JP2021152320A - 木質系耐火構造部材 - Google Patents

Abstract

【課題】耐火性能を有する木質系構造材を開発する。【解決手段】荷重を負担する木質の荷重支持部を有する建物の耐火構造部材であって、荷重支持部の外周面に順に水分遮断層、付着層、耐火被覆層を備えている木質系耐火構造部材。【選択図】図１

Description

本発明は、木質系構造材に対する耐火技術に関する。

木材は、なじみがある素材であって、古来より住宅などの建築に利用されてきており、戦後造林された森林資源も充実してきている。一方、木材は、可燃性材料であって、単木では品質のばらつきがあることなど建築材料としては使いにくい点がある。
集成材などにして、均一性の高い木質系素材も開発され、大型建築にも利用可能となっている。可燃性対策も各種検討されている。例えば、難燃薬剤を含浸させる方法や難燃材や耐火材で被覆する方法などがある。
一方、平成２２年に「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律」が施行されたことに伴い、建築物への木材利用の機運が高まっている。

可燃性対策に関する従来の提案をいくつか紹介する。
特許文献１（特開２０１２−１３６９３９号公報）には、荷重支持部の外隅部に難燃化処理材を配置し、米松などの外周材を設けて、耐火性能を向上させる提案がなされている。
特許文献２（特開２００６−２１８７０７号公報）には、内層集成材と外層集成材をエポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、又はウレタン樹脂の接着剤で接合し、かつ内層集成材にレゾルシノール樹脂接着剤を用いた木質系構造材が提案されている。
特許文献３（特開２００５−５３１９５号公報）には、荷重支持層の外側にモルタルや金属などの不燃材を配置した複合木質構造材が提案されている。
特許文献４（特開２０１２−１８０７００号公報）には、木質部の外側に発泡層と金属膜を複数層設ける技術が開示されている。
特許文献５（特開２０１７−２６１４号公報）には、荷重支持部と燃代層との隙間に流動状の石膏を上から流し込んで充填し、充填後に石膏が硬化することで燃止層を形成して燃代層の燃焼熱が燃止層に効果的に吸収されるようにした耐火性の木質柱が開示されている。
本出願人は、特許文献６（特開２０１９−７８０４４号公報）として、木質荷重支持部と、木質荷重支持部の外側面に設けられる水分遮断層と、水分遮断層を被覆する発泡性耐火被覆層と、発泡性耐火被覆層の外側に設けられた仕上げ木材層とを備え、耐火被覆層に配置された連結部材に仕上げ木材層を固定された木質耐火部材を提案している。

特開２０１２−１３６９３９号公報 特開２００６−２１８７０７号公報 特開２００５−０５３１９５号公報 特開２０１２−１８０７００号公報 特開２０１７−２６１４号公報 特開２０１９−７８０４４号公報

本発明は、耐火性能を有する木質系構造材を開発することを目的とする。

本発明者等は、木質の耐火構造材として、木質の荷重支持部の外周面に水分遮断層および金網層などの付着層を設けてその上に耐火被覆層を設けることによって、耐火被覆層の付着向上と耐火被覆層から木質部への水分移動を防止することにより、耐火性と含水率変化による木材の物性変化を防止した木質系構造材を開発した。
本発明の主な解決手段は次のとおりである。
１．荷重を負担する木質の荷重支持部を有する建物の耐火構造部材であって、
荷重支持部の外周面に水分遮断層が設けられており、付着層、耐火被覆層を備えていることを特徴とする木質系耐火構造部材。
２．付着層は、荷重支持部の外周面、耐火被覆層の内部又は耐火被覆層の外側表面のうち、少なくともいずれかに設けられていることを特徴とする１．記載の木質系耐火構造部材。
３．付着層は、網状物又は突起状物であることを特徴とする１．又は２．記載の木質系耐火構造部材。
４．荷重支持部から表面側に向けて連結材（スペーサ）が配置されていることを特徴とする１．〜３．のいずれかに記載の木質系耐火構造部材。
５．耐火被覆層が湿式耐火被覆材であり、連結材が乾式耐火被覆材であることを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載の木質系耐火構造部材。
６．次の工程からなることを特徴とする木質系耐火構造部材の製造方法。
第１工程：荷重支持部を準備し、外周面に水分遮断層を形成する。
第２工程：付着材を荷重支持部の表面に取り付けて付着層を形成する。
第３工程：荷重支持部の表面に接着剤で連結材を取り付ける。
第４工程：連結材の外端に第２の付着材を取り付け、その外周に型枠を設置する。
第５工程：型枠の空隙に石膏を充填して硬化させて耐火被覆層を形成し、型枠を脱型する。
第６工程：脱型後の表面に仕上げ層を形成する。

