JP6913575B2 - 耐火木製構造材 - Google Patents

Description

本発明は、耐火木製構造材に関する。

木材は、火災時に外部から加熱されると表面が燃えて炭化層が形成される、この炭化層が木材の表面に均一に形成されると木材内部への熱の侵入が抑制され、木材内部の構造的な劣化が抑制される。この特性を利用し、柱や梁等に使用する木材を太くし、燃焼後の木材の内部に長期荷重を支持し得る健全な断面が確保されるように、木材の表面に、燃えて炭化層を形成すべき所定の厚みの燃えしろを設ける技術が知られている。このような燃えしろを設けた構造材等を主要構造部に用いて、木造建築物を準耐火建築物とすることも行われている。

木材や木材と他の材料との複合材の表面に燃えしろを設けて、耐火材の部材を得る技術は種々提案されており、例えば、特許文献１には、長期荷重を支持するに足る木材等からなる荷重支持層の外側に、不燃材にしてかつ断熱層を有する断熱材を有した燃えしろ層を設け、さらにその外側に、所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層を設けた構造材が提案されている。また、特許文献２には、荷重支持層の外側に、難燃薬剤を注入した木材からなる難燃薬剤注入層を設け、その外側に難燃薬剤を含まない表層を備えた耐火集成材が提案されている。

特開２００５−３６４５７号公報 特開２００８−３１７４３号公報

特許文献１の構造材のように、木材と不燃材等の異種材料を組み合わせた構造材や、特許文献２の耐火集成材のように、難燃薬剤を用いたものは、製造工程が複雑となり製造コストが高くなる。

本発明の目的は、燃えどまり性能を発現し、耐火性能に優れ、製造も容易な耐火木製構造材を提供することにある。

本発明は、角材であり、荷重支持部を有し、長手方向に沿って延びる４つの側面のうちの少なくとも３側面に沿って燃えしろ層が形成されている、耐火木製構造材であって、
前記耐火木製構造材の横断面の一方向における前記荷重支持部を挟む両側それぞれに、該一方向と直交する方向をラミナの積層方向とする第１ラミナ積層部を有し、該一方向と直交する方向における一端又は両端に、該一方向をラミナの積層方向とする第２ラミナ積層部を有しており、第１ラミナ積層部及び第２ラミナ積層部は、それぞれを構成するラミナが、木表どうしの接着面を有しないように積層されており、第１ラミナ積層部及び第２ラミナ積層部により、前記荷重支持部の３方又は４方を囲む燃えしろ層が形成されている、耐火木製構造材を提供することにより、上記目的を達成したものである。

本発明の耐火木製構造材は、燃えどまり性能を発現し、耐火性能に優れ、製造も容易である。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図１（ｂ）は、当該耐火木製構造材の構成の説明図である。 図２（ａ）は、本発明の第２実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図１相当図であり、図２（ｂ）は、当該耐火構造材の構成の説明図である。 図３（ａ）〜図３（ｄ）は、ラミナの軸方向（長手方向）に直交する横断面を示す図である。 図４は、本発明の第３実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図１相当図である。 図５は、本発明の第４実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図１相当図である。 図６は、本発明の第５実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図１相当図である。 図７は、本発明の第６実施形態の耐火木製構造材を示す横断面図であり、図１相当図である。 図８は、実施例１及び比較例１の燃焼試験の結果を示すグラフである。 図９は、実施例１及び比較例１の燃焼試験の結果を示す写真である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態の耐火木製構造材１は、木造建築物の柱として使用される構造用の角材であり、図１（ａ）に示すように、軸方向（長手方向）に沿って延びる４側面ａ〜ｄを備えている。より具体的には、軸方向に直交する横断面形状が四角形状（より詳細には正方形状）を有し、使用時には、軸方向を鉛直方向として使用される。
本発明の第２実施形態の耐火木製構造材１Ａは、木造建築物の梁として使用される構造用の角材であり、図２（ａ）に示すように、軸方向（長手方向）に沿って延びる４側面ａ１〜ｄ１を備えている。より具体的には、軸方向に直交する横断面形状が四角形状（より詳細には長方形状）を有し、前記４側面ａ１〜ｄ１として、使用時に、鉛直方向の上側に配される上面ａ１、下側に配される下面ｃ１、上下面間に配される２側面ｂ１，ｄ１を備えている。

