対厚比による煉瓦規格の推定

0.煉瓦規格を考察することの意味

・煉瓦の寸法(規格)は時代や地域、用途によって異なっていた。建造物の最小単位である煉瓦の規格が統一されていなかったわけで、それでよく建築できたものだ。当時の人々がどのような認識で煉瓦に向き合っていたか、〝煉瓦〟という概念をどう理解し消化していたか知るために煉瓦の寸法規格について考えてみたい。

・海外でも煉瓦寸法の統一はされていず、遺構の煉瓦を計測して製造時期を推定するようなことは不可能と考えられている。しかし日本の場合は、欧米で熟達した成果としての煉瓦を概念ごと輸入し、それが普及したという経緯がある。日本に限っては寸法規格の変遷を正確に追跡できるのではないか。

1.計測値から規格を推定することの困難さ

採寸値が既知の煉瓦規格寸法にぴたりと一致することは稀。同じ構造物に使われている煉瓦の数十個の平均値でも同様。なぜなら、

・同じ大きさの素地から作られた煉瓦でも焼成条件によって焼き上がり寸法が大きく変わる。滝大吉『建築学講義録』にも

製造場に由りては一二分位は大きなものも又寸詰りのものもあり亦同じ製造所にて造りたる品にても火の利きたる品と焼けの足らぬ品とでは同じく寸法に相異を生ずるものにして七寸五分の筈のものが七寸二三分位に出来たるものあれば七寸七分位の大きなものもある

とある。その中かから規格に合致するものを選んで使っていたとしても、全数検査を経たものでない限り、煉瓦ごとに採寸値が異なることは避けられないし、その平均値が規格の寸法に正確に一致するという保証もない。

・単体の煉瓦を複数箇所で計測すると、完全な直方体になっていないこと、すなわち長手・小口・厚の寸法が採寸箇所によって大きく変動することが知れる。長手については3mm前後、小口や厚は1、2mm程度の変動があるものである。焼成時の温度や火の当たり方が場所によって異なるため、焼き締まり方が均一でないことや、型枠から外したあと完全に乾燥するまでの間に天地換えや移動、整形といった処理があり、その過程で元の素地寸法が乱されている可能性が高い。

・単体煉瓦の最大長・最大幅(=規格に合致しているかどうかを検査する際に最も影響を及ぼすであろう寸法)は平中央で測った場合に得られることが多いが、構造物の煉瓦を採寸する場合はその箇所を計測することができない。長手面や小口面で計測した値をその煉瓦の寸法としてよいのかどうかという問題がある。

・そもそも規格寸法が判然としない。M35に大高庄右衛門が示した5種の規格が有名だが、その数値には疑義を挟む余地がある。またこの規格はM35頃に関西地方で流通していた主な規格を示したものであって、それ以前はどうであったか。また大高は尺寸単位で寸法を示しているが、もとはインチ単位でaim atしていた仕上がり寸法を尺寸に読み直したものと思われ、その読み替えによって生じる誤差もあり得る(インチ単位で設計・製造された素地と、インチ設計を尺寸に読み直したうえで製造した素地とでは焼き上がり寸法にも違いが出てくるはず)。※規格の問題については別項立て

2.問題解決のための”対厚比”

 理想的な条件下で製造された煉瓦は『素地の状態から三辺等方的に焼き締まる』と考えられるので、焼成の度合いに関係なく長手・小口・厚の比は一定の値になるはずである。すなわち長手・小口・厚の計測値の比(その平均値)から素地寸法なり規格なりをbackwardに知ることができるはず。少なくとも、その比の平均値が素地寸法の三辺比に近づいていくことは期待してよいだろう。

 このとき、長手と厚の寸法比、小口・厚の寸法比をとり、それぞれを規格寸法の長手/厚比・小口/厚比と比較すると都合がよい。構造物に組まれた煉瓦の長手面で長手・厚を、小口面で小口・厚を計測し、それぞれの値で比を取ることで、煉瓦ごとの焼き締まり度の違いをキャンセルできる(と考えられる)からである。仮にその面だけが強火度によって強く焼き縮んでいるとしても縦横の比は保持されている可能性が高い。

