平 成 27 年 11 月 2 日 ( 月 ) 9 時 00 分 ~11 時 40 分 木 材 強 度 試 験 の 実 施 について (1) 目 的 地 栗 原 市 築 館 字 萩 沢 土 橋 26 栗 原 地 域 事 務 所 林 業 振 興 部 (2) 団 体 等 の 名 称 宮 城 北 部 流 域 森 林 林 業 活 性 化 センター 栗 原 支 部 東 北 職 業 能 力 開 発 大 学 校 株 式 会 社 蘇 武 工 務 店 株 式 会 社 くりこまくんえん 栗 原 地 域 事 務 所 林 業 振 興 部 と 宮 城 北 部 流 域 林 業 活 性 化 センター 栗 原 支 部 ( 栗 駒 高 原 森 林 組 合 ) 主 催 による 栗 原 産 材 のスギ 天 然 乾 燥 材.スギ 人 工 乾 燥 材 の 木 材 強 度 試 験 ( 梁 材 の 破 壊 試 験 )を, 東 北 職 業 能 力 大 学 校. 蘇 武 工 務 店 の 協 力 に より 実 施 した ( 講 師 : 東 北 職 業 能 力 開 発 大 学 校 青 柳 ) 木 材 強 度 は 主 に 含 水 率 によって 決 まってくる 含 水 率 が30% 以 上 の 天 然 乾 燥 材. 人 工 乾 燥 材 では 破 壊 強 度 ( 圧 縮. 曲 げ)を 比 較 しても 余 り 変 化 がでない しか し 含 水 率 が30% 以 下 の 人 工 乾 燥 材 になると 強 度 が 比 較 的 高 くなる 傾 向 にある 木 材 には, 年 輪 幅. 節. 辺 材. 心 材. 含 水 率 などの 同 じ 性 質 のものが 無 いた め, 強 度 試 験 をしても 全 て 同 じ 値 にはならないことを 理 解 してほしい スギ 構 造 用 製 材 の 設 計 強 度 は, 梁 材 の 曲 げ 強 度 は27KN. 梁 材 の 圧 縮 強 度 は 21.6KN 柱 材 の 曲 げ 強 度 は21.6KN. 柱 材 の 圧 縮 強 度 は21.6KNである 今 回 の 破 壊 試 験 では30KN 程 で 破 壊 に 達 すると 思 う 木 材 強 度 試 験 では 木 材 断 面 によ る 大 きさにより 強 度 が 左 右 される 今 回 は120mm 120mmと120mm 150mmだ が 断 面 が 大 きい 程, 強 度 が 高 くなる 当 大 学 では 曲 げ 強 度 試 験 ( 梁 材 )は 上 部 2 点 での 集 中 加 重 で 行 う 上 部 1 点 での 集 中 加 重 にすると 曲 げモーメントが1 点 の 形 状 になるため, 上 部 2 点 の 集 中 加 重 にして 曲 げモーモントが2 点 の 形 状 ( 台 形 )になるようにしている 等 分 布 加 重 は, 木 造 住 宅 建 築 の 設 計 には 使 用 しない 当 大 学 校 の 試 験 機 器 はJIS 規 格 で 試 験 をする 機 器 ではないことから,あくまで も 簡 易 試 験 の 参 考 値 として 見 てほしい 今 日 の 曲 げ 強 度 試 験 は, 時 間 的 な 都 合 上, 短 期 強 度 試 験 で 行 います 人 工 乾 燥 材 の 場 合 は 強 度 の 値 が 高 く 出 るが 天 然 乾 燥 材 は 強 度 があまり 出 ないと 思 う 最 大 荷 重 に 達 するまでの 加 重 速 度 は1 分 以 上 となるように 試 験 を 行 います 1 本 当 たりの 試 験 時 間 は10 分 程 になります 試 験 開 始 今 回 の 木 材 強 度 試 験 の 製 材 の 種 類 は 下 記 のとおりです No1. 人 工 乾 燥 材 ( 高 温 乾 燥 材 ) 120mm 120mm 4000mm No2. 人 工 乾 燥 材 ( 低 温 乾 燥 材. 燻 煙 乾 燥 材 ) 120mm 120mm 4000mm
