JP6619895B2 - 木造建築物の耐火外壁構造 - Google Patents

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Description

本発明は、木造建築物の耐火外壁構造に関するものである。
最近、木造耐火建築物に関する研究がさかんに行われている。その背景としては、国の主導による木材のさらなる利用の推進、木造建築物の一層の普及、都市部における地震等による防災の観点からの建築物の耐火性能の向上などが挙げられる。
木造耐火建築物を構築するためには、建築物の主要構造部である、外壁、床、梁、柱、屋根、階段を耐火構造とすることが求められる。また、木造耐火建築物には、火災が発生しその消火後も、その建築物が倒壊せずに自立していることが求められる。
建築物の外壁が耐火構造であると認められるためには、耐火性能を評価する試験を行い基準に合格しなければならない。評価試験方法はJIS−A−1304に規定されている。その試験方法は、外壁構造の試験体を屋外側からの加熱または屋内側からの加熱を計2回行う。加熱条件はISO−834で規定されており、その条件は、試験体を設置した炉内の温度を1時間かけて約950℃まで上昇させた後、加熱を止めてそのまま3時間放置するといったものである。
従来の木造建築物の耐火外壁構造としては、火災が発生した時に木材で構成された構造部材が炭化や着火しないよう、構造部材が不燃材料で被覆された構造がある。その構造では、構造部材の屋内側に不燃性の内装部材が配置され、屋外側に不燃性の外装部材が配置されている。特に、外装部材については、さかんに研究開発が行われている。従来の木造建築物の耐火外壁構造としては、特許文献1及び特許文献2に記載された構造が知られている。
特許文献1には、木材で構成された構造部材の屋外側の外装部材が軽量気泡コンクリートパネルを突き付け接合してからなる第1被覆層と、ケイ酸カルシウム板を突き付け接合してからなる第2被覆層とが積層されて構成されるとともに、第1被覆層が屋外側に設置され、軽量気泡コンクリートパネルの目地部と、ケイ酸カルシウム目地部とが、互いに重ならないようにした構造が開示されている。
特許文献2には、外装部材が一種類のケイ酸カルシウム板であるが、ケイ酸カルシウム板の厚さ寸法と密度とが異なる二種類のケイ酸カルシウムを用いていた構造が開示されている。この構造では、ケイ酸カルシウム板を三枚、重ね張りし、かつケイ酸カルシウム板同士の目地部が重ならないようにしている。
特開2005−299194号公報 特開2011−256536号公報
従来の木造建築物の耐火外壁構造の外装部材として、種類の異なる材料を複数重ねて張り合わせた構造や、同じ材料を複数重ねて張り合わせた構造が挙げられる。特許文献1の外壁構造では、軽量気泡コンクリートパネルとケイ酸カルシウム板との二種類の外装部材が用いられると共に、外装部材の目地部を互いにずらす必要があった。また、特許文献2の外壁構造では、外装部材として比重と厚さの異なるケイ酸カルシウム板を重ね張りし、かつ目地部を互いにずらす必要があった。外装部材を数種類或いは複数重ねて張り合わせて、また目地部を互いにずらすのは耐火性能を高めるためである。
しかし、外装部材が数種類存在すると、材料の調達や品質管理が非常に手間となり、コストアップに繋がっていた。また、外装部材を複数施工することにより工数が増加し、工期が長くなる場合があった。さらに外装部材の目地部を互いにずらす必要があったため、設計及び施工が複雑になり工期も長くなる傾向があった。
そこで本発明は、このような従来技術の有する課題を解決するものであり、耐火性能を有し、施工が容易であると共に低コストの木造建築物の耐火外壁構造を提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく、本発明は、以下の[1]〜[8]に関する。
[1]木造建築物の耐火外壁構造であって、木材で構成された構造部材の屋外側に取り付けられた構造用面材と、構造用面材の屋外側の面に取り付けられた胴縁材と、胴縁材の屋外側の面に外装部材として配置され、パネル本体部及びパネル本体部における構造部材と対面する室内面上に形成された塗膜層を有する一層の軽量気泡コンクリートパネルと、を備え、軽量気泡コンクリートパネルは、密度dが200kg/m以上550kg/m以下であり、かつ厚さtが45mm以上100mm以下であり、かつ強熱減量値αが5wt%以上15wt%以下であり、かつd(kg/m)×t(mm)×α(wt%)÷100000の値が3325以上15000以下であり、塗膜層は、パネル本体部を構成する全固形分に対して、2wt%以上6wt%以下の輻射熱吸収反射成分を有し、強熱減量値αは、α(wt%)=(重量A−重量B)×100/重量Bにより算出され、重量Aは、恒量である軽量気泡コンクリートパネルの粉末であり、重量Bは、重量Aである粉末を1000℃で1時間加熱した後の重量である、ことを特徴とする。
また、[2]輻射熱吸収反射成分は、炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム或いは二酸化チタンから選ばれる一種以上であってもよい。
また、[3]軽量気泡コンクリートパネルの密度dは、250kg/m以上400kg/m以下ああってもよい。
また、[4]軽量気泡コンクリートパネルの厚さtは、45mm以上75mm以下であってもよい。
また、[5]軽量気泡コンクリートパネルの強熱減量値αは、8wt%以上13wt%以下であってもよい。
また、[6]d(kg/m)×t(mm)×α(wt%)÷100000の値は、5000以上150000以下であってもよい。
また、参考例である耐火外壁構造において、パネル本体部は、パネル本体部を構成する全固形分に対して、1wt%以上20wt%以下の輻射熱吸収反射成分を有することとしてもよい。
また、軽量気泡コンクリートパネルは、パネル本体部における構造部材と対面する室内面上に形成された塗膜層をさらに有し、塗膜層が輻射熱吸収反射成分を含有することとしてもよい。
また、[7]塗膜層が、輻射熱吸収反射成分を5wt%以上80wt%以下含む塗料を、パネル本体部における室内面の単位面積当たり0.7kg/m以上10kg/m以下の量で室内面上に塗布して形成されていることとしてもよい。
かかる構成では、外装部材として軽量気泡コンクリートパネルを備えている。この軽量気泡コンクリートパネルは、上述した設計パラメーターを有しているため、充分なパネル強度が確保され、パネル重量の増加を抑制しつつ、高い耐火性能を発揮することが可能である。パネル重量の増加が抑制されるので、施工性や建築物の耐震性の低下が抑制される。また、外装部材が一層の軽量気泡コンクリートパネルであるので、目地部を互いにずらすといった作業も不要になる。従って、施工が簡易でありかつ低コストの木造建築物の耐火外壁構造を実現できる。
