(57)【要約】【課題】燃えどまり層が高い燃えどまり機能を発現し、耐火性能に優れ、製造も容易な耐火木製構造材を提供すること。【解決手段】本発明の耐火木製構造材１は、長期荷重を支持する木製の荷重支持部１１と該荷重支持部１１を被覆する木製の燃えどまり層１２とを備え、燃えどまり層１２の構成木材は、晩材率が２０％以上、晩材寸法が０．６ｍｍ以上である。燃えどまり層１２の構成木材は、好ましくは晩材率が荷重支持部１１の構成木材より高く、晩材寸法が荷重支持部１１の構成木材より長い。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長期荷重を支持する木製の荷重支持部と該荷重支持部を被覆する木製の燃えどまり層とを備え、
前記燃えどまり層の構成木材は、晩材率が２０％以上、晩材寸法が０．６ｍｍ以上である、耐火木製構造材。
【請求項２】
前記燃えどまり層の構成木材は、晩材率が、前記荷重支持部の構成木材より高く、晩材寸法が、前記荷重支持部の構成木材より長い、請求項１に記載の耐火木製構造材。
【請求項３】
前記燃えどまり層と前記荷重支持部との境界に、前記燃えどまり層の構成部材と前記荷重支持部の構成部材との接合部が存在している、請求項１又は２に記載の耐火木製構造材。
【請求項４】
前記燃えどまり層の構成部材が、単一樹種から形成されている、請求項３に記載の耐火木製構造材。
【請求項５】
前記燃えどまり層は、前記荷重支持部よりも熱容量が大きい、請求項１〜４の何れか１項に記載の耐火木製構造材。
【請求項６】
前記荷重支持部は、断面形状が長方形であり、該長方形の短辺を形成する面を被覆する燃えどまり層の厚みが、該長方形の長辺を形成する面を被覆する燃えどまり層の厚みより厚い、請求項１〜５の何れか１項に記載の耐火木製構造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火木製構造材に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材は、火災時に外部から加熱されると表面が燃えて炭化層が形成される、この炭化層が木材の表面に均一に形成されると木材内部への熱の侵入が抑制され、木材内部の構造的な劣化が抑制される。この特性を利用し、柱や梁等に使用する木材を太くし、燃焼後の木材の内部に長期荷重を支持し得る健全な断面が確保されるように、木材の表面に、燃えて炭化層を形成すべき所定の厚みの燃えしろを設ける技術が知られている。このような燃えしろを設けた構造材等を主要構造部に用いて、木造建築物を準耐火建築物とすることも行われている。
【０００３】
木材や木材と他の材料との複合材の表面に燃えしろを設けて、耐火材の部材を得る技術は種々提案されており、例えば、特許文献１には、長期荷重を支持するに足り木材等からなる荷重支持層の外側に、不燃材にしてかつ断熱層を有する断熱材を有した燃えどまり層を設け、さらにその外側に、所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを設けた構造材が提案されている。また、特許文献２には、荷重支持層の外側に、難燃薬剤を注入した木材による燃えどまり層を設け、その外側に難燃薬剤を含まない表層を備えた耐火集成材が提案されている。また、特許文献３には、長期荷重を支持するに足り木材等からなる荷重支持層の外側に、所定の燃えしろ厚さを有し荷重支持層より熱慣性を低くした木材からなる燃えしろ層を備えた構造材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０６５４１６号公報
【特許文献２】特許第４９５８０９８号公報
【特許文献３】特許第４２９２１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構造材のように、木材と不燃材等の異種材料を組み合わせた構造材や、特許文献２の耐火集成材のように、難燃薬剤を用いたものは、製造工程が複雑となり製造コストが高くなる。特許文献３の構造材においては、荷重支持層より外側に、荷重支持層より熱慣性を低くした木材からなる燃えしろ層を設けており、荷重支持層より熱慣性を高くした木材からなる燃えしろ層については記載されていない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、燃えどまり層が高い燃えどまり機能を発現し、耐火性能に優れ、製造も容易な耐火木製構造材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、長期荷重を支持する木製の荷重支持部と該荷重支持部を被覆する木製の燃えどまり層とを備え、前記燃えどまり層の構成木材は、晩材率が２０％以上、晩材寸法が０．