竹筋コンクリート造による JICA 草の根援助プロジェクトへの技術協力米子工業高等専門学校５年建築学科１ 1.1 はじめに研究の概要ｃ）バイオトイレ現在、世界各地の貧困地域で JICA(ジャイカ)の活動が行われている。JICA とは独立行政法人国際協力機構のことであり、開発途上地域において復興または経済の安定に協力することを通じて、国際協力の促進、国際経済社会の健全な発展に資することを目的としている団体である。その JICA の活動の一つに南インドの貧困地域を対象としたものが進められている。内容は、南インドの貧困地域にバイオトイレを建設し農業による自立を促進するというものであり、活動機関は駒澤大学、NPO 神戸まちコミュニティ、慶應大学となっている。玉井研究室は、今回のプロジェクトに竹筋コンクリート造による建設技術について協力をすることとなった。研究の目的は、バイオトイレの建物を竹筋コンクリート造で作ることであるが、この技術を現地の住民が自ら建設できるようなプログラムを提案、実施することを目標とする。 1.2 バイオトイレとは、糞をトイレの貯蓄槽に溜めて底に溜まった糞の分解を微生物によって行い、それを農業のための肥料として用いることができるものである。図 2 に駒澤大学のバイオトイレ計画案を示す。活動地域活動地域を図 1 に示す。活動地域は、南インドのチェンナイから南に約 80km の場所に位置する漁村コバラム村である。本村には、漁民カーストのほか被差別カーストの住民が暮らしている。この被差別カーストの住民はインドのカースト制度の中で最も低い身分の住民である。活動はこの被差別カーストの住民に対して中心的に行う。 1.3 富谷広基内藤政樹図2 ２ 2.1 活動地域バイオトイレ計画案実験方法実験の概要本研究は４つのシリーズとなっている。シリーズⅠでは用いるコンクリートの調合を決め、シリーズⅡでは竹筋の定着方法を、シリーズⅢではバイオトイレに用いる床の実大試験体を製作し、施工法、構造耐力について検討を行い、シリーズⅣでは塀の計画図の作成を行った。 2.2 シリーズⅠ 図1 JICA 活動地域技術協力プログラムａ）概要技術協力プログラムの最終目標は、住民が自ら竹筋コンクリート造でバイオトイレを建設し、バイオトイレで作られる有機肥料をもとに漁業の他に農業で自立していけることを目指している。そこで、まず、住民にコンクリートの製造、竹筋の作り方を学習してもらうために、竹筋コンクリート造の塀の建設を体験してもらい、技術の習熟の向上をはかる。その後、バイオトイレを自ら建設できる施工法について技術支援するものである。ここで、活動地域である南インドチェンナイは、海が近いため鉄が錆びやすく、さらに現地のような貧困地域にとっては鉄の入手が困難である。また、現地におけるヒアリング調査によるとコンクリート造が良いということらしい。以上のことから鉄筋の代用品として竹筋を用いることとなった。ｂ）塀この塀は、古くから日本に見られる万年塀をプレキャスト製造して作るものである。塀に用いる支持材、板材が竹筋コンクリート造である。この工事を現地住民が体験することによって、コンクリート工事、プレキャスト製造法などについて学習し、バイオトイレの建設の基本的技術の習得をはかるものである。本シリーズの目的は、インドで用いるコンクリートの練り混ぜ方法および調合をワーカビリティーと圧縮強度によって決定することである。インドで用いるコンクリートの調合を決めるにあたり前提とするのは「インドで安価で容易に手に入るもの」とした。他に、セメントには普通ポルトランドセメント、砕石は１５０５、混和剤には中性洗剤を使用することとした。中性洗剤はＡＥ剤の代用品として空気を連行する役割がある。今回は表 1 に示す６種類の調合パターンでワーカビリティーと強度について検討した。表1 No. W/C W C S 調合表（シリーズⅠ） G 圧縮強度[N/mm 2 ] Ａｄスラ C×％ンプ材令 7 日材令 28 日１ 55% 220 400 735 947 0% 9.5 32.64 42.27 ２ 55% 220 400 660 1025 0% 12.0 33.78 42.06 ３ 55% 220 400 660 1025 5% ― ― ― ４ 55% 220 400 583 1025 1% 20.0 12.99 18.84 ５ 55% 220 400 583 1025 0.5% 17.5 14.68 20.54 ６ 55% 210 382 655 993 0.7% 18.5 13.20 17.36 調合条件は、水セメント比は 55％で全て同じとし、№１・２は混和剤不使用、№３・４・５・６は混和剤の使用量を変えたものとした。 №３に関しては混和剤の使用量が多すぎたためコンクリートを練ることが出来なかった。よってスランプ試験、圧縮試験は行っていない。コンクリートの練り混ぜ方法は、インドではミキサーが高価であるため、攪拌機を用いることとした。