日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2011 年 8 月

1550

天然スレートに存在する石目の乾湿繰り返しに対する性状
正会員
同
天然スレート石目乾湿繰り返し○下屋敷朋千*1
菅谷憲一*1*3

同
同

二木幹夫*1*2
余川弘至*1*3

同会員外

犬飼達雄*1*3
遠藤司*4

点載荷試験

１．はじめに天然スレート（粘板岩）は、元々粘土が長い年月をかけて固結したもので、その固結度合いが新しいものから、泥岩、頁岩、粘板岩、千枚岩と呼ばれている。頁岩までは一般的に堆積岩（川の流れや湖・海の底に堆積したもの）とされているが、粘板岩は、長い年月による変成作用を受けているため、変成岩と区分されている。
天然スレートは古い岩石であるため、非常に硬いという特徴がある。また一方で、堆積したときの面（層理面）に沿ってスレート劈開という連続面があり（変成作用により粘土鉱物ができた面）、その面から分離しやすいという特徴から板状の石材として古くから宮城県の玄昌石、雄勝石など屋根瓦や敷石などに利用されている。
上述のように、天然スレートにはスレート劈開という分離面が存在する。多くの場合、層理面に沿った方向にスレート劈開が発達するため、この方向には剥がれやすい特徴がある。ただし、この面とは異なった方向に発達する節理面（以下、本報では石目と記す）などにスレート劈開が発達するケースもある。
石目は必ずしも容易に分離するものではない。しかし、「岩の乾湿繰返し吸水率試験方法(JHS 111-1992)」）を行った。本条件では、吸水した水分は十分に蒸発し、完全な乾燥状態に近くなる。つまり、夏場など高温状態が数日継続した状態を考慮するものである。さらにこの繰り返し試験では、11 回の乾燥、水浸漬を繰り返し、途中段階における石目に対する強度試験を実施し、繰り返し過程において強度の低下を確認することとした。この強度の確認方法としては、少ない試料で効率的に強度を捉えるために、点載荷試験（地盤工学会基準「岩石の点載荷試
験方法(JGS 3421-2005)」）にて確認することとした。
【点載荷試験】
本試験で求める点載荷強さの概要を以下に示す。
点載荷強さ Is： I s =P（N/㎜ 2）De2

P：破壊荷重（N）
De：等価コア径（㎜）※※二つの載荷点を含む供試体の最小断面積の断面と等しい面積を有する円の直径

天然スレートの石目に長期的な乾燥と湿潤の繰り返しが等価な面積の円載荷点を含む最小断面積の断面作用した場合に、石目に強度低下等の劣化が生じるかどうかについては明らかでない。本報ではこの石目に着目

L>0.5DDePLし、実際に屋外で使用されている天然スレートに対し強制的に乾湿繰り返しの環境条件を与え、乾湿繰り返しに対する石目の強度性状について報告するものである。

石目

DW

２．試験概要２．１供試体本報で用いた天然スレート（スペイン：ガリシア産）
は、平成 10 年 8 月より外装材として建物に使用されていたもので（東海地方：建物北面に施工）、天然スレート 1枚の寸法は幅 450 ㎜、長さ 390 ㎜、厚さ 25 ㎜である。

P0.3W<D<W

図1

供試体及び試験装置の概要

３．試験結果及び考察
試験結果を表 1、図 2 に示す。
初期段階の点載荷強さを比較すると、石目の箇所と石施工されて 12 年経過した天然スレートのなかから目視目のない箇所における強度では大きな差は認められなかにより石目が認められるもの 3 枚を取り外し、そこからった。その後乾湿繰り返しの回数が進むにつれ、各々初各々石目有り、無しの小片(約幅 48 ㎜、長さ 140 ㎜、厚さ期強度に対して強度が低下し、11 サイクル後で No.2 は約25 ㎜)を切り出して供試体とした。使用した天然スレート半分、No.1 及び No.3 では約 70%の強度となった。ここで、の 1 例を写真 1 に示す。

乾湿 2 回目において初期強度より大きな値が得られてい２．２試験方法るものがあるが、これは完全に同一の供試体ではないた試験は、110℃で乾燥（24 時間）、水浸漬（24 時間）を1 サイクルとした乾湿繰り返し試験（旧日本道路公団規格

