(57)【要約】【課題】任意の燃え代寸法の設計が可能でなり、最小限の部材断面でありながら、品質管理が目視できるとともに、消火活動における放水を受けても安定して耐火性を確保できる耐火ＣＬＴを提供する。【解決手段】複数の板状の木材を、配向方向を揃えつつ幅方向に並べて接着することでラミナ層を構成し、該ラミナ層の配向方向を互いに直交させながら３層以上重ねて接着したクロス・ラミネイティド・ティンバー（ＣＬＴ）において、最表面に配された表面ラミナ層と最裏面に配された裏面ラミナ層との間に、少なくとも１層の軽量気泡コンクリートパネルが介在されていることを特徴とする、耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状の木材を、配向方向を揃えつつ幅方向に並べて接着することでラミナ層を構成し、該ラミナ層の配向方向を互いに直交させながら３層以上重ねて接着したクロス・ラミネイティド・ティンバー（ＣＬＴ）において、
最表面に配された表面ラミナ層と最裏面に配された裏面ラミナ層との間に、少なくとも１層の軽量気泡コンクリートパネルが介在されていることを特徴とする、耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
【請求項２】
前記軽量気泡コンクリートパネルが、ラス網により補強されている、請求項１に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
【請求項３】
前記軽量気泡コンクリートパネルの厚みが、２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
【請求項４】
前記軽量気泡コンクリートが、オートクレーブ養生した軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
【請求項５】
前記表面ラミナ層及び前記裏面ラミナ層の少なくとも１面に、仕上げ木材が張られている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
【請求項６】
前記表面ラミナ層と前記裏面ラミナ層との間が、ボルトまたはビスによって締結されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
【請求項７】
請求項１に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバーの少なくとも一方の面に、軽量気泡コンクリートパネルと、木材層とが順に貼り合わせられていることを特徴とする、複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防耐火性能を高めた耐火クロス・ラミネイティド・ティンバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、国内森林保全等を目的とする積極的な木材の利用が建築分野にも課せられている。大規模な木造建築や都市部での木造建築等においては、現在の建築基準法により建築物を耐火建築物にする必要があり、建築物を構成する柱、梁、壁、及び床に耐火性が要求される。
クロス・ラミネイティド・ティンバー（Cross-Laminated- Timber：以下、ＣＬＴと呼ぶ）は、杉などの木材をマスで使い、多くの二酸化炭素を保持できる優れた構成の建築材料であり、大規模木造建築等を可能にする木質材料である。ＣＬＴは、２０〜４０ｍｍの厚さの木材を１層毎にＸ方向Ｙ方向とクロスさせ接着剤で張り合わせて、総厚さ３６〜５００ｍｍ程度の建築集成部材である。ＣＬＴは通常、木材を複数層、積層接着させるのみで構成されているため、一般の木材同様の可燃性である。
このＣＬＴに防耐火性が求められる場合は、一般に表面層を燃え代（火災時に燃えても構わないという考え）として設計して、裏面層は、火災時でも燃えずに残し、建物が倒壊しないように構造部分として残す設計を行うことがある。
【０００３】
しかしながら、木材は、既往の研究によると０．６〜１．０ｍｍ／分で燃焼し炭化する。木材を耐火建築物に用いる場合、一般に１〜３時間の長時間の耐火性能を確保する必要があり、大きな燃え代寸法が必要となり、その結果、部材断面が大きくなりすぎる問題点があった。
木材の耐火性を向上させる手法としては、集成材の中に、モルタルやコンクリートを介在させる手法（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）がある。この手法では、木材にモルタルやコンクリートを内装するので、木材の特長である軽量性と加工性が失われてしまう。そのため、部材製作工場で最終加工まで行わなくてはならず、施工現場での切断ができない、かつ、重量物のため大型重機が必要になるなど、汎用建材として使いにくかった。
