日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿） 2014 年 9 月

3110

耐火木造部材の耐火性能に関する研究
その 6 荷重支持部に用いる木材種類の耐火性能に与える影響
耐火木造部材
燃え止まり

耐火性能
耐火性能実験

荷重支持部

正会員
同
同
同

○大橋 宏和*1
髙橋 拡*1
遊佐 秀逸*2
山田 誠*4同同
同同

長岡 勉 ･永盛 洋樹*1
山本 正人･杉田敬太郎*1
大宮 喜文*3
齋藤 潔*5

1. はじめに
これまで、木材を最大限利用した耐火構造部材として「燃え止まり性能を有する木質構造部材」の研究を行ってきている 1 ） ,2 ）。本報では荷重支持部の木材種類（樹種）の違いによる耐火性能への影響を系統的に実証す
荷重支持部るため実施した耐火性能実験について報告する。なお、今回の対象は燃え止まり型の耐火木造部材である。
2. 耐火性能実験
2.1 試験体燃え止まり層試験体は荷重支持部の樹種をパラメーターとした 8体（各樹種 2 体）である。燃え止まり層はカラマツ集成材とモルタルを組み込み、燃え代層はカラマツ集成材とした。断面は 470 mm 角、長さは 1000～1200mm である。異樹種の荷重支持部 2 体に穴を開け、1 液ウレタ

燃え代層

試験体仕様
荷重支持部：スギ(密度大),スギ(密度小),カラマツ,ヒノキ
燃え止まり層：カラマツ,モルタル
燃え代層：カラマツ
ラミナ厚≒23～30mm 心材：フィンガージョイントなし
接着：レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤 塗布量 350g/m2
荷重支持部二次接着：レゾルシノール系樹脂接着剤 塗布量 350g/m2

図 1 試験体図

ン系接着剤を塗布後カラマツのダボを挿入して繋いだ。
試験体一覧を表 1、組合せを表 2、詳細な仕様を図 1 に示す。小口からの熱侵入・燃え込みを防止するため、上下端を強化石こうボードとセラミックファイバーブランケットで被覆した。
2.2 実験装置・方法・手順
実験は竹中工務店の多目的耐火炉を用い、図 2 および写真 1 に示す通り試験体を炉内に設置して行った。
ISO834 に従い 1 時間加熱した後、炉内に 24 時間放置した。実験終了時に目視で燃え止まりを確認し、炉外で解体して荷重支持部の炭化の有無を確認した。
表 1 試験体一覧
試験体名

荷重支持部の樹種※1

密度(kg/m3)

含水率(%)

JC_H-1～2

スギ集成材(密度大)

477

11.8

JC_L-1～2

スギ集成材(密度小)

373

9.9

470×470×2体

LA-1～2カラマツ集成材

515

10.3

1000～12002体

HI-1～2

ヒノキ集成材46210.3※1寸法(㎜)

試験体数2体

図 2 多目的耐火炉内の試験体設置

2体

スギ集成材(密度大)(ρ=451～494)(同一等級構成集成材 E55-F225) Japanese Cedar High Density
スギ集成材(密度小)(ρ=359～386)(同一等級構成集成材 E55-F225) Japanese Cedar Low Density
カラマツ集成材(ρ=510～522)(同一等級構成集成材 E95-F315) Larch

ヒノキ集成材(ρ=444～477)(同一等級構成集成材 E95-F315) HInoki

表 2 試験体の組合せ
実験回数

1 回目
位置

2 回目

No.1(西)No.2(東)仕様 A(上)JC_H-1

JC_L-1

LA-1

HI-1

仕様 B(下)

LA-2

HI-2

JC_H-2

JC_L-2

上下

No.3(西)No.4(東)写真 1

A Study on Fire Resistance Wooden Structure

多目的耐火炉と実験前の試験体

OHASHI Hirokazu, NAGAOKA Tsutomu, NAGAMORI Hiroki,

Part6. Influence of Various Wood to Fire Resistance of The Load-TAKAHASHI Hiromu, YAMAMOTO Masato, SUGITA Keitaro,Bearing PartYUSA Shuitsu, OHMIYA Yoshifumi, YAMADA Makoto, SAITO Kiyoshi― 251 ―

