建築材料・部材の物理的耐用年数と資源循環性に関する評価技術の開発
材料研究グループ 土屋直子

1

発表内容
Ⅰ 社会背景Ⅱ RC建築物
Ⅲ 木造建築物
Ⅳ 本課題まとめ2

はじめに:

Ⅰ. はじめに地球温暖化に伴う気候変動やエネルギー問題によって経済・社会等に重大な影響が及ばないよう低炭素で持続可能な社会が望まれている。
建築材料分野では、
 省資源化、省エネルギー
 副産物のリサイクル材の使用
 建築物の長寿命化
 枯渇資源使用の低減などにより、低炭素で持続可能な社会の実現に貢献することができる。

3

建築物の供用期間と耐久性

Ⅰ. はじめにRC：中性化抵抗性
木：残存強度耐久性D

必要耐久性D１
T1

時間T

4

従前の資源評価方法

Ⅰ. はじめにRC：中性化抵抗性
木：残存強度
耐久性D

CO2排出量

必要耐久性D１
T1
建設
CO2排出量＝Σ（原単位×使用量）

時間T5T2の期間使用したいときには？

Ⅰ. はじめにRC：中性化抵抗性
木：残存強度
CO2排出量

耐久性D

必要耐久性D１建設

解体 建設時間T

T1
T2
CO2排出量＝Σ（Σ（原単位×使用量））
6

T2の期間使用したいときには？
RC：中性化抵抗性
木：残存強度耐久性D

Ⅰ. はじめに

高耐久化型
CO2排出量

必要耐久性D１
建設時間T
T1

T27

T2の期間使用したいときには？

Ⅰ. はじめにRC：中性化抵抗性
木：残存強度
耐久性D

CO2排出量

必要耐久性D１
建設時間T
T1

T28

T2の期間使用したいときには？
RC：中性化抵抗性
木：残存強度耐久性D

Ⅰ. はじめに補修改修型
CO2排出量

必要耐久性D１
建設時間T
T1

T2
9

T2の期間使用したいときには？

Ⅰ. はじめにRC：中性化抵抗性
木：残存強度耐久性D

CO2排出量

必要耐久性D１
建設時間T
T1

T210

長期期間使用の材料製造エネルギー量
および資源使用量
スクラップ＆ビルド高耐久化型

補修改修型？
？

Ⅰ. はじめに本研究の目的
建築材料・部材の物理的耐用年数を考慮したエネルギー量および資源使用量の評価方法の開発

そのために必要とする成果

Step1 各材料・部材ごとの物理的耐用年数の評価およびエネルギー排出量原単位の整理
Step2 エネルギー量および資源量の評価
手法の開発
12

Ⅱ. RC造建築物

Ⅱ. RC造建築物

１．背景・耐久性に関する基本的な考え方

T=0年

鉄筋 コンクリート部材

13

Ⅱ. RC造建築物

Ⅱ. RC造建築物

１．背景・耐久性に関する基本的な考え方

T=T1

鉄筋 コンクリート部材

14

Ⅱ. RC造建築物

Ⅱ. RC造建築物

１．背景・耐久性に関する基本的な考え方

T=T2

鉄筋 コンクリート部材

15

Ⅱ. RC造建築物

Ⅱ. RC造建築物

１．背景・耐久性に関する基本的な考え方

T=T3

鉄筋 コンクリート部材

16

Ⅱ. RC造建築物

Ⅱ. RC造建築物

１．背景・耐久性に関する基本的な考え方

T=T4

鉄筋 コンクリート部材

17

Ⅱ. RC造建築物

Ⅱ. RC造建築物

１．背景・耐久性に関する基本的な考え方

T=T5

鉄筋 コンクリート部材

18

Ⅱ. RC造建築物

Ⅱ. RC造建築物

１．背景・耐久性に関する基本的な考え方

T=T６

鉄筋 コンクリート部材

19中性化の進行に及ぼす要因

環境

Ⅱ. RC造建築物

鉄筋 コンクリート強度

仕上げ有無
仕上げ種類

セメント種類

屋内or屋外かぶり厚さ
20

中性化の進行と物理的耐用年数

環境Ⅱ. RC造建築物

鉄筋 コンクリート強度
セメント種類

仕上げ有無
仕上げ種類

屋内or屋外
かぶり厚さ

部位
21

Ⅱ. RC造建築物

中性化の進行挙動
中性化深さ

建設

C＝A 𝑇𝑇

時間T

22

Ⅱ. RC造建築物

中性化の進行挙動