【０００４】
また、石膏ボードを燃え止まり層として介在させる手法（例えば、特許文献４参照）があるが、一般に、石膏ボードは耐水性に乏しく、特に消火活動で放水を受けると石膏ボードが粉砕して剥がれてしまい、耐火性能を担保するには不十分であった。
他の方法として、荷重支持部としての未処理層と、未処理層を取り囲む燃え止まり層としての、木材に（リン系防火薬剤、窒素系防火薬剤、ホウ素系防火薬剤、およびハロゲン系防火薬剤等の）難燃薬剤を注入処理した難燃薬剤注入層と、難燃薬剤注入層を取り囲む燃え代層としての表面層とを備えた、構造断面が矩形の耐火集成材が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
この場合、薬剤注入処理量および処理されているか否かが目に見えにくく、樹種により、辺材・心材の別により、注入する木材の寸法により注入量が異なり、耐火性の最終品質を十分に担保することは難しかった。一つひとつの木材について、注入前後の質量を測定して注入量を確認するといった工程は欠かせない。また木材の難燃化の最大の課題としては，水溶性の薬剤を使用していることとも相まって、吸湿により、注入した薬剤が白い結晶となって木材表面に吹き出る、いわゆる「白華」現象をおこすことも、問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０６５４１６号公報
【特許文献２】特許第４２９２１１８号公報
【特許文献３】特許第４３１４０８１号公報
【特許文献４】特許第４３５９２７５号公報
【特許文献５】特許第４９５８０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述したような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、本発明の目的は、任意の燃え代寸法の設計が可能でなり、最小限の部材断面でありながら、品質管理が目視できるとともに、消火活動における放水を受けても安定して耐火性を確保できる耐火ＣＬＴを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、前記課題を解決するため、ＣＬＴの表面ラミナ層と裏面ラミナ層との間に軽量気泡コンクリートパネルを介在させ、軽量気泡コンクリートパネルの位置で燃え止まりさせることで、任意の燃え代寸法の設計が可能となり、安定した耐火性を確保できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］
複数の板状の木材を、配向方向を揃えつつ幅方向に並べて接着することでラミナ層を構成し、該ラミナ層の配向方向を互いに直交させながら３層以上重ねて接着したクロス・ラミネイティド・ティンバー（ＣＬＴ）において、
最表面に配された表面ラミナ層と最裏面に配された裏面ラミナ層との間に、少なくとも１層の軽量気泡コンクリートパネルが介在されていることを特徴とする、耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
［２］
前記軽量気泡コンクリートパネルが、ラス網により補強されている、［１］に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
［３］
前記軽量気泡コンクリートパネルの厚みが、２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である、［１］または［２］に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
［４］
前記軽量気泡コンクリートが、オートクレーブ養生した軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）である、［１］〜［３］のいずれかに記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
［５］
前記表面ラミナ層及び前記裏面ラミナ層の少なくとも１面に、仕上げ木材が張られている、［１］〜［４］のいずれかに記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
［６］
前記表面ラミナ層と前記裏面ラミナ層との間が、ボルトまたはビスによって締結されている、［１］〜［５］のいずれかに記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー。
