日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿） 2014 年 9 月

3162

遮炎性能を有する耐熱強化ガラスの性能判定基準〜その 5 発生熱応力に影響を及ぼす要因 概要〜

温度差
かかり代○久田佐藤渡部
金城

正会員
正会員

表面応力
サッシ材質

1.

はじめに防火設備の一部材である耐熱強化ガラスにおいては、JIS を有する網入板ガラス(JIS R 3204)のような明確な基準が無い。そのため耐熱強化ガラスの性能を判定するための基礎データを取得する実験的研究を進めている。前報
1)2)[日本建築学会 2012~2013 年度大会「遮炎性能を有する耐熱強化ガラスの性能判定基準 その 1〜その 4 」においては耐熱強化ガラスの単板をはじめとして、複合品(耐熱強化ガラスで構成された複層ガラス、Low-E 複層ガラス、合せ複層ガラス)に関して整理し、JIS 規格を有する網入板ガラスとの比較評価について報告した。本報では継続的な実験として、火災時における耐熱強化ガラスの熱応力に影響を及ぼす要因について整理したので報告する。
2. 実験目的
耐熱強化ガラスを用いた防火設備において、火災によるガラスの熱割れは、ガラス表面とエッジ部分との間に発生する温度差(以下、ΔT と称す)による熱応力が、ガラスが保有する強度を上回ることによりガラスが破損する現象であり、前報では主にガラス品種や構成の異なる試験体で、ガラスの保有する強度を表面応力とみなしてガラス面内に発生するΔT を把握する評価結果について報告した。しかしながら、ガラス入の防火設備には多種多様な仕様があり、「大小様々なガラス開口面積」や「ガラスかかり代」等といったパラメータも遮炎性能に影響すると考えられる。多様なサッシに嵌めこまれる耐熱強化ガラスの遮炎性能を検証する上では、これらのパラメータを含めた影響を確認する必要がある。
そこで本実験では、耐熱強化ガラスの「ガラスかかり代」「ガラス開口面積」「サッシ材質」の違いによってガラス面内に発生するΔT をはじめとした耐熱強化ガラスの温度性状を把握することを目的とする。
3. 耐熱強化ガラスの表面応力と温度差ΔT の関係
前報において、加熱による耐熱強化ガラスのΔT を把握し、表面応力(ガラスの保有強度)の違いによって破損の有無を確認した。表面応力と温度差ΔT の関係性としてまとめたグラフを図 1 に示す。図に示すようにΔT が高いほどガラスに発生する熱応力が大きくなるため、より高い表面応力を有するガラスが必要となる。また複層ガ

隆司*1明憲*3紀夫*5仁*7

正会員
正会員

鈴木西川
遊佐一幸*2晋司*4
秀逸*6

ラスになると、単板と比較して空気層の断熱性能によって加熱側の耐熱強化ガラスのΔT が高くなり、Low-E 複層ガラスにおいては、空気層の断熱性能に加えて Low-Eガラスの遮熱効果も加わるため、更にΔT が高く推移する結果となる。結果として、Low-E 複層ガラスの耐熱強化ガラスは 190MPa を超える表面応力が必要となる。
250200表面応力σ(MPa)

耐熱強化ガラス
開口面積

正会員

150
y = 0.5651x - 41.936
R² = 0.94710050

単板複層（加熱側）

Low-E複層（加熱側）破損(単板)

破損(複層加熱側)

破損(Low-E複層加熱側)

0100200300
温度差ΔT(K)400500

図 1 表面応力と温度差ΔT の関係

4.実験方法“かかり代”と”開口面積”が異なるガラスを準備し、各条件において、ガラスに発生するΔT を把握する実験を行った。試験体のガラスは耐熱強化ガラスの単板、複層ガラス、Low-E 複層ガラスを用いて、ガラスの表面応力・Low-E ガラスの垂直放射率を事前に把握した上でガラス温度を測定し、それぞれのガラスについてその温度性状を確認することとした。また Low-E ガラスについては日射遮蔽型のε=0.05±0.02 の垂直放射率の Low-E 膜を使用した。(垂直放射率  ：JIS R 3106 で定義)
4.1 実験装置
本実験は日本板硝子㈱の壁用耐火試験炉を使用し、ISO834 の標準加熱温度曲線に沿って実験を行った。
試験体仕様図を図 2 に示す。かかり代は図に示す通り、ガラスが枠にのみこまれている部分とし、枠変形の影響を無くすために JIS R 3204 の網入板ガラス防火試験方法に準拠して鉄製 L アングル(以下、鉄枠と称す)でガラスを固定し、サッシ材質の違いによる枠は、同じ断面のアルミの L アングル(以下、アルミ枠と称す)と、汎用品のアルミサッシを用いた。

Performance Criteria of Fire Prevent GlassHISADA Takashi, SUZUKI Kazuyuki,

Part 1: Test Summary of Monolithic Fire Prevent Glass

SATO Akinori, NISHIKAWA Shinji, WATANABE Norio,
YUSA Shuitsu, KINJO Hitoshi― 371 ―

表 1 実験条件
品種

単板

透明
複層

Low-E
複層※1No

加熱側1234567891011121314151617181920212223

耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化5ミリ
耐熱強化6.5ミリ
耐熱強化6.5ミリ
耐熱強化6.5ミリ
耐熱強化6.5ミリ
耐熱強化6.5ミリ
耐熱強化6.5ミリ
網入板ガラス6.8ミリ
網入板ガラス6.8ミリ
網入板ガラス6.8ミリ