No3. 人 工 乾 燥 材 ( 低 温 乾 燥 材. 燻 煙 乾 燥 材 ) 120mm 120mm 4000mm No4. 天 然 乾 燥 材 120mm 120mm 4000mm No5. 天 然 乾 燥 材 120mm 120mm 4000mm No6. 人 工 乾 燥 材 ( 低 温 乾 燥 材. 燻 煙 乾 燥 材 ) 120mm 150mm 4000mm No7. 天 然 乾 燥 材 120mm 150mm 4000mm No8. 天 然 乾 燥 材 120mm 150mm 4000mm No9. 集 成 材 120mm 120mm 4000mm 木 材 表 面 の 含 水 率 測 定 ( 簡 易 測 定 機 による 測 定 ) 結 果 測 定 位 置 は 左 右 両 端 部 と 中 心 部 付 近 の4 点 です No1 平 均 値 10.4 % 測 定 値 8.5 9 14 10 No2 平 均 値 34.5 % 測 定 値 38 34.5 33 32.5 No3 平 均 値 27.1 % 測 定 値 26 25.5 26.5 30.5 No4 平 均 値 34.1 % 測 定 値 25 32.5 41.5 37.5 No5 平 均 値 36.0 % 測 定 値 29.5 29 49.5 36 No6 平 均 値 24.0 % 測 定 値 24 30 20 22 No7 平 均 値 27.6 % 測 定 値 26.5 27 29 28 No8 平 均 値 27.8 % 測 定 値 27 29.5 27 27.5 No9 平 均 値 13.4 % 測 定 値 17 12.5 11.5 12.5 木 材 の 全 乾 測 定 ( 乾 燥 機 械 による 材 内 の 含 水 率 測 定 ) 結 果 No1 含 水 率 14.4 % No2 含 水 率 31.3 % No3 含 水 率 20.4 % No4 含 水 率 51.5 % No5 含 水 率 34.5 %
No6 含 水 率 20 % No7 含 水 率 24.2 % No8 含 水 率 25.7 % No9 含 水 率 11.8 % 曲 げ 強 度 試 験 の 結 果 No1 測 定 値 No2 測 定 値 No3 測 定 値 No4 測 定 値 No5 測 定 値 No6 測 定 値 No7 測 定 値 No8 測 定 値 No9 測 定 値 19.3 KN 最 大 荷 重 に 達 した 途 端, 大 きな 爆 発 音 を 発 して 中 心 部 から 一 気 に 吹 き 飛 び 粉 砕 した 引 張 り 断 面 から 垂 直 方 向 に 切 断 する 破 壊 30.1 KN 29.7 KN 23.6 KN 27.2 KN 40.6 KN 45.5 KN 繊 維 を 横 切 る 破 断 41.4 KN 15.9 KN ピキピキと 小 さな 音 をたてながら, 最 大 荷 重 付 近 でバキッと 少 し 大 きな 音 を 立 てて 破 壊 した 繊 維 を 横 切 る 破 断
圧 縮 強 度 試 験 については, 曲 げ 強 度 試 験 に 時 間 を 要 したため, 実 施 した 場 合 本 日 中 に 終 えることが 難 しいと 大 学 校 側 から 相 談 があったことから, 宮 城 北 部 流 域 林 業 活 性 化 センター 栗 原 支 部. 蘇 武 工 務 店 と 協 議 して 実 施 しないことにした No1の 結 果 ( 人 工 乾 燥 材 ( 高 温 乾 燥 材 ) 120mm 120mm 4000mm) 理 論 上 では 含 水 率 が 低 い 程, 木 材 強 度 が 高 くなる 傾 向 であるが, 今 回 の 曲 げ 木 材 強 度 試 験 では19.3KNとなり 設 計 強 度 の27KNを7.7KN 下 回 った 原 因 として は 含 水 率 の 低 下 によるもので, 表 面 含 水 率 10.4%. 