JP4859747B2

JP4859747B2 - 凍結融解試験方法

Info

Publication number: JP4859747B2
Application number: JP2007122321A
Authority: JP
Inventors: 英雄壁谷; 賢明小澤
Original assignee: Misawa Homes Co Ltd
Current assignee: Misawa Homes Co Ltd
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2027-05-07
Also published as: JP2008275551A

Description

本発明は、外壁材料の耐凍害性能を評価する凍結融解試験方法に関し、例えば、押出成形セメント板等のサイディング材の耐凍害性評価に利用することができる。

押出成形セメント板等の外壁材料（サイディング材）の性能として耐凍害性があり、耐凍害性の良好な外壁材料であれば、寒地においても耐久性の高い外壁を構成することができる。このような耐凍害性の評価方法として、例えば、サイディング材の試験片を凍結および融解させる凍結融解試験が知られており（特許文献１参照）、ＪＩＳＡ１４３５「建築用外壁材料の耐凍害性試験方法」によっても規定されている。

このＪＩＳに規定された凍結融解試験方法に基づいて、従来、次のような手順によってサイディング材の耐凍害性を評価していた。
まず、サイディング材を幅１００mm×長さ４００mmに切断して形成された試験片を４８時間水中浸漬し、凍結融解試験前の強度を測定する。
次に、試験片を試験片容器に入れ、試験片容器内に注水し、試験片の全面を水で覆う。試験片容器ごと、試験片を冷却加熱する試験装置内にセットし、所定の冷熱サイクルを所定回数繰り返す。なお、この冷熱サイクルにおいて、冷却温度は−２０℃とされ、融解温度は１０℃とされる。
最後に、冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験片に発生する割れ、ひび割れ、膨れ、剥離等の有無およびその程度を目視観察して記録するとともに、試験片の強度を測定し、凍結融解試験前後の強度変化率を算出してサイディング材の耐凍害性を予め設定された判断基準に従って評価する。
また、特許文献１に記載の凍結融解試験方法では、試験片を所定時間水中浸漬した後、試験片を密閉袋に密閉状態で収納して凍結融解させている。

特開平１０−２５３５２３号公報

しかしながら、近年、軽量化のために押出成形の特性を利用して中空構造を有するサイディング材が多く用いられるようになり、このような中空部を有する外壁材料に対して前記ＪＩＳおよび特許文献１に記載の凍結融解試験を実施すると、水中浸漬時に、中空部の内部に水が入り、その水が凍結時に膨張し、中空部の内部より試験片を破損してしまうという問題があり、その結果、本来の耐凍害性能を正確に評価できない場合があった。

本発明の目的は、中空部を有する外壁材料の耐凍害性能を正確に評価できる凍結融解試験方法を提供することである。

この目的を達成するために本発明の凍結融解試験方法は、以下の構成を備える。
すなわち、図面を参照して説明すると、本発明の凍結融解試験方法は、外壁材料からなる試験片１を所定時間水中浸漬した後、試験片１を試験片容器４に収納し、試験片容器４内に注水して冷却加熱し、試験片１を凍結、融解させる冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験前後の試験片１の状態を比較して外壁材料の耐凍害性能を評価するＪＩＳＡ
１４３５で示す凍結融解試験方法であって、中空部２を有する外壁材料に対して実施するにあたり、中空部２に発泡材３を現場発泡して予め設けておくことを特徴とする。

ここで、発泡材としては、水の凍結時の膨張力を緩和できるものであればよく、例えば、中空のゴムチューブのようなものを採用できる。
本発明によれば、試験片の中空部に予め発泡材が設けられているので、この発泡材が中空部内の空間を占めることで、中空部への水の浸入量を少なくすることができ、水の凍結膨張によって中空部内に亀裂が発生することを抑制できる。また、試験片と発泡材との隙間等に水が浸入しても、発泡材が水の凍結による膨張力を緩和することができ、膨張力による中空部内の亀裂発生を防止することができる。このようにして、中空部を有する試験片であっても、ＪＩＳに規定された試験方法によって、正確な評価を実施することができる。

本発明の凍結融解試験方法では、発泡材３としては、発泡スチロールが採用でき、例えば、ビーズ法ポリスチレンフォーム（ＥＰＳ）、ポリスチレンペーパー（ＰＳＰ）、押出法ポリスチレンフォーム（ＸＰＳ）、ポリエチレンフォーム（ＰＥ）、フェノールフォーム（ＰＦ）等を採用できる。
本発明によれば、耐水性が高く、浸透性のない発泡材が試験片の中空部に設けられているので、試験片と発泡材との隙間等に侵入した水が凍結膨張した際に、発泡材内部の多数の気泡が圧縮されることによって、膨張力が吸収され、膨張力による中空部内の亀裂発生を確実に防止することができる。また、発泡材は加工性に優れているので、発泡材を試験片の中空部の形状に応じた形状に容易に加工できる。

本発明の凍結融解試験方法では、発泡材３は、硬質ウレタンフォームによって形成されていることが好ましい。
本発明によれば、試験片の中空部に、現場発泡が可能な硬質ウレタンフォームが設けられているので、外壁材料の中空部が様々な形状であっても、その形状毎に発泡材を加工する必要がなく、個々の中空部の形状に応じて発泡材を充填することが容易にでき、試験をスムーズに実施することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態のＪＩＳＡ１４３５「建築用外壁材料の耐凍害性試験方法」によって規定されている凍結融解試験方法に用いられる試験片１を示す断面図である。図２は、試験片１の試験状態を説明する断面図である。
試験片１は、外壁材料となる厚さＴ０のサイディング材を幅Ｗ（約１００mm）、長さＬ（約４００mm）に切断したものである。ここで、サイディング材としては、例えば、セメント質原料を主原料として成型し養生・硬化された押出成型セメント板であり、図１に示すように、この押出成型セメント板は、幅方向に並設された複数の形状からなる複数の中空部２を有する中空構造となっている。