［７］
［１］に記載の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバーの少なくとも一方の面に、軽量気泡コンクリートパネルと、木材層とが順に貼り合わせられていることを特徴とする、複合材料。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれは、ＣＬＴの表面ラミナ層と裏面ラミナ層との間に、燃え止まり層として軽量気泡コンクリートパネルを介在させることで、任意の燃え代寸法の設計が可能でなり、最小限の部材断面でありながら、品質管理が目視できるとともに、消火活動における放水を受けても安定して耐火性を確保できる耐火ＣＬＴを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の耐火ＣＬＴの一構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の耐火ＣＬＴの一構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明の耐火ＣＬＴの一構成例を示す斜視図である。
【図４】本発明の耐火ＣＬＴの一構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１及び図２は、本発明の耐火クロス・ラミネイティド・ティンバー（耐火ＣＬＴ）の一構成例を示す斜視図である。
本発明の耐火ＣＬＴ１は、複数の板状の木材（ラミナ２）を、配向方向を揃えつつ幅方向に並べて接着することでラミナ層３を構成し、該ラミナ層３の配向方向を互いに直交させながら３層以上重ねて接着したＣＬＴにおいて、最表面に配された表面ラミナ層３Ａと最裏面に配された裏面ラミナ層３Ｂとの間に、少なくとも１層の軽量気泡コンクリートパネル４が介在されていることを特徴とする。
軽量気泡コンクリートパネルは、オートクレーブ養生した軽量気泡コンクリート（Autoclaved Lightweight aerated Concrete：以下、ＡＬＣと称する。）からなるパネル（ＡＬＣパネル）が好ましい。以下の説明では、軽量気泡コンクリートパネル４として、ＡＬＣパネルを用いた場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、広義の軽量気泡コンクリートからなるパネルも使用可能である。
【００１１】
ＣＬＴは、ラミナ２といわれる、１０５ｍｍ×３０ｍｍ程度の小断面の木材を、配向方向を揃えつつ幅方向に並べて貼り合わせる（横はぎ）ことによりラミナ層３を構成し、少なくとも３層以上のラミナ層３を、その配向方向を互いに直交させながら積層して、強度的に方向性のない、大きいパネル状の建築部材を構成するものであり、日本農林規格ＪＡＳ（制定：平成２５年１２月２０日農林水産省告示第３０７９号）で規格化されている。
【００１２】
一方、ＡＬＣパネルは、軽量で高い耐火性と断熱性を発揮するため、住宅等の外壁材として広く用いられている。本明細書において、ＡＬＣパネルは、狭義のＡＬＣ、すなわち、ＪＩＳ  Ａ５４１６に相当するＡＬＣから成るパネルのことをいうものとする。
【００１３】
本発明の耐火ＣＬＴ１では、表面ラミナ層３Ａと裏面ラミナ層３Ｂとの間に、燃え止まり層としてＡＬＣパネル４を設けた。燃え止まり層は、火炎及び熱の進入を抑えるとともに熱を吸収して燃え止まり効果を発揮できる層である。このＡＬＣパネル４は、表面ラミナ層３Ａと裏面ラミナ層３Ｂとの間に、燃え止まり層として設けられものであり、高い性能の燃え止まり設計を可能とする。このＣＬＴでは、ＡＬＣパネルに対して表面側のラミナ層３が燃え代部分となり、裏面側のラミナ層３が構造部分となる。
【００１４】
ＣＬＴの部材の大きさは、任意であるが、例えば、厚さ１００〜４００ｍｍ、幅３００〜２７００ｍｍ、長さ９００〜６０００ｍｍ以下のものが一般的である。その厚さ方向には、複数のラミナ層３が、１層毎にその配向方向を互いに直交させながら積層されているが、その表面ラミナ層３Ａと裏面ラミナ層３Ｂとの間の所定の箇所にＡＬＣパネル４を介在させ、耐火性能の高い建築部材を提案するものである。
【００１５】
ＣＬＴは、少なくとも３層以上のラミナ層３で構成されるのが一般的であるが、ＡＬＣパネル４を設ける位置は、表面ラミナ層３Ａと裏面ラミナ層３Ｂとの間に配置すれば良く、特に限定されるものではない。ＡＬＣパネル４を配する位置により、部材全体としての曲げ強度性能が異なる。