また、練り混ぜ順序は、水＋セメント＋中性洗剤を入れ攪拌機で１分間、さらにそこへ細骨材を加え３分間混ぜた。次に、モルタルを練り板の上にあけ粗骨材を人力により練り混ぜた。攪拌機による練り混ぜ状況を写真１に、人力による状況を写真２に示す。型枠は翌日脱型し、水中に浸漬し養生を行った。曲げ試験は、JIS A 1106 に従い、支点間距離 450mm、中央一点載荷試験によって行った。試験中の状況を写真 3 に示す。写真 3 2.4 写真 1 写真 2 人力による練り混ぜ攪拌機圧縮強度実験は、JIS A 1108 に従い行った。製作した試験体を使用した圧縮強度試験である。なお、端面はアンボンドキャッピングによった。竹筋梁曲げ試験の状況シリーズⅢ 本シリーズの目的は、本プロジェクトのバイオトイレに用いる床の製造、型枠の脱型時期、強度および変位を実大試験により確認することである。なお、本シリーズは、本プロジェクトの関係者を集め公開実験として行った。今回は下記に示す５種類の実大床(巾 500×長さ 1500mm) を製作し試験を行った。 ①竹筋＋コンクリート厚さ 90mm ②竹筋＋コンクリート厚さ 70mm ③無筋＋コンクリート厚さ 90mm 2.3 シリーズⅡ ④鉄筋＋コンクリート厚さ 70mm 本シリーズの目的は、本プロジェクトで用いる竹筋の定着方法を竹筋梁の曲げ試験により決定することである。竹筋の配筋タイプは図 3 に示すような形状と継手箇所数により５種類とした。また今回の実験で用いたコンクリートはシリーズⅠの実験をもとに決めた。調合表を表 2 に示す。 ⑤竹筋改良型＋コンクリート厚さ 90mm a b c 500×1200の型枠に実験その２と同じ要領で配筋し、実大のコンクリート床板を製作する。図3 表2 W/C W 竹筋タイプコンクリート打込み24時間以降に型枠から脱型する。調合表（シリーズⅡ） C S G Ａｄスラ圧縮強度 C×％ンプ [N/mm 2 ] タイプ厚さ３ 70 90 110 55% 200 364 617 993 0.5% 11.0 22.4 ３Ａ 70 90 110 55% 200 364 617 993 0.5% 10.5 18.3 ２２Ａ１ 90 55% 200 364 617 993 0.5% 13.0 18.4 図5 今回実験で使用した試験体の作製方法を図 4 に示す。型枠内に 20ｍｍ練り上がったコンクリートを詰め、突棒と木槌にて振動をあたえ締固めた。次に配筋済みの竹筋を入れ、所定の厚さになるようにコンクリートを打込み、先行コンクリートと同様に締固めた。試験体製作過程（シリーズⅢ）実大床板の試験体の製作方法を図 5 に示す。ａはシリーズ Ⅱの竹筋のタイプ 3、ｂは竹筋の加工手間を少なくした改良型、ｃは異形鉄筋(SD295)D10 である。型枠内へのコンクリートの打込み方法、手順はシリーズⅡ と同じ要領で行った。シリーズⅢで用いたコンクリートの調合を表 3 に示す。ここで、③・④のコンクリートは載荷試験までの日数が短いことから、試験時強度と合わせるため水セメント比を 3％小さくした。表３タイプ W/C W 調合表（シリーズⅢ） C S G Ａｄスランプ ① 配筋済み竹筋厚さ：110mm ③ 後行コンクリート打込み 200 364 570 1042 0.25% 12.5 26.1 10.0 26.7 52% 180 346 774 993 1.0% ９.0 23.4 55% 175 318 764 1042 1.0% ９.0 23.7 ④ 厚さ：90mm 厚さ：70mm 試験体型枠：15×15×53cm 先行20mmコンクリート打込み図4 55% ② 圧縮強度 [N/mm 2 ] C×％試験体作製過程（シリーズⅡ） ⑤ 順次セメント袋を載せていく 5.0 4.0 曲げ応力(N/mm 2) 実大床板の載荷試験方法を図 6 に示す。支点間距離は 1200mm とし、1 袋約 25kg のセメント袋を 30 秒に 1 袋のペースで載荷した。載荷直後に変位の計測を行う。なお、試験体②、③、④、⑤はノギスによる変位計測、試験体①のみダイヤルゲージによる変位計測とした。 3.0 2.0 1.0 セメント袋：25kg 0.0 セメント袋：25kg 厚さ(mm) 竹筋コンクリート板 70 90 タイプ 2.5 90 110 3A 90 90 90 2 2A 1 竹筋タイプ‐厚さ図8 竹筋タイプ・厚さ別曲げ応力載荷試験方法（シリーズⅢ） 3.3 シリーズⅣ 本シリーズの目的は、バイオトイレの建設がスムーズに行えるための体験プログラムをつくることであり、その課題として、竹筋コンクリート造による塀の建設とした。塀の建設地は活動地域内で、子供の遊び場を区画し大人および動物の進入を防ぐものである。シリーズⅢ 実大床試験の結果を図 9 に、セメント袋を 8 袋、学生 1 名（約 50kg）の計 250kg を載荷した状況を写真 4、さらに教員 1 名、学生 3 名が乗り破壊した状況を写真 5 に示す。