特許 7577590 簡易耐火試験方法および柱状試験体保持具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-25

(45)【発行日】2024-11-05

(54)【発明の名称】簡易耐火試験方法および柱状試験体保持具

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/50 20060101AFI20241028BHJP

【ＦＩ】

G01N25/50 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021053858

(22)【出願日】2021-03-26

(65)【公開番号】P2022151001

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2024-02-28

(73)【特許権者】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105843

【弁理士】

【氏名又は名称】神保 泰三

(72)【発明者】

【氏名】藤井 良清

(72)【発明者】

【氏名】針金 奏一郎

(72)【発明者】

【氏名】井田 勇治

(72)【発明者】

【氏名】ドゥ バン ニー

【審査官】外川 敬之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１６７４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３３４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９３２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３６７５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

壁炉の熱原面に対向して位置する受熱面側に、実際寸法の柱試験体よりも小寸法の柱状試験体を配置し、当該小寸法の柱状試験体を上記受熱面から離間させて隙間を形成した状態で耐火試験を行うことを特徴とする簡易耐火試験方法。

【請求項2】

請求項１に記載の簡易耐火試験方法において、互いに耐火仕様が異なる複数の小寸法の柱状試験体を配置して耐火試験を行うことを特徴とする簡易耐火試験方法。

【請求項3】

耐火面材と、実際寸法の柱試験体よりも小寸法の柱状試験体を上記耐火面材との間に隙間を形成して取り付ける取付部材と、を備えることを特徴とする柱状試験体保持具。

【請求項4】

請求項３に記載の柱状試験体保持具において、上記耐火面材の上記取付部材が位置する側に、当該耐火面材への熱影響を低減する耐火材を備えることを特徴とする柱状試験体保持具。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の柱状試験体保持具において、上記取付部材を２以上備えることを特徴とする柱状試験体保持具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、模擬的に耐火試験を行うことができる簡易耐火試験方法および柱状試験体保持具に関する。

【背景技術】

【0002】

建物の鉄骨柱の耐火試験は、この鉄骨柱の四周を均一に加熱することができる柱炉を用いて行っている。また、特許文献１には、耐火壁に沿って設けられる鉄骨梁の耐火認定試験において、「座屈試験」を実施できるような耐火試験体構造および耐火試験方法が開示されている。また、特許文献２には、コンクリートから構成される実大寸法の試験体よりも小規模の試験体を加熱する簡易耐火試験方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－２２６８４９号公報

【文献】特開２０１４－１６７４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、試験機関等において柱炉を用いて耐火試験を行う場合は、順番待ち等で、事業者側が要望する時期に試験が行えない問題がある。また、上記柱炉を用いて耐火試験で良好な結果が得られない場合もあり、このような場合には、再度の耐火試験で試験費用が嵩むという問題もある。また、上記柱炉は一般に高額であり、この柱炉で用いる実際寸法の柱試験体の作製にも高額の費用がかかる。

【0005】

この発明は、上記の事情に鑑み、柱炉を用いて実際の鉄骨柱について耐火試験を行う前段階において、適時に模擬耐火試験を行うことが容易になり、上記柱炉を用いた本番の耐火試験で良好な結果が得られ易く、また、安価に実施することができる簡易耐火試験方法および柱状試験体保持具を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明の簡易耐火試験方法は、壁炉の熱原面に対向して位置する受熱面側に、実際寸法の柱試験体よりも小寸法の柱状試験体を配置し、当該小寸法の柱状試験体を上記受熱面から離間させて隙間を形成した状態で耐火試験を行うことを特徴とする。

【0007】

上記の方法であれば、小寸法の柱状試験体を上記受熱面から離間させて隙間を形成した状態で耐火試験を行うので、上記小寸法の柱状試験体の背面側（受熱面側）にも上記隙間から壁炉内の熱気流が回り込み、さらに、上記受熱面が放出する輻射熱も上記背面側に至るので、上記小寸法の柱状試験体の四周の面を極力均等に加熱することができる。よって、小寸法の柱状試験体を用いて適切に模擬耐火試験を行うことができる。また、このように壁炉を用いて小寸法の柱状試験体の耐火試験を行うので、適時に模擬耐火試験を行うことが容易になり、柱炉を用いた本番の耐火試験で良好な結果が得られ易くなる。また、壁炉を用いた模擬耐火試験は、柱炉を用いた耐火試験に比べて安価に行える。

【0008】

互いに耐火仕様が異なる複数の小寸法の柱状試験体を配置して耐火試験を行ってもよい。これによれば、壁炉を用いて様々な耐火仕様を効率的に模擬試験することができる。

【0009】

また、この発明の柱状試験体保持具は、耐火面材と、実際寸法の柱試験体よりも小寸法の柱状試験体を上記耐火面材との間に隙間を形成して取り付ける取付部材と、を備えることを特徴とする。