 実際そのようにして長手・厚、小口・厚のセットを20セット強計測し、相関係数を得ると、0.4~0.6の値を得る(ことが多い。場合によっては0に近かったり相関係数がマイナスになってしまうこともあるが、20点計測のうちから選んだ10数点で0.8~0.9の得ることもできる)。→理想的な焼成であれば相関係数が1になるはずだが、そうでないのは成形後の再加工・調整による歪み、部分的な焼成度の違いが必ずあるということ

 幸いなことに既知の規格の長手/厚比、小口/厚比は比較的離散した値になる。例えば

規格名 長手/厚比 小口/厚比
東京形 227.3 109.1 60.61 3.75 1.8
並形 224.2 106.1 53.03 4.228 2.001
山陽形 227.3 107.6 69.7 3.261 1.544
監獄則*0.87 218.8* 105.5* 55.36* 3.953 1.905
鉄道庁第二種 224.2 109.1 57.576 3.894 1.895
広島軍用水道 221.2 107.6 54.54 4.056 1.973

といった具合いに。計測した対厚比がどの値に収束していくかで規格を推定することができるのではないか。

*監獄則では仕上がり寸法ではなく素地の寸法が示されている。8.3寸 × 4寸 × 2.1寸 。これが0.9倍に縮んだ場合には7.5寸 × 3.6寸 × 1.9寸 と東京形より1分薄い煉瓦になるが、実際には長手7.3寸まで縮んだもの=約0.87倍のものが多い。いずれにしても対厚比は素地寸法の比であり変わらない。3.3参照。
*大高の示した寸法は疑義を挟む余地があり、またあくまでもM34頃に流通していた著名な規格であって、これが全ての寸法規格を網羅するものではない。特に煉瓦業黎明期の煉瓦はその時々のデファクトスタンダードがあったように見受けられる。以下の議論ではそのことをひとまず脇に置いて目安として大高の示した寸法値を援用する。このへんのことは別稿で。

3.適用例

3.1 第三回内国勧業博覧会出品煉瓦の分析

・第三回内国産業博覧会に出品された煉瓦について、それぞれの寸法を使って散布図を描くと次図のようになる(縦軸:幅、横軸:長。□:愛知以東=東日本の出品、△:滋賀以西=西日本の出品)、規格値の周囲に疎らな分布となり、どの規格に従って作られたものか判断しにくい。

これを各品の対厚比で示し直すと各規格の周囲に濃厚な分布となり、それぞれの規格を意図して製造されたものだったことが読み取れるようになる。焼き縮み過ぎたり焼きが甘かったりしたものが多かったわけである。(出品煉瓦の寸法はセンチ単位小数点以下一桁で掲載されているので前後1mmの誤差があり得ると見なければならない。この場合、比の誤差は誤差伝播則から±0.06~0.08と計算される)

 東日本の出品が東京形や監獄則規格の周囲に濃厚な分布となっており、その集団のなかに鉄道第二種規格が位置している。鉄道第二種規格はM42制定で、M34新永間市街線高架橋工事に採用された規格を踏襲したもの。第三回内国勧業博覧会の頃にはまだ設定されていなかった規格だが、逆にこの規格が、以前から関東で多く作られていた東京形や監獄則規格の煉瓦を包含するものとして設定されたことが窺える。関西の出品は並形周辺に緩やかなまとまりがあるが、大高が示した7.4 x 3.5 x 1.75 寸という寸法にぴたりと一致するものはかえって少なく(前図)、むしろそれをインチで近似した 8-7/8 x 4-1/4 x 2-1/8 ins.という寸法や、実際に流通していた煉瓦の平均値を参考にして定められた広島軍用水道の規格(7.3x3.55x1.8 寸、M32制定)の対厚比に近似されるものが多いように読める。