６ｍｍ以上である、耐火木製構造材を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の耐火木製構造材によれば、燃えどまり層の燃焼時に形状保持性に優れた炭化層が形成され、優れた耐火性能が得られるとともに、製造も容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図１（ｂ）は、当該耐火木製構造材の構成部材の説明図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第２実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図２（ｂ）は、当該耐火木製構造材の構成部材の説明図である。
【図３】図３（ａ）は、晩材率及び晩材寸法の説明図であり、図３（ｂ）は、耐火木製構造材の全体又は一部がラミナ積層体からなる場合の個々のラミナの年輪の形成状態の例を示す図である。
【図４】図４は、広葉樹の年輪を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第３実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図５（ｂ）は、当該耐火木製構造材の構成部材の説明図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第４実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図６（ｂ）は、当該耐火木製構造材の構成部材の説明図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第５実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図７（ｂ）は、当該耐火木製構造材の構成部材の説明図である。
【図８】図８（ａ）は、実施例３及び比較例２に用いたラミナ積層体の形状及び寸法を示す斜視図である。
【図９】図９は、燃焼試験１の結果を示す写真である。
【図１０】図１０は、燃焼試験２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態の耐火木製構造材１は、木造建築物の梁として使用される構造用の角材であり、使用時に鉛直方向の上側に配される上面ａ、鉛直方向の下側に配される下面ｂ、及び２つ側面ｃ，ｃを有している。
本発明の第２実施形態の耐火木製構造材１Ａは、木造建築物の柱として使用される構造用の角材であり、使用時に鉛直方向に延びて配される４側面ｅ１〜ｅ４を備えている。
第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａは、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、それぞれの断面に、長期荷重を支持する木製の荷重支持部１１と該荷重支持部１１を被覆する木製の燃えどまり層１２とを備えている。荷重支持部１１は、荷重支持部１１単独で、固定荷重、積載荷重、積雪荷重の長期に生ずる荷重（長期荷重）に対して構造耐力上安全であるようにその断面設計がなされる。斯かる断面設計は公知である。
【００１１】
火災時の木材の炭化速度は一般に毎分０．６〜１．０ｍｍと言われており、例えば１時間の準耐火性能に対しては４５ｍｍの木材被覆を設ける燃えしろ設計が行われている。しかし、耐火性能になると火災終了後、自然に火が消えることが性能上要求されるため、厚さを増しただけの木材被覆では断熱層になる炭化層の形状保持性が十分ではなく、所定の耐火性能を確保することができない。
これに対して、第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａにおいては、燃えどまり層１２の構成木材に、晩材率が２０％以上であり且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上である樹種の木材を用いていることによって、燃えどまり層１２の燃焼時に形状保持性に優れた炭化層が形成される。また、晩材率が２０％以上であり且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上である樹種の木材は、一定の熱容量を有していることから、断熱を期待できる形状保持性に優れた炭化層下の熱容量を効率的にいかすことで、より高い耐火性能が得られる。