火災時に木材部分の厚さ方向の半分が燃え残ればよい場合には、ＣＬＴの厚さ方向の中央部にＡＬＣパネル４を設ければよいことになる（図１参照）。また、燃え代を最小限にして構造負担部分を大きく残したい場合には、表層から２層目にＡＬＣパネル４を設ければよいことになる（図２参照）。したがってＡＬＣパネル４の位置は、耐火設計・構造設計等で決まり、必要に応じてその位置、厚さや枚数が決定される。燃え代層がＡＬＣパネル４の部分で遮断されるため、非燃え代の構造負担部分の断面設計が目に見えて容易である。
【００１６】
また、このＡＬＣパネル４は、ＪＩＳ  Ａ  ５４１６に規定される、比重０．５以下の、薄形（＜７５ｍｍ厚）のＡＬＣパネルが適している。ＡＬＣパネル４の厚みは、例えば２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とすることが好ましい。２０ｍｍ以上とすることで燃え止まり層としての十分な機能を果たすことができる。一方、５０ｍｍ以下とすることで、部材の厚型化が抑制される。
ＡＬＣパネル４は、ラス網により補強されていることが好ましい。ＡＬＣパネル４がラス網により補強されていることにより、ＣＬＴ製造時の取り扱い性が向上するほか、ラス網補強のＡＬＣパネル４は、通常の木材加工の鋸で切断できることから、ＣＬＴの切断加工が必要な時に木材と共に切断・加工ができ、モルタルやコンクリートを内在させた従来の耐火集成材に比べて使い勝手が良くなる。
【００１７】
本発明の耐火ＣＬＴ１は、３層以上のラミナ層３の間にＡＬＣパネル４が介在しているのみの構造であり、木材と共にＡＬＣパネル４の切断・加工が可能なため、施工現場などのあらゆる場所で切断・加工が可能となる。ＣＬＴは、木材の一種として扱う為、基本的に工場で必要サイズに造られて建築現場に搬入されるが、施工現場で穴あけや取り合い部の現場加工ができることが求められる。ＣＬＴの部材内にＡＬＣパネル４が介在しても通常の木材用工具で切断・加工できるので大変好ましく、汎用建築資材として使いやすいものである。
ＡＬＣパネル４は耐水性を有するため、石膏ボードのように、火災時に放水で粉砕することがない。ＡＬＣパネル４を燃え止まり層として用いることで、安定した耐火性を確保できる。
また、本発明の耐火ＣＬＴ１では、従来の耐火集成材のように薬剤により耐火性を付与している訳ではないため、管理が容易で安定した耐火性を担保できる。ＣＬＴは、建築材料としては比較的大型の部材であるため、クレーンやユニックなどの動力で巻き上げて所定位置に設置させるが、軽量であることが求められている。比重０．３〜０．５のＡＬＣパネルを用いることで、部材の重量化を招くことなく好適である。
【００１８】
本発明の耐火ＣＬＴ１において、ラミナ層３とＡＬＣパネル４との積層の組み合わせは、表層部分（燃え代層）の内側にＡＬＣパネル４（燃え止まり層）を設け、その内側に裏面層（構造部分）の、大きく３層構造であればよく、それぞれの層の寸法（積層数）および配置は、任意に設計できるものである。
ラミナ２同士、ラミナ層３同士、及びラミナ層３とＡＬＣパネル４とを接合する接着剤としては、特に限定されるものではなく、通常、木材の接着に使われているポリウレタン系接着剤、水性高分子イソシアヌレート系接着剤、エポキシ系接着剤などを用いることができる。
ＣＬＴ部材として高い曲げ強度が求められる場合は、表面ラミナ層３Ａと裏面ラミナ層３Ｂとの間をボルトまたはビス等で締結することが好ましい。これにより層せん断力が高まり、その結果、曲げ性能が向上する。
【００１９】
このような耐火ＣＬＴ１は、木造建築において、柱材、壁材、床材など広い用途に用いることができる。耐火ＣＬＴ１の表面ラミナ層３Ａ又は裏面ラミナ層３Ｂの少なくとも１面に仕上げ木材が張られることでそのまま仕上げ面として使用できる。
また、耐火ＣＬＴ１を内装材又は外壁材に用いる場合、ＣＬＴの最外層表面に、仕上げ層として木質の仕上げ材を張ることができる。美観に優れた壁にすることができる。ＣＬＴを内装材として使う場合、あらかじめ、工場で内装側に仕上げの合板を張り合わせておくことで、施工現場での内装工事が不要となる。
また耐火ＣＬＴ１を床材として用いる場合、重量衝撃音・軽量衝撃音に対して、木材とＡＬＣとが相互補完することで遮音性の向上にも寄与できる。
【００２０】
本発明の耐火ＣＬＴは、そのまま単独で用いてもよいし、さらにＡＬＣパネル等を貼り合わせて用いられてもよい。
図４は、本発明の耐火ＣＬＴを用いて構成された複合材料の一例を示す斜視図である。
この複合材料１０は、耐火ＣＬＴ１の少なくとも一方の面（図４に示す例では、裏面ラミナ層３Ｂ側）に、軽量気泡コンクリートパネル１１と、木材層１２とが順に貼り合わせられている。木材層１２は、例えば仕上げ材である。このような複合材料１０は、軽量性と加工性を確保しつつ安定した耐火性能を有するものとなり、例えば柱材、壁材、床材等に用いることができる。
