AE-SiGMA 解析による酸化マグネシウム改良土の割裂破壊評価に関する研究

背景と目的：

新潟県は日本国内で有数のコメ生産地であるが、収穫後に発生するもみ殻や稲わらの廃棄が問題となっている。これらの副産物を有効活用するため、筆者らはもみ殻灰や稲わら繊維を利用した新しい構造材料の開発を目指している。特に、もみ殻灰のポゾラン性や稲わら繊維の引張耐力向上効果を利用し、酸化マグネシウム改良土の力学特性を向上させることを目的としている。

主要な発見：

実験結果から、もみ殻灰を混和することで酸化マグネシウム改良土の引張強度が約2倍、超音波伝播速度が約1.5倍に増加することが確認された。一方で、稲わら繊維の混和による引張強度への影響は確認されなかった。また、AE-SiGMA解析と画像解析を通じて、供試体内部のひび割れ進展過程が詳細に評価され、引張ひび割れが顕著に表れることが明らかになった。

方法論：

本研究では、直径50mm、高さ98±2mmの円柱供試体を用意し、もみ殻灰および稲わら繊維を混和した酸化マグネシウム改良土の割裂試験を実施した。割裂試験中の変形挙動は画像解析により、破壊挙動はAE-SiGMA解析により評価した。AE法は固体材料内部の微小な破壊を検出する手法であり、AEイベントをもとに破壊進展過程を詳細に解析した。

結論と意義：

もみ殻灰を混和することで酸化マグネシウム改良土の引張強度が向上することが確認された。また、AE-SiGMA解析と画像解析を併用することで、内部構造や破壊過程の詳細な評価が可能となった。これにより、もみ殻灰および稲わら繊維の有効活用が構造材料としての可能性を示し、環境負荷の軽減や廃棄物の再利用に寄与する意義がある。

今後の展望：

今後は、稲わら繊維の形状や混和量をさらに検討し、力学特性の向上を図る必要がある。また、異なる環境条件下での長期耐久性や実用化に向けたさらなる実験が必要である。これにより、農業副産物を利用したエコフレンドリーな構造材料の開発が進展し、持続可能な社会の実現に貢献できる可能性がある。

背景と目的：

新潟県は日本でも有名な米の産地ですが、収穫後に出るもみ殻や稲わらの処理が問題です。これらを有効活用するために、もみ殻灰(米のもみ殻を燃やしてできた灰で、セメントのような性質があります。)や稲わら繊維を使った新しい材料を作ろうとしています。特にもみ殻灰が持つセメントのような性質や、稲わら繊維の強度を生かして、酸化マグネシウム(自然に優しい材料で、土を改良するために使われます。)を使った土の強度を上げることを目指しています。

主要な発見：

実験の結果、もみ殻灰(米のもみ殻を燃やしてできた灰で、セメントのような性質があります。)を混ぜると、酸化マグネシウム(自然に優しい材料で、土を改良するために使われます。)を使った土の引っ張り強度が約2倍に、音の伝わる速さが約1.5倍に増えました。しかし、稲わら繊維を混ぜても引っ張り強度には変化がありませんでした。また、材料の内部でどのようにひびが入るかを詳しく調べることができました。

方法論：

直径50mm、高さ98mmの円柱形の材料を用意し、そこに土、もみ殻灰(米のもみ殻を燃やしてできた灰で、セメントのような性質があります。)、稲わら繊維を混ぜて実験しました。実験中に材料がどう変形するかはカメラで撮影し、ひびがどのように広がるかを音の解析方法で調べました。

結論と意義：

もみ殻灰(米のもみ殻を燃やしてできた灰で、セメントのような性質があります。)を使うと、酸化マグネシウム(自然に優しい材料で、土を改良するために使われます。)を使った土の強度が上がることがわかりました。また、カメラと音の解析を使うことで、材料の内部構造やひびの広がり方を詳しく調べることができました。これにより、もみ殻灰や稲わら繊維を使った材料が、環境にやさしく、廃棄物の再利用に役立つ可能性があることが示されました。

今後の展望：

今後は、稲わら繊維の形状や混ぜる量を工夫し、さらに材料の強度を上げる研究が必要です。また、異なる環境での長期間の耐久性や実際に使えるかどうかの実験も重要です。これにより、農業の副産物を使ったエコな材料の開発が進み、持続可能な社会の実現に貢献できるかもしれません。