【００１２】
図３（ａ）は、針葉樹の横断面の一部を示す図である。晩材６１とは、図３（ａ）に示すように、木材の木部（もくぶ）のうち、密度が高く色が濃色の部分で、年輪６４の外縁を形成する部分であり、早材６２とは、木材の木部のうち、晩材６１に比して密度が低く色が淡色の部分であり、晩材に比べて細胞が大形で細胞壁も薄い。
晩材率（％）は、図３（ａ）に示すように、樹木の半径方向に延びる直線Ｌに沿って、晩材６１の長さＬ１と早材６２の長さＬ２と年輪の間隔Ｌ３とを測定したときに、下記式で表される。
晩材率（％）＝（晩材の長さＬ１／年輪の間隔Ｌ３）  ×１００・・・（１）
晩材寸法とは、上記の晩材部分の長さＬ１自体である。
【００１３】
木材は、その横断面において、木裏側に近い部分と木表側に近い部分とで、晩材率（％）が異なる場合がある。そのような場合、木裏側に近い面６５と木表側に近い面６６との間の中央部付近に位置する年輪の間隔Ｌ３及びその年輪６４に含まれる晩材６１の長さＬ１から晩材率（％）を求める。「中央部付近に位置する年輪」とは、中央部に位置する年輪が明確であればその年輪、中央部に年輪間の境界が位置する等、中央部に位置する年輪が一義的に決まらない場合は、該中央部に最も近い年輪である。中央部からの距離が等しい２つの年輪がある場合は、２つの年輪から任意に選択した一方の年輪である。
晩材率や晩材寸法は、構造材の横断面の１０箇所以上で年輪の間隔Ｌ３及び晩材６１の長さＬ１を測定し、その長さＬ１及び算出した晩材率の平均を、晩材寸法及び晩材率とする。横断面は、構造材の長手方向の中央部の断面とすることが好ましい。図１（ｂ）、図２（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、燃えどまり層１２が、複数のラミナの積層体２０、２３〜２５からなる場合、荷重支持部１１の周囲に位置するラミナ２を１０本以上選択し、選択したラミナのそれぞれについて、年輪の間隔Ｌ３及び晩材６１の長さＬ１を測定して、長さＬ１及び晩材率を算出し、その１０本以上のラミナについての長さ１及び晩材率の平均値を、その燃えどまり層の構成木材の晩材寸法及び晩材率とする。長さＬ１及び晩材率を算出するラミナは、荷重支持部１１の周囲における特定の箇所のラミナに集中しないように選択する。また、図３（ｂ）は、耐火木製構造材の全体又は一部がラミナ積層体からなる場合の個々のラミナの年輪の形成状態の例を示す図である。図３（ｂ）中に示すラミナ２Ａのように、樹芯６７を含むラミナ２については、その樹芯６７と、該樹芯６７からの距離が最も遠い面６６Ａとの間の中央部に位置する年輪６４Ａの間隔Ｌ３及び晩材６１の長さＬ１を、当該ラミナ２についての年輪の間隔Ｌ３及び晩材６１の長さＬ１とする。
【００１４】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、広葉樹のうちの環孔材であるクリとハリギリの顕微鏡写真である。環孔材は、年輪６４の初めに他の部分と比べて直径が著しく大きい導管ができて、それらが年輪に沿って並んでいる材であり、その大きい導管が並んでいる部分６２が、早材６２であり、早材６２間に位置する部分が晩材６１である。広葉樹（環孔材）についての晩材率（％）も、上記の式（１）に従い算出される。
【００１５】
燃えどまり層の燃焼時に形状保持性に優れた炭化層が形成されるようにする観点から、燃えどまり層１２の構成木材の晩材率は２０％以上が好ましく、更に好ましくは３０％以上である。晩材率の上限は特にないが、例えば９０％以下であり、８０％以下が好ましい。また晩材寸法Ｌ１は、０．６ｍｍ以上が好ましく、０．７ｍｍ以上が更に好ましい。
【００１６】
晩材率が２０％以上且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上である木材の例としては、針葉樹であれば、カラマツ、ベイマツ、グイマツ、ツガ等が挙げられ、広葉樹であれば、ケヤキ、くり、ミズナラ、タモ等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