ここで、軽量気泡コンクリートの設計パラメーターと耐火性能との関係について詳細に説明する。木造建築物の耐火外壁構造における外装部材を一層の軽量気泡コンクリートパネルで構成するには、軽量気泡コンクリートパネルの耐火性能と大きく関わる以下の3個のパラメーターを考慮して、軽量気泡コンクリートパネルを設計する必要がある。3個のパラメーターとは、(1)軽量気泡コンクリートパネルの密度、(2)軽量気泡コンクリートパネルの厚さ、及び(3)軽量気泡コンクリートが有する「水」の量、つまり軽量気泡コンクリートを構成するケイ酸カルシウム水和物が有する「水」の量である。
軽量気泡コンクリートパネルの耐火性能を決める要因は何であるか、本発明者らは鋭意研究を重ねた。研究の結果、本発明者らは、軽量気泡コンクリートパネルの耐火性能は、軽量気泡コンクリートが有する「水」の量で決まることを見出した。ここで述べる「水」は、軽量気泡コンクリートを構成しているケイ酸カルシウム水和物が有する「水」である。つまり、ケイ酸カルシウムに水和している「水」である。軽量気泡コンクリートパネルの耐火性能は、ケイ酸カルシウム水和物が有する「水」の量が多いほど向上する。
ここで、軽量気泡コンクリートパネルの密度を大きくすることで、ケイ酸カルシウム水和物の絶対量が増えるため、耐火性能は向上する。逆に密度が小さくなると、耐火性能は低下する。一方、密度を大きくすることで、パネル重量が増えるため、施工性が低下したり、建物重量の増加により耐震性能の低下する場合がある。また、密度を下げすぎると、軽量気泡コンクリートパネルの物理的強度が不足する場合がある。
また、軽量気泡コンクリートパネルの厚さを大きくすることで、ケイ酸カルシウム水和物の絶対量が増えるため、耐火性能は向上する。逆に厚さが小さくなると、耐火性能は低下する。一方、軽量気泡コンクリートパネルの厚さが増えることで、施工性が低下したり、建物重量の増加により耐震性能が低下する場合がある。また、厚さが薄すぎると、軽量気泡コンクリートパネルの物理的強度が不足する場合がある。
また、軽量気泡コンクリートが有する水の量、つまり軽量気泡コンクリートパネルを構成するケイ酸カルシウム水和物が有する水の量が増えると、耐火性能は向上する。逆にケイ酸カルシウム水和物が有する水の量が下がると、耐火性能は低下する。しかし、軽量気泡コンクリート中のケイ酸カルシウム水和物が有する水を実際に定量することは困難である。そこで、本発明では軽量気泡コンクリートが有する水の量は、軽量気泡コンクリートを加熱して減少した重量を軽量気泡コンクリートが有する水の量と定義する。その値を「強熱減量値」と定義する。従って、強熱減量値の値が大きいほど耐火性能が高いと言える。
上述したように、外壁構造に用いる軽量気泡コンクリートパネルは、耐火性能に深く関連する強熱減量値のみを考慮して設計することは適当でない。すなわち、耐震性能や施工性などに関わるパネル強度やパネル重量と関係がある軽量気泡コンクリートパネルの厚さや密度を、併せて考慮する必要がある。
本発明者らは前記の3個のパラメーターについて鋭意検討を重ねた結果、本発明の木造建築物の耐火外壁構造は、その外装部材が一層の軽量気泡コンクリートパネルであり、その密度dが200kg/m以上550kg/m以下であり、かつその厚さtが45mm以上100mm以下であり、かつその強熱減量値αが5wt%以上15t%以下であり、かつd(kg/m)×t(mm)×α(wt%)÷100000の値が3000以上30000以下であり、かつ前記軽量気泡コンクリートパネルを構成する全固形分に対して、輻射熱吸収反射成分を1wt%以上20wt%以下含有していることに至った。
輻射熱吸収反射成分とは、輻射熱を吸収または反射する成分を指す。軽量気泡コンクリートパネルが、輻射熱吸収反射成分を含有するパネル本体を有する場合には、耐火外壁構造の屋外からの火災に対して、前記成分が、その加えられた輻射熱を吸収または反射するため、木材で構成された構造部材に伝達される火災の熱を減少させ、木材で構成された構造部材の炭化や着火を防ぐことができる。
また、軽量気泡コンクリートパネルが、パネル本体部の室内面上に形成された輻射熱吸収反射成分を含有する塗膜層を有する場合には、本発明の塗膜層を有する軽量気泡コンクリートパネルで構成された耐火外壁構造の屋外からの火災に対して、塗膜層中に存在する輻射熱吸収反射成分が、その加えられた輻射熱を吸収または反射するため、木材で構成された構造部材に伝達される火災の熱を減少させ、木材で構成された構造部材の炭化や着火を防ぐことができる。
本発明によれば、耐火性能を有し、施工が容易であると共に低コストの木造建築物の耐火外壁構造を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る木造建築物の耐火外壁構造の一部を切り欠いて示す斜視図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る木造建築物の耐火外壁構造を示す水平断面図である。 図3の(a)部は、参考例に係る軽量気泡コンクリートパネルを示す図であり、図3の(b)部は、実施形態に係る軽量気泡コンクリートパネルを示す図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る木造建築物の耐火外壁構造の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態として、木造枠組壁工法の枠組体に耐火外壁構造を適用した例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る耐火外壁構造の一部を切り欠いて示す斜視図である。図2は、本発明の一実施形態に係る耐火外壁構造を示した水平断面図である。
ここで、「木造建築物」とは、柱、梁、桁などの主要構造部材を木材でつくった建築物の総称であり、建築物の構法とは、木造軸組工法や木造枠組壁工法などの構法をいう。「木材」とは、木製の材料のことをいい、木材繊維を加工して形成される木質材料も含む。「構造部材」とは、木造軸組構法の軸組材(梁、柱、筋交い等)や木造枠組壁構法の枠組体といった建築物の荷重および外力を支える主要な部分をいう。「耐火構造」、「耐火性能」の用語の意義は、建築基準法第2条および建築基準法施行令第107条に定めるものと同義である。
<耐火外壁構造1>
図1、図2に示されるように、本実施形態に係る耐火外壁構造1は、建物の屋内と屋外とを仕切る壁体であり、枠組壁工法に用いられる構造を採用している。耐火外壁構造1は、構造部材2と、構造部材2の屋内側に設けられた内装部材3と、構造部材2の屋外側に設けられた外装部材4と、を備えている。
<構造部材2>
構造部材2は、壁体の骨格となる部材であり、建築物の荷重および外力を支える。構造部材2は、複数のたて枠材21と、複数のたて枠材21の上端同士を連結する上枠材22と、複数のたて枠材21の下端同士を連結する下枠材23と、を有している。そして、構造部材2の屋外側の面には、構造用面材24がたて枠材21に取り付けられて配置されている。
たて枠材21、上枠材22および下枠材23は、いずれも枠組壁工法用の木材として知られる例えば38mm×89mmの断面寸法を備えた長尺の木製部材であり、釘またはビス等で互いに止め付けられている。たて枠材21は、455mm以下の水平間隔で等間隔に立設されている。
