地震に強い地域をつくる
２７ 北関東の壁土の特性
土塗壁の仕様には地域性が高く、さらに、土塗壁に用いられる土の強度は産地によって大きく異なることが明らかになっている 2)。そこで、栃木市周辺および真壁地区周辺の土塗壁に用いられる壁土や各産地の壁土を対象に粒度や流動性、圧縮強度を把握するための材料試験を行い、それらの材料特性を把握する。
a) 壁土の粒度分布とコンシステンシー■試験概要
現存する建造物に用いられている壁土や各産地の土の粒度分布や流動性を把握することを目的に、表１に全 19 サンプルに対して、粒度とコンシステンシー（流動性）を把握する

表１ 壁土の試験サンプル一覧
産地もしくは建造物

ステンシーについては JIS A 1205「土の液性土蔵K土蔵S土蔵M限界・塑性限界試験方法」の液性限界試験に土蔵Tそれぞれ準拠して実施する。

栃木

現存する建造物に用いられる壁土は、栃深谷

木市周辺の土蔵２棟、桜川市真壁地区周辺

真壁の土蔵３棟から荒壁土と中塗り土を採取した。

栃木深谷
京都

粘土については、栃木市で採取した試料だけ

備 考

荒壁土（荒） 元治元年創建 栃木市嘉右衛門地区内に所在
中塗り土（中） 解体直前の土蔵から入手
荒壁土（荒） 明治45年創建 栃木市嘉右衛門地区内に所在
中塗り土（中） 土塗壁が一部崩落している土蔵から入手
荒壁土（荒）
桜川市真壁地区に所在
中塗り土（中）荒壁土（荒）
桜川市真壁地区に所在
中塗り土（中）荒壁土（荒）
桜川市真壁地区に所在
中塗り土（中）荒壁土（荒）
熟練左官工が練った土
中塗り土（中）荒壁土（荒）
熟練左官工が練った土
中塗り土（中）荒壁土（荒） 熟練左官工が練った土
中塗り土（中） 粘土は真壁地区周辺から採取
栃木市内の田園から採取
粘土
市販されている荒木田土市販されている京土土蔵O試験を実施する。ここで、粒度分布については JIS A 1204「土の粒度試験方法」に、コンシ種類（略記）でなく、比較のために埼玉県深谷産の荒木田
表２ 荒壁土と中塗り土の調合

土と京都府京都産の京土を用意した。さらに、

共通 粘土1m3あたりにわら60～70kg
栃木産 粘土10kg，砂15～17kg，すさ300g，水7～8ℓ
中塗り土
深谷産 粘土10kg，砂12～13kg，すさ300g，水7～8ℓ※砂は、川砂（鬼怒川産）
荒壁土

深谷産と栃木産の粘土を用いて、熟練左官工が新たに練り上げた荒壁土と中塗り土も用意している。その際の荒壁土と中塗り土の調■粒度分布
土の粒度分布を把握する図として、一般的に図１に示すような粒径加積曲線が使われる。この曲線が図中①のような傾向を示すと土の中に微粒分が多く含ま

通過質量百分率 [%]合は表２に示す通りである。

れていることがわかり、図中②のようだと粒径の粗い砂質分が多く含む土と判断できる。また、曲線が全体的になだらかで凸凹が少ない程、大小様々な粒子が1901009080706050403020100①微粒分が多い土③大小様々な粒子が均等に分布②砂質分が多い土粘土

0.001

シルト分0.01

細砂

中砂0.1
粒径 [mm]

図１ 粒径加積曲線の概念図

粗砂1

均等に分布し、粒子間にできる隙間をさらに微小な粒子が埋めるという関係が効果的に働くため、バランスの良い粒度分布であることを示す。
■各産地の粘土の比較
図２には、各産地の粘土について100比較した粒径加積曲線を示している。

90

取できる荒木田土は微粒分が多く、京都地方で採取できる京土は荒木田土に比べてもともとの砂質分が多いと言われている。今回実施した結果にお80
通過質量百分率 [%]既往の報告 3)によると、関東地方で採栃木産 粘土

