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木の燃焼と防耐火
第1回

木と燃焼─もっと身近に火を安井 昇 ■ 桜設計集団一級建築士事務所 代表

適切な火災対策を論じるためには、そもそも火災とは何か、木はどのように燃えるのか、建築の火災はどのように成長し被害を出すはじめにのかなど、基本的なことを知ることが重要と考えられる。そこで、
第 1 回では人間が昔から建物、調理、暖房、あかりなどに使ってき人間は「火」とともに長い年月を過ごしてきた。調理、暖房、あかりた木材について、その基本的な燃焼現象を整理した上で、それらをなど、生活と切っても切れない存在であった。しかし、ひとたび火どのように制御してうまくつきあっていけばよさそうか考えてみたの扱いを間違うと、「火の災い」と書く「火災」に成長することもあり、い。また、次回以降は、防耐火的な木造建築を設計するための基本大切な命や財産があっという間になくなることを数多く経験してきから応用まで、事例紹介を含めて書き進めてみたい。

た。そのため、現在では火を使った調理、暖房、あかりは、IHクッキングヒーター、エアコン、電気照明器具などに置き換わり、建物内で裸火を使うことが減ってきた。それでもなお、年間約 30,000 件（約 80 件 /日）の建物火災が発生し、年間約 1,200 人（約 3.5 人 /日）

ものが燃えるためには 3 要素が必要が火災によって死亡している。この件数・死者数は、ここ20 年間ほ

昔、理科の時間に「燃焼の3 要素」について学習したと思う。ものがど、微減であるものの大きくは変わっていない。建物の内装が不燃燃えるためには、①酸素、②可燃物、③熱エネルギーの3つが必要性のせっこうボードなどで仕上げられ、安全装置のついた調理機器である［図 1］。このうち建築には、いつでも、どこにでも、酸素と可燃や暖房機器が登場するなど、さまざまな方面から火災対策がされ物がある。この2つに熱エネルギーが加わると燃焼となるが、このているにもかかわらず、火災は減らない。人間が現在の生活をし続熱エネルギーを人がコントロールできるうちは、「火」はとても有用

けている限り、これ以上、火災被害を減らすことはできないのであなものであり、かまど、いろり、薪ストーブ、たいまつなどにより、人ろうか。木造の設計をしつつ、木造防火の研究にも携わる筆者としが生活する上で必要な熱やあかりを得ることができる。ては、なんとか解決の糸口を見い出したい。

一方で、酸素、可燃物、熱エネルギーがコントロールできない状態になり、連鎖的に化学反応を続けると「火災」になる。総務省消防庁の火災報告等取扱要領には、「火災とは、人の意図に反して発②可燃物
①構造躯体

燃焼

①酸素

図 1 燃焼に必要な3 要素

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2016.8②内装③熱エネルギー③収納可燃物図 2 建物内の可燃物の種類

表 1 火災の成長過程と可燃物

火災初期

表 2 火災の各過程における対策・対応

火災成長期

火災最盛期

火災フェーズ

火災成長期

火災最盛期

出火防止

内装の燃え拡がり隣室への延焼対策すべき項目 早期発見

火災の成長過程

収納可燃物の燃え拡がり 隣棟への延焼

初期消火
対応

可燃物

火災初期

出火源

収納可燃物
内装

使用者

避難管理者

消火・通報

消防隊

収納可燃物
内装
構造躯体

躯体の燃焼

消火

構造躯体による差はあまりない
耐火性能の差木造とRC 造で差が出やすい

生し、もしくは拡大し、または放火により発生して、消火の必要の火源から周辺の壁・天井仕上げや収納可燃物に着火し燃え拡がっある燃焼現象であって、これを消火するために消火施設またはこれている状態、「火災最盛期」はフラッシュオーバー（室内で急激に燃と同程度の効果のあるものの利用を必要とするもの、または人の意え拡がる現象）を経て部屋全体の激しい火災になった状態を言う［写図に反して発生し、もしくは拡大した爆発現象をいう」とある。

真 1］。

逆に、この燃焼反応が長く続かないように、酸素、可燃物、熱エ出火してすぐの「火災初期」の燃え方に影響を与えるのは、建物ネルギーのうち、いずれかひとつを取り除く行為が「消火」と言える。

用途による出火源の種類（油、化学繊維、樹脂、木材、紙など）や火気

たとえば、消火器（一般的なのは ABC 粉末消火器）は、燃焼する可燃使用の有無、消火設備の有無など、主に出火・失火に関わることで物の表面を粉末で覆って酸素を絶ち、窒息させて消火（窒息消火とある。右上の表のように、出火防止、早期発見、初期消火など、そ呼ぶ）する道具である。また、消防隊が放水するのは、温度を下げてもそも火災を出さない、大きくしないことが重要であり、主として熱エネルギーを取り除こうとする行為である。さらに、昔、江戸の建物使用者が注意することである［表 2］。