図１及び図２に示すように、第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａは、晩材率が２０％以上且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上の木材を構成木材とする複数の板状のラミナ２を各ラミナ間に配した接着剤を介して積層接着して２本のラミナ積層体２０を得、そのラミナ積層体２０どうしを接着剤を介して接合して得られたものである。従って、第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａにおける荷重支持部１１とその周囲の燃えどまり層１２とは、同一樹種の木材からなり、燃えどまり層１２と同様に荷重支持部１１も、晩材率が２０％以上且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上の木材からなる。また、第１実施形態の耐火木製構造材１を構成するラミナ２は、同一樹種の木材から構成されたものである。第２実施形態の耐火木製構造材１Ａを構成するラミナ２も、同一樹種の木材から構成されたものである。ラミナ２は、耐火木製構造材１，１Ａの長手方向（軸方向に同じ）と同方向に長い形状を有している。個々のラミナ２は、耐火木製構造材１，１Ａの長手方向の全長に亘って連続する一枚の挽き板等であっても良いが、ラミナの全部又は一部は、複数の挽き板等をフィンガージョイント等の接合方法で長手方向に継いだものであっても良い。
【００１７】
接着剤としては、水性高分子−イソシアネート系接着剤、レゾルシノール樹脂接着剤、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、メラミンユリア樹脂接着剤、変性酢酸ビニル樹脂系エマルジョン形接着剤、エチレン酢酸ビニル樹脂系エマルジョン形接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が挙げられる。これらのなかでも、レゾルシノール樹脂接着剤又はレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤が好ましい。
【００１８】
第１実施形態の耐火木製構造材１は、梁用の構造材であり、木造建築物等の梁として使用されたときに鉛直方向に沿う高さ方向Ｙと、幅方向Ｘとを有しており、図１（ａ）に示すように、荷重支持部１１の幅方向Ｘの両側を被覆する側部燃えどまり層１２ｃと、荷重支持部１１の下側を被覆する下部燃えどまり層１２ｂとを有している。燃えどまり層１２は、側部燃えどまり層１２ｃの厚みＬｃ及び下部燃えどまり層１２ｂの厚みＬｂのいずれについても、少なくとも１時間の耐火性を有している。荷重支持部１１の周囲に設定する燃えどまり層の厚みＬｃ，Ｌｂは、５０ｍｍ以上が好ましく、７０ｍｍ以上が更に好ましい。また、下部燃えどまり層１２ｂの厚みＬｂが、側部燃えどまり層１２ｃの厚みＬｃよりも厚いことが、熱の伝わりやすい角の部分を材積を抑えながら被覆できる点から好ましい。
なお、第１実施形態の耐火木製構造材１は、梁用の構造材であり、使用時に上面ａには、耐火性能を有する床が載ることにより、荷重支持部１１が被覆されるため、荷重支持部１１の上側を被覆する上部燃えどまり層は設けていない。
【００１９】
第２実施形態の耐火木製構造材１Ａは、柱用の構造材であり、木造建築物等の柱として使用されたときに鉛直方向に沿う長手方向（軸方向に同じ）を有しており、図２（ａ）に示すように、使用時に水平方向に沿う横断面の中央部に荷重支持部１１を有し、その横断面における荷重支持部１１の周囲に全周囲に亘って燃えどまり層１２を有している。耐火木製構造材１Ａの燃えどまり層１２は、耐火木製構造材１Ａの４側面ｅ１〜ｅ４のいずれにおいても、少なくとも１時間の耐火性を有している。荷重支持部１１の周囲に設定する燃えどまり層の厚みＬｅ１〜Ｌｅ４は、５０ｍｍ以上が好ましく、７０ｍｍ以上が更に好ましい。
【００２０】
図５に本発明の第３実施形態の耐火木製構造材１Ｂを示し、図６に本発明の第４実施形態の耐火木製構造材１Ｃを示した。
第３実施形態の耐火木製構造材１Ｂは、第１実施形態の耐火木製構造材１と同様に、木造建築物等の梁として使用される構造用の角材である。第４実施形態の耐火木製構造材１Ｃは、第２実施形態の耐火木製構造材１Ａと同様に、木造建築物等の柱として使用される構造用の角材である。第３実施形態の耐火木製構造材１Ｂについては、第１実施形態と異なる点について説明し同様の点については説明を省略する。第４実施形態の耐火木製構造材１Ｃについては、第２実施形態と異なる点について説明し同様の点については説明を省略する。