１．本発明は、木質荷重支持部の外周面に水分遮断層を設けることで、石膏、モルタル、コンクリートなどで形成した耐火被覆層から荷重支持部への水分の移動を防止できる。特に、石膏、モルタル、コンクリートなどの耐火材を流動状態の湿式で充填して形成する場合は、木質部の水分量が増加して、木材の物性値が低下することを防止することができる。
木材は、乾燥状態を保持することが寸法安定性や物性値を維持するためには重要であり、本発明は高含水率の耐火材を使用しても水分遮断層を設けて、水分が木質の荷重支持部へ移行することを防止している。
さらに、付着層を設けることにより、耐火被覆層を木質荷重支持部にしっかりと付着させることができる。特に、本発明では、仕上げ材に燃え代層の性能を期待しないので、耐火被覆層の付着性は重要である。
本発明の木質系耐火構造部材は２時間以上の耐火性を発揮することができる。
２．付着層は、木質荷重支持部の周囲、耐火被覆層の内部（中間部）、耐火被覆層の外表面に設けることができ、いずれか、あるいは複数設けることができる。付着層は、網状物や突起状物を用いることができる。網状物としては、金網などのメッシュ材、有孔材、突起状物としては、釘、ビス、コーン、ステープルなどを用いることができ、金属材料、耐熱性のプラスチック材料、木製、紙製の素材を用いることができる。また、大きさは、面状、釘などの単体、短い材料、長い材料などの形態で用いることができる。
付着層を設けることにより、耐火被覆層の脱落を防止して、木質荷重支持部に耐火被覆層をしっかりと付着させて一体化することができ、耐火性を維持できる。本発明は、耐火被覆層の外側に、仕上げ材を外装するとしても、仕上げ材に耐火機能を期待していないので、耐火被覆層が被熱しても脱落せずにしっかり木質荷重支持部に付着していることが重要である。耐火被覆層の外表面あるいは内外の両側などの二層に付着層を設けることにより、耐火被覆層と木質荷重支持部が全面的に付着して一体化しているので、耐火被覆層の部分脱落等も防止でき、耐火性を維持できる。
３．木質荷重支持部に外側に向けて連結材を設けて、耐火被覆層形成用のスペーサ機能を持たせることにより、耐火被覆層の層厚管理を行うことができる。特に、耐火被覆層の中間部や外表面に第２付着層を設ける場合、連結材を付着層の支持材として利用することができ、耐火被覆層形成用の隙間を一定にすることができ、層厚管理ができる。
また、連結材を利用して、耐火被覆層に外装する仕上げ材等を取り付けることができる。
乾燥材で形成された連結材を用いることにより、耐火被覆層から水分が木材に浸透することを防止できる。また、耐火被覆層と同材質の連結材を用いることにより、連結材と耐火被覆層の親和性が高くなり、しっかり付着することとなる。

耐火構造部材の横断面例を示す図 耐火構造部材の縦断面例を示す図 製造工程図 含水率試験片を示す図 防水剤試験結果を示す図 石膏接触面の水分浸透による木材の変色を示す図 木材の強度と含水率の関係を示す図 付着層形成材料の例を示す図 付着層形成材料を取り付けた例を示す図 耐火被覆層の内部（中間部）に中間付着層を設けた例を示す図 加熱炉の加熱温度変化を示す図 試験体の温度変化を示す図