中性化深さ

建設

C＝A` 𝑇𝑇

高耐久化型

時間T

23

中性化の進行挙動

Ⅱ. RC造建築物

中性化深さ
仕上げ塗り

建設

時間T

24

中性化の進行挙動

Ⅱ. RC造建築物

中性化深さ
仕上げ塗り

建設時間T

↑ ↑
仕上げ保護効果 補修・改修周期Tp
期間Tp25

Ⅱ. RC造建築物

中性化の進行挙動
中性化深さs＝𝑇𝑇𝑝𝑝

0 + （𝑇𝑇 −𝑇𝑇 ）・1+𝑠𝑠𝑚𝑚
𝑝𝑝
2C＝ A‘･𝑠𝑠･𝑇𝑇

仕上げ塗り𝑇𝑇𝑚𝑚

建設時間T↑ ↑仕上げ保護効果 補修・改修周期Tp
期間Tp

26

Ⅱ. RC造建築物

中性化促進実験27

Ⅱ. RC造建築物

中性化促進実験による中性化速度係数の取得

28

物理的耐用年数の推定

Ⅱ. RC造建築物

中性化がかぶり厚さに達する期間(年）

かぶり厚さ30mm
200
150
100
500N
BABB
BC

29

Ⅱ. RC造建築物

耐久性を考慮した資源循環評価システムの開発 スタート画面①30

Ⅱ. RC造建築物

耐久性を考慮した資源循環評価システムの開発 基本条件の入力

31

Ⅱ. RC造建築物

耐久性を考慮した資源循環評価システムの開発 コンクリート条件の入力

32

Ⅱ. RC造建築物

耐久性を考慮した資源循環評価システムの開発 調合強度の算出とW/Cの決定

33

Ⅱ. RC造建築物

耐久性を考慮した資源循環評価システムの開発 仕上げ効果の入力

34

Ⅱ. RC造建築物

耐久性を考慮した資源循環評価システムの開発 中性化速度のばらつき他の入力

35

資源循環性評価ケーススタディの水準①計画供用期間：50年、75年、100年②かぶり厚さ ：30mm、40mm、50mm③仕上げ有無・種類 ：塗材3種、モルタル塗り④仕上げ効果年数：6年、12年⑤セメント材料：普通ポルトランドセメント（N）
高炉セメントA種（BA）
高炉セメントB種（BB）
高炉セメントC種（BC）

36

ケーススタディのモデル建築物の概要
項目
用途
構造
階数（地上） / （地下）
建築面積
述べ床面積
基準階面積
建物形状（平面）
軒高 / 階高 / 杭長
主 な 仕 外装 外壁
上げ
開口部
内装 床壁
天井

概要
賃貸マンション（用途比率100%）
RC
3/0
750㎡
1,440㎡
510㎡
Ｌ形
9.3m / 2.9m / －タイル、複層塗材
アルミサッシ（セミエアタイト）
フローリング、長尺塩ビシート
ビニルクロス、せっこうボード下地
ビニルクロス、せっこうボード下地

37

ケーススタディの結果例
普通ポルトランドセメントを用いた例

仕上げなし

仕上げあり
05,00010,000

年あたりのCO2排出量の結果（ kg-co2/year）
計画供用期間■50年■75年■100年
38ケーススタディの結果例
高炉セメントB種を用いた例

仕上げなし

仕上げあり
05,00010,000

年あたりのCO2排出量の結果（ kg-co2/year）
計画供用期間■50年■75年■100年
39RC造建築物まとめ RC建築物の混和材を使用したコンクリートの調合設計の提案した。
 仕上げを施したコンクリートの耐久性評価式を提案した。
 CO2排出量原単位（kg-co2）や廃棄物・副産物利用量（kg/t）のデータシート作成した。
 耐用年数を考慮した資源循環性評価方法とそのツールを提案した。
 ツールを用いたケーススタディより、建物の長期利用、混和材利用、仕上げ、維持管理の効果を定量的に示した。
40

Ⅲ. 木造建築物

Ⅲ. 木造建築物

１．背景・基本的な考え方••

事故的な「劣化外力（漏水、白アリ等）の影響」が大きく、劣化の予測が困難。
定量的な耐用年数の議論ができない。 → （ファクターメソッドで間接的に実施）

耐久性（強度性能等）

劣化曲線

漏水発生等

必要性能

急激な性能低下
耐用年数の低下
耐用年数時間Ⅲ. 木造建築物

２.