火消しが、火事になった建物の風下の建物を壊したのは、可燃物を続く「火災成長期」の燃え方に影響を与えるのは、壁や天井の内取り除く破壊消防であり、いずれも、3 要素のうちのひとつを取り装仕上げや室内の可燃物種類・可燃物量（表面積）など、主に内装除く行為と言える。と収納可燃物の配置状態である。内装は設計者により決定される

このように、建築の火災を抑制するためには、酸素、可燃物、熱し、収納可燃物は建物使用者の使い方による。この2つの過程におエネルギーの3つが揃い続けないようにすることが基本であること

いて燃えているのは、出火源、出火源周囲の内装、出火源周囲の収がわかる。

納可燃物であり、まだ構造躯体の燃焼には至っておらず、木造だから燃えやすいわけではない。

火災は 3 段階で成長する
建築火災は、建物に存在する可燃物が燃えて起こる。建築の可燃最後の「火災最盛期」では、部屋全体が 800℃を越える激しい燃焼となるが、鉄筋コンクリート造や鉄骨造では、壁や床は容易に燃え抜けず、さらに柱や梁が壊れて建物崩壊も起こりにくいのに対して、木造では構造躯体が燃えて、壁・床の燃え抜けや建物崩壊が起物は、①構造躯体、②内装、③収納可燃物（建物を利活用していく上で建物内に持ち込む可燃物）の3つに分類される［図 2］。構造躯体は木造特有の可燃物、内装と収納可燃物は構造躯体によらず存在する可燃物である。鉄筋コンクリート造や鉄骨造でも火事が起こるのは、内装や収納可燃物が燃えるからである。出火原因は、毎年少しずつ順位の入れ替わりがあるが、いつも上位であるのは放火、たばこ、コンロ、放火の疑い、たき火である（詳細は総務省消防庁の消防白書参照）。すなわち、地震が天災であるのに対して、火災は人災である。人の行為により失火しており、雷など天災による火災は限定的である。
ここで建築火災のメカニズムを考えてみると、火災では、収納可燃物→内装→構造躯体の順に燃えて、上の表のように、「火災初期」→「火災成長期」→「火災最盛期」という3つの過程を経て順次成長していく［表 1］。
「火災初期」は出火源のみが燃えている状態、「火災成長期」は出

写真 1 フラッシュオーバー後の火災最盛期の様子

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こる可能性が出てくる。すなわち、この「火災最盛期」の防耐火性さんの空洞（可燃性ガスが出てしまった部分）を持った炭化層である。

能を上げて、木造でも鉄筋コンクリート造などに近い火災性状にす

空洞は空気を含むので、断熱材と同じ役割をする。このように、木れば、防耐火性能の高い木造建築をつくることが可能となる。

材は燃えると自分で表面に断熱材をつくり、内部への熱侵入を抑制しようとする上に、自分自身の熱伝導率が低い。そのため、太く「燃えない」という言葉を使い分ける厚い木材が燃えると、均一に炭化層（断熱層）が形成され、かつ、熱がなかなか裏面に伝わらないので、燃え進みや、燃え抜けるまでに一定の時間がかかる。

木造建築において「火災最盛期」の防耐火性能を上げるには、木造下の表は、厚みの異なるスギ板を、隣室や隣家が「火災最盛期」の可燃物が「燃えない」ことが重要と言える。この「燃えない」といになったことを想定して、加熱した際の裏面温度を示したものであ、②燃え拡がらない（燃焼拡大防う言葉には、①燃えない（着火防止）

る［表 3］。建築基準法では防火構造の外壁には 30 分間の非損傷性止）、③燃え抜けない（延焼・類焼防止）、④燃えて壊れない（崩壊防止）（燃えて壊れない）と遮熱性（燃え抜けない）が求められるが、この図にといろいろな使い方がある。

よると、スギ板表面が約 850℃で加熱されている30 分後のスギ板

一般にこれら4つの言葉は、すべて「燃えない」という一語でまと裏面温度は、厚さ30mmの場合約 100℃、総厚さ45mmの場合約められているように思う。しかし、建築火災においては、それぞれ60〜70℃、総厚さ54mmの場合約 30〜40℃となり、厚さが増す

分けて考える必要がある。たとえば、火災初期・火災成長期には、ほど裏面温度は低下する。約 30〜40℃といえば加熱開始時の温出火源周辺の内装や収納可燃物が、燃えないこと、燃え拡がらない度とほぼ同じであり、厚さが 50mm 強あると、30 分間の火事が起ことが重要であり、火災最盛期には、壁や床が燃え抜けないこと、こっても裏面に熱がほとんど伝わってこないことがわかる。すなわ

柱、梁が燃えて壊れないことが重要となる。

ち、防火構造の外壁に必要な遮熱性がスギ板だけで達成できるわ

建築基準法の内装制限は、火災初期・火災成長期に建物使用者けである。

が煙や炎に襲われないように、延焼経路となりやすい壁と天井が、スギ（無垢材）の燃え進む速度は、厚さ15mm 前後の板材の場合燃えない、燃え拡がらないように、難燃材料、準不燃材料、不燃材