第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃは、木製の荷重支持部１１と、荷重支持部１１を被覆する木製の燃えどまり層１２とが、異なる樹種の木材から形成されているが、同一の樹種の木材から形成されていても良い。
【００２１】
第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃにおける荷重支持部１１は、図５及び図６に示すように、任意の木材を構成木材とする複数の板状のラミナ２１を各ラミナ間に配した接着剤を介して積層接着して２つのラミナ積層体２２を得、そのラミナ積層体２２どうしを接着剤を介して接合して得られたものである。
第３実施形態の耐火木製構造材１Ｂにおいては、晩材率が２０％以上且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上の木材を構成木材とする複数の板状のラミナ２を接着剤を介して積層接着して得たラミナ積層体２４，２５が、荷重支持部１１に接着剤を介して接合されている。またラミナ積層体２４とラミナ積層体２５との間も接着剤を介して接合されている。それによって、荷重支持部１１の幅方向Ｘの両側を被覆する側部燃えどまり層１２ｃ及び該荷重支持部１１の下側を被覆する下部燃えどまり層１２ｂが形成されている。
第４実施形態の耐火木製構造材１Ｃにおいては、晩材率が２０％以上且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上の木材を構成木材とする複数の板状のラミナ２を接着剤を介して積層接着して得たラミナ積層体２４，２５が、荷重支持部１１に接着剤を介して接合されている。また、ラミナ積層体２４とラミナ積層体２５との間も接着剤を介して接合されている。それによって、荷重支持部１１をその全周に亘って囲む燃えどまり層１２が形成されている。
【００２２】
第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃにおいても、燃えどまり層１２の構成木材に、晩材率が２０％以上であり且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上である樹種の木材を用いていることによって、燃えどまり層１２の燃焼時に形状保持性に優れた炭化層が形成される。また、晩材率が２０％以上であり且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上である樹種の木材は、一定の熱容量を有していることから、断熱を期待できる形状保持性に優れた炭化層下の熱容量を効率的にいかすことで、より高い耐火性能が得られる。
また、第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃにおいては、荷重支持部１１の木材に、燃えどまり層１２の構成木材とは異なる木材を用いることができるため、例えば、荷重支持部１１の構成木材に安価な木材や入手の容易な木材を用いて、耐火木製構造材の製造コストを抑制や製造効率の向上を図ることができる。
【００２３】
第３実施形態の耐火木製構造材１Ｂにおいても、燃えどまり層１２は、側部燃えどまり層１２ｃの厚みＬｃ及び下部燃えどまり層１２ｂの厚みＬｂのいずれについても、５０ｍｍ以上であり、少なくとも１時間の耐火性を有している。荷重支持部１１を被覆する燃えどまり層の厚みＬｃ，Ｌｂは、５０ｍｍ以上が好ましく、７０ｍｍ以上が更に好ましい。また、下部燃えどまり層１２ｂの厚みＬｂが、側部燃えどまり層１２ｃの厚みＬｃよりも厚いことが好ましい。
第４実施形態の耐火木製構造材１Ｃは、第２実施形態の耐火木製構造材１Ａと同様に、使用時に水平方向に沿う横断面の中央部に荷重支持部１１を有し、その横断面における荷重支持部１１の周囲にその全周に亘る燃えどまり層１２が形成されている。第４実施形態の耐火木製構造材１Ｃの燃えどまり層１２は、４側面ｅ１〜ｅ４のいずれにおいても、少なくとも１時間以上の耐火性を有している。荷重支持部１１の周囲に設定する燃えどまり層１２の厚みＬｅ１〜Ｌｅ４も、５０ｍｍ以上が好ましく、７０ｍｍ以上が更に好ましい。
【００２４】
また、第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃは、第１又は第２実施形態とは異なり、燃えどまり層１２と荷重支持部１１との境界に、燃えどまり層１２の構成部材と荷重支持部１１の構成部材との接合部が存在している。燃えどまり層１２と荷重支持部１１との境界部に、接合部等の構成部材どうしの物理的な境界が存在することで、火災時の木材乾燥に伴い燃えどまり層１２に発生する収縮割れが、荷重支持部１１まで連続して生じることを抑制することができ、より高い耐火性能が得られる。