本発明は、木質系の耐火構造部材に関する発明である。
本発明は、建物の耐火構造部材であって、荷重を負担する木質の荷重支持部と、荷重支持部の外周面に設けられた水分遮断層と、水分遮断層の外側に設けられた耐火被覆層と、付着層を備えている。付着層は、荷重支持部の外周面、耐火被覆層の内部又は耐火被覆層の外側表面のうち、少なくともいずれかに設けられている。付着層は、荷重支持部の外周面及び耐火被覆層の内部又は外側表面に第２付着層が設けられることが好ましい。
本発明は、木質の荷重支持部の外周に耐火被覆層を設けて耐火性を発揮するものであって、火災時に耐火層が脱落することなく荷重支持部に付着していることで長時間の耐火性を発揮するものである。木質系の荷重支持部の外周に金網などの付着層を設けることによって、接着力を維持している。
また、耐火被覆層は、石膏やモルタル、コンクリートなどを高含水率の流動性のある状態で、付着層に被覆することによって、付着層の凸凹や網目に喰い込ませることで高い付着性を得ることができる。一方木質材は、乾燥状態に保つことが重要であるとされている。例えば、繊維飽和点以上では、微生物が繁殖して、木材を腐朽させるなどの影響がでる。水分遮断層を設けることにより、石膏やモルタルなどから水分が木質の荷重支持部に移行することを防止でき、木質の荷重支持部の乾燥が保たれる。
付着性を高めるために流動性の石膏などを耐火被覆層の原料として使用しても、木質荷重支持部に水分が移行しないように、木質荷重支持部の表面に水分遮断層を設けている。 さらに、耐火被覆層の外面側にも金網などの第２付着層を配置すると、耐火被覆層の表面剥離も防止できる。

荷重支持部と第２付着層（第２金網層）との間に連結材（スペーサ）を配置すると、荷重支持部の表面に形成する耐火被覆層の層厚を管理することができる。この連結材に型枠の面材を取り付けることにより、耐火被覆層を打設充填して形成することができる。また、型枠の面材を外した後に仕上げ材を取り付ける支持材としても利用することができる。
連結材は、直接荷重支持部に接触させて取り付けることが好ましく、連結材を通して水分が移行しないように、乾燥材、さらに、防水塗料などで処理することが好ましい。また、耐火被覆層の材料と同じ材料を用いた場合は、両者の親和性が高く、付着維持しやすい。

＜木質荷重支持部＞
木製荷重支持部は、建物の梁材や柱材として建物の荷重を負担する部分であって、木質集成材や一本の木材で構成される。一本の木材は、原木ごとのばらつきがあるので、一定の強度に揃えるには木質集成材が適している。木質集成材は、太さと長さも設計できる。
本発明において集成材には、CLT（Cross Laminated Timber）、ＬＶＬ（単板積層材）も含まれる。
集成材からなる木質荷重支持部は、建物躯体（例えば、屋根、梁、床等）を支持することが可能な断面寸法（例えば、６００×６００ｍｍ）以上の太いサイズを実現することができ、高層建築物の柱など構造材として使用できる。柱や梁として用いる構造材の形状は、角や円などが一般的であるが、構造設計を満足する限り意匠設計は自由である。荷重支持部として、１２０ｍｍ角程度の木質材も利用でき、建物の設計に応じた強度の柱、梁材に適用することができる。
使用する木材は、杉、松、カラマツ、桧、栂、米桧、米松など建築用に用いられている針葉樹、さらに、ケヤキやブナなどの広葉樹も利用することができる。
木質荷重支持部材は、繊維飽和点以下に乾燥された状態で使用される。木材の強度物性や寸法変化は含水率に影響され、大きく変化するので、木材は乾燥を維持し、含水率を変化させないようにすることが重要である。