①「耐久性（予測） 」と②「資源循環性 （評価） 」を考慮した「合理的な耐久設計法」① 「耐久設計支援（予測）ツール」の作成
耐久性総プロの手法を準用
住宅の平面図上で、「耐久性の良否」を部位別に「係数（ファクター）」で表示する。

② 「資源評価のためのデータベース」の作成
建設・供用・解体における排出CO2（エンボディーCO2）を計算①＋② 資源循環性（CO2の削減)を考慮した、合理的な耐久設計が可能！

Ⅲ. 木造建築物

３． ①耐久性予測

耐久設計支援（予測）ツール
評価項目
A. 「建物計画供用期間」：30年、60年、90年、B. 「建設地」：腐朽菌とシロアリの生息に違い
C. 「部位の設定」：施工法などの要因
D. 「部位・部材の耐久年数」 ：耐腐朽性・耐蟻性
E. 「躯体保護対策」：仕上げ、維持管理計画

43

３．

①耐久性予測Ⅲ. 木造建築物「耐久設計支援（予測）ツール」の入力例

平面図

部位別に部材仕様を入力

３． ①耐久性予測

Ⅲ. 木造建築物

耐久設計支援（予測）ツール
耐久性の評価式（耐久性係数）と評価項目（耐久性総プロの手法を一部改良）
水に対する躯体保護対策係数Wの追加耐久性係数＝{（D1×D2）/2} ×D×P×B×W×C＋(M1+M2)
D1
D2
DP
B
W
CM1M2

：腐朽菌の分布を考慮した係数： シロアリ分布を考慮した係数：部位別の劣化外力を考慮した係数：木材・木質材料の耐久性能を考慮した係数：工法上の対策を考慮した係数：水に対する躯体保護対策を考慮した係数：施工検査の水準を考慮した係数：居住者の維持管理の水準を考慮した係数：施工者の維持管理の水準を考慮した係数

耐久性係数＝0.0 のとき 耐用年数＝0年
耐久性係数＝3.0 のとき 耐用年数＝90年※（0.0, 0年）と（3.0, 90年）この間は直線補間

３． ①耐久性予測

Ⅲ. 木造建築物

耐久設計支援（予測）ツールの計算結果（例）赤０世代 30年以下
オレンジ １世代 30年
黄色
２世代 60年緑
３世代 90年
浴室

Case 1 (維持管理なし)

台所

Case 2 (維持管理あり）
46

４． ②資源循環性（評価）Ⅲ. 木造建築物

エンボディCO2と廃棄物排出量(LCW)
廃棄物量からエンボディCO2へ換算するためのデータベース

Ⅲ. 木造建築物

４． ①資源循環性（評価）のケーススタディー

廃棄物排出量(LCW)の計算「建物の維持補修」の有無と「廃棄物排出量」との関係

 建物の維持補修を行うことでLCW（Life Cycle
Waste）が削減できる

48

Ⅲ. 木造建築物

４． ①＋ ②資源循環性（評価）のケーススタディー

エンボディCO2の結果建物の維持補修の有無とエンボディードCO2との関係

 建物の維持補修を行うことでエンボディードCO2が削減できる 49

まとめ

Ⅲ. 木造建築物

 ①木造建築物の耐久設計支援「（予測）ツール」を、ファクターメソッドで作成した。
 ②建物又は建物を構成する部材の物理的耐用年数に基づいて、「LCW」と「エンボディードCO2 」を定量的に算出できるシステ
ムを開発。
 ①＋② ケーススタディ「建物の維持補修」が、「LCW」と「エンボディードCO2 」を削減するために有効であることを、定量的に示すことが可能になった。

50

本課題のまとめ

Ⅳ. おわりに 建築物を構成する材料・部材をどのように使用することが、低炭素で持続可能な社会という観点から適切であるかを判断するための評価ツールの開発を行った。
 ケーススタディ等を通じ、仕上げ材や維持管理の効果を考慮して計画供用期間を長くする
ことで、1年あたりのCO2排出量や資源消費の削減も期待できることを定量的に示した。
 ツール開発にあたって，建築材料・部材の物理的耐用年数を評価する方法および耐久設計式の提案をおこなった。
51

