同 等 で あ る 。 又 無 処 理 材 が 処 理 材 よ り も材 質 は 良 好 で あ る 。.
(20) 9.竹. 材 の 圧 縮 強 度 に対 す る 含 水 率 の 影 響 は 木 材 に対 す る影 響 に よ く 類 似 し て居. る が 、次 の よ うな 相 異 点 が 在 る 。 a.繊. 維飽 和 点 の含水 率が 低 い。. b.繊. 維 飽 和 点 以 下 に 於 て 圧 縮 強 度 の 含 水 率 に よ る変 化 の 割 合 が 大 で あ る。. c.繊. 維飽 和 点以上 に 於て比 圧縮 強 度が大 で ある。. 参 1)茂. 庭 忠 次 郎,̀̀竹. 2)矢. 沢. 3)鈴. 4). 徳 治,東. 木. 寧,東. の 研. 考. 文. 献. 究"1940.. 京 都 土 木 技 術 研 究 所 報 告.第5輯.1944・ 京 大 学 農 学 部 演 習 林 報 告,第38号. ・1950・. L. J. MARKWARDT and T.R.C. WILSON.U. S. Dept. Agr. Tech. Bul. 479, 1935.. 5)太. 田. 基,日. 本 林 学 会 九 州 支 部 第6回. 研 究 抄 報.1952.. 6)太. 田. 基,日. 本 林 学 会 誌.第33巻. 第2号.1951.. 7)太. 田. 基,日. 本 林 学 会 九 州 支 部 第3回. 研 究 抄 報.1950・. 8). F. KOLLMANN, Technologie Auflage,. 9)渡. 辺. 治 人,日. des Holzes und der Holzwerkstoffe.. I Band.. 1951.. 本 林 学 会 誌.第21巻. ・ 第9号. ・1939・. 10). T. R. C. WILSON, H. S. Dept. Agr. Tech. Bul. 282,. 11). F. KOLLMANN, Technologie. des Holzes.. 木. 寧,東. 京 大 学 農 学 部 演 習 林 報 告 ・ 第44号. 13)太. 田. 基,満. 鉄 農 事 試 験 場 研 究 時 報.第24号.1938・ 谷 文 彦 著 木 材 工 芸 学.1933.に. 15). L. J. MARKWARDT, A. S. T. M. Bull.. 16). N. H. KLOOT, Journ. Coun. Sci. Industr. 1948.. 1932.. 1936.. 12)鈴. 14)G.JANKA,関. Zweite. ・1953・. 依 る。. No. 163. Res.. 1950. Aust. Vol. 21, No. 4,.
(21) STUDIES ON THE PROPERTIES OF BAMBOO STEM (Part 9) On the Relation between Compressive Strength Parallel to Grain and Moisture. Content. of Bamboo Splint. (Résumé) Motoi OTA Since the physical relation. between. properties. the strength. of bamboo. properties. resemble. and the moisture. splint must be similar to that of wood. The purpose of this study is to ascertain The. species. pubescens. of. bamboo. tested. Mazel) , MA-DAKE. those of wood, the. are. content of bamboo. the abovementioned. MOSO-CHIKU. (Phyllostachys. edulis. idea.. (Phyllostachys. Riv.) and. HA-CHIKU. (Phyllostachys nigra var. Henonis Stapf.). Each specimen of four types, type I (unshaved), type II (inner-layer shaved off), type III (outer-layer shaved off) and type IV (inner and outer layers shaved 0.7-2.0%, 50-.-99 %).. off), were given nine classes of moisture. 2-4. %, 5-7. %, 6-8. The test of compression specimens of bamboo splint.. parallel. The values of the strength and ld. The results 1.. %,. to grain. properties. 14-.-17 %, 17-28 were. are shown. of this study are sumniarized. (0.3-1.0. carried. % and. out with. in Tables. %,. la, lb,. 348 is. as follows :. The compressive strength of bamboo splint has a maximum value in the oven-dry condition and decreases to a marked extent as the moisture content. 2.. %, 10-13. content. increases,. but. it. keeps. constant. after. a. certain. value. of. moisture content is passed. (see Table 1 and Figs. la, lb and 1c). The compressive strength ((Ye)has an exponential relation (a, aeb") with the moisture. content. (u).. Measurements made on three species and four types of specimen of bamboo splint vary but slightly, practically all values of parameter " b" of the. experimental. average. value is. formula. falling in the range. 0.0353 to. 0.0582.. 0.0450 ± 0.00247 and coefficient of variation. Tables 2 and 3 and Fig. 2) The values of parameter "b". of bamboo. splint. The. 12.7 %. (see. approximate. to those. of wood ( 0.025--0.069). 3.. There strength. is a fibersaturation. point in the relation. and moisture. of bamboo splint.. content. between. Measurements. compressive made on.
(22) three species and four types of specimens of bamboo splint vary but slightly, practically all values of the moisture content at fibersaturation point falling in good agreement. The average value is 17.2 ± 1.72 %, coefficient of variation 10.0 % and those range 14-22 %. (see Table 4 and Fig. 3) The values of moisture content at fibersaturation point are lower than in wood (20-35 4.. The splint. ratios. %• (a/ac,) of compressive. to water. soaked. splint. strength. (a„) must. (a) of oven-dried. have. constant. values,. bamboo judging. from the experimental formula. Measurements made on three species and four types of specimens of bamboo splint vary but slightly, practically all values of ratio falling in good agreement coefficient. of variation. 7.0 % and those. ; its average value is 2.19 ± 0.049, range. 1.78-2.49.. (see Table 5. and Fig. 4) 5.. The ratio (a',=(7,/S) of compressive strength (a,) to specific gravity (S) has a maximum value in the oven-dry condition and decrease to a marked extent increase. than in the case of compressive below the fibersaturation. above the fibersaturation 6.. point.. strength. as the moisture. point, but it decreases. content. more gradually. (see Fig. 5). The ratios (a`,) of compressive strength (ae) to specific gravity (S) has an exponential relation (a'r=Ce1u) with the moisture content (u) below the fibersaturation point and the parameter in the experimental formula " C" and "D" for MOSO -CHIKU are larger than those for MA-DAKE , acco rding. to the measurements. ens of bamboo. of two. species. and four. types. of specim. splint.. The moisture content (u) and the ratio (a',,) of compressive strength to specific gravity show a straight-line relationship (a', = A + Bu) above the fibersaturation point, and the values of parameter "A" in the experimental formula for MOSO-CHIKU are larger than those for MA-DAKE but there is no significant. variation in the values of parameter. CHIKU and MA-DAKE. 7.. "B" between. MOSO. (see Table 6 and Figs. 6 and 7). The values of strength properties of bamboo splint were converted to equivalent values for 12 percent moisture content. (see Table 7) The specimen type I is the higest, type II is the second and type IV is the lowest in the ratio of compressive ratios. of compressive. strengthspecific. strength gravity. to specific gravity.. ratio of MOSO-CHIKU. that of MA-DAKE, for each type of specimen, are almost constant. The to. at 100 ;.
(23) 96, and therefore compressive. it is presumed. strength. that the effect of shaving. to specif c gravity has similarity. (see Table 8) 8. In view of the compressive. strength,. to the other species and MA TAKE 9.. MOSO-CHIKU. has similar. quality. on the ratio of. in the both species. has superior quality to HACHIKU.. There is similarity in the effect of moisture content on compressive strength properties of bamboo splint to wood generally, but the two differ as follows : a. The moisture content at fibersaturation. point of bamboo splint is lower. than wood. b.. The. ratio. of compressive. wood above the fibersaturation. strength point.. to specific gravity. is higher than.
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