＜水分遮断層＞
水分遮断層は、耐火被覆層から木質荷重支持部に水分が浸透しないように設けられる。
水分遮断層は、塗料、フィルム、金属薄材（金属箔）などを用いて形成することができる。
水分遮断層は、木質荷重支持部の周囲を被覆している。水分遮断層は、構造部材ではない。水分遮断塗膜としては、油性や水性の木材用防水塗料や水ガラスなどがあり、造膜タイプや非親水性や疎水性の組成が適している。例えば、キシラデコール コンゾラン（商品名）等がある。フィルム材としては、水分遮断シートであるエア・ドライ（登録商標）等）、または、防水紙をあげることができる。
塗料は、木質荷重支持部の外周面への吹付け塗付、または刷毛やローラによる塗布で所定の塗膜を形成できる。また、水分遮断シートや防水紙を採用する場合には、接着などにて木質荷重支持部の外周面に固定する。
水分遮断性としては、非親水性剤あるいは疎水性剤が適しているが、耐火被覆層との親和性上は、親水性が適しており、水分遮断層は、非疎水性の造膜塗料や、フィルム材などが好ましい。
キシラデコールは木材防虫剤、木材防腐・防カビ剤を配合した屋外用のステインタイプの浸透型の油性塗料で、日本では１９７１年から発売されている。キシラデコールは、アルキド樹脂に木材防虫剤、木材防腐・防カビ剤、脂肪族石油ナフサ、芳香族石油ナフサ、酸化鉄、酸化チタンなどの顔料が含まれている。
キシラデコール コンゾランは、成分的にはキシラデコールと同様であって、造膜性塗料である。

＜耐火被覆層＞
耐火被覆層は、耐火材で形成され水分遮断層の外側周囲を被覆している。
耐火被覆層は、例えば、２時間耐火など建築材料として使用可能な基準を満足する厚みに形成される。耐火被覆材としては、石膏、モルタル、コンクリートなどを主成分とする材料を使用することができる。石膏やモルタル、コンクリートは不燃材であり断熱性がある材料であり、結晶水などの水分を内包しているので熱に曝露した場合、水分が蒸発して、昇温が抑制されて、木質系の荷重支持部の加温を抑えることができる。
これらの耐火材は、流動性のある湿式の素材を、吹付、充填、塗り付けなどの手段で、形成することができる。あるいは、板材などの乾式の素材を貼り付けることもできる。
石膏やモルタルに含まれる水分が木質の荷重支持部に浸透しないように、水分遮断層が設けられるが、特に、湿式材として石膏やモルタルを使用した場合、硬化するまでに、多量の水分が存在するので、水分遮断層が重要である。
耐火被覆材を湿式材で形成した場合は、荷重支持部の外形及び金網などの付着層に隙間なく密着した耐火被覆層を形成することができる。

さらに、本発明では、耐火構造部材の外表面の仕上げ材に燃え代層などの耐火性能を期待しておらず、仕上げ材が脱落したり燃え尽きてもこの耐火被覆層で耐火性能を実現するものであるので、耐火被覆層が火災時に熱に曝露して脱落などせずにしっかりと付着していることが重要となる。本発明では、この付着性を確保するために、水分遮断層と耐火被覆層との間に金網などの付着層を設けている。さらに、耐火被覆層の外側にも付着層を設けて、部分剥離などが生じないようしている。
耐火被覆層の厚さは、目的とする耐火時間により、採用する材質に応じて適宜確認試験により決定することができる。例えば、石膏を耐火被覆層に使用した場合、層厚は５０ｍｍ以上とすることができる。

