JP6391001B2

JP6391001B2 - 耐火集成材

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Publication number: JP6391001B2
Application number: JP2014152215A
Authority: JP
Inventors: 正之広田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: JP2016030896A

Description

本発明は、荷重を支持するための集成材からなる芯材と、この芯材の外側に設けられる燃え止まり層とを備える耐火集成材に関するものである。

木材は一般に、多くの長所を持っている。主なものとして、調湿性、衝撃安全性、断熱性、心身不調の低減、香りによるリラックス効果、わくわく感の向上、子供たちの情緒安定性の向上等があげられる。また、鉄骨といった既存の部材と比較し、トータルとしてのＣＯ_２の削減にも効果があり、有効利用が急務となっている。特に、間伐材などから製造した単板を利用した集成材は、構造的な性能も一様になり易く、比較的安定した供給も可能であり、活用が一段と増すものと考えられる。

一方、こうした集成材をはじめとする木材の最大の弱点が燃えてしまうことである。このため、壁・床・柱・梁等の木造部材は、燃え代分を見込んで燃え代設計が従来行われてきた。また、火災に面していない裏面の温度上昇を抑えるためにも、部材の厚みを増す方法は有効となる。しかし、その分、大きくなる部材は、コスト高、重量増、室の有効面積の低減を誘発する方向にあった。

さらに、１時間やそれ以上の耐火の性能として、燃え止まることが要求されるようになり、基準が一段と厳しいものとなった。このため、木造部材の厚みを増すだけでは対応が難しい。そこで、例えば図１１に示すように、燃え代層３の部分を厚くした上で芯材である荷重支持層１との間に、モルタル層からなる燃え止まり層２を入れた方式（例えば、特許文献１を参照）や、図１２に示すように、燃え代層３と芯材である荷重支持層１との間に、同じ石膏ボード４を幾重にも重ねて入れた方式（例えば、特許文献２を参照）などが提案されるようになり、燃え止まりが確保できるようになってきている。

特許第４８５７０３４号公報特許第４３５９２７５号公報

しかしながら、図１１、図１２のような方式によっても、部材が大きくなることは避けられず、コスト高、重量増、室の有効面積の低減等の問題を解決することはできない。このため、耐火性能を高めることにより、部材のスリム化を図ることができて、コスト高、重量増、室の有効面積の低減等の問題を解決することのできる耐火集成材の開発が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部材のスリム化を図ることのできる耐火集成材を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る耐火集成材は、荷重を支持する集成材からなる芯材と、芯材の外側に設けられ、断熱性を有し、不燃木材からなる第１燃え止まり層と、第１燃え止まり層の目地に接する部分に設けられ、加熱により増厚して断熱性を発現する目地部材とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火集成材は、上述した発明において、芯材の外側に設けられ、吸熱性および断熱性を有する無機質材料からなる第２燃え止まり層をさらに備え、第２燃え止まり層は、第１燃え止まり層の内側に設けられ、目地部材は、第１燃え止まり層の目地に接する第２燃え止まり層に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火集成材は、上述した発明において、第１燃え止まり層の外側に設けられる仕上げ材をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火集成材は、上述した発明において、目地部材を、シート状または液状のもので構成したことを特徴とする。