内 部 含 水 率 14.4%のために 木 材 の 細 胞 内 にある 自 由 水 や 結 合 水 が 少 なくなり, 材 内 の 繊 維 がガラス 繊 維 の ように 乾 燥 したために, 曲 げ 強 度 試 験 による 最 大 荷 重 の 時 に 極 端 に 強 度 が 低 下 しガラスが 割 れるように 一 気 に 破 裂 した No2の 結 果 ( 人 工 乾 燥 材 ( 低 温 乾 燥 材. 燻 煙 乾 燥 材 ) 120mm 120mm 4000mm) 今 回 の 木 材 曲 げ 強 度 試 験 では30.1KNとなり 設 計 強 度 の27KNを3.1KN 上 回 っ た 原 因 としては 表 面 含 水 率 34.5%. 内 部 含 水 率 31.3%となり, 理 論 上 では 含 水 れる 破 壊 状 況 を 見 ると 応 力 は 製 材 上 部 は 圧 縮 応 力 が 発 生 し, 製 材 の 下 部 は 引 っ 張 り 応 力 が 発 生 することから, 下 部 に 割 れが 生 ずるのは 分 かるが, 下 部 の 節 目 を 通 して 繊 維 方 向 ( 平 行 )に 割 れが 生 じている 節 目 の 位 置 が 強 度 に 影 響 し ていると 思 われる No3の 結 果 ( 人 工 乾 燥 材 ( 低 温 乾 燥 材. 燻 煙 乾 燥 材 ) 120mm 120mm 4000mm) 今 回 の 木 材 曲 げ 強 度 試 験 では29.7KNとなり 設 計 強 度 の27KNを2.7KN 上 回 っ た 原 因 としては 表 面 含 水 率 27.1%. 内 部 含 水 率 20.4%となり, 理 論 上 では 含 水 れる 破 壊 状 況 を 見 ると 製 材 側 部 の 中 心 付 近 から 繊 維 方 向 ( 水 平 )に 割 れてい る 丁 度 応 力 が 掛 かる 部 分 に 節 目 が 多 数 集 中 しており, 節 目 の 弱 い 所 から 割 れ が 生 じたものと 思 われる No4の 結 果 ( 天 然 乾 燥 材 120mm 120mm 4000mm) 今 回 の 木 材 曲 げ 強 度 試 験 では23.6KNとなり 設 計 強 度 の27KNを3.4KN 下 回 っ た 原 因 としては 表 面 含 水 率 34.1%. 内 部 含 水 率 51.5%の 影 響 が 大 きく, 応 力 が 掛 かると 弓 の 様 にゆっくりとしなり, 地 震 等 の 横 揺 れが 発 生 した 場 合 は 倒 壊 の 危 険 性 が 高 いことから, 梁 材 としては 適 さない しかし, 木 材 強 度 は 木 材 の 断 面 の 大 きさで 決 まることから, 断 面 を 大 きくすることで 強 度 を 高 くすることができる ま た, 含 水 率 が 高 いために 初 期 強 度 が 出 にくいが, 長 期 強 度 試 験 であればゆっく りと 荷 重 を 掛 けるため 強 度 が 高 く 出 ると 思 われる 破 壊 状 況 を 見 ると 製 材 に 節 目 が 少 ないためか, 引 っ 張 り 応 力 が 発 生 し 易 い 製 材 下 部 の 繊 維 方 向 に 沿 って 綺 麗 に 割 れが 生 じている No5の 結 果 ( 天 然 乾 燥 材 120mm 120mm 4000mm) 今 回 の 木 材 曲 げ 強 度 試 験 では27.2KNとなり 設 計 強 度 の27KNを0.2KN 上 回 っ た 原 因 としては 表 面 含 水 率 36.0%. 