＜付着層＞
付着層は、木質の荷重支持部に耐火被覆材をしっかりと付着させて、脱落などせずに耐火機能を発揮させるために設けられる。前述したように、本発明は、外装の仕上げ材が木材であっても燃え代層として期待しないものである。
従来例に示すように木質荷重支持部の外周に燃え止まり層、さらにその外周に燃え代層を設ける耐火構造材が提案されている。この場合、燃え代層は、火災時に燃え代層は燃えながら炭化して、荷重支持部を保護する機能をはたす。そのため、必要な耐火時間経過後には、炭化層として残ることが前提であり、その内側の燃え止まり層が露出しない。木材の炭化速度は、一般的に０．６ｍｍ／分といわれ、１時間では３６ｍｍ焼失し、２時間では、少なくとも７２ｍｍの厚みが必要となる。両面の厚みは、１５０ｍｍほど必要になることとなる。そして、必要耐火時間経過後も燃え代層が炭化層として最外層に残るので、燃え止まり層に石膏などを用いたとしても、露出することは無く、脱落する危険は小さい。
本発明では、このような厚さの燃え代層を必要とせず、通常の仕上げ材を用いることができる。

付着層は、網状物や突起状物を用いることができる。網状物としては、金網、ラス網などのメッシュ材、パンチングメタルなどの有孔材、耐熱性のプラスチック製多孔材、表面凸凹材などを用いることができる。突起状物としては、釘、ビス、コーン、ステープルなどを用いることができる。素材は、金属材料、耐熱性のプラスチック材料、木製、紙製などを用いることができる。また、大きさは、面状、釘などの単体、短い材料、長い材料などの形態で用いることができる。
付着層として、合板に防水被膜層とセメント層を表面に設けたラスカット（登録商標）と称されるモルタル下地材を木質荷重支持部に貼着することができる。この場合は、水分遮断層も兼用することができる。付着層には耐熱性材料が用いられる。表面側の付着層にはより高い耐熱性が必要である。コーンとしては、コンクリート型枠のセパレータに用いられるセパレータコーンなどを利用することができる。
付着層は、木質の荷重支持部の表面や耐火被覆層の内部（中間部）、表面側に設けることができる。耐火被覆層の表面側に設ける付着層は、耐火被覆層を表面側から抑える機能を果たし、荷重支持部と耐火被覆層の結合強度を高めて、火災時に脱落や剥落が発生することを防止する。
付着層は、網状物などを全面に形成することができ、あるいは、突起状物を点状に分布させることができ、あるいは、線状に設けることができる。

付着層の形成材料の例を図８に示す。
ラス金網５１などの網状の例を（ａ）に、逆台形のコーン５２の例を（ｂ）に、釘５３やビス５４の例を（ｃ）に、三角ステープル５５や四角の角ステープル５６の例を（ｄ）に、長尺の台形５７の例を（ｅ）に、山折りにしたメッシュ５８の例を（ｆ）に示す。
付着層形成材を荷重支持部となる木材に取り付けた例を図９に示す。
図９（ａ）は、木質材である荷重支持部２の全面に金網５１を設けた例を示している。なお、図示は一面のみの表示に省略してある。図９（ｂ）は、木質材である荷重支持部２の表面に各種の支持材を設けた例をを示している。多種類の支持材を混ぜて使用することもできるし、単一の材料を用いることができる。釘打ちしたコーン５２、釘５３、角ステープル５６を例示している。
図１０に耐火被覆層の内部（中間部）に中間付着層４３を設けた例を示す。
円柱状の荷重支持部２２の表面から浮かして金網５１を角ステープル５６で支持しており、石膏などの耐火被覆層４の中間に付着層が形成されている。

＜連結材＞
連結材は、耐火被覆層を貫通して表面仕上げ材に接触している。第２付着層を設ける場合は、第２付着層に接触させることもできる。連結材は、木質の荷重支持部と表面仕上げ材や第２付着層と固着して、接合する役目を果たすことができる。
木質の荷重支持部の外側に型枠を設けて、流動性の石膏やモルタル、コンクリートなどを充填する場合は、型枠のスペーサの機能を果たすことができる。型枠の内側に第２の付着層を保持させて、充填することもできる。中間部に設ける付着層の支持具として利用することもできる。
連結材は、耐火被覆層を形成する材料と同質系を用いることにより、両者の親和性が高く、密着性が良い。連結材は不燃性材であるが、火災の熱の進入路とならないように、熱伝導性の低い材料が適している。