本発明に係る耐火集成材によれば、荷重を支持する集成材からなる芯材と、芯材の外側に設けられ、断熱性を有し、不燃木材からなる第１燃え止まり層と、第１燃え止まり層の目地に接する部分に設けられ、加熱により増厚して断熱性を発現する目地部材とを備える。ここで、第１燃え止まり層は、耐火性を有する被覆層ということができ、内側の芯材への燃焼の進行を遅らせる機能を有する。また、目地部材は、不燃木材からなる第１燃え止まり層の熱収縮や崩落等により第１燃え止まり層の目地に生じることがある隙間を埋める機能を有する。目地部材によって、第１燃え止まり層の熱収縮や崩落等による目地の隙間が塞がれ、第１燃え止まり層の断熱性能が維持される結果、第１燃え止まり層の層厚を薄くしても、火災時の断熱性を確保することができ、例えば、少なくとも１時間耐火の性能を確保可能である。また、燃え止まり層の厚さを薄くできるので、同じ断面積の芯材を有する耐火仕様の部材において、部材全体の断面積を小さくできる。したがって、本発明によれば、所定の耐火性能を有しつつ、部材のスリム化が図られた耐火集成材を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火集成材によれば、芯材の外側に設けられ、吸熱性および断熱性を有する無機質材料からなる第２燃え止まり層をさらに備え、第２燃え止まり層は、第１燃え止まり層の内側に設けられ、目地部材は、第１燃え止まり層の目地に接する第２燃え止まり層に設けられるので、第２燃え止まり層に目地部材を設けた場合でも、第１燃え止まり層の熱収縮や崩落等による目地の隙間を埋めることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火集成材によれば、第１燃え止まり層の外側に設けられる仕上げ材をさらに備えるので、第１燃え止まり層の外側に仕上げ材を設けた場合であっても、目地部材によって第１燃え止まり層の熱収縮や崩落等による目地の隙間を埋めることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火集成材によれば、目地部材を、シート状または液状のもので構成したので、目地部材を第１燃え止まり層の目地に接する部分に設ける際に、第１燃え止まり層の目地に接する部分への貼付または塗布などにより容易に施工することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態１を示す概略断面図である。図２は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態１を示す概略斜視断面図である。図３は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態１の作用を説明する側断面図である。図４は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態１の作用を説明する側断面図である。図５は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態１の作用を説明する側断面図である。図６は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態２を示す概略断面図である。図７は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態２を示す概略斜視断面図である。図８は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態２の変形例を示す概略断面図である。図９は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態１の変形例を示す概略断面図である。図１０は、本発明に係る耐火集成材の実施の形態２の変形例を示す概略断面図である。図１１は、従来の特許文献１に記載されている部材の一例を示す断面図である。図１２は、従来の特許文献２に記載されている部材の一例を示す断面図である。

以下に、本発明に係る耐火集成材の実施の形態（実施の形態１、２）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態１について図１〜図５を参照しながら説明する。
図１および図２に示すように、本実施の形態１に係る耐火集成材１０は、芯材１２と、第２燃え止まり層１４と、第１燃え止まり層１６と、仕上げ材１８と、目地部材２０とを備えるものである。

芯材１２は、荷重を支持する集成材（木材）からなる。芯材１２としては、例えばスギやカラマツ等からなる一般的な集成材を用いて構成することができる。

第２燃え止まり層１４は、耐火性を有する被覆層であり、芯材１２の外側に設けられ、吸熱性および断熱性を有する無機質材料からなるものである。この第２燃え止まり層１４は、火災時においては、外側の第１燃え止まり層１６が火災によりその機能を失った後であっても、隣接する内側の芯材１２への熱の伝達を防止し、芯材１２を炭化や燃焼させない機能を持っており、芯材１２への熱伝導を抑制する作用を発揮する。第２燃え止まり層１４をなす無機質材料としては、強化石膏ボード、石膏ボード、ケイカル板（ケイ酸カルシウム板）等のボード状の材料を用いることができる。また、その厚さは、用途に応じて適宜調整可能である。厚くすると、熱伝導を抑制する効果は向上する。これらのボードは、重ねて所定の厚さにしてもよい。ここで、強化石膏ボード、石膏ボード、ケイカル板（ケイ酸カルシウム板）等の材料は、極めて安価に入手できるとともに、高い断熱性と吸熱性とを有することから、第２燃え止まり層１４として好適である。

第１燃え止まり層１６は、耐火性を有する被覆層であり、第２燃え止まり層１４の外側に設けられるものである。この第１燃え止まり層１６は、火災時においては、その断熱性により隣接する内側の第２燃え止まり層１４への燃焼の進行を遅らせる機能を持ち、第２燃え止まり層１４への熱伝導を抑制する作用を発揮する。この第１燃え止まり層１６としては、燃えにくい不燃性の材料、例えば木材にホウ酸等の薬剤を含浸させて不燃処理した不燃木材を用いることができる。また、第１燃え止まり層１６の厚さは用途に応じて適宜調整可能であるが、例えば１５ｍｍ〜４５ｍｍ程度とするのが好ましく、３０ｍｍ程度とするのがより好ましい。

このように、上記の燃え止まり層１４、１６は、耐火性を有する被覆層ということができ、外側の第１燃え止まり層１６は内側の第２燃え止まり層１４への燃焼の進行を遅らせる機能を持っている。また、内側の第２燃え止まり層１４は、外側の第１燃え止まり層１６が火災により上記機能を失った後に、芯材１２への熱の伝達を防止し、芯材１２を炭化や燃焼させない機能を持つものである。