第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａは、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、長期荷重を支持する荷重支持部１１と該荷重支持部１１の周囲に配された燃えしろ層１２と有している。
第１及び第２実施形態における荷重支持部１１は、単独で、固定荷重、積載荷重等の長期に生ずる荷重（長期荷重）に対して構造耐力上安全であるようにその断面設計がなされており、斯かる断面設計は公知である。荷重支持部１１の横断面形状は四角形状であり、該横断面形状における一方向Ｙの長さ及び該一方向Ｙに直交する方向Ｘの長さは、柱や梁の形状、或いは大きさ等によって適宜に変更することができる。図１及び図２に示す荷重支持部１１は、一方向Ｙと直交する方向Ｘに複数本のラミナ２を積層接着した積層体を一方向Ｙに並べて配して横断面形状を四角形状としている。

第１実施形態の耐火木製構造材１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、軸方向（長手方向）に沿う４側面ａ〜ｄのうちの４側面ａ〜ｄに沿う燃えしろ層１２ａ〜１２ｄを有し、耐火木製構造材１の横断面における、断面四角形状の荷重支持部１１の４方を燃えしろ層１２で囲んでいる。そして、その燃えしろ層１２は、複数本のラミナ２が積層接着されたラミナ積層部１３，１４から構成されている。また、耐火木製構造材１の横断面の一方向Ｙにおいて荷重支持部１１を挟んでその両側に位置する一対の第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄが、それぞれ、該一方向Ｙと直交する方向Ｘをラミナの積層方向とする一対の第１ラミナ積層部１３，１３から形成されている。該各第１ラミナ積層部１３は、ラミナ２の積層方向Ｘの両端間に亘っており、両端間における全体が、木表どうしの積層面を有しないように複数本のラミナ２が積層接着されたラミナの積層構造を有している。
そのため、耐火木製構造材１の一対の第１ラミナ積層部１３，１３からなる一対の側面ｂ，ｄが、火災時の火炎に晒された場合に、該側面ｂ，ｄに形成される炭化層に、ラミナ２の木表どうしの積層面に沿って大きな割れが生じることや、そのような割れに起因して炭化層の一部が欠落することも抑制され、耐火木製構造材１の側面ｂ，ｄ付近に、熱伝導の抑制効果又は酸素遮断効果に優れた密な炭化層が形成される。それにより、耐火木製構造材１は、燃えしろ層が、難燃薬剤を配合しなくても燃えどまり機能を有し、優れた耐火性能を有するものとなっている。

なお、本発明者らは、燃えしろ層を、ラミナ積層部から構成しつつも高い耐火性能を有する耐火木製構造材を開発するべく、ラミナの積層状態を変化させた集成材からなる構造材の耐火性能をついて研究した結果、ラミナ積層部からなる燃えしろ層を設けた集成材を火炎に晒すと、その燃えしろ層の燃焼により生じる炭化層に、ラミナの木表どうしの積層面に沿って大きな割れが生じ、該割れに沿って燃焼が、耐火木製構造材の内部に進行しやすいこと、及びその割れの部分の燃焼が、燃えどまりを妨げる要因となっていることを知見し、斯かる知見に基づき更に研究を重ねて、本発明を完成させた。炭化層の割れは、急激な乾燥によって生じた割れが燃焼によりさらに拡大されたものである。

第１実施形態の耐火木製構造材１は、前述したように、使用時に水平方向に沿う断面となる横断面の中央部に荷重支持部１１を有し、その横断面における、断面四角形状の荷重支持部１１の４方を燃えしろ層１２が囲んでいる。なお、本発明でいう「４方を囲む」とは、一方向Ｙと直交する方向において荷重支持部１１と同位置に存在する部分（後述の第１部分）と、一方向Ｙにおいて、荷重支持部１１と同位置に存在する部分（後述の第２部分）とに、燃えしろ層１２が存在していれば良いが、図１に示すように、燃えしろ層１２ｂ，１２ｄ又は燃えしろ層１２ａ，１２ｃが、荷重支持部１１と同位置に存在する部分から延出する部分１３ｅを有し、木表どうしの接着面を有しないように積層されたラミナ積層部からなる燃えしろ層が、耐火木製構造材１の４側面に亘って連続して形成されていることが好ましい。

耐火木製構造材１について更に説明すると、燃えしろ層１２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、前述した一対の第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄと、一対の該第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄのラミナの積層方向Ｘと同方向において荷重支持部１１を挟んでいる一対の第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを有している。第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄは前述した一対の第１ラミナ積層部１３，１３により形成され、一対の第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃは一対の第２ラミナ積層部１４，１４により形成されている。該各第２ラミナ積層部１４は、第１ラミナ積層部１３，１３どうしの間の全域に亘って、該一方向Ｙをラミナ２の積層方向として配置されている。各第２ラミナ積層部１４は、ラミナ２の積層方向における全体が、木表３どうしの接着面を有しないように複数本のラミナ２が積層接着されたラミナ２の積層構造を有している。そして、第１ラミナ積層部１３，１３及び第２ラミナ積層部１４，１４が、その横断面における荷重支持部１１の４方を囲み且つ４側面に亘って連続する燃えしろ層１２を構成している。

