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木造住宅の火事現場で真っ黒になった柱が焼け残っている光景がみられます。これは木材が1000度の火災の中で燃え尽きなかったという証拠です。「木は燃える」子供でも知っているこの常識ですが、木材は時として金属よりも強い耐火性を示す事があるのです。
木材は鉄やアルミなどの金属と比較すると熱の伝導率が小さく、内部に空気を多く含んでいるため、断熱性に優れ、熱にさらされても内部にその熱を伝えにくいという特徴があります。 また、燃焼が始まっても、空気が十分にある表面では燃焼が進みますが、内部では酸欠状態になっているため、不完全燃焼で内部に炭化層が作られます。この炭化層は熱の伝導率がさらに低く、熱を伝えにくくするほか、燃焼に必要な酸素を遮断する役割を果たします。こうして、時間と共に炭化層は厚くなり、内部の温度上昇がさえぎられ、内部の健全な木部が建物を支えることができるのです。 一般に鉄は250度で変形をはじめ、軟化して強度が低下しますが、大断面の木材は1000度になっても表面が炭化するだけで強度はほとんど低下しません。これが木材が金属より火に強いと言われる理由です。 木材の表面からの炭化速度は比較的遅く、一分間におよそ 0.6mm〜0.8mmくらいと言われています。30分経過しても18mm〜24mm、両側では36mm〜48mmだけ減るだけなので、木材が十分太ければ、木材の強さは急激に落ちる事はありません。 木は鉄より火に強い!? 鉄のフライパン 中華料理などで火力の強いバーナーであぶられた鉄なべは200から300度という高音になりますが、その熱はフライパンの取っ手には伝わりません。木材の熱を伝えにくいという性質はこんなところに利用されているのです。 燃焼比較 次の写真は、実際に不燃木材と不燃処理を施していない一般の木材とを同じ時間燃焼させたものです。 違いが明確にあらわれています。 一般の木材 不燃木材 点火直前 点火直後 約3分後 約5分後 約8分後 約10分後 不燃材料ってなに? 不燃材料とは、建築材料のうち不燃性能(通常の火災による加熱が加えられた場合に、 燃焼しないこと)に関して、法令で定める技術的基準(表1.基準一覧参照)に適合し、国土 交通大臣の認定を受けたもののこと(性能評価試験に合格)を言います。 表1.基準一覧 種類 時間 温度 総発熱量 不燃性能 不燃 20分間 750度 8MJ/㎡以下 ① 燃焼しないこと ② 防火上、有害な損傷を生じないこと ③ 避難上、有害な煙またはガスを発生 しないこと 準不燃 10分間 難燃 5分間 不燃材料の性能評価試験 不燃材料の合格基準は、上記表1にもあるように発熱性試験において、総発熱量が 加熱開始後20分間で8MJ/㎡以下であることと、ガス有害性試験(マウスを使用して の試験)において、有害な煙またはガスが発生しないことである。 当社では、次に示す結果を得て不燃材料の性能評価試験に合格し、国土交通大臣の 認定を取得致しました。 発熱性試験 (財)建材試験センターの性能評価試験結果より一部抜粋 ガス有害性試験 (財)建材試験センターの性能評価試験結果より一部抜粋 表2.ガス有害性試験結果表 試験体記号 D E 試験体の大きさ(mm) 219×220 220×220 試験体の厚さ(mm) 20.9 20.6 試験体の質量(g) 632.9 627.1 マウス 系・性 dd系・♀ dd系・♀ マウス平均質量(g) 20.1 21.0 マウス行動記録 χ— (min) ※1 15 14.61 σ (min) ※2 — 0.77 χs (min) ※3 15 13.84 排気最高温度(℃) 265 241 被検箱内温度(℃) 初期 28.5 27.9 最高 28.7 28.7 加熱減量(g) 25.4 22.7 試験年月日 平成16年9月24日 平成16年9月24日 判定 合格 合格 表2.ガス有害性試験結果表が示す通り、避難上有害な煙またはガスを発生しない という結果がでました。 ※1 マウスの行動停止までの時間の平均値 ※2 マウスの行動停止までの時間の標準偏差 ※3 マウスの平均行動停止時間 図-1 総発熱量曲線 上記、図-1総発熱量曲線が示す通り、総発熱量は20分間で8MJ/㎡である。 さらに右の写真にあるように、木材は、 焦げるだけで燃焼せず、且つ防火上有害 な損傷(裏面まで貫通する亀裂及び穴)が ないことが確認できる。 裏側 表側 東京大学農学部 課程専門科目 木材保存学 4年夏学期2単位(科目番号336110) 講義する教員 杉山慎吾 講義の主旨 木材は古来、人間にとって最も身近な材料として親しまれ、重用されてきた。また、多くの独特の長所があり、極めて重要な材料のひとつである。しかし、木材は燃える、腐るといった大きな欠点をも有している。このような木材の劣化を防止し、木材としての寿命の伸長を図ることは、木造建築物など我々の財産を守る上で重要であると同時に、木材の節約ひいては樹木の濫伐を抑えることにもつながる。木材保存学はこうした木材の劣化原因を探り、その防止手段を考究する学問である。本講義では主として微生物や害虫によって引き起こされる生物劣化および火による木材の劣化すなわち燃焼を中心に取り上げ、劣化の種類、劣化の特徴、その生ずる過程および劣化防止方法などについて解説する。 講義内容 1 生物劣化 2 腐朽 3 微生物による変色、表面汚染 4 生丸太の害虫 5 乾材害虫 6 しろあり 7 木材防腐剤 8 木材防かび剤 9 木材防虫剤 10 木材保存処理技術 11 簡易処理 12 工場処理 13 現場処理 14 木材の燃焼 15 難燃処理
by h.maruya
| 2007-05-04 03:21
| 資料・自然素材
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