仕上げ材１８は、木材からなり、第１燃え止まり層１６の外側に木質感を付与するために設けられる。したがって、耐火集成材１０の外表面１８ａは、この仕上げ材１８によって木質感や木目調の外観を呈している。仕上げ材１８は、木材や集成材等の木質材料であることが望ましいが、クロス材等の建築用仕上げ材を用いてもよい。仕上げ材１８の厚さは、例えば３ｍｍ〜３０ｍｍ程度とすることが好ましいが、もちろん、これよりも薄くして、燃え代としてほとんど機能しないように構成しても構わない。

目地部材２０は、第１燃え止まり層１６の横目地２２（目地）に接する部分に設けられ、加熱により増厚して断熱性を発現するものである。この目地部材２０は、不燃木材からなる第１燃え止まり層１６の熱収縮や崩落等により第１燃え止まり層１６の横目地２２に生じることがある隙間を埋める機能を有する。この目地部材２０によって、第１燃え止まり層１６の熱収縮や崩落等による横目地２２の隙間が塞がれ、第１燃え止まり層１６の断熱性能が維持される結果、第１燃え止まり層１６の層厚を薄くしても、火災時の断熱性を確保することができ、例えば、少なくとも１時間耐火の性能を確保可能である。

この目地部材２０の作用について図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、目地部材２０がなく、熱収縮や崩落等により上下間の第１燃え止まり層１６の横目地２２に隙間２４が生じた場合の耐火集成材の側断面図、図４は、第１燃え止まり層１６の横目地２２に接する部分に、あらかじめ目地部材２０を設けた場合の加熱前の耐火集成材の側断面図、図５は、加熱後の耐火集成材の側断面図である。いずれの図も仕上げ材１８の図示を省略している。

図３に示すように、仮に目地部材２０がない場合には、熱収縮や崩落等により第１燃え止まり層１６の横目地２２に上下方向の隙間２４が生じる。この隙間２４は、例えば２０ｍｍ程度の高さになることがある。この隙間２４によって、第１燃え止まり層１６および第２燃え止まり層１４の断熱性が低下し、芯材１２に炭化を発生させるような事態が生じることがある。このような事態を未然に防止するため、例えば、第２燃え止まり層１４の厚みを増すなどの対策をとることがある。しかしながら、このような対策では、部材断面積の増大を招くこととなる。そこで、図４に示すように、第１燃え止まり層１６の横目地２２に接する部分を切削すること等によって形成した凹部などに、本発明の目地部材２０を設ける。加熱時には、図５に示すように、目地部材２０は増厚して熱収縮や崩落等による隙間を埋めるように作用することから、目地部材２０は隙間の発生を防止して第１燃え止まり層１６の断熱性能を維持することや、スリム化が図られた部材の大きさを維持することに寄与する。

目地部材２０は、熱を受けると発泡して著しく厚みを増し、断熱性を発現するシート状または液状の発泡性断熱材で構成することができる。こうすることで、目地部材２０を第１燃え止まり層１６の横目地２２に接する部分に設ける際に、第１燃え止まり層１６の横目地２２に接する部分への貼付または塗布などにより容易に施工することができる。なお、シート状または液状の目地部材２０を、第１燃え止まり層１６の横目地２２に接する部分に例えば１〜５ｍｍ程度埋め込むようにして施工してもよい。

目地部材２０は、図４および図５の左上部分に示すように、横目地２２で突き合わせ配置した上下の第１燃え止まり層１６の対向する上下端部にそれぞれ設けてもよい。また、図４および図５の左下部分に示すように、横目地２２で突き合わせ配置した上下の第１燃え止まり層１６のうち下側の第１燃え止まり層１６の上端部のみに設けてもよい。つまり、上下の第１燃え止まり層１６のいずれか一方の上端部または下端部に設けてもよい。このようにしても、熱収縮や崩落等による隙間を埋めることができる。

また、目地部材２０は、図４および図５の右上部分に示すように、第１燃え止まり層１６の外側に仕上げ材１８がなく、第１燃え止まり層１６の外表面が仕上げ材としての機能を兼ねる場合には、第１燃え止まり層１６の内側（芯材１２に近い側）に部分的に設けてもよい。このようにすると、目地部材２０は第１燃え止まり層１６の外表面から見えなくなる。また、図４および図５の右下部分に示すように、第１燃え止まり層１６ではなく、第１燃え止まり層１６に接面する第２燃え止まり層１４の外表面の一部を切削等して凹部を作り、この凹部に目地部材２０を設けてもよい。この場合、熱収縮や崩落等時に想定される隙間の高さに対応したシート状のものや液状のものを埋め込み設置してもよい。このようにしても、熱収縮や崩落等による隙間を埋めることができる。