耐火木製構造材１の燃えしろ層１２は、耐火木製構造材１の４側面ａ〜ｄのいずれにおいても、少なくとも１時間の耐火性を有している。より具体的には、耐火木製構造材１は、第１ラミナ積層部１３，１３及び第２ラミナ積層部１４，１４からなる耐火木製構造材１の４側面ａ〜ｄを形成する燃えしろ層１２ａ〜１２ｄが、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線で１時間加熱後、５時間放冷したときに、前記側面からの深さ９０ｍｍの位置に燃焼が到達しない燃えどまり性能を有している。
荷重支持部１１の周囲に設定する燃えしろ層の厚みＬａ〜Ｌｄは、耐火性能の向上、特に燃えどまり機能が得られるようにする観点から、５０ｍｍ以上が好ましく、７０ｍｍ以上がより好ましく、９０ｍｍ以上が更に好ましい。

第２実施形態の耐火木製構造材１Ａは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、軸方向（長手方向）に沿う４側面ａ１〜ｄ１のうちの３側面ｂ１〜ｄ１に沿う燃えしろ層１２ｂ〜１２ｄを有し、耐火木製構造材１Ａの横断面における、断面四角形状の荷重支持部１１の３方を燃えしろ層１２が囲んでいる。そして、その燃えしろ層１２は、複数本のラミナ２が積層接着されたラミナ積層部１３，１４から構成されている。また、耐火木製構造材１の横断面の一方向Ｙにおいて荷重支持部１１を挟んでその両側に位置する一対の第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄが、それぞれ、該一方向Ｙと直交する方向Ｘをラミナの積層方向とする一対の第１ラミナ積層部１３，１３から形成されている。該各第１ラミナ積層部１３は、ラミナ２の積層方向Ｘの両端間に亘っており、両端間における全体が、木表どうしの積層面を有しないように複数本のラミナ２が積層接着されたラミナの積層構造を有している。
そのため、耐火木製構造材１の一対の第１ラミナ積層部１３，１３からなる一対の側面ｂ１，ｄ１が、火災時の火炎に晒された場合に、該側面ｂ１，ｄ１に形成される炭化層に、ラミナ２の木表どうしの積層面に沿って大きな割れが生じることや、そのような割れに起因して炭化層の一部が欠落することも抑制され、耐火木製構造材１Ａの側面ｂ１，ｄ１付近に、熱伝導の抑制効果又は酸素遮断効果に優れた密な炭化層が形成される。それにより、耐火木製構造材１Ａは、難燃薬剤を配合しなくても燃えどまり機能を有し、優れた耐火性能を有するものとなっている。

第２実施形態の耐火木製構造材１Ａは、前述したように、使用時に水平方向に沿う断面となる横断面の中央部に荷重支持部１１を有し、その横断面における、断面四角形状の荷重支持部１１の３方を燃えしろ層１２が囲んでいる。なお、本発明でいう「３方を囲む」とは、一方向Ｙと直交する方向において荷重支持部１１と同位置に存在する部分（後述の第１部分）と、一方向Ｙにおいて、荷重支持部１１と同位置に存在する部分（後述の第２部分）とに、燃えしろ層１２が存在していれば良いが、図２に示すように、燃えしろ層１２ｂ，１２ｄ又は燃えしろ層１２ｃが、荷重支持部１１と同位置に存在する部分から延出する部分１３ｅを有し、木表どうしの接着面を有しないように積層されたラミナ積層部からなる燃えしろ層が、耐火木製構造材１の３側面に亘って連続して形成されていることが好ましい。

耐火木製構造材１Ａについて更に説明すると、燃えしろ層１２は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、前述した一対の第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄと、一対の該第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄのラミナの積層方向Ｘと同方向において荷重支持部１１の下側を被覆する第２燃えしろ層１２ｃを有している。第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄは前述した一対の第１ラミナ積層部１３，１３により形成され、第２燃えしろ層１２ｃは第２ラミナ積層部１４により形成されている。該第２ラミナ積層部１４は、第１ラミナ積層部１３，１３どうしの間の全域に亘って、該一方向Ｙをラミナ２の積層方向として配置されている。第２ラミナ積層部１４は、ラミナ２の積層方向における全体が、木表３どうしの接着面を有しないように複数本のラミナ２が積層接着されたラミナ２の積層構造を有している。そして、第１ラミナ積層部１３，１３及び第２ラミナ積層部１４が、その横断面における荷重支持部１１の３方を囲み且つ３側面に亘って連続する燃えしろ層１２を有している。