表 3 各部位の最高到達温度
2.3 測定荷重支持部・各部位の最高到達温度の平均値(℃)
試験体内部温度および加熱温度の測定は図 1 に示すア～
荷重支持部
密度
表面から
試験体名
表面からの樹種(kg/m )
表面0mm
深さ 150mm
エ部の位置とし、K 型熱電対φ0.32 および K 型シース熱電
深さ 60mm（中心部）
JC_H-1
98.5
61.959.5
スギ集成材
対φ3.2 を用いて、加熱中および加熱終了後 24 時間の計 25
477
100.7
61.359.8(密度大)JC_H-2103.060.860.1
JC_L-1102.361.931.5
時間継続して行った。
スギ集成材
373
104.762.262.5(密度小)JC_L-2
107.1
62.662.02.4 判定条件
LA-1
100.059.158.6
カラマツ
515
100.157.757.5
集成材
56.4
LA-2100.256.4
荷重支持部における耐火性能の判定は以下の通りとした。
HI-1
103.9
62.361.2
ヒノキ
462
102.1
60.559.7
集成材
HI-2
100.3
58.858.2
・実験中における荷重支持部の温度が 260℃未満
・実験終了時の試験体外観に赤熱や発煙がないこと
・荷重支持部に炭化が確認されないこと
No.1
No.2
3. 結果
荷重支持部
荷重支持部
温度温度
試験体表面に加熱開始約 2 分で着炎し、8 分頃にラミナ積層方向のクラックが目立つようになった。その後全体が炎に覆われたが、加熱温度は ISO834 標準加熱曲線とほぼ同等に推移した。約 67 分で残炎が消えたが、赤熱は点在していた。しかし、炉内放置 24 時間経過中、荷重支持部のすべて
No.3No.4 荷重支持部
温度の測定温度は 260℃未満で推移し、最終的に約 50℃まで下荷重支持部温度降したことを確認して実験を終了した。その時点で試験体外観に赤熱や発煙は見られなかった。
表 3 に全試験体の各部位の最高到達温度をまとめ、図 3に各試験体の 6 時間までの内部温度経過を示した。荷重支
図 3 試験体内部温度経過(No.1～4)
持部温度（緑線）は、スギ集成材（密度小）が最も高く104.7℃、次にヒノキ集成材 102.1℃、スギ集成材（密度大）100.7℃、カラマツ集成材 100.1℃であった。荷重支持部内部の温度（青線）は、15～18 時間にピーク（約 60℃）を迎No.1No.2えており、25 時間後にはすべて下降に至っている。
実験中・後の状況は写真 2 の通りで、実験後に切断して炭化状況を確認した。その結果、写真 3 の通りいずれも燃え止まり層の外側で燃え止まっており、荷重支持部の炭化はなく耐火性能を有していることを確認した。
No.4
No.3
4. 考察
No.1No.2
荷重支持部の木材密度と耐火性能（荷重支持部の最高温度）
写真 2 燃焼中･後
写真 3 切断面(No.1～4)の関係を図 4 に示す。図より木材の密度が大きいほど荷重支140持部の最高温度が低くなる傾向が見られた。各プロットはスギ集成材（密度大）荷重支持部表面 20 ヶ所の平均値を示しており、各樹種の密スギ集成材（密度小）130
カラマツ集成材度の違いが最高到達温度に現れていると考えられる。
ヒノキ集成材
5. まとめ120
荷重支持部の木材密度と耐火性能の関係を明らかとし、
110
荷重支持部の木材密度が高い樹種の方が耐火性能は有利であるとの結論を得た。燃え止まり層を有する部材の耐火性
100
能は、荷重支持部に最も密度の小さい樹種を選定すれば、
y = -0.0332x + 117.08
90
それより密度が大きな樹種は同等以上の性能が見込めると考えられる。なお、今回実験で確認したのは荷重支持部の80
木材密度が 359～522kg/m3 の範囲である。
荷重支持部の最高温度（℃）

3【参考文献】
1）上原茂男ら,燃え止まり性能を有する木質構造部材に関する研究:その1～8,日本建築学会大会学術講演梗概集,2004～2008
2）大橋宏和ら,耐火木造部材の耐火性能に関する研究 その１～5 日本建築学会大会学術梗概集,2012～2013【注】本研究は林野庁「平成 25 年度 地域材供給倍増事業のうち木造住宅・木造公共建築物等の構造部材開発等支援事業」の助成を受けて実施した。

*1 竹中工務店

70200300

400500

図 4 木材の密度と耐火性能の関係

技術研究所 *2 ベターリビング*1 Takenaka Corporation Research & Development Institute*3 東京理科大学 *4 日本住宅･木材技術センター*2 Center for Better Living *3 Tokyo University of Science*5 齋藤木材工業*4 Japan Housing & Wood Technology Center *5 Saito Wood Industry― 252 ―

600

木材の密度（kg/m3）

700