構造用面材24は、たて枠材21と上枠材22と下枠材23とで構成された骨組に釘打ちで固定され、屋外側の面を構成している。このように、たて枠材21と、上枠材22と、下枠材23と、構造用面材24とが一体化されることにより、構造部材2としての性能を発揮する。
構造用面材24は、例えば厚さが9mm、密度が0.55g/cmの日本農林規格に適合する構造用合板を用いることができる。また、構造用面材24としては、例えば9mm以上の構造用合板、厚さが9mm以上の構造用パネル、厚さが9mm以上のパーティクルボード、厚さが12mm以上のシージングボード等の木質系ボードや、厚さが12mm〜25mmの硬質木片セメント板、厚さが9mm以上のパルプセメント板、厚さが9mm以上のフレキシブル板、厚さが9mm以上のケイ酸カルシウム板、厚さが9mm以上の火山性ガラス質複層板や、厚さが12mm以上の石膏ボード等を用いることができる。
<断熱材25>
耐火外壁構造1の建築様式は木造枠組壁工法であるので、互いに隣り合うたて枠材21間に断熱材25が充填されていることが断熱性能の向上の点から好ましい。断熱材25としては、例えば密度24kg/mのグラスウールや、ロックウールなどを用いることができる。なお、耐火外壁構造1の建築様式が木造軸組工法である場合には、柱と間柱の間及び間柱と間柱の間に断熱材が充填してもよい。
<内装部材3>
内装部材3は、壁体の屋内側の壁面を構成し、屋内で発生した火災などの炎から構造部材2を保護する。内装部材3は、構造部材2の屋内側に取り付けられた強化石膏ボードによる内装下張層31と、内装下張層31の屋内側に積層された強化石膏ボードによる内装上張層32とを有している。
内装下張層31は、複数の強化石膏ボードの小口面を互いに突き合わせ接合して構成されている。内装下張層31は、石膏ボード用の釘によって構造部材2に固定されている。
内装上張層32は、複数の強化石膏ボードの小口面を互いに突き合わせ接合して構成されている。内装上張層32は、石膏ボード用の釘によって、内装下張層31を貫通して構造部材2に固定されている。
これら強化石膏ボードの厚さは21mm以上であり、かさ比重が0.75以上のものを用いることが好ましい。このような強化石膏ボードによれば、屋内での火災発生時に強化石膏ボード内の水分が火災の熱によって水蒸気化されるため、火災の熱を消費して熱の伝達を遅らせることが可能になる。従って、構造部材2の炭化や着火を防ぐことができ、屋内側からの熱に対する耐火性能を確保することができる。なお、内装部材3は、内装下張層31と内装上張層32との間に挟み込まれたアルミニウム箔を有していてもよい。
<外装部材4>
外装部材4は、壁体の屋外側の壁面を構成し、屋外で発生した火災などの炎から構造部材2を保護する。外装部材4は、構造部材2の屋外側の面に形成された防水層41と、防水層41の屋外側の面に形成された通気層42(図2参照)と、通気層42の屋外側に配置された軽量気泡コンクリートパネル層43と、を有している。
防水層41は、外装部材4の隙間から染み込んだ雨水などから構造部材2を保護し、構造用面材24の屋外側の面に接着材、テープやステープルなどにより貼り付けられている。防水層41としてはJIS―A―6006によるアスファルトフェルトやJIS―A―6111による透湿防水シートを用いることが好ましい。
通気層42は、上下方向に空気を通流させて湿気による構造部材2の腐食を防ぐ。通気層42は、防水層41の屋外側に複数の胴縁材42aを水平方向に所定間隔を空けて設置することにより構成されている。胴縁材42aにより、防水層41と軽量気泡コンクリートパネル層43との間であって互いに隣り合う胴縁材42aの間に、外装部材4の下端部から上端部に連通する空間が形成される。胴縁材42aは、例えばすぎ材からなる18mm×90mmの断面寸法を備えた細長い薄板状の部材である。胴縁材42aは、釘やビス等によって構造部材2に固定されている。
軽量気泡コンクリートパネル層43は、胴縁材42aの屋外側の面に複数の軽量気泡コンクリートパネル44を突き付け接合して構成されている。
軽量気泡コンクリートパネル44は、板状に成型されたパネルであり、軽量、高断熱性、高加工性、高耐火性能といった優れた特性を有している。従って、軽量気泡コンクリートパネルは、超高層ビルから一般住宅まで、幅広い分野で数多くの建築に採用されている。例えば、軽量気泡コンクリートパネルは、外壁、間仕切り、床、屋根等の部位に使われている。軽量気泡コンクリートパネルは、珪酸質原料、石灰質原料、水および発泡剤などを混合して得られたスラリーを型枠に注入し、混合物を発泡させる。続いて、半硬化状になった混合物をオートクレーブで高温高圧蒸気養生して得られる
軽量気泡コンクリートパネル44は、板状のパネル本体部44aを有する。参考例では、軽量気泡コンクリートパネル44は、パネル本体部44aと同義である。軽量気泡コンクリートパネル44はビス打ちなどによって構造部材2に固定されている。軽量気泡コンクリートパネル44を形成するパネル本体部44aは、その密度dが200kg/m以上550kg/m以下であり、かつその厚さtが45mm以上100mm以下であり、かつその強熱減量値αが5wt%以上15wt%以下であり、かつd(kg/m)×t(mm)×α(wt%)÷100000の値が3000以上30000以下であり、かつ前記軽量気泡コンクリートパネル44を構成する全固形分に対して、輻射熱吸収反射成分Sを1wt%以上20wt%以下含有している。かかる構成にすれば屋外からの火災に対しても、構造部材2の炭化や着火を防ぐことができる。
軽量気泡コンクリートパネル44は、その内部に補強鉄筋や補強金網が埋設されていることが好ましい。ここで、補強鉄筋とは、鉄筋を所望の形状に配列し、交差接点を溶接加工したものである。また、補強金網とは、鉄を網状に加工したもので、例えばラス網等がその代表例である。補強鉄筋または補強金網の形状、寸法、鉄筋の太さ、金網の目の大きさ等は限定されるものではない。これら補強鉄筋または補強金網は、耐久性上有効な防錆材処理が施されていることが好ましい。防錆材としては、公知の合成樹脂系材料等を使用できる。
図3の(a)部に示されるように、参考例に係る軽量気泡コンクリートパネル44は、パネル本体部44aを有している。パネル本体部44aは、その構成している全固形分に対して、輻射熱吸収反射成分Sを1wt%以上20wt%以下含有している。
かかる構成にすれば、前記成分Sを有する軽量気泡コンクリートパネル44で構成された耐火外壁構造1の屋外からの火災に対して、前記成分Sが、その加えられた輻射熱を吸収または反射するため、木材で構成された構造部材に伝達される火災の熱を減少させ、木材で構成された構造部材の炭化や着火を防ぐことができる。