70

深谷産 粘土6050

京都産 粘土403020いても同様の結果が見られ、栃木産

10や深谷産の粘土（荒木田土）は京都粘土

シルト分細砂中砂

粗砂00.001産（京土）に比べて、微粒分の含有量0.010.11

粒径 [mm]が多く、粘性の高い土であることがわ

図２ 各産地の粘土の粒径加積曲線かった。
■建造物もしくは産地ごとの荒壁土と中塗り土の比較

次に、建造物もしくは産地ごとに荒壁土と中塗り土の粒度を比較して図３に示す。荒壁土と中塗り土の傾向を比べると、明らかな差異が確認できる。荒壁土は微粒分が多いのに対して、中塗り土は砂を加えるために砂質分の含有量が多くなっている。土蔵 O や土蔵 K は、100～150 年前に施工されたものであるが、その当時から中塗り土には粘土に砂質分を適度に調合していたことがわかる。この傾向は、真壁地区で採取した土蔵 S や土蔵
M、土蔵 T についても同様であった。
このことより、栃木市に限らず北関東

土蔵O

荒土蔵O

中土蔵K

荒土蔵K

中土蔵Sに残る建造物に用いられている壁土土蔵M

荒土蔵M

中土蔵T

荒土蔵T

中

栃木 荒は概ね同様な傾向がみられると推察

深谷 荒される。

100いる。しかし、現存する建造物の荒壁土について比べて微粒分の含有量が多く見られた。これは、次項で述べる

真壁 中706050403020

ように砂質分を適度に調合した土は10

流動性が改善されるため、先人は荒0

壁 土 にも 適 度に 砂 を加 えて流 動 性

中栃木 中80通過質量百分率 [%]ついても概ね似た分布傾向を示して

真壁 荒土蔵S90

また、新たに練り混ぜた栃木産と深谷産の両者は、荒壁土も中塗り土に

深谷 中

荒粘土0.001

シルト分0.01

粒径 [mm]

細砂

中砂0.1（施工性）を高めていたことや、既存

図３ 建造物もしくは産地ごとの荒壁土と壁土を再利用して建物が維持・修繕さ中塗り土の粒径加積曲線

れてきたことがうかがえる。

191

粗砂
1

100
■コンシステンシー（流動性）
90
コンシステンシーとは主に水量に起因する粘性体の流動性を表すものであり、壁土のコンシステンシーは、荒80
壁土および中塗り土を塗りつける際の鏝塗りの作業性に密接な関係がある。コンシステンシー曲線（液性限界

通過質量百分率 [%]試験による含水率と落下回数の関係）を図４に示す。図中の下方に線が表れる土は、より少ない水量で流動性70が確保できる特性であると判断できる。
60
落下回数が同じ時の含水率について、産地や建造物ごとに荒壁土と中塗り土の傾向を比べると、いずれの産50地ならびに建造物においても荒壁土に比べて中塗り土の方が小さい。さらに、栃木産や深谷産の粘土に比べて、40

砂質分を多く含んでいる京都産の粘土の含水率が小さいことがわかる。これらの結果より、砂を加えることによ30って、少ない水量で流動性が確保されることが確認できた。
20

粘土やシルトの微粒分を多く含む壁土では、未固化の状態での粘性や保水性が高く、乾燥収縮の増大や施10工性の劣化を招きやすいという一般的特徴がある。それに対して、砂を加えて砂質分を適度に含む壁土にする
0ことは、流動性の改善と乾燥収縮の抑制に効果を発揮している。
0.0010.010.11

粒径 [mm]
土蔵O 中土蔵K 荒土蔵K 中土蔵S 荒土蔵S 中土蔵M 荒土蔵M 中土蔵Ｔ 荒土蔵T 中

栃木 荒栃木 中

深谷 荒深谷 中

真壁 荒真壁 中

栃木 粘土

深谷 粘土

京都 粘土

60605252
含水率 [%]

含水率 [%]

流動性土蔵O 荒44364436282820205良土蔵O 荒土蔵O 中土蔵K 荒土蔵K 中土蔵S 荒土蔵S 中
土蔵M 荒土蔵M 中土蔵T 荒土蔵T 中
栃木 荒栃木 中
深谷 荒深谷 中真壁 荒真壁（中）10 15 20 25
落下回数 [回]550（a) 各産地の粘土