内 部 含 水 率 34.5%の 影 響 が 大 きく, 理 論 上 では 含 水 率 が30% 以 下 に 下 がると 強 度 が 高 くなることから, 今 回 は 少 し 含 水 率 は 高 いが 設 計 強 度 を 上 回 った また, 含 水 率 が 高 いために 初 期 強 度 が 出 にくい が, 長 期 強 度 試 験 であればゆっくりと 荷 重 を 掛 けるため 強 度 が 高 く 出 ると 思 われ る 破 壊 状 況 を 見 ると 製 材 に 節 目 が 散 在 しており, 製 材 下 部 の 節 目 の 弱 い 繊 維 方 向 に 沿 って 割 れが 生 じている No6の 結 果 ( 人 工 乾 燥 材 ( 低 温 乾 燥 材. 燻 煙 乾 燥 材 ) 120mm 150mm 4000mm)
今 回 の 木 材 曲 げ 強 度 試 験 では40.5KNとなり 設 計 強 度 の27KNを13.5KN 上 回 っ た 原 因 としては 表 面 含 水 率 24.0%. 内 部 含 水 率 20.0%となり, 理 論 上 では 含 水 れる また, 製 材 の 断 面 ( 寸 法 )が 大 きくなっているため, 強 度 が 高 くなっている 製 材 の 断 面 が 大 きいため, 初 期 強 度 が 高 くたわみが 少 ない 破 壊 状 況 を 見 ると 製 材 下 部 の 節 目 の 弱 いところから 繊 維 方 向 ( 水 平 )に 割 れが 生 じている No7の 結 果 ( 天 然 乾 燥 材 120mm 150mm 4000mm) 今 回 の 木 材 曲 げ 強 度 試 験 では45.5KNとなり 設 計 強 度 の27KNを18.5KN 上 回 っ た 原 因 としては 表 面 含 水 率 27.6%. 内 部 含 水 率 24.2%となり, 理 論 上 では 含 水 れる また, 製 材 の 断 面 ( 寸 法 )が 大 きくなっているため, 強 度 が 高 くなっている 初 期 強 度 が 高 くたわみが 少 ない 破 壊 状 況 を 見 ると 節 目 が 応 力 付 近 に 集 中 して いるが, 製 材 下 部 から 上 部 付 近 に 掛 けて 斜 め 上 に 繊 維 を 引 き 裂 くように 割 れが 生 じている 割 れ 方 向 を 見 ると 節 目 が 多 い 付 近 に 発 生 している No8の 結 果 ( 天 然 乾 燥 材 120mm 150mm 4000mm) 今 回 の 木 材 曲 げ 強 度 試 験 では41.4KNとなり 設 計 強 度 の27KNを14.4KN 上 回 っ た 原 因 としては 表 面 含 水 率 26.8%. 内 部 含 水 率 25.7%となり, 理 論 上 では 含 水 れる また, 製 材 の 断 面 ( 寸 法 )が 大 きくなっているため, 強 度 が 高 くなっている 初 期 強 度 が 高 くたわみが 少 ない 破 壊 状 況 を 見 ると, 節 目 は 散 在 しているが, 節 目 とは 関 係 ない 製 材 下 部 から 繊 維 方 向 ( 水 平 )に 割 れが 生 じている No9の 結 果 ( 集 成 材 120mm 120mm 4000mm) 今 回 の 木 材 曲 げ 強 度 試 験 では15.9KNとなり 設 計 強 度 の27KNを12.6KN 下 回 っ た 原 因 としては 表 面 含 水 率 13.4%. 内 部 含 水 率 11.8%となり, 理 論 上 では 含 水 率 が30% 以 下 に 下 がると 強 度 が 高 くなることから 想 定 外 の 結 果 である 破 壊 状 況 を 見 ると, 引 っ 張 り 応 力 が 掛 かる 製 材 の 下 のラミナ 材 のジョイント 部 から 垂 直 に 割 れが 発 生 し, 真 上 の 節 目 を 避 けるように 中 央 部 の 繊 維 方 向 ( 水 平 )に 割 れ が 生 じている 恐 らくラミナ 材 の 接 着 不 足 が 原 因 か 品 質 の 低 いラミナ 材 を 使 用 し たためと 思 われる 感 想 今 回 の 木 材 強 度 試 験 では, 内 部 含 水 率 が30% 前 後 の 天 然 乾 燥 材. 