3.2 第四回内国勧業博覧会出品煉瓦の分析

 第四回出品の煉瓦について同様の分析。長手長・小口長を軸にプロットすると散らばりが大きくて規格にあてはまらないように見えるが、対厚比を軸にして散布図を描くと各規格に集合がみられるようになる。特に関西出品品でも東京形の比に分布が集中し、この時期に関西でも東京形煉瓦の製造が普及し始めていたことを読み取れる。その一方で並形比の周辺の密度も高くなっている(が相変わらず並形の点に固まるものではない。大高のいう並形の寸法が実際の並形寸法を表していないため?)。



 

3.3 八王子医療刑務所出土 ”石監”刻印煉瓦の分析

 八王子医療刑務所の解体工事に伴い”石監”刻印の煉瓦が多数発掘された。この煉瓦は前身である八王子監獄が建設された時に持ち込まれた石川島監獄製煉瓦とみられる(八王子市発行発掘調査報告書『東京都八王子市 子安三丁目遺跡・八王子医療刑務所遺跡』)。発掘調査報告書に掲載の寸法を用い(長・幅・厚について各個について最大値・最小値が示されているので、その中間値を辺の平均寸法とみなした)、長手/厚比、小口/厚比の標本平均と母平均の推定がどのように収束していくかを見た。マーカーは標本平均を、ヒゲは母平均の99%信頼区間を示す。破線で示したのは代表的な寸法規格の長手/厚比。原理的には標本平均がいずれかの比に収束していくか、あるいはヒゲの間にどの寸法規格が入ってくるかで意図されていた煉瓦規格を推定する。

長手/厚=3.9375 99%CI:3.88≦μ長手/厚≦4.00

小口/厚=1.89 99%CI:1.85≦μ小口/厚≦1.94

 長手/厚比、小口/厚比とも監獄則煉瓦素地の比率に収束していくことが見て取れる。なお標本平均は監獄則素地の0.87~0.89倍。東京形よりも1、2周り小さな煉瓦。

 残念ながらこれは例外的にうまくいった例。該調査では煉瓦を個々別に取り出しモルタルを剥がしたうえで最大・最小を計測しているので、実際の煉瓦の大きさをよく反映しているため、このような好結果になったものと思われる。構造物の表面で寸法を計測した場合は(多くの場合はそうせざるを得ない)これほど的を射た結果になることは稀。また監獄則煉瓦と鉄道庁第二種煉瓦(=M34市街高架線用規格)のように対厚比が似通った規格については分離が困難である。これは計測点数を増やしても、厚の計測を有効数字3桁以上で行なっても同じ結果になるものと思う。一つの煉瓦のなかで厚が1ミリ前後変動するとすれば、その変動によって生じる誤差(±0.06~0.08)は必ず生じることになるので、それを上回る精度で母平均を追い込むことはできないはず。(逆に言えば監獄則規格と鉄道庁第二種規格がそれだけ似ているということであって、鉄道庁第二種規格が監獄則規格で製造した煉瓦も含むように設定されたものだったと言えるのではないか)

3.4 官設鉄道初期の煉瓦の分析

3.4.1 島本~高槻間の煉瓦暗渠

 京都大阪間鉄道(明治9年開業)のオリジナルの構造物に使われている煉瓦について、各構造物ごとに計測し対厚比を算出。計測数は各セット最低20点。明らかに歪みがあるものや端がカットされているものは極力省き、矩形が保たれているものを選んで測った。小口・厚はデジタルノギスを用いて0.01mm単位まで、長手は長尺ノギスで0.05mm単位まで計測(器差±0.03mm/0.08mm)。小口/厚は小口面の中央で、長手/厚は長手面中央で、それぞれの面の表面近く(深くても3~5mm)を計測。

 各辺の平均値でみると、隣接する暗渠(例えば島本~高槻間の山端暗渠と甚兵衛川暗渠)で長手が約8mmも異なる結果になり、同一規格とは判断しづらい。けれども対厚比でみると、山端暗渠 4.07/1.98、甚兵衛川暗渠 4.10/1.98となり、三辺比率はほぼ同じであるらしく見えてくる(すなわち意図していた寸法は同じで、暗渠によってより焼き締まったものが多く使われているか、焼きが甘いものが多く使われているかの違い)。向日町より大阪方に残る煉瓦構造物の煉瓦はいずれもこの値に近い数値となる。