約 1mm/ 分、厚さ30mm 程度の場合約 0.8mm/ 分であり、この木料（それぞれ、5 分間、10 分間、20 分間燃えないもの）とする範囲を決材がゆっくりと燃える性質を工学的に評価したのが、準耐火構造なめており、主として人命安全確保のための規定と言える。

どで告示に位置づけられている「燃えしろ設計」である。近年、直交

また、防火構造・準耐火構造などの防耐火構造制限は、火災最盛期において、隣室や隣家へ容易に延焼しないために、壁・床・柱・梁などの主要構造部が燃え抜けない、燃えて壊れないよう、準防火、防火構造（30 分）、準耐火構造（30〜60 分）、耐火構造
性能（20 分）
（30 分〜120 分）とする部位を、建物規模・用途や周辺市街地の状

表 3 厚さの異なるスギ板を30 分間加熱した後の裏面温度

断面構造

30 分後の裏面温度
加熱 スギ板厚さ24mm（左）スギ板厚さ15mm（右）況に応じて決めている。主として建物という財産を保全し、市街地

約 30℃
約 50〜70℃

火災を抑制するための規定と言える。
スギ板厚さ30mm

木材の燃え方 ─熱分解とは

加熱

スギ板厚さ15mm

さて、内装や構造躯体に使われる木材は、実際どのように燃えるの約 50〜70℃であろうか。
木材は、表面に加熱を受けて表面付近の水分が蒸発または内部へ移動すると、表面温度が 100℃を越え始める。その後、約 200℃まで上昇すると、木材の低温で熱分解する成分がガス化し可燃性ガスを発生する。この可燃性ガスが空気中の酸素と混合し気体燃

スギ板厚さ30mm

加熱料となり、そこに熱エネルギーが加わると燃焼する。すなわち、木

約 100℃

材という固体が燃えているのではなく、熱分解してガス化した気体が燃えている。

スギ板厚さ30mm

この熱分解で可燃性ガスが発生したのちに、残った部分がたく42 Ke n c h i k u s h i

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集成板（CLT…クロス・ラミネーテッド・ティンバー）や単板積層材（LVL…ラミネーテッド・ベニア・ランバー）などの厚さ90mm、150mmな

どの木材厚板パネルによる工法が注目を浴びているが、これら厚板を使った壁、床、屋根についても、2016 年 3 月より「燃えしろ設計」が可能になった。

もっと身近に火をこのように、木材も使い方によっては、なかなか燃え抜けない壁や床、なかなか壊れない柱や梁などをつくることができるが、世間では一般的に、「木材＝燃える」はよくないことであり、外装や内装が木材仕上げになっていると「火事に弱い」と言われることが少なくない。一方で、欧米では大きな断面の木材を使ったログハウスや前述のCLT 建築などは、ある程度火事に強いと評価されている。これは、なかなか壁や床が燃え抜けないので、消防が来てくれるまで隣

写真 2 焼スギ板づくりの様子室や隣家に燃え抜けず、時間稼ぎができるからであろう。
このような木材の「ゆっくりと燃える」性質を長所と考えると、木え広がること、燃え続けるためには 3 枚がそれぞれ向かい合って熱材の利活用の可能性が拡がる。じつは、建築基準法では準耐火構をもらい続けないといけないことなど、さまざまなことを学べる。火造・防火構造には木材の厚さをとって、せっこうボードと同じ防火と木を使った素材を建築に使うことで、「火育」と「木育」が同時に被覆に位置づけられている仕様もたくさんある（たとえば、準耐火構できるといえ、木材との新たなつきあい方も発見できるのではない造の軒裏、床、階段など）。

だろうか。

昔のように調理・暖房・あかりなどの火が身近にない現代において、今一度、木材がゆっくりと燃える長所を学び、活用できる人材が増えると、火災被害も減るかもしれない。
右の写真は、スギ板を3 枚用いて、煙突効果を利用した焼スギ板の製作風景である［写真 2］。木材表面を焼いておくと、炭化層のおかげで水切れがよく耐久性が向上することが知られており、京町家などでは雨がかかる妻壁に焼スギ板が張られている。使用条件にもよるが、50 年以上の耐久性が実際に確認されている。焼く過程で、木材になかなか火がつかないこと、燃え始めると加速度的に燃やすい・のぼる
1968 年京都市生まれ。東京理科大学大、積水ハウスを経て、1999 年
学院（修士）
桜設計集団一級建築士事務所設立。木造建築の設計をしつつ、木造防耐火に関する研究、技術開発、コンサルティングを始める。2004 年早稲田大学にて博士（工学）取得。2007 年日本建築学会奨励賞（論文）受賞

自習型認定研修の設問
設問 1

設問 2

建築火災の出火原因として上位のものは次のどれか。

建築基準法の内装制限が目標にしている性能は次のどれか。

a. 落雷

a. 燃え抜けないb. 放火

b. 燃えない

c. ストーブc. 燃えて壊れない

認定教材の設問への回答は、CPD 情報システムのページ

https://jaeic‑cpd.jp/にアクセスのうえ、お願い致します。
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※自習型教材の選択欄における、会誌『建築士』選択項目は、平成 28 年 1 月より建築士会会員のみの表示項目になります。

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