試験片１を用いて耐凍害性を評価する際には、図２に示すように、中空部２には発泡材３が充填される。この発泡材３は、内部に複数の独立気泡を有した硬質ウレタンフォームによって形成されている。このような構成によって、中空部２と発泡材３との隙間に侵入した水が凍結した際に、発泡材３が水の膨張力を吸収する緩衝材として作用するようになっている。また、発泡材３が、現場発泡が可能な硬質ウレタンフォームで形成されているので、試験片１の中空部２が複数の異なる形状で構成されていても、個々の中空部２の形状に対応した発泡材３を直接形成できるようになっている。

次に、本実施形態の凍結融解試験方法としての水中凍結・水中融解試験の具体的な手順について説明する。
まず、サイディング材を切断して形成された上述の試験片１の中空部２に、硬質ウレタンフォームを現場発泡させて充填し、発泡材３を形成する。この試験片１を４８時間水中浸漬し、水中浸漬が完了した状態での試験片１の強度を測定する。
次に、試験片１を図２に示すゴム製の試験片容器４に収納して、試験片容器４内に注水し密封する。試験片容器４は、凍結融解中、試験片１を常に約３mm厚の水で全面が覆うことができるように構成されている。このようにして、試験片１の全面を水中に維持する。

次に、試験片１を試験片容器４ごと冷却加熱する試験装置内にセットし、所定の冷熱サイクルを所定回数繰り返し、試験片１を凍結、融解させる。なお、この冷熱サイクルにおいて、冷却温度を−２０℃とし、融解温度を１０℃とし、１サイクルに要する時間は、３時間以上、５時間以内とし、融解に要する時間は１サイクルの２５％以上とする。冷熱サイクルの回数は、試験対象材料ごとに定める。
次に、冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験片１に発生する割れ、ひび割れ、膨れ、剥離等の有無およびその程度を目視観察して記録する。ここで、試験片１を光学顕微鏡を用いて緻密な観察を行うことが好ましい。また、試験片１の強度を測定して凍結融解試験前後の強度変化率を算出する。これらの目視観察の結果および強度変化率を予め設定された判断基準と比較して、サイディング材の耐凍害性を評価する。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）水中浸漬された試験片１の中空部２に、耐水性が高く浸透性のない発泡材３が予め充填されているので、この発泡材３が中空部２内の空間を占めることで、中空部２への水の浸入量を少なくすることができ、水の凍結膨張によって中空部２内に亀裂が発生することを抑制できる。従って、試験片１に中空部２が形成されていても、中空部２の無い試験片と同様の条件、すなわち、試験片１を水中に維持した状態で、冷熱サイクルを繰り返しても、中空部２内において亀裂が発生するのを抑止することができ、ＪＩＳＡ１４３５に規定された凍結融解試験方法による外壁材料の耐凍害性の評価を正確に行うことができる。

（２）試験片１と発泡材３との隙間等に水が浸入して凍結膨張しても、発泡材３内部の多数の独立気泡が圧縮されることによって、膨張力が吸収され、膨張力による中空部２内の亀裂発生を防止することができ、耐凍害性の評価をより正確に行うことができる。

（３）発泡材３が現場発泡の可能な硬質ウレタンフォームで形成されているので、外壁材料の中空部が様々な形状であっても、その形状毎に発泡材３を加工する必要がなく、個々の中空部２の形状に応じて現場発泡して発泡材３を容易に形成することができ、性能試験をスムーズに実施することができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、凍結融解試験の前後における目視観察および強度変化率によって耐凍害性を評価する方法を説明したが、本発明では、これに限らず、試験片１の厚さ寸法Ｔ０の変化（厚さ変化率）を特性値として耐凍害性を評価してもよく、または、質量変化率や長さ変化率、体積変化率によって評価してもよい。

また、発泡材３として、硬質ウレタンフォームに限らず、発泡スチロールでもよく、例えば、ビーズ法ポリスチレンフォーム（ＥＰＳ）、ポリスチレンペーパー（ＰＳＰ）、押出法ポリスチレンフォーム（ＸＰＳ）、ポリエチレンフォーム（ＰＥ）、フェノールフォーム（ＰＦ）等でもよい。
さらに、中空部２に設置するものとしては発泡材３に限らず、中空のゴムチューブのような緩衝材であってもよく、少なくとも、水の凍結時の膨張力を緩和できるものであればよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質等を限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質等の限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、押出成形セメント板に限らず、セメント質系、セラミック質系、金属系等の各種サイディング材の性能評価に利用できる。

本発明の第１実施形態に係る凍結融解試験方法に用いる試験片を示す断面図である。前記試験片の試験状態を示す断面図である。

符号の説明

１…試験片
２…中空部
３…発泡材（緩衝材）
４…試験片容器。

Claims

外壁材料からなる試験片を所定時間水中浸漬した後、当該試験片を試験片容器に収納し、この試験片容器内に注水して冷却加熱し、当該試験片を凍結、融解させる冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験前後の前記試験片の状態を比較して前記外壁材料の耐凍害性能を評価するＪＩＳＡ１４３５で示す凍結融解試験方法であって、
中空部を有する外壁材料に対して実施するにあたり、前記中空部に発泡材を現場発泡して予め設けておくことを特徴とする凍結融解試験方法。
請求項１に記載の凍結融解試験方法において、
前記発泡材は、硬質ウレタンフォームによって形成されていることを特徴とする凍結融解試験方法。