＜その他＞
耐火性が求められる建築構造材としての荷重強度、耐火性能は、以上の構成で満足することができる。建物としては、この構造材の表面に各種の仕上げ材が施されるが、耐火被覆層にダメージを与えない限り、通常の仕上げ材を用いることができる。仕上げ材の取り付け基材として連結材を用いることができる。木質系の化粧材を用いた場合でも、燃え代層のような厚さは必要はなく、通常の化粧材が使用できることとなる。

＜木材への水分の移行試験＞
耐火被覆層から木質の荷重支持部への水分移行を確認する予備試験を行った。
１．試験体
ア．試験体：１２０×１２０×６０ｍｍ角の木材片の上に同サイズとなる石膏を打設し、図４（ａ）記載の１２０ｍｍ角の立方体とする。防水層（水分遮断層）は、木材片と石膏片の接合面に設ける。
イ．木材：杉材、気乾含水率（約１２％）
ウ．石膏：石膏、減水材、遅延材を調整
エ．水分遮断剤：防水層形成剤
ａ．なし
ｂ．キシラデコール（登録商標）：アルキド樹脂に木材防虫剤、木材防腐・防カビ剤、脂肪族石油ナフサ、芳香族石油ナフサ、酸化鉄、酸化チタンなどの顔料が含まれているステインタイプの浸透型の油性塗料
ｃ．キシラデコール コンゾラン（商品名）：キシラデコールと同系の組成である造膜タイプの塗剤
ｄ．酢酸ビニル系接着剤：水溶性樹脂である酢酸ビニルを主剤とする接着剤
２．計測方法
試験体製造後、１月経過後、木材片の中央部の２０ｍｍ角部分を上下部分は５ｍｍ厚、中央部分は１０ｍｍ厚の切片として採取し、増加重量を計測し、含水率を測定する。図４（ｂ）（ｃ）参照。

３．結果
結果を図５に示す。
この試験では、石膏からの距離が３０ｍｍ以上では各試験体の含水率の差は小さく、水分遮断層の影響が深さ３０ｍｍまで認められた。防水層なし（ａ）の試験体よりも、キシラデコール層（ｂ）と酢酸ビニル系接着剤層（ｄ）の試験体では、含水率が高く計測されており、水分遮断性能が悪い結果である。これは、キシラデコールが浸透性であること、酢酸ビニルが水溶性であることが親水性を高めた結果と考えられる。なお、この試験では、木材への水分の浸透が３０ｍｍまで認められたが、これは石膏に含まれる水分量に依拠すると想定され、石膏の量や含水率の高い石膏を用いた場合は、木材のさらに深い箇所まで、水分が浸透すると考えられる。
これに対して、造膜系キシラデコール コンゾランは、形成した皮膜が水分を遮断した結果、ほぼ気乾含水率を示しており、石膏層の水分の木質荷重支持部への浸透がほとんど観察されていない。
この試験結果から、皮膜によって、水分移行が遮断され、木質の荷重支持部が乾燥状態に維持されることがわかる。そして、水溶性の樹脂や浸透性の薬剤では、水分は遮断されず、無処理よりも、水分の浸透を促進する傾向があることが示された。
建築材料に使用される木材は、乾燥されており、水分によって、強度変化や寸法変化、腐朽が大きく影響する繊維飽和点以下の含水率で使用されるので、本発明では、水分の増加を抑えることが重要である。
なお、防水層なしの試験体では石膏に接触した面から変色が認められた（図６参照）。