軽量気泡コンクリートパネル44は、珪酸質原料、石灰質原料と水を含むスラリーに輻射熱吸収反射成分Sを添加し、さらに発泡剤を加え、型枠に注入して成型を行い、その後、半硬化状態になったものをオートクレーブ養生することで得られる軽量気泡コンクリートに於いて、パネル本体部44aの全固形分に対して、輻射熱吸収反射成分Sを1wt%以上20wt%以下含有しており、2wt%以上18wt%以下含有することが好ましく、4wt%〜10wt%以下含有することがより好ましい。輻射熱吸収反射成分Sが1wt%未満であると、軽量気泡コンクリートパネル44は高い輻射熱を吸収または反射する機能を有しない。輻射熱吸収反射成分Sが20wt%を超えると、軽量気泡コンクリートパネル44の物理的強度が低下するため実用的ではない。
また、輻射熱吸収反射成分Sは、軽量気泡コンクリートパネル44内において略均等に分布している。すなわち、軽量気泡コンクリートパネル44の一部分に片寄って存在するものではない。すなわち、軽量気泡コンクリートパネル44のいずれの部分を採取して輻射熱吸収反射成分Sの含有量を測定した場合であっても、上述した数値範囲の輻射熱吸収反射成分Sを含んでいる。
ここで輻射熱吸収反射成分Sとはパネル本体部に含有されて、輻射熱を吸収または反射する成分を指す。輻射熱吸収反射成分Sとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、鉄チタン酸化物、酸化鉄、二酸化クロム、二酸化マンガン、グラファイトから選ばれる一種の成分またはその混合成分である。この中で炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタンが好ましい。
また、輻射熱吸収反射成分Sの平均粒径は0.1〜150μmであることが好ましく、1μm〜100μmであることがより好ましく、3μm〜50μmであることがさらに好ましい。0.1μm未満であると、珪酸質原料、石灰質原料、水および発泡剤などを混合して得られたスラリーに対して輻射熱吸収/反射成分を加えると、そのスラリーの粘度が高くなり、結果として発泡不良を招く。平均粒径が150μmを超えると、軽量気泡コンクリートパネル44の物理的強度の低下を招く。
珪酸質原料は、以下に限定されないが、例えば、結晶質の珪石、珪砂、石英およびそれらの含有率の高い岩石、珪藻土、シリカヒューム、フライアッシュ、高炉スラグ、製紙スラッジ焼却灰及び天然の粘土鉱物、並びにそれらの焼却物が挙げられる。
石灰質原料は、以下に限定されないが、例えば生石灰および消石灰が挙げられる。また、珪酸成分およびカルシウム成分を主体とするセメント、例えば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントやビーライトセメントも好ましい態様として挙げられる。
発泡剤は、以下に限定されないが、アルカリ水溶液中で反応して水素を発生する金属粉末、例えばアルミニウム、亜鉛やバリウム等が挙げられる。その中でより好ましくはアルミニウム粉末が用いられる。
また、必要に応じて、成型性を向上させるために、スラリーに界面活性剤や減水剤などを添加しても構わない。
すべての原料を混練してスラリーを、型枠(必要に応じて、上記の補強筋を予め埋設した型枠)に注入し、好ましくは、50〜85℃で1時間以上かけて発泡・予備硬化する。かかる発泡・予備硬化は、蒸気養生室などの水分が蒸発を抑制した環境下で行うことが好ましい。得られた半硬化体は、以下に制限されないが、例えば、軽量気泡コンクリートパネル44の製造に一般に用いられるワイヤー等で、必要に応じて任意の形状に切断した後に、オートクレーブを用いて高温高圧養生される。オートクレーブの条件としては、以下に制限されないが、160℃(ゲージ圧力:約0.52MPa)以上220℃(ゲージ圧力:約2.22MPa)以下が好ましい。
ところで、軽量気泡コンクリートパネル44の密度dが大きいほど、軽量気泡コンクリートを構成するケイ酸カルシウム水和物の絶対量が多くなり、耐火性能は向上する。しかし、軽量気泡コンクリートパネル44の密度dが大きいほど、パネル重量が重くなる。このパネル重量の増加によれば、施工性が低下したり、建物重量が重くなるので耐震性能が低下したり、軽量気泡コンクリートパネル44を製造する時の原材料が増加するので製造コストが増大するといった場合が生じ得る。
一方、軽量気泡コンクリートパネル44の密度dが低いほど、パネル重量が軽くなる。従って、施工性が向上したり、建物重量が軽くなることによって耐震性能が向上したり、軽量気泡コンクリートパネル44を製造する時の原材料が低減して製造コストが低減するといったメリットがある。しかし、軽量気泡コンクリートパネル44の密度dが低いほど、ケイ酸カルシウム物の絶対量が減るので耐火性能が低下したり、パネル強度が低下する場合が生じ得る。
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、軽量気泡コンクリートパネル44の密度dの範囲は200kg/m以上550kg/m以下であり、好ましくは230kg/m以上500kg/m以下であり、より好ましくは250kg/m以上400kg/m以下である。密度が200kg/m未満になると、パネル強度が低く、かつ耐火性能が低いため、実用的ではない。一方、密度が550kg/mを超えると、パネル重量が重いため、施工性が低下し、かつ建物重量が重くなり耐震性能は低下するため、実用的ではない。
また、軽量気泡コンクリートパネル44の厚さtが大きいほど、軽量気泡コンクリートパネル44を構成するケイ酸カルシウム水和物の絶対量が多くなり耐火性能は向上する。しかし、軽量気泡コンクリートパネル44の厚さtが大きいほど、パネル重量が重くなる。このパネル重量の増加によれば、施工性が低下したり、建物重量が重くなるので耐震性能が低下したり、軽量気泡コンクリートパネル44を製造する時の原材料が増加するので製造コストが増大するといった場合が生じ得る。
一方、軽量気泡コンクリートパネル44の厚さtが小さいほど、パネル重量が軽くなる。パネル重量の軽量化によれば、施工性が向上したり、建物重量が軽くなるので耐震性能が向上したり、軽量気泡コンクリートパネル44を製造する時の原材料が低減するので製造コストが低減するといったメリットがある。しかし、ケイ酸カルシウム水和物の絶対量が減ることによる耐火性能が低下する場合が生じ得る。
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、軽量気泡コンクリートパネル44の厚さの範囲は45mm、100mm以下であり、好ましくは45mm以上80mm以下であり、より好ましくは45mm以上75mm以下である。厚さが45mm未満になると、耐火性能が低いため、実用的ではない。一方、厚さが100mmを超えると、施工性が低下し、実用的ではない。
また、軽量気泡コンクリートパネル44の強熱減量値αが大きいほど、その軽量気泡コンクリートパネル44の耐火性能は高い。すなわち、強熱減量値αが大きい場合には、軽量気泡コンクリートパネル44が有する水の量、つまり軽量気泡コンクリートを構成するケイ酸カルシウム水和物が有する「水」が軽量気泡コンクリート中に多く存在しているためである。しかし、ケイ酸カルシウム水和物を多く含有する軽量気泡コンクリートパネル44の製造は、技術的に困難であるため軽量気泡コンクリート中に存在できるケイ酸カルシウム水和物の量には上限がある。一方、強熱減量値αが小さいほど、その軽量気泡コンクリートパネル44の耐火性能は低いと言える。