【0010】

上記の構成の柱状試験体保持具であれば、上記取付部材によって、小寸法の柱状試験体と上記耐火面材との間に隙間を形成することができ、壁炉を用いて上記小寸法の柱状試験体の四周の面を極力均等に加熱できるので、小寸法の柱状試験体を用いて適切に模擬耐火試験を行うことができる。

【0011】

上記柱状試験体保持具は、上記耐火面材の上記取付部材が位置する側に、当該耐火面材への熱影響を低減する耐火材を備えてもよい。これによれば、壁炉内の熱で上記耐火面材が脆くなるのを上記耐火材で抑制し、当該柱状試験体保持具を繰り返し使用することが容易になる。

【0012】

上記柱状試験体保持具は、上記取付部材を２以上備えてもよい。これによれば、１つの柱状試験体保持具に、互いに耐火仕様が異なる複数の小寸法の柱状試験体を装着することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明であれば、柱炉を用いて実際の鉄骨柱について耐火試験を行う前段階において、適時に模擬耐火試験を行うことが容易になり、柱炉を用いた本番の認定耐火試験で良好な結果が得られ易くなる。また、壁炉を用いた模擬耐火試験は、柱炉を用いた耐火試験に比べて安価に行える。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態の簡易耐火試験方法を示した説明図である。

【図2】実施形態の柱状試験体保持具を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態の簡易耐火試験方法は、実際寸法の柱試験体よりも小寸法の柱状試験体Ａを壁炉１内に配置して行う。壁炉１は、例えば、箱状の本体部１１と、この本体部１１の開口を覆う例えばＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）等からなる可動蓋部１２とを備える。また、本体部１１は、可動蓋部１２と対向する熱原面１１ａを有する。熱原面１１ａには、例えば、フラットフレームガスバーナーが縦横４×４で１６基（或いは、所定配列で２２基等）設けられている。

【0016】

この実施形態の簡易耐火試験方法では、壁炉１の熱原面１１ａに対向して位置する可動蓋部１２の受熱面１２ａに、柱状試験体保持具５を設けており、この柱状試験体保持具５によって、実際寸法の柱試験体よりも小寸法の柱状試験体Ａを壁炉１内において鉛直配置で保持する。柱状試験体Ａにおける柱状体として、例えば、８０ｍｍ×８０ｍｍ×３．２ｍｍの角形鋼管が用いられる。角形鋼管の長さは、８００ｍｍ程度である。また、柱状試験体Ａにおいて、上記角形鋼管には、実験したい耐火被覆材等が適宜巻かれる。

【0017】

柱状試験体保持具５は、例えば、図２にも示すように、ベース部５１と取付部材５２とを備える。ベース部５１は、例えば、金属製の方形状枠５１ａと、この方形状枠５１ａの一方の面に貼り付けられた耐火面材（ケイ酸カルシウム板等）５１ｂと、この耐火面材５１ｂにピン等で留め付けられた耐火材（アルカリアースシリケートウール（ＡＥＳ）等）５１ｃと、上記方形状枠５１ａの他方の面に張り付けられた耐火面材（ケイ酸カルシウム板等）５１ｄと、この耐火面材５１ｄに貼り付けられた石膏ボード５１ｅとを有する。

【0018】

上記柱状試験体保持具５において、上記一方の面側に位置する耐火面材５１ｂおよび耐火材５１ｃが壁炉１の熱原面１１ａに対向する受熱面１２ａとなる。耐火面材５１ｂの水分含有率が高い場合は、受熱で脆くなるおそれがあるが、耐火材５１ｃは、耐火面材５１ｂへの熱影響を軽減し、耐火面材５１ｂを保護する。また、ウール状である耐火材５１ｃによる方形状枠５１ａ側への熱気流抜けは、耐火面材５１ｄにより防止される。耐火材５１ｃは、耐火面材５１ｂよりも高い輻射率を有するのがよい。

【0019】

また、柱状試験体保持具５には、取付部材５２が２台、その中心間の間隔を４００ｍｍ程度あけて設けられている。各取付部材５２は、上下に所定間隔をおいて配置された２個の金属製のＬアングル材５２ａからなる。各Ｌアングル材５２ａは短辺部と長辺部とを有しており、上記短辺部は方形状枠５１ａの一方の面と平行に配置され、上記長辺部は上記方形状枠５１ａの上記一方の面から突出している。Ｌアングル材５２ａの上記短辺部は、螺子等の締結部材で上記方形状枠５１ａに固定される。