４．参考 木材の強度と含水率の関係
図７に木材の強度と含水率の一般的な関係が示されている。この図に示すように、木材は約３０重量％である繊維飽和点以下の含水率では、含水率に応じて大きく強度が変化する。また、寸法も安定せず、含水率によって伸縮することとなる。一方、高含水率では、腐朽菌や害虫の影響があるので、含水率２０％以下（梁では２５％以下）の乾燥材木材（ＪＡＳの乾燥材定義）に調整されるのが一般的である。
なお、木材中に自由水がなく、結合水のみ含み得る最大含水率（約２８〜３０）の時点を繊維飽和点といい、この繊維飽和点を境にして木材の性質は大きく変化する。（自由水：木材の細胞の内腔や空隙に存在する水分。結合水：木材の細胞の細胞壁に含まれる水分）

図１、２に、柱材である耐火構造部材の断面例を示す。図１は横断面、図２は縦断面を示している。
荷重を負担するスギの集成材からなる荷重支持部２と、荷重支持部２の外周面に設けられた水分遮断層３とラス金網５と、ラス金網５の外側に設けられた石膏からなる耐火被覆層４（湿式耐火被覆材４１）と、耐火被覆層４の表面側に設けられた第２ラス金網６と、耐火被覆層４を貫通して一端が荷重支持部２の表面に接合し、他端が第２ラス金網６に接合する連結材７および表面塗装８から構成されている。
耐火構造部材である柱材の上下端は、荷重支持部がスラブや梁に挿入されるので、耐火被覆層は設けられていない。
なお、荷重支持部に熱電対を取り付けた耐火構造部材１を用いて、加熱試験を行い耐火性能確認を行った。

なお、連結材７は、荷重支持部２の表面に直に接合する必要はなく、表面側の第２ラス金網６を支えることができる接合強度を得ることができれば水分遮断層３を介して設けることもできる。
また、ラス金網５は付着層に、第２ラス金網６は第２付着層に該当する。連結材７には乾燥した石膏（乾式耐火被覆材７１）が用いられ、水分遮断層３はキシラデコール コンゾランによって形成されている。

本実施例の柱材の仕様は次のとおりである。
全長：３３００ｍｍ、縦横：２５０ｍｍ角、
荷重支持部；１２０ｍｍ角、（なお、本実施例では、耐火性能を確認するためのものであるので、荷重支持部の大きさは１２０ｍｍ角で十分であるとした）
耐火被覆層：石膏６５ｍｍ厚（石膏１００重量部、水４５重量部、減水材３重量部、遅延材０．１重量部）、
連結材：５０ｍｍ角、６５ｍｍ長、
水分遮断層：キシラデコール コンゾラン（塗布量２５０ｇ／ｍ²）、
付着層（第２付着層）：ラス金網、
表面塗装：キシラデコールインテリアファイントップコート（塗布量５００ｇ／ｍ²）

図３に本実施例の製造工程を示す。
第１工程：荷重支持部２を準備し、外周面にキシラデコール コンゾラン２５０ｇ／ｍ²を塗布して、水分遮断層３を形成する。
なお、測温のために荷重支持部の一部に溝を切って、熱電対を設置したのちに水分遮断層を形成する。
第２工程：ラス金網を荷重支持部２の表面に取り付けて付着層５を形成する。
第３工程：荷重支持部２の表面に接着剤で連結材７を取り付ける。この場合、部分的にラス金網を切除して連結材を荷重支持部に接着する。
第４工程：連結材７の外端に第２のラス金網６とその外周に型枠９を設置する。第２ラス金網は型枠９内面に連結材部分を切除して仮接着してある。
第５工程：石膏を充填して硬化させて耐火被覆層４を形成し、型枠９を脱型する。
第６工程：脱型後の表面にキシラデコールインテリアファイントップコートを塗布量５００ｇ／ｍ²塗布して、表面塗装８を形成して仕上げ層とする。