【００２５】
また燃えどまり層１２の構成部材が単一樹種から形成されていると、既存の設備で製造した荷重支持部１１に、燃えどまり層１２を設けるだけで、耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃが得られるため、耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃの製造コストを大幅に低減可能である。なお、側部燃えどまり層１２ｃ及び下部燃えどまり層１２ｂのぞれぞれとして、一つの製材品を用いても良く、また長手方向のみならず幅方向にも小角材等を接合した集成材を用いることもできる。
【００２６】
また本発明における耐火木製構造材は、燃えどまり層１２が、荷重支持部１１よりも熱容量が大きいことが好ましい。例えば、第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃや後述する第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄにおいては、燃えどまり層１２の構成木材に、荷重支持部１１の構成木材よりも熱容量が高いものを用いることが好ましい。
燃えどまり層１２を、荷重支持部１１よりも熱容量の大きい木材から構成することで、荷重支持部１１への熱の流入を一層効果的に抑制できる。
【００２７】
荷重支持部１１及び燃えどまり層１２の熱容量は、以下のようにして測定することができる。熱容量は、物体の質量に比熱を乗じて算出することができる。すなわち、荷重支持部１１及び燃えどまり層１２に用いるラミナの質量を測定し、荷重支持部１１及び燃えどまり層１２を構成するラミナの合計質量に一般的な木材比熱を乗じて算出するか、荷重支持部１１及び燃えどまり層１２を構成する集成材の質量を測定し、一般的な木材比熱を乗じて算出することで得ることができる。
【００２８】
燃えどまり層の構成木材と荷重支持部の構成木材とが物理的に連続する木材である場合、例えば第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａのように、一本のラミナの横断面の一部が燃えどまり層、他の一部が荷重支持部を構成しているような場合、燃えどまり層と荷重支持部とで、構成木材の晩材率及び晩材率は同じである。
他方、例えば第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃのように、荷重支持部１１の全体又は主要部を構成する木材が、燃えどまり層１２の構成木材とは連続しない木材である場合、燃えどまり層１２と荷重支持部１１とで、構成木材の晩材率及び晩材率の一方又は双方を異ならせることができる。その場合、燃えどまり層１２の構成木材は、晩材率が荷重支持部１１の構成木材より高いか、又は晩材寸法（Ｌ１の平均値）が荷重支持部１１の構成木材より長いことが好ましく、晩材率が荷重支持部１１の構成木材より高く且つ晩材寸法が荷重支持部１１の構成木材より長いことが更に好ましい。
荷重支持部１１の晩材率及び晩材寸法は、構造材の荷重支持部１１の横断面の１０箇所以上で年輪の間隔Ｌ３及び晩材６１の長さＬ１を測定し、その長さＬ１及び算出した晩材率の平均を晩材寸法及び晩材率とする。横断面は、構造材の長手方向の中央部の断面とすることが好ましい。荷重支持部１１がラミナ積層体からなる場合は１０本以上のラミナについて、晩材率及び晩材寸法を測定し、その平均値を荷重支持部１１の晩材率及び晩材寸法とする。ラミナの本数が１０本に満たない場合は、１０本にできるだけ近い本数のラミナについて晩材率及び晩材寸法を測定し、その平均値とする。
【００２９】
第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃにおいても、燃えどまり層１２の構成木材に、晩材率が２０％以上であり且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上である樹種の木材を用いていることによって、燃えどまり層１２の燃焼時に形状保持性に優れた炭化層が形成される。また、晩材率が２０％以上であり且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上である樹種の木材は、一定の熱容量を有していることから、断熱を期待できる形状保持性に優れた炭化層下の熱容量を効率的にいかすことで、より高い耐火性能が得られる。