耐火木製構造材１Ａの燃えしろ層１２は、耐火木製構造材１Ａの３側面ｂ１〜ｄ１のいずれにおいても、少なくとも１時間の耐火性を有している。より具体的には、耐火木製構造材１は、第１ラミナ積層部１３，１３及び第２ラミナ積層部１４からなる耐火木製構造材１の３側面ｂ１〜ｄ１を形成する燃えしろ層１２ｂ〜１２ｄが、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線で１時間加熱後、５時間放冷したときに、前記側面からの深さ９０ｍｍの位置に燃焼が到達しない燃えどまり性能を有している。
荷重支持部１１の周囲に設定する燃えしろ層の厚みＬｂ〜Ｌｄは、耐火性能の向上、特に燃えどまり機能が得られるようにする観点から、５０ｍｍ以上が好ましく、７０ｍｍ以上がより好ましく、９０ｍｍ以上が更に好ましい。また、下部燃えしろ層１２ｃの厚みＬｃは、側部燃えしろ層１２ｂ，１２ｄの厚みＬｂ，Ｌｄよりも厚いことが、熱の伝わりやすい角の部分を材積を抑えながら被覆できる点から好ましい。
第２実施形態の耐火木製構造材１Ａは、梁用の構造材であり、使用時に上面ａには、耐火性能を有する床が載ることにより、荷重支持部１１が被覆されるため、荷重支持部１１の上側を被覆する燃えしろ層は設けていない。

第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａにおいて、一対の第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する一対の第１ラミナ積層部１３，１３は、構成するラミナ２の全てが木表３、準木表３ｓ及び木裏４を有するラミナである。
図３は、ラミナの軸方向（長手方向）に直交する横断面を示す図であり、図３（ａ）に示すラミナ２は、木表３、木裏４及び一対の準木表３ｓ，３ｓを有するラミナである。図３（ａ）に示すラミナ２の木裏４は、該ラミナ２の矩形状断面の一方の長辺を形成する面であって、原木の樹芯５に最も近い方の面である。該ラミナ２の木表３は、該ラミナ２の矩形断面の相対向する他方の長辺を形成する面であって、原木の樹芯５から遠い方の面である。該ラミナ２の一対の準木表３ｓ，３ｓは、樹芯５が長辺の範囲内Ｐ１に位置する場合の両短辺を形成し、該ラミナ２の矩形断面の相対向する一対の短辺を形成する面である。図３（ｂ）に示すラミナ２は、木表３、木裏４及び準木表３ｓを有するラミナである。図３（ｂ）に示すラミナ２の木裏４及び木表３は、図３（ａ）に示すラミナ２の木裏４及び木表３と同様である。図３（ｂ）に示すラミナ２の準木表３ｓは、樹芯５が長辺の範囲外Ｐ２に位置する場合の短辺を形成し、樹芯５から遠い方の短辺を形成する面である。

図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すラミナ２は、矩形断面の相対向する一対の長辺を形成する２面に木表３及び木裏４の区別のないラミナであり、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３に含まれていても良いラミナである。耐火木製構造材１，１Ａ製造上の品質管理の観点から、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３は、積層されたラミナの３分の２以上が、木表３及び木裏４の区別のあるラミナ２であることが好ましく、４分の３以上が、木表３及び木裏４の区別のあるラミナ２であることが好ましく、耐火木製構造材１，１Ａのように、第１ラミナ積層部１３を構成する全てのラミナ２が、木表３と木裏４の区別のあるラミナ２であることが更に好ましい。なお、耐火木製構造材１，１Ａは、燃えしろ層１２及び荷重支持部１１を構成する全てのラミナ２が、木表３、準木表３ｓ及び木裏４の区別のあるラミナとなっている。また、図３中、符号５は、原木の樹芯５の位置を示し、符号２１は年輪を示している。

第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａのように、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３が、そのラミナ２の積層方向Ｘにおいて、荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓ（第１部分）と、該部分１３ｓから延出する部分１３ｅ（第２部分）とを有する場合〔図１（ａ）及び図２（ａ）参照〕、少なくとも、荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓ（第１部分）に位置するラミナが、木表３どうしの積層面を有しないように積層されている必要がある。木表３どうしの積層面が、荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓにあると、燃えしろ層１２が燃焼したときに、木表３どうしの積層面に沿って隙間が生じ、燃えしろ層１２が燃えどまり機能を発現しにくくなる。

第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａのように、第１ラミナ積層部１３が、ラミナ２の積層方向Ｘに、荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓ（第１部分）と該部分１３ｓから延出する部分１３ｅ（第２部分）とを有する場合、耐火性能や第１燃えしろ層１２の燃えどまり機能を向上させる観点から、該第１ラミナ積層部１３は、荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓ（第１部分）に位置する全てのラミナ２と、該部分１３ｓから延出する部分１３ｅ（第２部分）に位置する全てのラミナ２とが、木表どうしの積層面を有しないように積層接着されていることが好ましい。第１ラミナ積層部１３は、ラミナ２の積層方向Ｘの両端間に亘って、木表３どうしの積層面を有しないように複数本のラミナ２が積層接着されたラミナ２の積層構造を有していることが好ましい。