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、軽量気泡コンクリートパネル44の強熱減量値αの範囲は5wt%以上15wt%以下であり、好ましくは7wt%以上14wt%以下、より好ましくは8wt%以上13wt%以下である。強熱減量値が5wt%未満になると、耐火性能が低いため耐火外壁構造を満足することができない。
しかし、軽量気泡コンクリートパネル44に要求されるパネル重量とパネル強度と耐火性能とを全て満足するためには、軽量気泡コンクリートパネル44が上記の3個のパラメーターである、(1)密度d(kg/m)、(2)厚さt(mm)、(3)強熱減量値α(wt%)が上記の数値範囲に存在する場合でも十分ではない場合が生じ得る。
例えば、密度dと厚さtと強熱減量値αとが上記の数値範囲に入っている場合であっても、上記数値範囲の上限値に近い密度dと厚さtとを有する軽量気泡コンクリートパネル44は、耐火性能を満たすが、パネル重量が大きくなるので施工性が低下し実用的ではない場合がある。
また、密度dが上記の数値範囲に入っているが、密度dが上記数値範囲の下限値に近い軽量気泡コンクリートパネル44は、耐火性能を満足しない場合も生じ得る。その場合には、軽量気泡コンクリートパネル44の厚さt、または強熱減量値αを大きくする必要がある。
従って、軽量気泡コンクリートパネル44に要求されるパネル重量、パネル強度及び耐火性能の全てを満足するためには、軽量気泡コンクリートパネル44は、上記の3個のパラメーターを総合的に評価する必要がある。その評価方法について本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、密度d(kg/m)×(厚さt)(mm)×強熱減量値α(wt%)÷100000という新たなパラメーターにより評価し得ることを見出した。
そして、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、新たなパラメーターである密度d(kg/m)×(厚さt)(mm)×強熱減量値α(wt%)÷100000の値が3000以上30000以下であり、好ましくは4000以上25000以下、より好ましくは5000以上15000以下である場合に、パネル重量とパネル強度と耐火性能とを好適に満足し得ることを見出した。
軽量気泡コンクリートパネル44を備える耐火外壁構造1によれば、軽量気泡コンクリートパネル44に要求されるパネル重量と、パネル強度と、耐火性能とをバランスよく満たすことが可能である。従って、外装部材4を僅か一種類の材料で、かつ一層の外装部材すなわち軽量気泡コンクリートパネル44で構成することができる。このため、施工が簡易で、かつ低コストの耐火外壁構造1を実現できる。例えば、耐火外壁構造1によれば、屋外側または屋内側からのISO−834で規定された加熱条件で1時間の加熱を行い、その加熱を止めてから3時間放置させた後構造部材に炭化や着火は全く見られないことが確認できている。そして、耐火外壁構造1によれば、木造の耐火建築物を容易に建築することが可能となり、木造建築のより大きな普及を図ることができる。
また、耐火外壁構造1は、木材で構成された構造部材2の屋内側は、強化石膏ボードによる内装下張層31と、内装下張層31の屋内側に、強化石膏ボードによる内装上張層32とを積層してなる二層構造を有している。この二層構造によれば、屋内からの火災に対して、木材で構成された構造部材2に伝達される火災の熱を減少させ、構造部材2の炭化や着火を防ぐことができる。
次に、図1、図2に示される耐火外壁構造1を用いて耐火性能評価試験を行った場合の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に例示される具体的な寸法に限定されるものではない。
まず耐火外壁構造1について詳しく説明する。その構造は構造部材2、内装部材3および外装部材4から構成されており、木造枠組壁工法に用いられる構造を採用している。
<構造部材2>
構造部材2は、複数のたて枠材21と、複数のたて枠材21の上端同士を連結する上枠材22、複数のたて枠材21の下端同士を連結する下枠材23とを備え、たて枠の屋外側の面に取り付けられた構造用面材から構成されている。たて枠材21、上枠材22および下枠材23は、いずれも枠組壁工法用の木材として用いられる38mm×89mmの断面寸法を備えた長尺の木製部材である。たて枠材21、上枠材22および下枠材23はビスで互いに留め付けた。たて枠材21は、455mmの等間隔で立設させた。構造用面材24は厚さが9mmの構造用合板を用いた。その構造用面材24はたて枠の屋外側の面に釘を打ち付けて、たて枠材21、上枠材22および下枠材23に固定した。また、隣り合うたて枠材21の間に断熱材25として、密度24kg/mのグラスウールを充填した。
<内装部材3>
内装部材3は、構造部材2の屋内側の面に、内装下張層31として厚さが21mmの強化石膏ボードと、内装下張層31の屋内側に内装上張層32として厚さが21mmの強化石膏ボードとが積層された二層構造で構成した。内装下張層31は、複数の強化石膏ボードを互いに突き合わせ接合して構成されている。石膏ボード用の釘によって構造部材2に打ち付けた。内装上張層32は、複数の強化石膏ボードを互いに突き合わせ接合して構成されている。内装上張層32は釘によって、内装下張層31を貫通して、構造部材2に打ち付けた。また、内装上張層32の目地部には、内装材用目地処理剤としてJIS―A―6914による石膏ボード用目地処理剤を施し平滑に仕上げた。
<外装部材4>
外装部材4は、構造用面材24の屋外側に防水層41、該防水層41の屋外側の面に通気層42、胴縁材42aの屋外側の面に軽量気泡コンクリートパネル層43で構成されている。防水層41は透湿防水シート(メーカー:旭・デユポン・フラッシュ・スパンプロダクト(株)、商品名:タイベック)であり、ステープルを用いて構造用面材24の屋外側の面に貼り付けた。その透湿防水シートの継ぎ目は縦横とも90mmで重ね合わせした。通気層42は、防水層41の屋外側に、複数の胴縁材42aを水平方向に所定間隔を空けて、釘を用いて構造用面材24に打ち付けて設置することにより構成した。胴縁材42aは、すぎ材からなる18mm×90mmの断面寸法を備えた細長い薄板状の部材である。軽量気泡コンクリートパネル層43は、胴縁材42aの屋外側の面に複数の軽量気泡コンクリートパネル44を突き付け接合して構成させた。軽量気泡コンクリートパネル44はビスによって構造部材2に打ち付け、固定させた。また、軽量気泡コンクリートパネル層43の目地部には、アクリル系のシーリング材を施した。
本実施例の耐火外壁構造1は上記の構造部材2、内装部材3および外装部材4で構成させた。