10 15 20 25
落下回数 [回]50（b） 建造物もしくは産地ごとの荒壁土と中塗り土図４ コンシステンシー曲線以上の結果より、北関東に残る建造物に用いられている壁土は、粒度分布とコンシステンシーともに概ね同様な性質を示していることがわかり、真壁地区周辺の土塗壁の構造性能についてもこれまでに行ってきた加力実験の結果 4)と概ね同様の性能を有することが推察できる。
b) 壁土の圧縮強度
壁土の圧縮強度は、土塗壁のせん断耐力を左右する重要な要素の一つであることから、技術解説書 3)では、荒壁土ならびに中塗り土の所要性能として、最大圧縮強度が表３を満たすことを要求している。そこで、同解説書の壁土の圧縮試験法に準拠して圧縮強度試験を実施した。ここでは、現存する建造物から供試体を抜き出すことが困難であったため、上述した表２の調合で新たに練り上げた栃木産と深谷産の荒壁土と中塗り土について、供試体を製作し、圧縮強度を確認することとした。

192

圧縮強度試験結果一覧を表４に、応力度―ひずみ曲線（供試体６体を平均した曲線）を図５に示す。荒壁土ならびに中塗り土のそれぞれ６体の応力度とひずみの関係や破壊性状は似た性状を示し、最大圧縮強度はいずれも所要性能を満足する結果であった。また、荒壁土と中塗り土とで最大強度や最大強度到達後の軟化性状に明瞭な差異
産で 2.0 倍に、深谷産で 1.4 倍に上昇し、最大強度到達後は荒壁土に比べて極めて脆性的な軟化性状を示すことがわかった。産地による違いを見ると、荒壁土と中塗り土ともに深谷産は栃木産よりも圧縮強度が大きいことが確認できた。

最大圧縮強度 [N/mm2]
荒壁土0.30以上中塗り土0.55以上1.2

圧縮応力度 [N/mm2]を確認した。中塗り土は、最大強度が荒壁土に対して栃木

表３ 壁土の所要性能

表５には、ふるい分け試験にて粒径 75μm 以上の目視で確認できる粒径 850，425，75μm の栃木産と深谷産、土蔵 O、1栃木 荒栃木 中

深谷 荒深谷 中0.80.6

中塗り土 性能値

0.4

荒壁土 性能値

0.200

土蔵 M の荒壁土の様子を示している。深谷産の土は栃木産

0.020.040.06
ひずみ0.080.1

図５ 応力度―ひずみ曲線の土に比べて白色の土を多く含んでいる。また、建造物による違いを見ると、土蔵 O は黒色と白色の土がほぼ均等の割合で含まれているものの、土蔵 M は白色の土を多く含み、ガラス質のような光沢のある土を含んでいる。したがって、土粒子は地

表４ 圧縮強度試験結果一覧
供試体
産地
種別
荒壁土
栃木
中塗り土荒壁土深谷
中塗り土

塗厚[mm]
70707070

試験体数6666

域によって組成が違うことがわかる。
試験体名称

ぼしていることも考えられる。
栃木 荒参考文献 （下線の文献は本項に関係する発表論文等を示す）
1)

2)

3)

4)

國分直輝,横内基,松岡亘,財津拓三,御田村真毅,大橋好光：栃木市に現存する伝統的建造物の地震被害および耐震性に関する研究（その６ 土塗壁の仕様と壁土の物性）、日本建築学会大会学術講演梗概集、構造Ⅲ、
pp.149-150、2012 年 9 月
岩崎博ほか：土壁設計仕様標準化に関する研究(湿式構法土壁の基礎的性質による壁土の分類)、日本大学工学部紀要第 41 巻第 2号、p.33、2000 年 3 月
土塗壁等告示に係る技術解説書作成編集委
員会：土塗壁・面格子壁・落とし込み板壁の壁倍率に係る技術解説書、(財)日本住宅・木材技術センター、2004 年 2 月
横内基,大橋好光ほか：歴史的町並みの地震防災対策に関する研究(その１～６)、日本建築学会大会学術講演梗概集、構造Ⅲ、
pp.461-466、2013 年 9 月、pp.277-278、2014
年 9 月、pp.491-494、2015 年 9 月

密度[g/cm3]
1.30
1.62
1.391.56

表５ 土粒子の様子

つまり、土の粒度分布やコンシステンシーだ
けでなく、土の組成も圧縮強度に影響を及

最大圧縮強度[N/mm2]
最小
最大
平均
0.371
0.391
0.378
0.700
0.801
0.758
0.655
0.825
0.729
0.957
1.138
1.077

深谷 荒土蔵O 荒土蔵M 荒193850

粒径 [μm]42575