同様の観点から、第２ラミナ積層部１４は、荷重支持部１１と同位置に存在する部分１４に位置する全てのラミナ２が、木表３どうしの積層面を有しないように積層されていることが好ましい。すなわち、第２ラミナ積層部１４は、第１ラミナ積層部１３どうしの間の全域に亘って、木表３どうしの積層面を有しないように複数本のラミナ２が積層接着されたラミナ２の積層構造を有していることが好ましい。

本発明の耐火木製構造材において、第１ラミナ積層部１３，１３及び第２ラミナ積層部１４，１４は、木表３どうしの積層面を有しないように４本以上のラミナが積層接着されたラミナ積層部であることが好ましい。ここでいう「４本以上のラミナ」は、前記の延出する部分１３ｅのラミナを含めて、積層されたラミナの本数が４本以上であれば良い。
第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する各第１ラミナ積層部１３は、荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓに位置するラミナ２が、好ましくは２〜１００本、より好ましくは３〜７５本、更に好ましくは４〜５０本である。また、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する各第１ラミナ積層部１３は、延出する部分１３ｅのラミナ２を含めた積層本数が、好ましくは４〜１１４本、より好ましくは５〜８９本、更に好ましくは６〜６４本である。

第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａは、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３，１３が、構成するラミナ２の全てが木表３、準木表３ｓ及び木裏４を有するラミナ２であり、木裏４どうしの積層面６を一か所のみ有している。また第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａは、第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを形成する第２ラミナ積層部１４，１４が、構成するラミナ２の全てが木表３、準木表３ｓ及び木裏４を有するラミナ２であり、木裏４どうしの積層面６を一か所のみ有している。これに代えて、図６に示す第５実施形態の耐火木製構造材１Ｄのように、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３，１３、及び第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを形成する第２ラミナ積層部１４，１４を構成する全てのラミナ２が、木表３、準木表３ｓ及び木裏４を有するラミナであり、全てのラミナ２の木表３が、ラミナ２の積層方向Ｘにおいて同一方向を向いていることも好ましい。

木裏４どうしの積層面６を一か所に有する実施形態は、木裏４どうしの積層面６を一カ所も設けない実施形態に比べて、耐火木製構造材全体としての反りを抑制する観点から好ましい。
また、同様の観点から、木裏４どうしの積層面６は、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３，１３のラミナ２の積層方向Ｘにおける、荷重支持部１１と同じ位置に位置する部分に存することが好ましい。例えば、木裏４どうしの積層面６は、耐火木製構造材１，１Ａを、第１燃えしろ層１２ｂ、１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３，１３のラミナ２の積層方向Ｘと同方向に３等分して３領域に区分したときに、中央の領域に存在することが好ましい。

第１実施形態の耐火木製構造材１は、その完成状態において、一対の第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを形成する一対の第２ラミナ積層部１４，１４が方向Ｘにおいて荷重支持部１１を挟んだ状態で配され、一対の第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する一対の第１ラミナ積層部１３，１３が、一方向Ｙにおいて荷重支持部１１及び一対の第２ラミナ積層部１４，１４を挟んだ状態で配された構成を有している。４本以上のラミナ、好ましくは４本上の同数のラミナが積層接着された一対の第１ラミナ積層部１３，１３（図示例では１２本）、及び一対の第２ラミナ積層部１４，１４（図示例では６本）によって、荷重支持部１１の周囲に配された燃えしろ層１２の全体が形成されている。
第２実施形態の耐火木製構造材１Ａも、その完成状態において、前述した第２燃えしろ層１２ｃを形成する第２ラミナ積層部１４が方向Ｘにおいて荷重支持部１１の下方に配され、一対の第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する一対の第１ラミナ積層部１３，１３が、一方向Ｙにおいて荷重支持部１１及び一対の第２ラミナ積層部１４，１４を挟んだ状態で配された構成を有している。４本以上のラミナ、好ましくは４本上の同数のラミナが積層接着された一対の第１ラミナ積層部１３，１３（図示例では１２本）、及び第２ラミナ積層部１４（図示例では６本）によって、荷重支持部１１の周囲に配された燃えしろ層１２の全体が形成されている。

荷重支持部１１及び燃えしろ層１２の全体を、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する一対の第１ラミナ積層部１３，１３、第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを形成する第２ラミナ積層部１４，１４及び荷重支持部１１ｄから構成することにより、荷重支持部１１及び燃えしろ層１２に必要な部材の種類を減らすことができ、簡易な製造工程により効率よく製造することができる。