また、第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃにおいては、荷重支持部１１の木材に、燃えどまり層１２の構成木材とは異なる木材を用いることができるため、例えば、荷重支持部１１の構成木材に安価な木材や入手の容易な木材を用いて、耐火木製構造材の製造コストを抑制や製造効率の向上を図ることができる。
【００３０】
前述した第１〜第４の耐火木製構造材１，１Ａ〜１Ｃは、いずれも、難燃薬剤を含まない。難燃薬剤非処理木材を用いることで、施工中、竣工後の薬剤析出による耐火性能低下のリスクを無くすことができる。
また、前述した第１〜第４の耐火木製構造材１，１Ａ〜１Ｃは、いずれも、金属製の補強材や、非木材からなる不燃材を含んでいない。薬剤処理木材や不燃材料等の異種材料を組み合わせた断面構成を有すると、製造工程が複雑化し、リードタイムも長くなり、製造コストが大幅に増大するが、前述した第１〜第４の耐火木製構造材１，１Ａ〜１Ｃのように、金属製の補強材や非木材からなる不燃材を含まないことで、製造工程の大幅な複雑化を防止しつつ効率よく製造可能であり、製造コストの抑制も可能である。
【００３１】
図７に本発明の第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄを示す。
第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄも、第１実施形態の耐火木製構造材１と同様に、木造建築物等の梁として使用される構造用の角材であるが、第１実施形態の耐火木製構造材１よりも大断面の角材である。第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄについては、第１実施形態と異なる点について説明し同様の点については同様の符号を付して説明を省略する。
第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄは、晩材率が２０％以上且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上の木材を構成木材とする複数の板状のラミナ２を各ラミナ間に配した接着剤を介して積層接着して４本のラミナ積層体２０を得、その４本のラミナ積層体２０を接着剤を介して接合して得られたものである。第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄにおける荷重支持部１１とその周囲の燃えどまり層１２は、同一樹種の木材からなり、燃えどまり層１２と同様に荷重支持部１１も、晩材率が２０％以上且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上の木材からなる。また、第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄを構成するラミナ２は、同一樹種の木材から構成されたものである。
第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄによれば、第１実施形態の耐火木製構造材１と同様の効果が奏される。
【００３２】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、斯かる実施形態に制限されず適宜変更可能である。
例えば、第３及び第４実施形態の耐火木製構造材１Ｂ，１Ｃの荷重支持部１１は、２本のラミナ積層体２２からなるものに代えて幅広の１本のラミナ積層体から形成しても良く、また１本の無垢材から形成しても良い。また、本発明の耐火木製構造材における、荷重支持部や燃えどまり層の構成材として、棒状の木材が、耐火木製構造材の幅方向Ｘ、高さ方向Ｙ及び長手方向に集積した集成材を用いても良い。
また、本発明の耐火木製構造材は、その横断面において、燃えどまり層が、荷重支持部の周囲を全周に亘って被覆しているものであっても良く、そのようなものは、木造建築物の梁の他、柱として好適に用いられる。また、本発明の耐火木製構造材は、その横断面形状が、長方形に代えて正方形状のものであっても良い。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
