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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2017 年 8 月

防耐火構造の比較試験および性能評価の合理化に関する研究（その３） 材料単体の遮熱性及び高温時収縮性同時測定試験
正会員
同
耐火試験
漏気量

小型炉

○野中
水上

峻平*1
点睛*2

同
同豊田
福田康二*3俊之*4

遮熱性

１．はじめに
通常の耐火試験においては、加熱による亀裂やひび割

３．試験方法
加熱は小型炉により ISO834-1 に準拠して行い、炉内温れ等力学的な変質や温度上昇が及ぼす影響を確認するた度計測用として熱電対を最低 1 点設置する。また試験体のめ、試験体は実際の大きさかつ複数の材料により構成さ非加熱側には、小型炉の加熱範囲を覆うことができる大れた部材単位で試験に供する。一方、試験体製作及び試

きさの小型チャンバーを設置する。定置式複合ピトー管

験実施上の経済性及び火災安全設計における試験データ

センサを小型チャンバーに取り付けることにより、全圧の活用の観点から試験体規模の縮小化及び材料単体でのと静圧の差圧から流入する気体の流量に換算し、測定す耐火性能の把握が望まれている。小規模試験や材料試験

る。測定試験装置の概要を図－１に示し、差圧（動圧）で現行の耐火試験をすぐに代替することは難しいが、本による漏気量への換算式を式－１で表す。

報では、構成材料にバリエーションを有する際の優劣・

なお、加熱は目地部及び一般部の裏面温度が遮熱制限

同等性の判定に用いる性能比較手法の開発を行い、実際値である 140k の温度上昇に達するまで行うこととする。に 2 種の強化せっこうボードに対し比較試験を実施した。

また、漏気量の測定に炉内圧力が大きく影響することが２．測定項目
耐火性能の指標として、遮熱性はもちろん、加熱によ予備実験により明らかとなったため(1)、性能比較においては同一の小型炉による相対評価が望ましい。

る収縮や亀裂の程度を定量化するこができれば耐火性能

ρの優劣・同等性を評価することができる。そこで本研究は、遮熱性として試験体の一般部に加え、試験体に設けQ：漏気量（m /h）た切断面突付け（施工誤差による測定結果のばらつき防A：管路（エアロアイ）の断面積（m2）

止のため、真物端部の突付けは許容しない）による目地

𝑃𝑃𝑣𝑣：エアロアイで計測した動圧（Pa）

3部の裏面温度の測定を行う。加熱時の裏面温度測定用熱𝑛𝑛：標準状態における空気の密度（1.293kg/m3）

電対の断線等を考慮して、各部位において最低 2 点以上熱𝑇𝑇𝑇𝑇：標準状態における絶対温度（K）

電対を設置し、各測定結果はその平均より算出すること

𝑇𝑇 ：エアロアイへ流入する気体の絶対温度（K）

式－１ 漏気量算定式とする。高温時収縮性については、加熱による目地部の気流開きや一般部の亀裂を、その部分から漏れる気体の流量、300すなわち漏気量の測定により定量化する。

600
定置式複合ピトー管センサ（風量センサ）
小型炉

炉圧制御が可能全圧と静圧の差圧＝動圧から流量に換算

試験体

400

目地部遮熱性ダンパー

600

コントロールモーター
一般部遮熱性

気流温度計測（チャンバー内温度）800

非加熱面観察用レンズ

炉圧計測

800
セラミックブランケット

図－１

小型チャンバー400

小型炉を用いた遮熱性及び高温時収縮性当時測定試験の概要

Study on rationalization in fire resistance test and its evaluation
method (Part3)― 209 ―TOYODA Koji、MIZUKAMI Tensei
HUKUDA Toshiyuki、NONAKA Shunpei,

４．試験結果とその考察
材料単体の遮熱性及び高温時収縮性試験を、JIS 規格に厚ごとに比べると、変動係数の序列は同じ傾向にあるが、より製造管理され、かつ同種別の材料である強化せっこることが明らかとなった。ボード厚 21mm での所定漏気量

その数値はボード厚 21mm の方か大きく厚みの違いで異なうボードと防水防かび強化せっこうボード（GB-F-S-MR） 到達時間の変動係数が特に大きいが、漏気量は目地部性を対象として実施した（図中、それぞれ強化、防水と省状に大きく依存しかつ、所定漏気量到達時は目地部が高略する）。各材料で厚み毎の耐火性能を把握するため、温域に達しており、高温時の目地部性状はばらつきが生15mm 及び 21mm の各ボードの厚みごとに 2 体ずつ（それじやすいことが要因であると考えられる。
表－１ ボード厚 15mm 試験結果