次に軽量気泡コンクリートパネル44についての製造方法、それぞれの物性値の測定方法および耐火外壁構造の耐火性能評価試験法について説明する。
<軽量気泡コンクリートパネルの製造方法>
珪石(実施例1〜4、9〜12及び比較例2ではブレーン値(粒子1gあたりの表面積)が7500cm/gの珪石、実施例5〜8、13〜16及び比較例1、3ではブレーン値が3000cm/gの珪石を使用)および解砕屑(半硬化体を破砕したもの)に水を加えスラリーとしたものに、輻射熱吸収反射成分を加え、撹拌し、続いて生石灰粉末、早強ポルトランドセメント、及び二水石膏を添加し、撹拌した。次に金属アルミニウム粉末(発泡剤)を添加し、型枠に注入し、発泡・予備硬化させた。次に半硬化体をピアノ線で所定の厚さに切断した。続いて、半硬化体を飽和水蒸気雰囲気下で180℃10時間オートクレーブ養生して軽量気泡コンクリートパネルを得た。それぞれの実施例および比較例の配合表を表1に示す。
本実施例では、輻射熱吸収反射成分として、ケイ酸ジルコニウム(メーカー:ハクスイテック(株)、商品名:ジルコシル、平均粒径:24μm)と、炭化ケイ素(メーカー:太平洋ランダム(株)、商品名:RC−100F、平均粒径:20μm)を用いた。
Figure 0006619895
<軽量気泡コンクリートパネルの密度d>
軽量気泡コンクリートパネルから100(mm)×100(mm)×40(mm)のサイズのブロックを切りだし、そのブロックを105℃の乾燥機で恒量になるまで乾燥させた。その乾燥後の重量W(kg)と、そのブロックの体積V(m)を測定し、式(1)により算出した。
密度d(kg/m)=W/V…(1)
<軽量気泡コンクリートパネルの厚さt>
ノギスによって、1mmの単位まで軽量気泡コンクリートパネルの厚さtを測定した。
<軽量気泡コンクリートパネルの強熱減量値α>
軽量気泡コンクリートを粉末状になるまで粉砕させた。その粉末を105℃の乾燥機で恒量になるまで乾燥させた。その乾燥後の重量をA(g)とした。次に、その恒量になった粉末を1000℃の電気炉を用いて、1時間加熱した。加熱後の重量を計測し、その重量をB(g)とした。強熱減量値αは式(2)により算出した。
強熱減量値α(wt%)=(A−B)×100/B…(2)
<軽量気泡コンクリートパネルの含水率β>
軽量気泡コンクリートパネルから600(mm)×600(mm)×40(mm)のサイズのブロックを切りだし、そのブロックの重量C(kg)を計測した。そのブロックを105℃の乾燥機で恒量になるまで乾燥させた。その乾燥後の重量D(kg)を計測する。軽量気泡コンクリートパネルの含水率βは式(3)により算出した。
含水率β(wt%)=(C−D)×100/D…(3)
<軽量気泡コンクリートパネル中の輻射熱吸収反射成分の定量方法>
X線回折による内部標準法によって、軽量気泡コンクリートパネル中の輻射熱吸収反射成分の定量を行った。以下にその手順を記す。
(a)絶乾の粉末状の軽量気泡コンクリートに幾つかの既知量の粉末状の輻射熱吸収反射成分を混ぜ、よく混合させた。
(b)上記の混合された粉末状の試料についてX線回折測定を行い、輻射熱吸収反射成分特有の回折強度を計測した。
(c)以上の結果を基に、横軸に軽量気泡コンクリートと輻射熱吸収反射成分の合計量に対する輻射熱吸収反射成分の割合(wt%)、縦軸に各々で観測された輻射熱吸収反射成分特有の回折強度をプロットし、検量線を作成した。未知の輻射熱吸収反射成分の含有量の軽量気泡コンクリートについて、X線回折の測定を行い、輻射熱吸収反射成分特有の回折強度を計測し、上記で求めた検量線から、軽量気泡コンクリート中に含有している輻射熱吸収反射成分の定量を行った。
<耐火外壁構造の耐火性能評価法>
耐火外壁構造の試験体を屋外または屋内から、ISO−834に規定された加熱曲線に従って1時間の加熱を行い、その後、加熱を止め、そのまま3時間放置した。その後、試験体を解体し、構造部材2の炭化や着火の有無を目視で検査した。また、屋外からの加熱の時には、構造用面材24の屋外側の表面に熱電対を取り付け、データロガーを用いて、1分毎に温度を計測した。その時に計測された最高の温度を「構造用面材24の最高温度」と呼ぶ。
表2に軽量気泡コンクリートパネルの物性値である、密度d、厚さt、強熱減量値α、d×t×α÷100000、含水率β、輻射熱吸収反射成分の含有量、及び、耐火性能評価結果から得られた、構造部材の炭化や着火の有無、構造用面材の最高温度を示す。
Figure 0006619895
実施例1〜16に示すように、屋内側および屋外側からの加熱を行った結果、構造部材2に炭化や着火が見られなかったことから、耐火外壁構造1は「耐火構造」であることが確認できた。
比較例1〜3は、屋外からの加熱試験中、発火が見られため試験を途中で中断した。その後、試験体を解体したところ、構造部材に炭化が見られた。
木造建築物の耐火外壁構造を、施工が簡便で、低コストであり、外装部材が僅か一種類で、かつ一層の外装部材だけで耐火構造として達成するには、鋭意検討の結果、その外装部材は軽量気泡コンクリートパネルである結論に至った。その耐火外壁構造は、木材で構成された構造部材の屋外側に取り付けられた構造用面材と、該構造用面材の屋外側の面に取り付けられた胴縁材と、該胴縁材の屋外側の面に外装部材として軽量気泡コンクリートパネル44が構成され、該軽量気泡コンクリートパネル44の密度dが200kg/m以上550kg/m以下であり、かつその厚さtが45mm以上100mm以下であり、かつその強熱減量値αが5wt%以上15wt%以下であり、かつd(kg/m)×t(mm)×α(wt%)÷100000の値が3000以上30000以下であり、かつ前記軽量気泡コンクリートパネル44を構成する全固形分に対して、輻射熱吸収/反射成分を1wt%以上20wt%以下含有している。
以上、本発明の一実施例形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態は、木造枠組壁工法に用いる壁体に、本発明を適用した場合を一例として説明したが、木造軸組工法などの他の壁体に適用しても良い。
本実施例では、軽量気泡コンクリートパネル44中に輻射熱吸収反射成分を含有させる方法としては、軽量気泡コンクリートパネル44の製造過程である、軽量気泡コンクリートパネル44の原材料中に輻射熱吸収反射成分を添加する方法であるが、他の方法としては、輻射熱吸収反射成分が含有した液体中に軽量気泡コンクリートパネル44を含浸させ、その軽量気泡コンクリートパネル44中に輻射熱吸収反射成分を含有させる方法でもよい。
続いて、木造建築物の耐火外壁構造の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係る耐火外壁構造は、輻射熱吸収反射成分Sが塗膜層47としてパネル本体部46上に形成されている点で参考例に係る耐火外壁構造と相違する(図3の(b)部参照)。以下、軽量気泡コンクリートパネル48について詳細に説明する。
