研究速報

裏打材が表面材の燃焼性状に及ぼす影響
試験研究センター 耐火部 防耐火構造・材料試験室 兼 耐火構造試験室
京都大学 工学研究科

1．はじめに原田

小宮祐人

和典・仁井大策50 kW/m2 を上限とし、着火限界付近まで種々の加熱強内装材料の防火性の評価には、コーンカロリーメータ度を設定して繰り返し測定しました。着火限界付近で試験 （以下、CCM 試験）や側方火炎伝播試験（LIFTは、着火する最小の加熱強度と着火しない最大の加熱強試験 ）などが用いられています。CCM 試験で得られ度の差が 1 kW/m2 以下になるまで繰り返し測定を行い、る着火時間や、LIFT 試験で得られる燃え拡がり速度の着火限界熱流束はこれらの平均から求めました。

結果の整理では、多くの場合裏面まで温度上昇せず半無2．2 縮小 LIFT 試験

1）2）

限体近似が成り立つ「熱的厚壁」を仮定します。しかし、試験装置を図- 2 に示します。試験体左端から 50 mm

表面材の裏面温度が上昇すれば、熱伝導により裏打材のの位置がヒーターの中心となるように配置し、左端から影響を受け、その影響について検討した例はごく限られ10 mm の位置に口火のメッケルバーナーを設置しましています。

た。 ヒーター温度はヒーター正面の加熱強度がおよそ

そこで本稿では、裏打材を物性値の差の大きな AES30 kW/m2 となるように設定しました。加熱強度の分布

ブ ラ ン ケット と コ ン ク リート 板 の 2 種 類 と し、 鉛 直を図- 3 に示します。測定項目は、火炎到達時間およびCCM 試験による着火時間と、CCM 装置を利用した燃発熱速度としました。火炎到達時間は、試験体および試え拡がり測定「縮小 LIFT 試験」による燃え拡がり速度

験体ホルダーに 25 mm 間隔で描いた目盛を基準とし、および両試験における発熱速度を比較します。

試験体中心線上で記録しました。また、燃え拡がり最小熱流束を燃え拡がりが停止した位置の加熱強度から求め

2．実験方法2．1 鉛直 CCM 試験ました。口火の発熱速度は 0 . 27 kW/m2 であり、発熱速度の測定結果から差し引きました。

鉛直 CCM 試験の概要を図- 1 に示します。CCM 試験
は、99 mm 四方の試験体を円錐形の伝熱ヒーターで加熱し、着火時間や発熱速度を測定する試験方法です。試験体は水平に設置されることが多いですが、縮小 LIFT
試 験 は 壁 面 で の 燃 え 拡 が り を 対 象 と し て い る の で、CCM 試験も鉛直設置として表面に生じる気流の向きを壁と合わせました。装置レイアウトや口火位置などは

ISO 5660 - 11）の Annex E に従いました。 加熱強度は、

図- 2

図- 1 鉛直 CCM 試験の概要

縮小 LIFT 試験装置（寸法単位：mm)

図- 3 加熱強度の分布31

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2．3 裏打材
裏打材は熱慣性の小さな AES ブランケット（64 kg/m3,厚さは表面材と合わせて 50mm）と熱慣性の大きなコンクリート板（30mm, 1704 kg/m3）としました。コンクリート板は水分の影響を排除するため、105 ℃で予め乾燥させました。鉛直 CCM 試験では、図-1に示すように試験体ホルダーの内寸が深さ50mm なので、コンクリート板を用いる際も厚さ調整のため裏面に AES ブランケットを設けました。

写真- 1

鉛直 CCM 試験の実施状況

図- 4

加熱強度と着火時間の関係

3．表面材
表面材はラワン合板としました。 厚さは 5 . 5 , 9 mm
（以 下、 そ れ ぞ れ PW 5 . 5 , PW 9）と し ま し た。 鉛 直CCM 試験の表面材の物性値を表- 1 に、縮小 LIFT 試験の表面材の物性値と実験条件を表- 2 に示します。含水率は高周波容量式含水率計により測定しました。
表- 1表-2鉛直 CCM 試験の試験体の物性値

縮小LIFT 試験の試験体の物性値と実験条件・発熱速度
加熱強度 18 , 25 , 50 kW/m2 について、発熱速度の推移を図- 5（PW 5 . 5）と図- 6（PW 9）に示します。着火直後の発熱速度の増大から第 1 ピーク発現までの推移は裏打材によらず近い結果となっています。第 1 ピーク発現