第１実施形態の耐火木製構造材１を構成するラミナ２は、同一樹種の木材から構成されたものである。第２実施形態の耐火木製構造材１Ａを構成するラミナ２も、同一樹種の木材から構成されたものである。ただし、ラミナ２は、単一樹種に由来のもののみを用いても良いし、複数の樹種から得られたものを併用することもできる。ラミナ２の原料とする木材の樹種としては、任意のものを用いることができ、例えば、針葉樹であれば、カラマツ、ベイマツ、ダフリカカラマツ、グイマツ、ツガ等、広葉樹であれば、ケヤキ、くり、ミズナラ、タモ等を用いることができる。また、個々のラミナ２は、耐火木製構造材１，１Ａの長手方向（軸方向に同じ）と同方向に長い形状を有している。個々のラミナ２は、耐火木製構造材１，１Ａの長手方向の全長に亘って連続する一枚の挽き板等であっても良いが、ラミナ２の全部又は一部は、複数の挽き板等をフィンガージョイント等の接合方法で長手方向に継いだものであっても良い。

第１実施形態の耐火木製構造材１におけるラミナ積層部１３，１４、及び第２実施形態の耐火木製構造材１Ａにおけるラミナ積層部１３，１４は、それぞれに含まれるラミナどうし間が、接着剤により接合された状態で積層されており、且つラミナ積層部１３，１４どうし間も、接着剤により接合されている。
ラミナ２どうし間又はラミナ積層部１３，１４どうし間を接合する接着剤としては、集成材の製造に従来用いられている各種公知の接着剤を用いることができ、例えば、水性高分子−イソシアネート系接着剤、レゾルシノール樹脂接着剤、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、メラミンユリア樹脂接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が挙げられる。これらのなかでも、レゾルシノール樹脂接着剤又はレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤が好ましい。

第１及び第２実施形態の耐火木製構造材１，１Ａは、例えば、ラミナ間に接着剤を配して積層加圧して、図１（ｂ）又は図２（ｂ）に示す各ラミナ積層部１３，１４を製造した後、それらのラミナ積層部１３，１４間に接着剤を配してラミナ積層部１３，１４を積層加圧することにより製造することができるが、それに制限されるものではなく、それぞれ、任意の手順により製造することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、斯かる実施形態に制限されず適宜変更可能である。
例えば、図４に示す耐火木製構造材１Ｂのように、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３，１３の木裏４どうしの積層面６を、ラミナ２の積層方向Ｘにおいて荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓ（第１部分）と、該部分１３ｓから延出する部分１３ｅ（第２部分）との境界に配してもよい。
また、図５に示す耐火木製構造材１Ｃのように、第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを形成する第２ラミナ積層部１４，１４に木裏４どうしの積層面６を設けず、全てのラミナ２の木表３が、ラミナ２の積層方向Ｘにおいて同一方向を向くように配してもよい。

また、図６に示す耐火木製構造材１Ｄのように、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３，１３及び第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを形成する第２ラミナ積層部１４，１４に木裏４どうしの積層面６を設けず、これら全てのラミナ２の木表が同一方向を向くように配してもよい。具体的には、第１ラミナ積層部１３，１３及び第２ラミナ積層部１４，１４をそのラミナ２の積層方向Ｘにおいて、荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓ（第１部分）と、該部分１３ｓから延出する部分１３ｅ（第２部分）とからなる同一のラミナ積層部で構成し、横断面の中心を中心に、これらを回転対称となるように、配してもよい。また、図６に示すように、木表３どうしの接着面、及び木表３と準木表３ｓとの接着面が露出しないように配してもよい。ここでいう露出とは、接着剤により接着されているラミナ２どうしの対向面の端部が側面ａ〜ｄに位置していれば該露出に該当する。この場合、前記接着剤が前記側面ａ〜ｄの位置まで存在していてもよいし、側面ａ〜ｄの位置まで達していなくてもよい。
また、図７に示す耐火木製構造材１Ｅのように、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを形成する第１ラミナ積層部１３，１３の木裏４どうしの積層面６を、ラミナ２の積層方向Ｘにおいて荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓ（第１部分）と該部分１３ｓから延出する部分１３ｅ（第２部分）との境界に配し、且つ第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを形成する第２ラミナ積層部１４，１４に木裏４どうしの積層面６を設けず、ラミナ２の木表３がラミナ２の積層方向において同一方向を向くように配してもよい。
尚、図４〜図７には、第１実施形態の耐火木製構造材１と同様の構成要素に、第１実施形態と同様の符号を付した。