軽量気泡コンクリートパネル48は、パネル本体部46と塗膜層47とを有している。塗膜層47は、パネル本体部46における構造部材2と対面する室内面46aの上に形成されている。この塗膜層47は、パネル本体部46を構成する全固形分に対して、輻射熱吸収反射成分の付着量が1wt%以上20wt%以下になるように、輻射熱吸収反射成分を含有した塗料を、パネル本体部46における室内面46aの上に塗布することにより形成される。前記付着量は、1wt%以上10wt%以下であることが好ましく、2wt%以上6wt%以下がより好ましい。該塗料の塗布量は特に限定されないが、パネル本体部46における室内面46aの単位面積当たり0.7kg/m以上10kg/m以下の量であることが好ましい。
ここで、塗料とは、輻射熱吸収反射成分、樹脂、硬化剤及び水が混合されたペースト状の塗料を指す。また、塗膜層47とは、パネル本体部46の室内面46aに塗料を塗布した後、乾燥させて塗膜とした層を指す。
塗料を構成する輻射熱吸収反射成分とは輻射熱を吸収または反射する成分を指し、輻射熱吸収反射成分としては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、鉄チタン酸化物、酸化鉄、二酸化クロム、二酸化マンガン、グラファイトから選ばれる一種の成分またはその混合成分である。この中で炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタンが好ましい。
塗料中の輻射熱吸収反射成分の濃度は特に限定されないが、5wt%以上80wt%以下であり、好ましくは25wt以上75wt%以下、より好ましくは50wt%以上70wt%以下である。5wt%未満であると、塗膜層47を有する軽量気泡コンクリートパネル48は高い耐火性能を有することができない。また、80wt%を超えると、良好な塗膜層47を形成することができない。
また、輻射熱吸収反射成分の平均粒径は0.1〜150μmであることが好ましく、1μm〜100μmであることがより好ましく、3μm〜50μmであることがさらに好ましい。0.1μm未満であると、その輻射熱吸収反射成分が含有した塗料の粘度が高すぎるため、良好な塗膜層47を形成することができない。150μmを超えると、外観上、良好な塗膜層47を形成することができない。
塗料を構成する樹脂としてはアクリル樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂などを用いることが好ましい。この中でアクリル樹脂、ウレタン樹脂が特に好ましい。塗料中の樹脂成分は、5wt%以上、80wt%以下であり、好ましくは8wt%以上、50wt%以下、より好ましくは10wt%以上、30wt%以下である。5wt%未満であると、良好な塗膜層47を形成することができない。80wt%を超えると、塗膜層47が構成された軽量気泡コンクリートパネル48は高い耐火性能を有することができない。また、上述したように樹脂としては有機系の樹脂であるが、塗膜層47を構成できれば、無機系のものを用いても構わない。
塗料を構成する硬化剤は樹脂を重合させて、塗膜層47を硬化させる役割を持つものである。硬化剤としては、公知のものを使用しても構わない。
塗料中の水の含有割合は、5wt%以上、50wt%以下であり、好ましくは10wt%以上、40wt%以下、より好ましくは15wt%以上、30wt%以下である。5wt%未満であると、塗料の粘度が高すぎるために、良好な塗膜層47を形成することができない。50wt%を超えると、塗料の粘度が低すぎるために、良好な塗膜層47を形成することができない。水の含有割合が上記範囲内にあることにより、適度な粘性を保持し、パネル本体部46に塗布したときに容易に塗膜層47を形成することができる。
また、塗膜層47を外観上、綺麗にしたり、塗料を塗布しやすくするために、必要に応じて、塗料に界面活性剤、成膜剤や消泡剤を添加することが好ましい。
塗料の作成方法について説明する。まず、輻射熱吸収反射成分、樹脂および水を混ぜ、撹拌装置を用いて、撹拌させる。撹拌時間は15分〜60分とすることが好ましい。その後、硬化剤を添加し、撹拌させる。撹拌時間は10分〜30分とすることが好ましい。それで得られたものがペースト状の塗料である。
次に塗膜層47の形成方法について説明する。パネル本体部46の室内面46aに塗料を塗布する方法としては公知の塗布方法を採用することができる。具体的には刷毛塗り、スプレー噴霧や機械によるフローコーター等の方法を挙げることができる。パネル本体部46の室内面46aに塗料を均一に塗布後、そのまま、乾燥させると、塗料が硬化し、パネル本体部46の室内面46aにしっかりと付着した塗膜層47を形成することができる。乾燥条件は室温で、そのまま放置させても構わないが、乾燥時間を短くしたければ、乾燥機を用いて温度をかけて、乾燥しても構わない。
塗料の塗布量はパネル本体部46の単位面積当たり、0.7kg/m以上、10kg/m以下であり、好ましくは0.8kg/m以上、7kg/m以下、より好ましくは0.9kg/m以上、5kg/m以下である。0.7kg/m未満になると、塗布量が少ないため、パネル本体部46の室内面46aに均一な塗膜層47を形成することができない。10kg/mを超えると、塗布量が多すぎて、良好な塗膜層47を形成することができない。
かかる構成にすれば、耐火外壁構造の屋外からの火災に対して、塗膜層47中に存在する輻射熱吸収反射成分が、その加えられた輻射熱を吸収または反射するため、木材で構成された構造部材2に伝達される火災の熱を減少させ、木材で構成された構造部材2の炭化や着火を防ぐことができる。
次に、塗膜層47を有する軽量気泡コンクリートパネル48を適用した耐火外壁構造を用いて、耐火性能評価試験を行った場合の実施例について説明する。ここで、実施形態に係る耐火外壁構造は、軽量気泡コンクリートパネル48が塗膜層47を有する点を除き、参考例に係る耐火外壁構造1と同様の構成を有するため、共通する外壁構造の構成要素については説明を省略する。また、本発明は以下の実施例に例示される具体的な寸法に限定されるものではない。
次に軽量気泡コンクリートパネル48の製造方法、軽量気泡コンクリートの物性値の測定方法、軽量気泡コンクリートパネル48の塗膜層47を形成する方法、および外壁構造の耐火性能評価試験法について説明する。
<軽量気泡コンクリートパネルの製造方法>
珪石(実施例17、18、21、22及び比較例4、6ではブレーン値が7500cm/gの珪石、実施例19、20、23、24及び比較例5、7ではブレーン値が3000cm/gの珪石を使用)珪砂および解砕屑(半硬化体を破砕したもの)に水を加え、撹拌し、続いて生石灰粉末、早強ポルトランドセメント、及び二水石膏を添加し、撹拌した。次に金属アルミニウム粉末(発泡剤)を添加し、型枠に注入し、60℃にて3時間発泡及び硬化させ、半硬化体を得た。次に半硬化体をピアノ線で所定の厚さに切断した。続いて、半硬化体を飽和水蒸気雰囲気下で180℃10時間オートクレーブ養生して軽量気泡コンクリートパネルを得た。それぞれの実施例および比較例の配合表を表3に示す。
Figure 0006619895