表面応力 ※2MPa

空気層(mm)170(163)
170(166)
190(191)
190(196)
190(193)
170(171)
170(170)
170(172)
170(170)
170(171)140(143)
190(195)
190(195)
190(195)
180(183)
200(199)
200(201)200(201)200(208)200(201)-A12A12A12A12A12A12A12A12A12A12A12A12

非加熱側 ※1
強化4ミリ
強化4ミリ
強化4ミリ
Low-E3ミリ
Low-E3ミリ
Low-E3ミリ
Low-E3ミリ
Low-E3ミリ
Low-E3ミリ
Low-E5ミリ
Low-E5ミリ
Low-E5ミリ

耐熱強化ガラス

耐熱強化ガラス(厚さ5ﾐﾘ）ｼﾘｺﾝ系ｼｰﾘﾝｸﾞ材

かかり代

加熱膨張材
M6ボルト@250mm

ｾｯﾃｨﾝｸﾞﾌﾞﾛ ｯｸ

5(珪酸ｶﾙｼｳﾑ板)

加熱膨張材

下枠
(ｱﾙﾐﾆｳ ﾑ合金押出形材)

ｾｯﾃｨﾝｸﾞﾌﾞﾛｯｸ
(珪酸ｶﾙｼｳﾑ板）

かかり代mm

垂直
放射率ε

開口面積
WH

枠

検証項目

7
1.2m×2.4m
鉄枠
10
1.2m×2.4m
鉄枠
15
1.2m×2.4m
かかり代
鉄枠
20
1.2m×2.4m
鉄枠
25
1.2m×2.4m
鉄枠
7
0.8m×0.8m
鉄枠
7
1.0m×1.5m
開口面積
鉄枠
71.2m×2.4m
鉄枠
7
1.2m×2.4m
鉄枠
71.2m×2.4m
サッシ材質
アルミ枠
71.2m×2.4m アルミサッシ
130(132)13
1.2m×2.4m
鉄枠
190(195)15
1.2m×2.4m
かかり代
鉄枠
190(195)
18
1.2m×2.4m
鉄枠
0.05±0.02
11
1.2m×2.4m
鉄枠
0.05±0.02
13
1.2m×2.4m
鉄枠
かかり代
0.05±0.02
15
1.2m×2.4m
鉄枠
0.05±0.02
18
1.2m×2.4m
鉄枠
0.05±0.02
13
0.9m×2.1m
鉄枠
開口面積
0.05±0.02
13
1.2m×2.4m
鉄枠
0.05±0.02
13
1.2m×2.4m
鉄枠※参考試験
0.05±0.02
13
1.2m×2.4m
アルミ枠
サッシ材質
0.05±0.02
13
1.2m×2.4m 鉄枠(参考)※1 ガラス厚みは呼称値。 ※2 表面応力は呼称値(目標値)。( )内は実測値

4.4 放射熱流束測定点
本実験では、ガラスを通して放出される放射熱流束について、試験体面中央から 1m 離した位置で放射熱流計によって測定し、各条件においてガラスを通して放出される熱流束を確認した。

ｼﾘｺﾝ系ｼｰﾘﾝｸﾞ材

L-30×30×3

表面応力 ※2MPa-125x125x6
ｾﾗﾐｯｸﾌｧｲﾊﾞｰﾌﾞﾗﾝｹｯﾄ

図 2 試験体仕様図 (左図：鉄枠・アルミ枠 右図：アルミサッシ)

4.2 実験条件
実験条件を表 1 に示す。
4.3 温度測定点
ガラスの温度測定は、K 熱電対(φ0.32mm)をセラミック系の接着剤でガラスに接着して計測した。ΔT はガラス表面とエッジ部の温度の差とした。
ΔT 加熱側1,000mm
熱流計
ガラス面

図 4 放射熱流束の測定： T ①~③  T ④~⑦

ΔT 非加熱側 ： T ⑫  T ⑧ ~ ⑪

それぞれの実験結果について、次報で報告する。

⑨ ⑤
加熱面側④② ① ③⑧⑫② ① ③⑥④⑩ ⑧⑫非加熱面側⑪ ⑦
図 3 温度測定点図(例：複層ガラスの場合)*1 日本板硝子株式会社

博士(工学)⑥⑩参考文献1) 鈴木一幸他：「遮炎性能を有する耐熱強化ガラスの性能判定基準〜単板耐熱強化ガラス〜」日本建築学会学術講演梗概集 2012 .92) 鈴木一幸他：「遮炎性能を有する耐熱強化ガラスの性能判定基準〜複合品評価と網入板ガラスとの比較〜」日本建築学会学術講演梗概集 2013 .9*1 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. ,Dr. Eng.

*2 日本板硝子株式会社*2 Nippon Sheet Glass Co., Ltd.

*3 旭硝子株式会社*3 Asahi Glass Co., Ltd.

*4 セントラル硝子株式会社*4 Central Glass Co., Ltd*5 板硝子協会*5 Flat Glass Manufacturers Association Japan*6 一般財団法人ベターリビング 工学博士

*6 The Centre for Better Living ,Dr Eng.

*7 一般財団法人ベターリビング*7 The Centre for Better Living― 372 ―