4．実験結果4．1 鉛直 CCM 試験

2 ピークが発現していますが、これは裏面の燃焼に起因・着火時間と着火限界熱流束すると考えられます。裏打材がコンクリート板の場合、後、裏打材が AES ブランケットの場合は再度増大し第鉛直 CCM 試験の実施状況を写真- 1 に、加熱強度と着第 1 ピーク発現後は増大することなく発熱速度は減少し火時間の関係を図- 4 に示します。PW 5 . 5 は着火した加ました。PW 5 . 5 の加熱強度 18 kW/m2 について、 試験

熱強度においては裏打材によらず着火時間はほぼ一致しました。PW 9 は加熱強度 20 kW/m2 以上では裏打材によらず着火時間はほぼ一致し、20 kW/m2 以下では裏打材が AES ブランケットの場合のほうが着火時間が長くなりました。裏打材をコンクリート板としたほうが温度上昇が抑制され、着火時間が長くなると予想されましたが、 予 想 に 反 す る 結 果 で し た。 着 火 限 界 熱 流 束 は、

図- 5 発熱速度の推移（鉛直 CCM 試験・PW5.5)

PW 5 . 5 と PW 9 いずれも裏打材が AES ブランケットの場 合 13 . 5 kW/m2、 裏 打 材 が コ ン ク リート 板 の 場 合

17 . 5 kW/m2 となり、裏打材がコンクリート板のほうが大きくなりました。加熱強度が小さく長時間加熱される条件では、コンクリート板への吸熱により温度上昇が抑制され、可燃ガスの発生量が少なくなり着火に至らなかったと考えられます。
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図- 6発熱速度の推移（鉛直 CCM 試験・PW9)

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後の試験体裏面の状況を写真- 2 に示します。裏打材がでした。その後は、裏打材が AES ブランケットの場合、AES ブランケットの場合は裏面まで燃焼しているのにPW 5 .5 では着火後およそ 3 分、PW 9 では着火後およそ対し、コンクリート板の場合はわずかに変色している程6 分でピークが発現しているのに対し、コンクリート板の度であり、吸熱により裏面の燃焼が抑制されていること場合はほぼ単調に減少しました。コンクリート板への吸がわかります。

熱により裏面側の燃焼が抑制されたためと考えられます。

写真- 2

図- 8 発熱速度の推移（縮小 LIFT 試験）

試験後の試験体裏面の状況（PW5.5, 18kW/m2）

4．2 縮小 LIFT 試験

5．まとめ・火炎到達時間・燃え拡がり最小熱流束

ラワン合板を対象に厚さと裏打材（AES ブランケット

縮小 LIFT 試験の実施状況を写真- 3 に、 各観測点へおよびコンクリート板）を変えて鉛直 CCM 試験およびの火炎到達時間を図- 7 に示します。火炎到達時間およ

縮小 LIFT 試験を行い、以下の知見が得られました。

び燃え拡がり速度には裏打材に起因する明確な差は認め・着火する加熱強度において、着火時間には裏打材に起られませんでした。燃え拡がり最小熱流束は、PW 5.5 で因する明確な差は認められませんでした。

は 6.1～6.9 kW/m と 大 きな 差 は なく、PW 9 で は No.1

・着火限界熱流束は、裏打材が AES ブランケットの場（裏 打 材：AES ブランケット）で 10.9 kW/m 、No.2（裏合よりもコンクリート板の場合のほうが大きくなりま打材：コンクリート）で 8.2 kW/m2 とコンクリートの場合した。

22のほうが小さくなりました。コンクリートを下地にしたほうが燃え拡がり最小熱流束は大きくなると予想されましたが、その逆の傾向でした。

・燃え拡がり速度には裏打材に起因する明確な差は認められませんでした。
・発熱速度と試験後の試験体の状態から、裏打材がコンクリート板のほうが AES ブランケットよりも裏面の燃焼が抑制されることが示されました。
【付記】

本稿は、2022 年度火災学会研究発表会の梗概 3）を再構成したものです。

写真- 3 縮小 LIFT 試験の実施状況【参考文献】

1）ISO 5660-1 Reaction-to-fire tests ― Heat release, smoke
production and mass loss rate - Part 1 : Heat releaserate（cone calorimeter method）
2）American Society for Testing Materials, ASTM E 1321
Standard test method for determining material
ignition and flame spread properties, 20023）小宮祐人ほか , 裏打材が表面材の燃焼性状に及ぼす影響 , 日
本火災学会研究発表会梗概集 , pp. 101 - 102 , 2022

図- 7

火炎到達時間・発熱速度
発熱速度の推移を図- 8 に示します。鉛直 CCM 試験と同様、着火直後の発熱速度の推移は裏打材によらず同様
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