また、荷重支持部１１を、第１ラミナ積層部１３及び第２ラミナ積層部１４と同様のラミナ積層部を有する構成するのに代えて、無垢材や、木表どうしの積層面を有するラミナ積層部、第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄの第１ラミナ積層部１３，１３のラミナ積層方向と直交する方向をラミナ２の積層方向としたラミナ積層部等から構成することもできる。
また、本発明の耐火木製構造材は、横断面形状が長方形状の柱材であっても良く、横断面形状が正方形状の梁材であっても良い。

本発明の耐火木製構造材において、一対の第１ラミナ積層部１３，１３は、ラミナ２の積層方向Ｘの両端に位置するラミナが、図１、図２、図４、図５及び図７に示すように、木表側が外側を向いたラミナであることが好ましい。また、一対の第２ラミナ積層部１４，１４を、一方向Ｙの両端に亘って配して荷重支持部１１の３方又は４方を囲み且つ該荷重支持部の３側面又は４側面に亘って連続する燃えしろ層を形成してもよい。

（実施例１）
カラマツから得られたラミナ２（密度：０．５３ｇ／ｃｍ^３±１０％、含水率８〜１０％）を用いて、図５に示す断面構成を有する柱材である耐火木製構造材を得た。ラミナ間の接着には、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤を用いた。
製造した耐火木製構造材は、断面寸法が３５０ｍｍ×３５０ｍｍ、荷重支持部の寸法が１７０ｍｍ×１７０ｍｍ、燃えしろ層１２の厚みＬａ〜Ｌｄが９０ｍｍ、長さが１．５ｍであった。第１燃えしろ層１２ｂ，１２ｄを構成する２つの第１ラミナ積層部１３，１３は、図５に示すように、木裏４どうしの積層面６を、ラミナ２の積層方向Ｘにおいて荷重支持部１１と同位置に存在する部分に１か所有し、且つ木表３どうしの接着面を有しないものであった。また第２燃えしろ層１２ａ，１２ｃを形成する第２ラミナ積層部１４，１４は、木裏４どうしの積層面６を設けず、ラミナ２の木表３がラミナ２の積層方向において同一方向を向いていた。尚、上記以外の構成及び好ましい寸法等は、上述した実施形態と同一であった。

（比較例１）
実施例１に用いたラミナと同一のラミナを、木裏４の向きが交互に逆向きとなるように積層接着してラミナ積層部を製造し、それらを用いる以外は、実施例１と同様の手順で、比較例１の耐火木製構造材を製造した。比較例１の耐火木製構造材は、断面寸法が３５０ｍｍ×３５０ｍｍ、荷重支持部の寸法が１７０ｍｍ×１７０ｍｍ、燃えしろ層１２の厚みＬａ〜Ｌｄが９０ｍｍ、長さが１．５ｍであった。第１燃えしろ層を構成する２つのラミナ積層部１３，１３は、ラミナが木裏４の向きが交互に逆向きとなるように積層されており、ラミナの積層方向Ｘの両端に位置するラミナは木表３側が外側を向いていた。

（評価）
（燃焼試験）
実施例１及び比較例１で得られた耐火木製構造材を、直立状態として試験炉内に配置し、４側面のそれぞれに対して、通常の火災を想定したＩＳＯ８３４標準加熱により１時間加熱を行い、加熱終了後５時間の炉内放冷を行った。
その際、ラミナの積層方向Ｘの端に位置する側面ａ、及びラミナの積層方向Ｘに直交する方向Ｙの端に位置する側面ｄから荷重支持部１１の中心に向かう深さが、３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍとなる各位置における温度変化を計測し、各深さにおける温度の経時的変化を記録した。側面ａ及び側面ｄのいずれについても、９０ｍｍの深さは、荷重支持部１１と燃えしろ層１２との境界である。また温度変化の計測は、実施例１の耐火木製構造材では、側面ｄについては、木裏４どうしの接着面を構成する層（以下、木裏−木裏接着層ｆ１ともいう）において行い、側面ａについては、木裏４と準木表３ｓとの接着面を構成する層（以下、木裏−準木表接着層ｆ２ともいう）及び木表３と準木表３ｓとの接着面を構成する層（以下、木表−準木表接着層ｆ３ともいう）について行った。比較例１では、側面ｄについて荷重支持部１１と同位置に存在する部分１３ｓの木表どうしの接着面を構成する層（以下、木表−木表接着層ともいう）において行った。
結果を図８に示す。