【００２１】
なお、上述した説明では、４層のラミナ層３を用いてＣＬＴを構成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３層、あるいは５層以上のラミナ層３を用いてＣＬＴを構成してもよい。
また、上述した説明では、ＣＬＴのラミナ層３の間に、ＡＬＣパネル４を１層のみ介在させた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２層以上のＡＬＣパネル４を介在させてもよい。例えば図３に示すように、表面ラミナ層３Ａと裏面ラミナ層３Ｂとの間に、２層のＡＬＣパネル４を配し、ＡＬＣパネル４の間に３層のラミナ層３を配した構造とすることもできる。複数のＡＬＣパネル４を配することで、耐火性能をより確実なものとすることができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
＜実施例１＞
断面が幅１０５ｍｍ×厚さ３０ｍｍのラミナを用いてラミナ層を構成した。ラミナ層の配向方向を交互に直交させながら、表面側に２層、裏面側に２層で、その間に厚さ３７ｍｍのＪＩＳ  Ａ  ５４１６の薄形ＡＬＣパネルを介在させ、貼り合わせることにより、断面厚さ１５７ｍｍの耐火ＣＬＴを作製した。
【００２３】
＜実施例２＞
断面が幅１０５ｍｍ×厚さ３０ｍｍのラミナを用いてラミナ層を構成した。ラミナ層の配向方向を交互に直交させながら、表面側に１層、裏面側に３層で、その間に厚さ３７ｍｍのＪＩＳ  Ａ  ５４１６の薄形ＡＬＣパネルを介在させ、貼り合わせることにより、断面厚さ１５７ｍｍの耐火ＣＬＴを作製した。
【００２４】
＜比較例＞
断面が幅１０５ｍｍ×厚さ３０ｍｍのラミナを用いてラミナ層を構成した。ラミナ層の配向方向を交互に直交させながら４層積層させて貼り合わせることにより、断面厚さ１２０ｍｍのＣＬＴを作製した。
【００２５】
このようにして作製された実施例及び比較例のＣＬＴについて、曲げ性能及び耐火性能について評価を行った。
曲げ性能の評価には、３点曲げ試験を行った。
その結果、ＡＬＣパネルが介在されていない比較例のＣＬＴ（厚さ１２０ｍｍ）に対して、実施例１及び実施例２のＣＬＴでは有効断面が大きくなるので（厚さ１５７ｍｍ）、曲げ性能は向上した。すなわち、総断面積が大きく、有効断面積が大きくなり断面性能として向上した。
【００２６】
耐火性能の評価としては、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線で１２０分加熱試験を行った。
木材の燃焼炭化速度は、部材サイズによって異なるが０．６〜１．０ｍｍ／分といわれており、このような大きな断面でも１２０分加熱試験をすると７２ｍｍ以上炭化する。
ＡＬＣパネルが介在されていない比較例のＣＬＴでは炭化が進み、裏面側のラミナ層にまで損傷が及んでしまった。
これに対し、実施例１の耐火ＣＬＴでは、表層側の２層のラミナ層（厚さ６０ｍｍ）は、完全に炭化してしまったが、ＡＬＣパネル部分で燃え止まり、裏面側の２層のラミナ層（厚さ６０ｍｍ）は、全く炭化せずに無損傷であった。実施例２の耐火ＣＬＴでは、表層側の１層目のラミナ層（厚さ３０ｍｍ）は、完全に炭化してしまったが、その内側のＡＬＣパネル部分で燃え止まり、裏面側の３層のラミナ層（厚さ９０ｍｍ）は、全く炭化せずに無損傷であった。
【００２７】
以上の結果より、本発明の耐火ＣＬＴを用いることで、２時間の火災後であっても裏面側のラミナ層で構造負担することができる構造設計が可能となることが確認された。また、上記の実施例のようにＣＬＴを構成するラミナ層は、何層であっても構わなく、ＡＬＣパネルを介在させる位置は任意に設定でき、どこの層に設けるかも任意に設定できる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の耐火ＣＬＴは、軽量性と加工性を確保しつつ安定した耐火性能が確保できるものとなり、耐火性が求められる木造建築の建材として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１    ：耐火ＣＬＴ
２    ：ラミナ
３    ：ラミナ層
３Ａ    ：表面ラミナ層
３Ｂ    ：裏面ラミナ層
４    ：ＡＬＣパネル
１０    ：複合材料
１１    ：ＡＬＣパネル
１２    ：木材層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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