軽量気泡コンクリートパネルの密度d、軽量気泡コンクリートパネルの厚さt、軽量気泡コンクリートパネルの強熱減量値α軽量気泡コンクリートパネルの含水率βは、実施例1〜16と同様の方法により測定した。
<軽量気泡コンクリートパネルの表面に塗膜層を形成する方法>
輻射熱吸収反射成分65.0重量部、水21.0重量部、アクリル樹脂12.5重量部を混合させ、撹拌機を用いて、30分間、撹拌させた。その後、その混合物に硬化剤1.5重量部を添加し、15分間、撹拌させた。得られたものが塗料である。その塗料をパネル本体部46の室内面46aに垂らし、刷毛塗りでパネル本体部46の室内面46aに均一に塗布した。塗布量は、パネル本体部46の単位面積当たり1kg/mとした。塗布した後、室温で乾燥させ、パネル本体部46の室内面46aにしっかり付着した、塗膜層47を形成させた。その塗膜層47の厚さは50μmである。
本実施例では、輻射熱吸収反射成分として、ケイ酸ジルコニウム(メーカー:ハクスイテック(株)、商品名:ジルコシル、平均粒径:24μm)と炭化ケイ素(メーカー:太平洋ランダム(株)、商品名:RC−100F、平均粒径:20μm)を用いた。また、本比較例では塗膜層47は形成されていない。
<外壁構造の耐火性能評価法>
実施例1〜16と同様の評価方法に基づいて、実施例17〜24及び比較例4〜7を実施した。
表4に軽量気泡コンクリートパネル48のパネル本体部46の物性値である、密度d、厚さt、強熱減量値α、d×t×α÷100000、含水率、用いた輻射熱吸収反射成分、及び、耐火性能評価結果から得られた、構造部材の炭化や着火の有無、構造用面材の最高温度を示す。
Figure 0006619895
実施例17〜24に示すように、屋内側および屋外側からの加熱を行った結果、構造部材2に炭化や着火が見られなかったことから、耐火外壁構造1は「耐火構造」であることが確認できた。
比較例4〜7は、屋外からの加熱試験中、発火が見られため試験を途中で中断した。その後、試験体を解体したところ、構造部材2に炭化が見られた。
木造建築物の外壁構造を、施工が簡便で、低コストであり、外装部材が僅か一種類で、かつ一層の外装部材だけで耐火構造として達成するには、鋭意検討の結果、その外装部材は軽量気泡コンクリートパネル48に至った。その外壁構造は木材で構成された構造部材の屋外側に取り付けられた構造用面材24と、該構造用面材24の屋外側の面に取り付けられた胴縁材42aと、該胴縁材42aの屋外側の面に外装部材として軽量気泡コンクリートパネル48が構成され、該軽量気泡コンクリートパネル48のパネル本体部46の密度dが200kg/m以上550kg/m以下であり、かつその厚さtが45mm以上100mm以下であり、かつその強熱減量値αが5wt%以上15wt%以下であり、かつd(kg/m)×t(mm)×α(wt%)÷100000の値が3000以上30000以下であり、塗膜層47は、パネル本体部46を構成する全固形分に対して、輻射熱吸収反射成分の付着量が1wt%以上20wt%以下になるように、輻射熱吸収反射成分を含有した塗料を、パネル本体部46における室内面46aの上に塗布して形成されている。
本発明によれば、外装部材を僅か一種類の材料でかつ一層の外装部材、すなわち軽量気泡コンクリートパネル44で構成することができ、施工が容易な、低コストの木造建築物の耐火外壁構造を提供することができる。よって、木造の耐火建築物を容易に建築することが可能となり、木造建築のより大きな普及を図ることができる。
1…耐火外壁構造、2…構造部材、3…内装部材、4…外装部材、21…枠材、22…上枠材、23…下枠材、24…構造用面材、25…断熱材、31…内装下張層、32…内装上張層、41…防水層、42…通気層、42a…胴縁材、43…軽量気泡コンクリートパネル層、44,48…軽量気泡コンクリートパネル、44a,46…パネル本体部、47…塗膜層、D…重量、d…密度、t…厚さ、V…体積、S…輻射熱吸収反射成分、W…重量、α…強熱減量値、β…含水率。

Claims (7)

  1. 木造建築物の耐火外壁構造であって、
    木材で構成された構造部材の屋外側に取り付けられた構造用面材と、
    前記構造用面材の屋外側の面に取り付けられた胴縁材と、
    前記胴縁材の屋外側の面に外装部材として配置され、パネル本体部及び前記パネル本体部における前記構造部材と対面する室内面上に形成された塗膜層を有する一層の軽量気泡コンクリートパネルと、を備え、
    前記軽量気泡コンクリートパネルは、密度dが200kg/m以上550kg/m以下であり、かつ厚さtが45mm以上100mm以下であり、かつ強熱減量値αが5wt%以上15wt%以下であり、かつd(kg/m)×t(mm)×α(wt%)÷100000の値が3325以上15000以下であり、
    前記塗膜層は、前記パネル本体部を構成する全固形分に対して、2wt%以上6wt%以下の輻射熱吸収反射成分を有し、
    前記強熱減量値αは、α(wt%)=(重量A−重量B)×100/重量Bにより算出され、前記重量Aは、恒量である前記軽量気泡コンクリートパネルの粉末であり、前記重量Bは、前記重量Aである前記粉末を1000℃で1時間加熱した後の重量である、ことを特徴とする、木造建築物の耐火外壁構造。
  2. 前記輻射熱吸収反射成分は、炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム或いは二酸化チタンから選ばれる一種以上であることを特徴とする、請求項1に記載の木造建築物の耐火外壁構造。
  3. 前記軽量気泡コンクリートパネルの密度dが250kg/m以上400kg/m以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の木造建築物の耐火外壁構造。
  4. 前記軽量気泡コンクリートパネルの厚さtが45mm以上75mm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の木造建築物の耐火外壁構造。
  5. 前記軽量気泡コンクリートパネルの強熱減量値αが8wt%以上13wt%以下であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の木造建築物の耐火外壁構造。
  6. 前記d(kg/m)×t(mm)×α(wt%)÷100000の値が5000以上15000以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の木造建築物の耐火外壁構造。
  7. 前記塗膜層が、前記輻射熱吸収反射成分を5wt%以上80wt%以下含む塗料を、前記パネル本体部における前記室内面の単位面積当たり0.7kg/m以上10kg/m以下の量で前記室内面上に塗布して形成されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の木造建築物の耐火外壁構造。
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