カラマツ〔晩材率２４．４％（平均値）、晩材寸法０．７９ｍｍ（平均値）〕から得られたラミナ２を積層接着して２本のラミナ積層体２０を形成し、そのラミナ積層体２０を２本接合して図１に示す概略構成を有する耐火木製構造材を得た。ラミナ間の接着及びラミナ積層体どうしの接着には、レゾルシノール樹脂接着剤を用いた。
製造した耐火木製構造材の断面構成は、高さＴ（図１参照）が２１０ｍｍ、幅Ｗ（図１参照）が１２０ｍｍの荷重支持部１１を設定し、その幅方向の両側に、厚さＬｃが５５ｍｍの側部燃えどまり層１２ｃ，１２ｃ、下側に厚さＬｂが８５ｍｍの下部燃えどまり層１２ｂを設けた構成とした。
【００３４】
（実施例２）
ベイマツ〔晩材率２４．７％（平均値）、晩材寸法０．８１ｍｍ（平均値）〕から得られたラミナ２を用いる以外は、実施例１と同様にして、耐火木製構造材を得た。
（比較例１）
レッドウッド〔晩材率２９．８％（平均値）、晩材寸法０．４３ｍｍ（平均値）〕から得られたラミナ２を用いる以外は、実施例１と同様にして、耐火木製構造材を得た。
【００３５】
（実施例３）
カラマツ〔晩材率２４．４％（平均値）、晩材寸法０．７９ｍｍ（平均値）〕から得られたラミナ２を積層接着して図８に示す形態及び寸法のラミナ積層体からなる実施例３の耐火木製構造材を製造した。ラミナ間の接着には、レゾルシノール樹脂接着剤を用いた。実施例３の耐火木製構造材は、荷重支持部の全体又は一部に相当する支持部相当部１１Ｈの片面に、厚み５５ｍｍの側部燃えどまり層１２ｃを設けた構成の性能評価用の試験体である。
（比較例２）
スギ〔晩材率１４．０％（平均値）、晩材寸法０．３２ｍｍ（平均値）〕から得られたラミナ２を用いる以外は、実施例３と同様にして、図８に示す形態及び寸法のラミナ積層体からなる比較例２の耐火木製構造材を製造した。比較例２の耐火木製構造材は、荷重支持部の全体又は一部に相当する支持部相当部１１Ｈの片面に、厚み５５ｍｍの側部燃えどまり層１２ｃを設けた構成の性能評価用の試験体である。
【００３６】
（評価）
（燃焼試験１）
実施例１，２及び比較例１で得られた耐火木製構造材を、その上面を不燃材の床板で断熱した状態に支持して燃焼炉に収容した。そして、下面側から通常の火災を想定したＩＳＯ８３４標準加熱により１時間加熱を行い、加熱終了後３時間以上の炉内放冷を行った。
【００３７】
図５に燃焼試験１の結果を示す。
実施例１，２の耐火木製構造材においては、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、燃焼後の表面に、炭化した燃えどまり層が略均一な状態に存在しているのに対して、レッドウッドを用いた比較例１においては、図９（ｃ）に示すように、燃焼後の表面に、炭化した燃えどまり層が脱落した部分が多数認められた。
【００３８】
（燃焼試験２）
実施例３及び比較例２で得られた耐火木製構造材を、側部燃えどまり層１２ｃ側からの１面加熱となるように燃焼炉に収容した。そして、側部燃えどまり層１２ｃに通常の火災を想定したＩＳＯ８３４標準加熱により１時間加熱を行い、加熱終了後３時間以上の炉内放冷を行った。その際、加熱面表面からの深さが、４５ｍｍ、６０ｍｍ、７５ｍｍとなる各位置における温度変化を計測し、各深さにおける温度の経時的変化を記録した。結果を図１０に示す。
実施例３の耐火木製構造材においては、図１０に示すように、深さ４５ｍｍの位置において、加熱中から放冷中にかけて木材が炭化する目安温度である２６０℃を下回っているのに対して、スギを用いた比較例２においては、深さ６０ｍｍの位置で２６０℃を超えており、深さ７５ｍｍにおいても、２６０℃付近まで上昇することが確認された。
【００３９】
図９及び図１０に示す評価試験１及び２の結果から、晩材率が２０％以上且つ晩材寸法が０．６ｍｍ以上の樹種（カラマツ又はベイマツ）を燃えどまり層に用いた本発明品（実施例１，２）によれば、燃焼後の表面に、炭化した燃えどまり層が略均一な状態に存在しており、その燃えどまり層が、内部の燃焼を阻止する優れた燃えどまり機能を発現することが判る。
【符号の説明】
【００４０】
１，１Ａ〜１Ｄ  耐火木製構造材
１１  荷重支持部
１２  燃えどまり層
Ｌ１  晩材寸法
２  ラミナ
６  木部
６１  晩材
６２  早材
６４  年輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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