比較例１は、図８（ｄ）に示すように、木表−木表接着層において、深さ３０ｍｍの温度が最大５００℃を超え放冷中も高い温度を維持しているのに対して、実施例１においては、図８（ａ）に示すように、木裏−木裏接着層ｆ１において、深さ３０ｍｍの温度を最大で３００℃以下に抑えることができ、放冷中も低い温度を維持し深さ６０ｍｍ、９０ｍｍの温度上昇も抑制できていることがわかる。また、実施例１は、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、木裏−準木表接着層ｆ２及び木表−準木表接着層ｆ３において、最大５００℃以下で、比較例１の木表−木表接着層に比べて低い温度に抑えることができている。実施例１の木裏−準木裏接着層ｆ２及び木表−準木表接着層ｆ３は、比較例１の温度測定点よりも熱の影響を受けやすい角部に近い位置であるため、内部温度が高く推移しているが、それでも深さ３０ｍｍでの最大温度が比較例１よりも低い値を示している。
このことから、比較例１の耐火木製構造材においては、燃焼継続に十分な温度を燃えしろ層内部に生じており、炭化層の割れ方で酸素が供給される状況になると放冷中も燃焼が継続し、そのまま放置すると燃焼が９０ｍｍ以上の荷重支持層に到達する可能性があることが判る。
これに対して、実施例１の耐火木製構造材においては、燃焼継続に十分な温度を燃えしろ層内部に生じておらず、炭化層の割れ方で酸素の供給がより少ない状況であれば、放冷中に燃焼が継続しないことが判る。

５時間の炉内放冷後の試験体の側面ｄの写真を図９に示す。
比較例１の試験体は、図９（ａ）に示すように、側面ｄに生じた炭化層に、大きな割れが生じており、その割れの内部で燃焼が継続していることが確認された。また、大きな割れは、ラミナの木表３どうしの積層面（木表−木表接着層）付近に生じており、その割れの内部で、燃焼が継続していることが確認された。また、炭化層に生じた大きな割れの付近で、炭化層の一部が脱落していることも確認された。
これに対して、実施例１の試験体の側面ｄにおいては、図９（ｂ）に、側面ｄに生じた炭化層に、大きな割れが生じず、密な炭化層が形成されていた。
これらの結果から、本発明の実施例である耐火木製構造材によれば、燃えしろ層に、難燃薬剤を使用しなくても、燃えどまり性能を発現し、高い耐火性能が得られることが判る。

１，１Ａ〜１Ｅ 耐火木製構造材
１１ 荷重支持部
１２ 燃えしろ層
１２ｂ，１２ｄ 第１燃えしろ層
１２ａ，１２ｃ 第２燃えしろ層
２ ラミナ
３ 木表
３ｓ 準木表
４ 木裏
６ 木裏どうしの積層面
１３ 第１ラミナ積層部
１３ｓ 荷重支持部と同位置に存在する部分（第１部分）
１３ｅ 延出する部分（第２部分）
１４ 第２ラミナ積層部
ａ〜ｄ 側面

Claims (5)

1. 角材であり、荷重支持部を有し、長手方向に沿って延びる４つの側面のうちの少なくとも３側面に沿って燃えしろ層が形成されている、耐火木製構造材であって、
   前記耐火木製構造材の横断面の一方向における前記荷重支持部を挟む両側それぞれに、該一方向と直交する方向をラミナの積層方向とする第１ラミナ積層部を有し、該一方向と直交する方向における一端又は両端に、該一方向をラミナの積層方向とする第２ラミナ積層部を有しており、
   第１ラミナ積層部及び第２ラミナ積層部は、それぞれを構成するラミナが、木表どうしの接着面を有しないように積層されており、
   第１ラミナ積層部及び第２ラミナ積層部により、前記荷重支持部の３方又は４方を囲む燃えしろ層が形成されている、耐火木製構造材。
2. 前記燃えしろ層は、前記３側面又は４側面に亘って連続している、請求項１に記載の耐火木製構造材。
3. 第１ラミナ積層部は、それぞれ、前記一方向と直交する方向の両端間に亘っており、第２ラミナ積層部は、第１ラミナ積層部どうし間の全域に亘っている、請求項１又は２に記載の耐火木製構造材。
4. 第１ラミナ積層部及び第２ラミナ積層部を構成するラミナは、該ラミナの矩形状断面の一方の長辺を形成する面であって樹芯に最も近い面を木裏、他方の長辺を形成する面を木表、及び樹芯が長辺の長さ範囲に位置する場合の両短辺を形成する面又は該樹芯が長辺の長さ範囲外に位置する場合の樹芯から遠い方の短辺を形成する面を準木表としたときに、
   前記３側面に、前記木表どうしの接着面、及び前記木表と前記準木表との接着面が露出していない、請求項１に記載の耐火木製構造材。
5. 第１ラミナ積層部及び第２ラミナ積層部を構成するラミナは、いずれも、前記木表、前記木裏及び一対の前記準木表を有するラミナである、請求項４に記載の耐火木製構造材。
   

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