ご清聴ありがとうございました。

本課題に関わったメンバー・共研・委員会
氏 名◎棚野博之
槌本敬大
濱崎 仁
土屋直子
中島史郎
山口修由
小野久美子
武藤正樹
布田 健
脇山善夫
※鹿毛忠継
中川貴文
古賀純子

（所 属）
（材料Ｇ）
（材料Ｇ）
（材料G）
（材料G）
（建築生産G）（材料G）（建築生産G）（建築生産G）（もと建築生産Ｇ）（もと建築生産Ｇ）（もと材料Ｇ）（もと材料G）（もと材料Ｇ）●建築基準整備促進事業の事業主体との共同研
究（コンクリート造建築物の劣化対策に関する基準の整備に資する検討－仕上材等による中性化抑制
効果の評価・検証方法に関する調査－）●建築材料・部材の製造者・関連団体、建築材料・部材の使用者、関連研究機関・大学、国土技術政策総合研究所および国交省関連部局（建築業協会、住宅メーカーの業界団体、工務店の業界団体、官庁営繕部等）

52

ケーススタディの結果例（Nの結果）
仕上げ無・かぶり30mm ア
仕上げ無・かぶり40mm イ
仕上げ無・かぶり50mm ウ
塗材A効果年6・かぶり40mm エ
塗材B効果年6 ・かぶり40mm オ
塗材C効果年6 ・かぶり40mm カ
塗材A効果年12・かぶり40mm キ
塗材B効果年12 ・かぶり40mm ク
塗材C効果年12・かぶり40mm ケ
モルタル・かぶり40mm コ

05,00010,000

年あたりのCO2排出量の結果（ kg-co2/year）
計画供用期間■50年■75年■100年
54ケーススタディの結果例（BAの結果）
仕上げ無・かぶり30mm ア
仕上げ無・かぶり40mm イ
仕上げ無・かぶり50mm ウ
塗材A効果年6・かぶり40mm エ
塗材B効果年6 ・かぶり40mm オ
塗材C効果年6 ・かぶり40mm カ
塗材A効果年12・かぶり40mm キ塗材B効果年12 ・かぶり40mm ク
塗材C効果年12・かぶり40mm ケ
モルタル・かぶり40mm コ

05,00010,000

年あたりのCO2排出量の結果（ kg-co2/year）
計画供用期間■50年■75年■100年
55

ケーススタディの結果例（BBの結果）
仕上げ無・かぶり30mm ア
仕上げ無・かぶり40mm イ
仕上げ無・かぶり50mm ウ
塗材A効果年6・かぶり40mm エ
塗材B効果年6 ・かぶり40mm オ
塗材C効果年6 ・かぶり40mm カ
塗材A効果年12・かぶり40mm キ
塗材B効果年12 ・かぶり40mm ク
塗材C効果年12・かぶり40mm ケ
モルタル・かぶり40mm コ

05,00010,000

年あたりのCO2排出量の結果（ kg-co2/year）
計画供用期間■50年■75年■100年
56

ケーススタディの結果例（BCの結果）
仕上げ無・かぶり30mm ア
仕上げ無・かぶり40mm イ
仕上げ無・かぶり50mm ウ
塗材A効果年6・かぶり40mm エ
塗材B効果年6 ・かぶり40mm オ
塗材C効果年6 ・かぶり40mm カ
塗材A効果年12・かぶり40mm キ
塗材B効果年12 ・かぶり40mm ク
塗材C効果年12・かぶり40mm ケ
モルタル・かぶり40mm コ

05,00010,000

年あたりのCO2排出量の結果（ kg-co2/year）
計画供用期間■50年■75年■100年
57ケーススタディの結果例

75年

N
BA
BBBC
FB
0100

200

300

400500

再生資源使用量（ t）
58

N

ケーススタディの結果例
仕上げなし

仕上げあり
0100200300

CO2排出量原単位（ kg-co2）
仕上げなし

仕上げあり
05,00010,000

年あたりのCO2排出量の結果（ kg-co2/year）
計画供用期間■50年■75年■100年

59