グラフから、ノギスによる変位計測とした試験体には全体的に変位のばらつきが見受けられたが、荷重 250kg で破壊する試験体はなかった。また、竹筋+コンクリート厚さ 70mm の試験体では、約 515kg で破壊した。実験の結果および考察 3.1 シリーズⅠ 0.8 圧縮強度試験の結果を図 7 に示す。本図より混和剤不使用の方が圧縮強度が高くなっている。しかし、混和剤を使用したものでも材令 28 日では一般住宅の設計基準強度程度の値が発現しており、本プロジェクトに用いるコンクリートとしては十分な強度であった。今回の実験によって今後の実験で使用するコンクリートの調合条件は、水セメント比が 55％、かさ容積が 63％、単位水量が 200 ㎏/㎥、混和剤使用量がＣ×0.5％とし、目標スランプ値は 12 ㎝、目標空気量は 8％とすることに決定した。竹筋ｱ90mm 竹筋ｱ70mm 0.6 竹筋（改良型）ｱ90mm 0.4 変位[mm] ３ 70 3 400mm 1200mm 図6 110 0.2 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 250 175 200 250 50 材令7日圧縮強度[N/mm2 ] 40 ‐0.2 荷重[kg] 材令28日 30 （ａ）竹筋配筋床 20 0.8 10 無筋ｱ90mm 0.6 0 鉄筋ｱ70mm 1 2 3 4 5 6 調合ナンバー 3.2 調合ナンバー別圧縮強度シリーズⅡ 竹筋梁の曲げ試験の結果を図 8 に示す。本図より試験体の圧縮強度に比例して曲げ応力度も大きくなっていることが分かる。これは、コンクリートのひび割れ強度が曲げ耐力におよぼす影響が大きく、竹筋による補強効果が少ないことを意味している。また、本試験中においてタイプ１・２・２A では竹が滑っているような音がし、タイプ３・３A では竹の繊維が切れるような音がしていた。本実験により、タイプ３の定着方法がコンクリートとのアンカー効果が大きいと判断し、本方法を標準とすることを決定した。変位[mm] 0.4 図7 0.2 0 0 25 50 75 100 125 150 ‐0.2 荷重[kg] （ｂ）鉄筋配筋・無筋床図9 荷重・変位 500 1350 竹筋（ｄ）Ｂ部：板材写真 4 荷重約 250 ㎏写真 5 荷重約 515 ㎏(破壊) 竹の加工手間を大幅に低減した、改良型竹筋を用いた試験体は同じ厚さの標準竹筋に比べ、100kg までの変位は大きいが、以降の変位は大きく増えていない。しかし、250kg の状況で急に変位が大きくなった。これは、学生が上に乗る時に試験体がぶれたためと思われる。本実験より、荷重 200kg 程度であれば改良型竹筋の配筋方法でも良いことが分かった。しかし、丸竹のままだとコンクリート内で浮かんでしまうため、空気を逃がすために半割として用いるか、固定することが必要であった。 3.4 シリーズⅣ 図 10 に竹筋コンクリート造の塀の図面を示す。支柱は 200 ×200mm とし、板材を入れる溝を設けている。板材は、巾 500×長さ 1350×厚さ 40mm とし、2 枚用いると 1000mm 程度の塀となるようにした。支柱は傾きを防止するためにコンクリートによって根元を固めることとした。 1500 1500 （ｅ）支柱・板材接続部図 10 ４（ｆ）イメージ図塀図面まとめ竹筋コンクリートの研究 1) 、 2) は、1940 年頃、鉄の代用品としての研究が 10 年間行われたのみであったために、コンクリート中に入れた竹の状態については全く分かっていない。そこで、シリーズⅢで制作した 2 枚の試験体を長期暴露保存することとした。保存の状況を写真 6 に示し、今後 5 年後または 10 年後の確認を予定している。 1500 1500 A部（ａ）平面図 200 80 60 写真 6 7.5 60 7.5 40 55 72.5 200 1500 72.5 竹筋（ｂ）Ａ部：支柱詳細 1500 1000 B部 500 GL 長期暴露保存の状況本研究のまとめを以下に述べる。 1）本プロジェクトの竹筋コンクリート造のバイオトイレおよび塀の建設が、現地住民でも容易に行えることを確認した。 2）シリーズⅠの結果から、活動地域のインドにおいても十分な強度とワーカビリティーのコンクリートを製造できることが確認した。 3）シリーズⅡおよびシリーズⅢの結果から、竹筋コンクリート造の床はバイオトイレに用いる床として十分な強度を確認した。 4）竹筋コンクリート造の塀は、現地住民にも容易に建設できるような計画図が完成した。 5）建設技術およびコンクリート製造技術を修得するプログラムとしても、塀の建設計画は満足したものとなった。地中 1500 1500 1500 今後、玉井研究室では、3 月に塀建設の技術指導、4 月からは床の軽量化、8 月にバイオトイレの技術指導を行う予定である。（ｃ）立面図参考文献 1）河村 2）細田協：竹筋コンクリート、山海堂出版部、1941.12 貫一：竹筋コンクリート工、修教社書院、1942.2