加熱試験の結果、荷重支持部は燃えずに十分な強度を保つことができた。
＜耐火試験＞
この実施例で作成した柱材を試験体として、耐火試験を行った。耐火試験は、（一般財団）建材試験センターの防耐火性能試験・評価業務方法書の規定に準じて行った。
加熱炉の加熱温度変化を図１１に示す。
加熱は、１２０分間の間に１０００℃以上に達するように加熱し、その後４８０分まで放熱した。
試験体の温度は、荷重支持部である木材の角部と辺央部を測定した。複数個所測定したが、同様の結果であったので、それぞれ１か所の温度変化を図１２に示す。

３０分後加熱温度は８００℃以上となっているが、試験体の角部の温度は１００℃であり、さらに１２０分にかけて加熱温度は１１００℃以上に達するが、試験体の温度は１００℃を維持している。その後試験体の角部の温度は３００分で約２００℃に達して、その緩やかに低下して１５０℃となった。
試験体の辺央部の温度は、３０分後に１００℃、１２０分でも１００℃を維持し、その後上昇して３３０分で約１７５℃に達し、その後緩やかに低下して、１５０℃となった。
特に、加熱３０分で試験体の温度が１００℃に達すると、その後しばらく１００℃であって、加熱後１２０分以上を維持していることは、石こうの断熱と石こうに含まれる結晶水が蒸発する気化熱によって、試験体の表面温度の上昇が防止されていることが確認された。
加熱後の試験体の表面には、浅いひびがみられたが、石こうは剥落しておらず、切断した切断面には、荷重支持部に達するひび割れは観察されなかった。切断面観察でも、荷重支持部は炭化していなかった。
この結果、この試験体は、十分に２時間耐火を満足することを確認することができた。
なお、石こう層を７０ｍｍとした試験体でも同様の耐火試験を行った結果、試験体の１００℃維持時間が延びることと、試験体の最高温度が角部も辺央部も１７５℃以下に抑えられることが、確認できている。

１ 耐火構造部材
２ 荷重支持部
２１・・・円柱状荷重支持部
３ 水分遮断層
４ 耐火被覆層
４１ 湿式耐火被覆材
４２ 端部耐火層（乾燥体）
４３・・・中間付着層
５ 付着層
５１・・・ラス金網
５２・・・コーン
５３・・・釘
５４・・・ビス
５５・・・三角ステープル
５６・・・角ステープル
５７・・・台形
５８・・・メッシュ
６ 第２付着層（第２金網層）
７ 連結材（スペーサ）
７１ 乾式耐火被覆材
８ 表面塗装
９ 型枠

Claims (6)

1. 荷重を負担する木質の荷重支持部を有する建物の耐火構造部材であって、
   荷重支持部の外周面に水分遮断層が設けられており、付着層、耐火被覆層を備えていることを特徴とする木質系耐火構造部材。
2. 付着層は、荷重支持部の外周面、耐火被覆層の内部又は耐火被覆層の外側表面のうち、少なくともいずれかに設けられていることを特徴とする請求項１記載の木質系耐火構造部材。
3. 付着層は、網状物又は突起状物であることを特徴とする請求項１又は２記載の木質系耐火構造部材。
4. 荷重支持部から表面側に向けて連結材（スペーサ）が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木質系耐火構造部材。
5. 耐火被覆層が湿式耐火被覆材であり、連結材が乾式耐火被覆材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の木質系耐火構造部材。
6. 次の工程からなることを特徴とする木質系耐火構造部材の製造方法。
   第１工程：荷重支持部を準備し、外周面に水分遮断層を形成する。
   第２工程：付着材を荷重支持部の表面に取り付けて付着層を形成する。
   第３工程：荷重支持部の表面に接着剤で連結材を取り付ける。
   第４工程：連結材の外端に第２の付着材を取り付け、その外周に型枠を設置する。
   第５工程：型枠の空隙に石膏を充填して硬化させて耐火被覆層を形成し、型枠を脱型する。
   第６工程：脱型後の表面に仕上げ層を形成する。

Images