日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2004年 8 月

3062
木質系構造の耐火性能に関する研究
その７ −２時間耐火性能を有する柱部材試験−
鋼構造
発泡

火災
熱膨張

正会員
同同
同
同
同
同

耐火被覆
集成材

１． はじめに本報告は、木質系２時間耐火構造の開発に関し、鋼製柱を木材、発泡黒鉛シートで耐火被覆した仕様について、火災時の耐火性並びに火災終了後の構造の非損傷性を確保する目的から実験に基づいて検討したものである。本
報告では、鋼製柱耐火構造試験時の標準試験体である H300×300×10/15 の鋼材及びそれより小断面である H-250×250×9/14 を集成材及び発泡黒鉛シートで被覆した仕様について報告する。

○大塚
遊佐
増田
川合
齋藤
戸野
並木

平常時

健二*4
秀逸*1
秀昭*2
孝明*2
春重*3
正樹*4
勝義*5

写真１

発泡後発泡黒鉛シートの発泡前後

３． 結果及び考察３．１ ウエブ部の被覆材の違いによる特性２． 試験方法
２．１ 耐火被覆材の仕様
発泡黒鉛シートは熱膨張性黒鉛、充填材、樹脂成分等を主成とし、厚さ数㎜程度の極めて薄い厚さで施工され、火災時の火炎及び熱気流等に曝されると 200℃近辺の温度環境で発泡して厚い断熱層を形成する。施工時の柔軟性に富むとともに、ガラスクロス層が挿入され強度が補われており、火災時の気流に曝されても崩れることなく断熱層が保持される。
（写真 1 参照）（b)集成材
集成材はカラマツ集成材で、含水率は 11.2%、比重は0.51 のものを使用した。
(c)木片・炭・セメント材
木片・炭・セメント材はスギ間伐材の製紙用チップと、炭（粉粒炭）をセメントで成型した材料で、軽量化が図れると共に、釘やビスが容易に施工できる材料である。
２．２ 試験体及び試験方法

耐火試験結果の一覧を表２に、仕様１の鋼材温度データを図２に、試験前後の写真を写真２に示す。試験中、表面のカラマツ集成材は 100 分過ぎより落下が認められ、同時に発泡黒鉛シートが発泡し断熱層を形成した。仕様１のウエブにカラマツ集成材を挿入したタイプでは、後追い終了時点において、鋼材の平均温度が 350℃を上回ることなく、発泡黒鉛シートの脱落も見られなかったが、燻焼が認められた。さらに、26 時間後には、鋼材平均温度が 350℃を超えた。これは、ウエブのカラマツ集成材が燻焼したためである。次に、仕様２のウエブに木片・炭・セメント材を挿入したタイプでは、仕様１と比較し平均温度が大幅に下回るとともに、燻焼は認められなかった。写真２に試験後の状態を示す。仕様２において、燻焼が生じなかったのは、木片・炭・セメント材が、カ
表１

被覆仕様一覧

試験体 発泡黒鉛シート貼付 ウエブ挿試験に供した柱部材は、先に記した鋼材に、発泡黒鉛仕様 鋼材サイズ
試験炉長(mm)
入部材
ウエブ
フランジシート（厚み 1.5mm）、及び集成材（厚み 60mm）、木片・カラマツ
建築研究所
1 H-300×300
1000 ２重２重集成材
炭・セメント材で被覆した。発泡黒鉛シート及び集成材
木片・炭・
積水化学工業2 H-300×300
1000 ２重２重は集成材の接着に用いられているレゾルシノール系接着セメント
木片・炭・材にて接着した。木片・炭・セメント材は、鋼材表面に積水化学工業
3 H-300×300
1000 １重１重セメント
エポキシ系プライマーを塗布した後、流し込み成形した。
木片・炭・建材試験センター
4 H-250×250
3300 １重２重
セメント被覆仕様の一覧を表１に示す。試験は建築研究所水平加熱試験炉、積水化学工業水平加熱試験炉及び、建材試験センター柱載荷加熱試験炉を用い、ISO834 に準拠し、耐火２時間加熱後、６時間炉内に放置し、一昼夜放置した。
また、H-300×300 の試験体は無載荷とし、H-250×250 の試験体に関しては載荷加熱試験を行った。Ｈ型鋼には、仕様１仕様２仕様３仕様４被覆を施工する前に熱電対を配して、鋼材の温度履歴を図１ 各被覆仕様の模式図測定した。

Fire resistance on hybrid wooden structure.
Part7, Experimented results on 2hour fire resistance for column

OTSUKA Kenji, YUSA Shuitsu, MASUDA Hideaki,
KAWAI Taka-aki, SAITO Harushige, TONO Masaki,
NAMIKI Yoshitomo

̶135̶

表２

試験結果一覧

8平均温度（℃） 最高温度（℃）
仕様 燻焼の有無（記録時間（分）） （記録時間（分））1有り
386(2114)
574(2080)
2なし
221(161)400(140)3なし
317(148)529(145)4なし
245(159)354(139)

最大変位5.53mm(164分）

変位 （mm)7654321

最高温度 574℃（34.7時）

6000max.
ave.

500
温度 （℃）

060120180240300

360420480

時間 （分）

図３ 仕様４の試験時の変位

400
300
200
10000 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96
時間 （時）

図２ 仕様１の試験時の鋼材温度

写真５ 仕様４の試験前後の写真
３．２ 発泡黒鉛シートの被覆仕様による特性
仕様３では、現場の施工性を考慮して、発泡黒鉛シートの貼付を１重にした。写真４に試験後の写真を示す。試験後、ウエブ部の発泡黒鉛シートが開き、木片・炭・セメントが露出していたが、鋼材平均温度は 350℃を下回った。これらの結果より、発泡黒鉛シートの仕様をフランジ部が２重、ウエブ部が１重とし載荷加熱試験を実施した。なお、フランジ部を２重にするのは、鉄骨の温度上

写真２ 仕様１の試験前後の写真昇を抑制するためである。試験は建材試験センターの柱載荷加熱試験炉を使用し、載荷荷重は 1221kN で載荷加熱試験を実施した。試験時の変位を図３に、試験前後の写真を写真５に示す。結果、鋼材は座屈せず、且つ鋼材の平均温度も 350℃以下となり、燻焼も認められなかった。
４． まとめ
Ｈ型鋼に発泡黒鉛シート及び、木片・炭・セメント材にて被覆した仕様について、耐火２時間の性能を有することが検証された。

写真３ 仕様２の試験後の写真

写真４ 仕様３の試験後の写真

ラマツ集成材に比較して防火性が高く、燻焼にまで至らなかったためと考えられる。
*1 財団法人

ベターリビング*2 独立行政法人*3 財団法人

工博

建築研究所*3 Japan Testing Center for Construction Materials

ＦＰ事業推進部*5 三重県科学技術振興センター*1 Center for Better Living Dr.Eng.
*2 Building Research Institute

建材試験センター*4 積水化学工業（株）

５． 謝辞
本研究は「木質複合建築構造技術の開発」（委員長：坂本功東京大学教授）防火分科会（主査：菅原進一東京大学名誉教授）の一環として実施されたものである。関係各位に深甚なる謝意を表する。

林業研究部*4 Sekisui Chemical Co., Ltd F.P. Materials Department*5 Mie prefectural Science and Technology Promotion Center

̶136̶