ぞれ A,B とする）加熱を行った。また、遮熱性については

ｔ＝15ｍｍ

遮熱制限値到達時間（140k）を、高温時収縮性については所定の漏気量（本試験では 20m3/h）到達時間の計測を行っている。試験結果を図－２～７に示し、表－１及び

遮熱性
高温時収縮性

平均値

標準偏差

変動係数 （％）

目地部140Ｋ上昇時間

17.640.774.4

一般部140Ｋ上昇時間

22.190.572.6

漏気量20m3/h到達時間

30.58

1.514.9

表－２ ボード厚 21mm 試験結果

２に各厚みの結果をまとめた。

平均値

標準偏差

目地部140Ｋ上昇時間

28.46

1.956.9

一般部140Ｋ上昇時間

36.191.363.8

漏気量20m3/h到達時間

50.70

6.66

13.1ｔ＝21ｍｍ

遮熱性においてボードの種別ごとで比較を行うと、防水防かび強化せっこうボードの方が遮熱制限値到達までの時間が長い、すなわち遮熱性が高く耐火性能に優れているという結果となった。一方、高温時収縮性を示す所
定漏気量到達時間（長いほど収縮性が低い、すなわち耐火性能が優れている）についてはボード厚 15mm では強化せっこうボードの方が長く、ボード厚 21mm では防水防かび強化せっこうボードの方が長い結果となり、優劣が分かれた。また、変動係数（平均値に対する標準偏差の割

遮熱性
高温時収縮性

５．まとめ・遮熱性に加え非加熱側への漏気量を定量化することにより、高温時収縮性を指標とする試験方法を提案
・強化せっこうボードと防水防かび強化せっこうボードの比較においては、耐火性能の同等性を確認した【参考文献】(1)火災学会論文 2017.5「耐火試験における小型材料試験の活用合）はばらつきの程度の指標であり、この値は概ね N=20
体の遮熱性ばらつき測定結果の範囲内であることから、変動係数（％）

に関する研究」（水上）参照【謝辞】
本研究は、平成 28 年度国土交通省基準整備促進事業「F6:防耐火性

本試験のばらつきは比較的小さいことがわかる。ボード能に関する性能評価の合理化検討委員会」の一環として実施した。
120015強化Ａ

1100
100015防水Ｂ

900

800

Temperature (°C)

700
600
500
400

500
400
200

100

1000010203040Time (min)50607021防水Ａ

900

21防水Ｂ

Temperature (°C)

600
500
400

10003040Time (min)506070

図－５ 目地部裏面平均温度(21mm)

0

目地部裏面平均温度(15mm)

10203040Time (min)506070

図－４ 漏気量(15mm)

100

21強化Ａ
21強化Ｂ
21防水Ａ

8021防水Ｂ

400

10040070

500

2002060600300

1050700

20003040Time (min)800

30002021防水Ａ

900

70060

21強化Ｂ

1000

800

1021強化Ａ

1100

21強化Ｂ

1000

01200

21強化Ａ

1100

15防水Ｂ

20

図－３

図－２ 目地部裏面平均温度(15mm)

1200

Temperature (°C)

600

30015防水Ａ

8015防水Ｂ

700

200015強化Ｂ

15防水Ａ

800

300

15強化Ａ

15強化Ｂ

Quantity (m3/h)

Temperature (°C)

900

15防水Ａ

1000

100

15強化Ａ

1100

15強化Ｂ

Quantity (m3/h)

1200

21防水Ｂ

60
4020010203040Time (min)

5060

70

図－６ 目地部裏面平均温度(21mm)

0010203040Time (min)5060

図－７ 漏気量(21mm)*1 (一般)ベターリビング*1 Center for Better Living*2 国土交通省国土技術政策総合研究所・博士(工学)*2 National Institute for Land and Infrastructure Management, Dr. Eng.

*3 (一財)日本総合建築試験所・博士(工学)*3 General Building Research Corporation of Japan, Dr. Eng.

*4(一財)建材試験センター・博士(工学)*4 Japan Testing Center for Construction Materials, Dr. Eng.

― 210 ―70