このように、本実施の形態１の耐火集成材１０によれば、燃え止まり層が、第２燃え止まり層１４と第１燃え止まり層１６とによる機能・材料の異なる２層からなり、第１燃え止まり層１６の目地に接する部分には目地部材２０が設けられる。この構成によれば、目地部材２０によって、第１燃え止まり層１６の目地の開き（隙間）の発生が防止され、第１燃え止まり層１６の断熱性能が維持される結果、第２燃え止まり層１４および第１燃え止まり層１６の層厚を薄くしても、火災時の断熱性を確保することができ、例えば、少なくとも１時間耐火の性能を確保可能である。また、燃え止まり層全体の厚さを薄くできるので、同じ断面積の芯材を有する耐火仕様の部材において、部材全体の断面積を小さくできる。したがって、本実施の形態１によれば、所定の耐火性能を有しつつ、部材のスリム化が図られた耐火集成材を提供することができる。

さらに、本実施の形態１によれば、耐火集成材の断面積に占める芯材による木材部分の面積を大きくすることができるので、同じ断面積の耐火仕様の部材において、特に構造上重要な芯材部分に木材を多く使用できる。しかも、本実施の形態１の耐火集成材は、現場で加工が可能であるとともに、施工性が良く、木質感が損なわれない。この耐火集成材を用いれば、木造架構の自由度を高めることができる。また、外側に設ける第１燃え止まり層１６として、無機質の不燃木材を使用できるため、耐候性がよい。また、第２燃え止まり層１４として、低コストで調達可能な強化石膏ボード、石膏ボード、ケイカル板（ケイ酸カルシウム板）等を使用できるため、製作コストを安価に抑えることができる。したがって、本実施の形態１によれば、部材のスリム化を図ることができて、コスト高、重量増、構造材の断面積、室の有効面積の低減といった問題を解決することが可能である。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図６および図７を参照しながら説明する。
図６および図７に示すように、本実施の形態２に係る耐火集成材１００は、芯材１２と、芯材１２の外側に設けた第１燃え止まり層１６と、第１燃え止まり層１６の横目地２２に接する部分に設けた目地部材２０とを備えるものである。芯材１２、目地部材２０は、上記の実施の形態１で説明したものと同様のものであることから、これらについての詳細な説明は省略する。

本実施の形態２の第１燃え止まり層１６は、耐火性を有する被覆層であり、断熱性を有し、耐火集成材１００に木目調の外観や木質感を付与する仕上げ材としての機能も兼ねている。したがって、耐火集成材１００の外表面１６ａはこの第１燃え止まり層１６によって木目調の外観を呈している。必要に応じて、この外側に仕上げ材を設けてもよい。この第１燃え止まり層１６としては、外面側が木目調の外観や木質感を呈するような燃えにくい不燃性の材料、例えば木材にホウ酸等の薬剤を含浸させて不燃処理した不燃木材を用いることができる。

第１燃え止まり層１６は、耐火性を有する被覆層ということができ、内側の芯材１２への燃焼の進行を遅らせる機能を持っている。このように、本実施の形態２の耐火集成材１００によれば、第１燃え止まり層１６と、第１燃え止まり層１６の横目地２２に接する部分に設けた目地部材２０とからなる。この構成によれば、目地部材２０によって、熱収縮や崩落等時の第１燃え止まり層１６の横目地２２における開き（隙間）の発生が防止され、第１燃え止まり層１６の断熱性能が維持される結果、第１燃え止まり層１６の層厚を薄くしても、火災時の断熱性を確保することができ、例えば、少なくとも１時間耐火の性能を確保可能である。また、燃え止まり層全体の厚さを薄くできるので、同じ断面積の芯材を有する耐火仕様の部材において、部材全体の断面積を小さくできる。したがって、本実施の形態２によれば、所定の耐火性能を有しつつ、部材のスリム化が図られた耐火集成材を提供することができる。

さらに、本実施の形態２によれば、耐火集成材の断面積に占める芯材による木材部分の面積を大きくすることができるので、同じ断面積の耐火仕様の部材において、特に構造上重要な芯材部分に木材を多く使用できる。しかも、本実施の形態２の耐火集成材は、現場で加工が可能であるとともに、施工性が良く、木質感が損なわれない。この耐火集成材を用いれば、木造架構の自由度を高めることができる。また、外側に設ける第１燃え止まり層１６として、無機質の不燃木材を使用できるため、耐候性がよい。したがって、本実施の形態２によれば、部材のスリム化を図ることができて、重量増、構造材の断面積、室の有効面積の低減といった問題を解決することが可能である。