A Property for the dryness and moisture repetitionof the rift which there is to natural slate

めに生じた差と見なすことができる。
No.1 については、1 枚のスレートに数本の石目が確認

SHIMOYASHIKI Tomoyuki, FUTAKI Mikio, INUKAI Tatsuo,
SUGAYA Kenichi, YOKAWA Hiroshi, ENDOU Tsukasa― 1099 ―No.1 の石目

No.1-2 の石目

No.1 の破断面
写真 1 天然スレート例
表1
供試体

No.1

No.1-2

No.2

No.3

繰り返し回数
石目無し
乾湿 0 回乾湿 2 回乾湿 4 回乾湿 6 回乾湿 8 回乾湿 10 回乾湿 11 回乾湿 0 回
石目無し
乾湿 0 回乾湿 2 回乾湿 4 回乾湿 6 回乾湿 8 回乾湿 10 回乾湿 11 回
石目無し
乾湿 0 回乾湿 2 回乾湿 4 回乾湿 6 回乾湿 8 回乾湿 10 回乾湿 11 回点載荷強さ
(N/mm2)
8.3
7.8
9.0
8.0
6.5
6.3
6.4
5.8
1.4
10.0
7.6
9.4
5.6
5.0
4.3
4.9
3.6
8.1
7.9
8.1
8.4
8.4
7.4
7.0
5.5

写真 2

破断面の状態(No.1)

試験結果
石目無しに対する強度比(%)
100
94
10896
7876
77
70
1710076
94
56
50
4349
36100
98
100
104
10491
8668

写真 3

破断面の状態(No.1-2)

石目のない箇所で載荷した破断面は、層理面に沿った乾湿繰り返しによる強度保持率(%)
100115103838182741001247466576447100103106106948970140

No.1120

スレート劈開が明瞭であった。No.1 の石目に沿った破断面は、表面に白色の結晶片が認められ、これは粘土鉱物である可能性がある（写真 2）。また、No.1-2 は明らかに風化により褐色化が進行していた（写真 3）。このように風化が進行すると、非常に低い強度となることが確認された。
No.1 の石目の破断面は、おおむね新鮮な状態であったが、天然スレートの表面においては写真 1 から認められるように No.1 の石目の方が、No.1-2 の石目より明瞭であり、風化が進行しているように見える。しかしながら、石目の強度は No.1-2 の方がはるかに小さい結果となった。
このことから、石目にも様々な状態があり、各々の石目について強度の違いを外観上から判断することは困難であるといえる。
本試験では、乾湿繰り返しにより石目の強度が低下する傾向がある事が確認された。このことから、天然スレートを外装材に用いた場合には、石目の存在が天然スレNo.2ートの剥落につながるリスクファクターとなることが考No.3

えられる。ただし、そのリスクの度合いについては、風100

強度保持率（％）

No.1-2 の破断面化の進行度合いによって異なるといえる。
80

なお、乾湿繰り返しの試験過程における吸水量増加率

60は、いずれの供試体も変化は認められず、0.0%であった。

されたため、他の石目についても強度の確認を行った

４．まとめ対象とした天然スレートの石目に対する乾湿繰り返し試験では、以下のことが確認された。
(1)石目自体の強度は、現状十分な強度（石目なしの箇所と同じ程度の強度を有している）を呈するものと、非常に低い強度を呈するものが確認されており、それらの区別は、外見上からは困難である。
(2)石目の強度が十分高いものであっても、乾燥と湿潤を（No.1-2）。その結果、石目のない箇所に比べ、約 17%の繰り返すことにより、その強度は徐々に低下する傾向低い強度であった。供試体の破断面を比較するとそれぞがある。

40200

乾湿繰り返し回数

図 2 乾湿繰り返し回数と強度保持率

れ次の特徴が確認された。
*1(財)ﾍﾞﾀｰﾘﾋﾞﾝｸﾞつくば建築試験研究ｾﾝﾀｰ*2 工学博士*3 博士(工学)*4 応用地質(株)神戸支店長*1 Center for Better Living,Tsukuba Biulding Research and Testing Laboratory*2 Dr.Eng.
*3 Ph.D.
*4 OYO Corporation― 1100 ―