 なお、島本~高槻間のオリジナルの暗渠につき、暗渠をクロスオーバーして80点計測した平均値は 229.9 x 111.4 x 56.6 mm 。これを5厘刻みの尺寸単位に規格化すると 7.6 x 3.7 x 1.85 寸となるが、むしろ1/8インチで規格化したインチ単位 9 x 4-3/8 x 2-1/4 ins.と読むべきと思う。官設鉄道が最初に定めた煉瓦規格M24煉化石検査標準は 9 x 4-1/2 x 2-1/4 ins. という寸法を最大値とし、厚2-1/4インチは固定で、長手小口の焼き縮みを許容する形で定められている(9 x 4-1/2 x 2-1/4 ins.そのままでは目地厚を取れない)。その発想の元になったのがこの頃の煉瓦ではないか。

長手/厚=4.10 99%CI:4.03≦μ長手/厚≦4.18

小口/厚=1.98 99%CI:1.95≦μ小口/厚≦2.02

長手/厚=4.07 99%CI:4.02≦μ長手/厚≦4.12

小口/厚=1.98 99%CI:1.95≦μ小口/厚≦2.00

 そうはいうものの……同じ島本~高槻間の奥田ノ畑暗渠で計測した長手/厚比・小口/厚比は4.17/1.98と長手/厚比がかけ離れた値になった。母平均の99%信頼区間は4.07≦μ長手/厚4.07≦4.26。奥田ノ畑暗渠はねじりまんぽ構造で、長手/厚のセットもねじりまんぽのアーチで計測している。特殊な構造であったためか構築に苦心した形跡があり、長手辺に目地が被り気味になっている。厚を正しく測れていない可能性が高い。対厚比で考える場合は(長手/厚比は特に)煉瓦の測り方に工夫が必要で、「誰がやっても同じ結果になる」統一的な計測手法を確立する必要がある。
 (長手/厚は変動しやすいが小口/厚は標本平均1.98前後によく収束する)

小口/厚=4.17 99%CI:4.09≦μ長手/厚≦4.26

小口/厚=1.98 99%CI:1.94≦μ小口/厚≦2.01

3.4.2 桂川橋梁橋脚

 桂川橋梁の橋脚壁体は複線化に伴い増築されている。オリジナル部(上流側:M9.8.竣工)は3.94/1.88、 複線部(M31.10.1.開業)は4.08/1.95と異なる対厚比が計測される(実寸はオリジナル部のほうが一回り大きい)。オリジナル部の対厚比は監獄則煉瓦の対厚比に近く、監獄則を参考にして製造された煉瓦だったのではないか。京都府下の最初期の煉瓦は監獄則比率に収束するものが多い(例えば大谷大学旧守衛舎使用煉瓦。琵琶湖疏水規格も厚2寸ではなく1.9寸であったら監獄則規格類似になる。実際表面計測で厚2寸を測ることは稀で、対厚比は監獄則比率に近くなる)。

 複線部煉瓦の比率はM34大高表の作業局形に収束するように見えるが、実寸厚(20点標本平均)は1.8寸で、むしろ複線化の際に特注された「1.8寸厚の並形煉化石」とみられる。初代線開業時に下駄歯で残していたところへ嵌め継いで拡幅するためオリジナルより若干薄い煉瓦を特注したものと思われる。

長手/厚=3.94 99%CI:3.90≦μ長手/厚≦3.98

小口/厚=1.88 99%CI:1.86≦μ小口/厚≦1.91

長手/厚=4.08 99%CI:4.00≦μ長手/厚≦4.15

小口/厚=1.95 99%CI:1.92≦μ小口/厚≦1.98

orig.部 標本平均* 226.62 x 109.37 x 57.79 mm
拡幅部 標本平均*  224.31 x 107.87 x 55.16 mm
*長手・小口は20点強、厚は両セットの厚を合わせて40点強の平均。

3.4.3 逢坂山トンネル(初代)東口

・初代逢坂山トンネル(M13.6.竣工)の東口坑道の煉瓦を計測。x̄長手/厚=4.15(4.11≦μ長手/厚≦4.19)、x̄小口/厚=1.98(1.96≦μ長手/厚≦1.99)で、3.4.1、3.4.2の比率とも異なる値を示す。大津京都間鉄道の建設の頃に異なる煉瓦規格が採用された?