人 工 乾 燥 材 は 設 計 強 度 を 満 たしており, 木 造 住 宅 建 築 に 使 用 することはに 問 題 ないと 思 われました 今 までは 主 に 人 工 乾 燥 材 が 木 造 住 宅 建 築 の 材 料 として 使 用 されて いたが, 今 回 の 強 度 試 験 を 受 けて 工 務 店. 木 材 卸 売 り 業 者 に 天 然 乾 燥 材 は 人 工 乾 燥 材 と 強 度 的 に 変 わらないことを 説 明 し 理 解 してもらうことと, 価 格 の 安 い 天 然 乾 燥 材 を 積 極 的 に 購 入 してもらうことで, 一 般 消 費 者 にも 購 入 し 易 くなると 思 う このため 人 工 乾 燥 材 より 安 価 な 栗 原 の 安 心 安 全 な 天 然 乾 燥 材 を, 工 務 店. 卸 売 り 業 者 に 取 り 扱 ってもらうよう 働 きかけたい 内 部 含 水 率 を 確 認 するには 全 乾 法 による 室 内 試 験 で 測 定 する 方 法 が 一 番 正 確 だが, 製 材 会 社 では 随 時 測 定 することは 不 可 能 なことから, 設 置 型 のマイクロ 波 のような 透 過 型 で 内 部 の 水 分 まで 測 定 できる 測 定 器 を 整 備 することで, 品 質 の 高 い 製 品 を 生 産 できると 思 う 天 然 乾 燥 材 の 今 後 の 課 題 としては, 人 工 乾 燥 材 と 比 較 して 製 材 の 曲 がり. 収 縮 がどの 程 度 発 生 するのか 試 験 をしてみる 必 要 があることから, 製 材 会 社 の ( 株 )くりこまくんえんに 協 力 してもらう 必 要 がある
後 日, 木 材 強 度 試 験 協 力 のお 礼 のため 東 北 職 業 能 力 開 発 大 学 へ 伺 った 時 に 青 柳 先 生 から, 森 林 組 合. 工 務 店. 製 材 会 社 と 木 材 の 性 質 について 話 をした が, 木 材 の 性 質 を 理 解 していないと 思 う 当 大 学 校 では 木 材 を 理 論 で 扱 っている が, 森 林 組 合. 工 務 店. 製 材 会 社 は 木 材 を 経 験 値 で 扱 っているようで, 理 論 不 足 の 状 態 で 仕 事 することはとても 危 険 なことだと 思 う このため 木 材 の 性 質 を 理 解 してもらうため, 一 度 勉 強 会 を 企 画 してみてはいかがでしょうか 勉 強 会 には 私 も 講 師 として 協 力 するので 検 討 してほしいと 話 がありました 勉 強 会 を 行 うことで, 製 材 会 社 には 品 質 の 高 い 製 品. 付 加 価 値 の 高 い 製 品 開 発 を 検 討 ができる 工 務 店 は 品 質 の 高 い 地 域 の 木 材 を 木 造 住 宅 に 取 り 入 れるこ とで, 消 費 者 へ 安 心 安 全 住 宅 のPRになると 思 う 森 林 組 合 には 素 材 生 産 事 業 者 として 安 定 品 質 のものを 安 く 大 量 供 給 することが 求 められることから, 大 学 校 と 企 業 の 人 材 交 流 を 盛 んに 行 い, 産 官 学 の 英 知 を 集 結 することが 将 来 の 栗 原 の 木 材 産 業 に 必 要 と 思 われることから, 勉 強 会 を 検 討 したい