上記の実施の形態２において、図８に示すように、第１燃え止まり層１６の外側にさらに仕上げ材１８を設けることにより耐火集成材１０１を構成してもよい。このようにしても、上記の実施の形態２と同一の作用効果を奏することができる。

なお、上記の実施の形態１および２では、独立柱を想定した場合の耐火集成材の構成について説明したが、本発明はこれに限るものではない。つまり本発明に係る耐火集成材を、耐火性能を有する他の平面部材、例えば鉄筋コンクリート製スラブや防火壁等に接する形態で使用してもよい。この場合、すなわち梁や壁付き柱として使用する場合には、例えば図９および図１０に示すように、床スラブまたは壁である平面部材２８に接する部分の燃え止まり層および目地部材２０は省略することもできる。

以上説明したように、本発明に係る耐火集成材によれば、荷重を支持する集成材からなる芯材と、芯材の外側に設けられ、断熱性を有し、不燃木材からなる第１燃え止まり層と、第１燃え止まり層の目地に接する部分に設けられ、加熱により増厚して断熱性を発現する目地部材とを備える。ここで、第１燃え止まり層は、耐火性を有する被覆層ということができ、内側の芯材への燃焼の進行を遅らせる機能を有する。また、目地部材は、不燃木材からなる第１燃え止まり層の熱収縮や崩落等により第１燃え止まり層の目地に生じることがある隙間を埋める機能を有する。目地部材によって、第１燃え止まり層の熱収縮や崩落等による目地の隙間が塞がれ、第１燃え止まり層の断熱性能が維持される結果、第１燃え止まり層の層厚を薄くしても、火災時の断熱性を確保することができ、例えば、少なくとも１時間耐火の性能を確保可能である。また、燃え止まり層の厚さを薄くできるので、同じ断面積の芯材を有する耐火仕様の部材において、部材全体の断面積を小さくできる。したがって、本発明によれば、所定の耐火性能を有しつつ、部材のスリム化が図られた耐火集成材を提供することができる。

また、本発明に係る他の耐火集成材によれば、芯材の外側に設けられ、吸熱性および断熱性を有する無機質材料からなる第２燃え止まり層をさらに備え、第２燃え止まり層は、第１燃え止まり層の内側に設けられ、目地部材は、第１燃え止まり層の目地に接する第２燃え止まり層に設けられるので、第２燃え止まり層に目地部材を設けた場合でも、第１燃え止まり層の熱収縮や崩落等による目地の隙間を埋めることができる。

また、本発明に係る他の耐火集成材によれば、第１燃え止まり層の外側に設けられる仕上げ材をさらに備えるので、第１燃え止まり層の外側に仕上げ材を設けた場合であっても、目地部材によって第１燃え止まり層の熱収縮や崩落等による目地の隙間を埋めることができる。

また、本発明に係る他の耐火集成材によれば、目地部材を、シート状または液状のもので構成したので、目地部材を第１燃え止まり層の目地に接する部分に設ける際に、第１燃え止まり層の目地に接する部分への貼付または塗布などにより容易に施工することができる。

以上のように、本発明に係る耐火集成材は、荷重を支持するための集成材からなる芯材と、この芯材の外側に設けられる燃え止まり層とを備える耐火集成材に有用であり、特に、部材のスリム化を図るのに適している。

１０，１００，１０１耐火集成材
１２芯材
１４第２燃え止まり層
１６第１燃え止まり層
１８仕上げ材
１８ａ，１６ａ外表面
２０目地部材
２２横目地（目地）
２４隙間
２８平面部材（床スラブまたは壁）

Claims

荷重を支持する集成材からなる芯材と、
芯材の外側に設けられ、断熱性を有し、不燃木材からなる第１燃え止まり層と、
第１燃え止まり層の目地に接する部分に設けられ、加熱により増厚して断熱性を発現する目地部材とを備えることを特徴とする耐火集成材。
芯材の外側に設けられ、吸熱性および断熱性を有する無機質材料からなる第２燃え止まり層をさらに備え、
第２燃え止まり層は、第１燃え止まり層の内側に設けられ、
目地部材は、第１燃え止まり層の目地に接する第２燃え止まり層に設けられることを特徴とする請求項１に記載の耐火集成材。
第１燃え止まり層の外側に設けられる仕上げ材をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火集成材。