長手/厚=4.15 99%CI:4.11≦μ長手/厚≦4.19

小口/厚=1.98 99%CI:1.96≦μ長手/厚≦1.99

・標本平均値は 227.32 x 109.38 x 55.05 mm で、これは大変精度良く 7.5 x 3.6 x 1.8 寸 に比定される。M20代初頭に作成された滝大吉『建築学講義録』では大阪の標準形をこの寸法で示している。

・(西手暗渠M11.12.や御所田川M12.2.では迫形煉瓦を使用。東川暗渠は厚・薄混在。蟹川暗渠は長手/厚・小口/厚セットで計測できていない。)
・(敦賀線構造物→延伸線も同様。関ヶ原以東は小口を測れるオリジナル構造物がなかったり迫形だったりで規格を推定できず)

3.5 関西地方の私鉄の煉瓦

3.5.1 京都鉄道(田中源太郎宅壁)

 京都鉄道は 9 x 4-1/4 x 2-1/4 ins.というdimensionを採用していた記録が亀岡市蔵文書にある。京都鉄道が建設した区間でこの寸法の煉瓦を見出すことは現時点ではできていない。初代社長・田中源太郎の邸宅の外周壁に使われている煉瓦(京都鉄道の社章印があり鉄道建設用に製造した煉瓦を流用したものとみられる。この刻印煉瓦は実際に鉄道構造物での使用も確認されている)もその平均値は220.3 X 104.5 x 55.5 mm と前記インチ規格より長手が 8 mm 以上小さなものである。しかしその対厚比は x̄長手/厚=3.97(3.91≦μ長手/厚≦4.03)、x̄小口/厚=1.89(1.87≦μ長手/厚≦1.91)で、9 x 4-1/4 x 2-1/4 ins.規格の対厚比 4.00/1.89 によく一致する。規格よりも焼き縮んでしまった煉瓦が集められ、その処分先としてこの壁が築かれたのではないか。


 京都鉄道の建設には馬掘に興った南桑煉瓦も製品を供給した。交わされた契約内容について一悶着あり、当初予定の通りには行かなかったことが南桑煉瓦社長・山田理一郎の日記などから知られている(『亀岡市史』、市蔵山田家文書)。南桑煉瓦は試作で手応えを得てから京都鉄道へ売り込み、契約を結んだが、それまでに製造していたのは 7.1 x 3.4 x 1.7 寸 という寸法で、追加契約300万個分は先述のインチ規格を求められた。契約交渉に当たった山田はその場で許諾したが、体積比1.24倍の煉瓦を同価格で納入する契約であることを懸念する役員があり、独断で京都鉄道に契約破棄を申し込むという一幕もあった(市史ではそれで契約解除になったとされているが、実際は撤回され、役員の一人が製造・納入を代理する形で300万個の納入が完遂されている)。
 山田家文書には既製造分40万個も買い取りになった記録がある。馬堀駅西方の鵜ノ川に架かる橋梁の橋脚は20点計測で 220.0 x 105.00 x 51.9 mm となり、その対厚比 4.23/2.02 は先述尺寸規格の対厚比 4.18/2.00に近く、実寸も似ている( 7.25 x 3.45 x 1.7 寸 )ため、これが南桑の初期の製品と推測される。
(該橋脚の対厚比はむしろ大高並形によく一致する。南桑煉瓦は堺を本拠地として活動していた煉瓦製造請負人を招いて製造を始めているので、その当時堺で一般的であった寸法で製造した結果がこれなのだろう)

(中途)

https://bdb.kyudou.org/?p=14975

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