【0020】

そして、上下に配置された２個のＬアングル材５２ａの上記長辺部が互いに対向し、この長辺部間で柱状試験体Ａが固定される。この固定は、例えば、上記長辺部を貫通する螺子等の締結部材を柱状試験体Ａの上記角形鋼管の天板にねじ込むことによって行われる。各Ｌアングル材５２ａは、熱からの保護および耐火試験に対する影響を軽減するように、耐火材（アルカリアースシリケートウール（ＡＥＳ）等）５３によって被覆される。また、柱状試験体保持具５の周囲側は、試験面を絞るマスク処理が施されている。例えば、マスク材（ＡＬＣ）の開口部分に柱状試験体保持具５が着脱可能に嵌め込まれており、柱状試験体保持具５を受熱面１２ａから取り外した状態で、当該柱状試験体保持具５に柱状試験体Ａをセットすることができる。

【0021】

柱状試験体Ａは、Ｌアングル材５２ａの上記長辺部に固定されることで耐火面材５１ｂから離間し、当該柱状試験体Ａと耐火面材５１ｂとの間に所定幅の隙間Ｇが形成される。この実施形態では、耐火面材５１ｂ上に耐火材５１ｃを留め付けているので、この耐火材５１ｃと柱状試験体Ａとの間に所定幅の隙間Ｇが形成されるようにする。柱状試験体Ａにおける上記角形鋼管と耐火材５１ｃとの間の距離は、当該角形鋼管の幅と同等に設定するのが望ましく、上記角形鋼管に耐火被覆材が巻かれて柱状試験体Ａとされた状態での上記隙間Ｇへの熱気流の通過の円滑さと、柱状試験体Ａが熱原面１１ａに近づき過ぎて過加熱となるのを防止する観点から設定される。この実施形態では、柱状試験体Ａにおける上記角形鋼管から耐火材５１ｃの表面までの距離は、６５ｍｍ程度（概ね柱状試験体Ａの厚さ程度）に設定されている。

【0022】

そして、実施形態の簡易耐火試験方法では、小寸法の柱状試験体Ａが、壁炉１の受熱面１２ａ（耐火面材５１ｂおよび耐火材５１ｃ）から離間して上記隙間Ｇを形成した状態で耐火試験が行われる。この耐火試験における加熱処理では、ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱曲線が得られるように壁炉１内の温度調整を行う。また、加熱温度の測定は、ＪＩＳ Ｃ １６０５(シース型熱電対)で規定される直径３ｍｍのＳＫシース熱電対にて行う。また、柱状試験体Ａの角形鋼管の温度測定は、柱状試験体Ａの２面または４面に穴をあけ、この穴にＪＩＳ Ｃ １６０２で規定される径０．６５ｍｍのＫ熱電対（Ｃ－Ａ熱電対）を装着して行った。

【0023】

上記簡易耐火試験方法であれば、小寸法の柱状試験体Ａを耐火面材５１ｂから離間させて隙間Ｇを形成した状態で耐火試験を行うので、上記熱原面１１ａに対向する面とは反対側の柱状試験体Ａの背面側にも上記隙間Ｇから壁炉１内の熱気流が回り込み、さらに、耐火面材５１ｂおよび耐火材５１ｃが放出する輻射熱も上記背面側に至るので、小寸法の柱状試験体Ａの四周の面を極力均等に加熱することが可能である。よって、小寸法の柱状試験体Ａを用いて適切に模擬耐火試験を行うことができる。また、このように小寸法の柱状試験体Ａを用いるので、適時に模擬耐火試験を行うことが容易になり、柱炉を用いた本番の認定耐火試験で良好な結果が得られ易くなる。また、壁炉１を用いた模擬耐火試験は、柱炉を用いた耐火試験に比べて安価に行える。また、壁炉１を用いた模擬耐火試験は、柱炉を用いた耐火試験に比べて安価に行える。

【0024】

また、この簡易耐火試験方法において、互いに耐火仕様が異なる複数の柱状試験体Ａを配置して耐火試験を行うと、壁炉１を用いて様々な耐火仕様を効率的に模擬試験することができる。

【0025】

また、上記柱状試験体保持具５であれば、小寸法の柱状試験体Ａを耐火面材５１ｂや耐火材５１ｃから離間させて簡単に上記隙間Ｇを形成できる。そして、柱状試験体Ａがセットされた上記柱状試験体保持具５を壁炉１に配置して適切に模擬耐火試験を行うことができる。

【0026】

また、上記柱状試験体保持具が耐火面材５１ｂの取付部材５２が配置される側の面に耐火材５１ｃを備えると、壁炉１内の熱で当該耐火面材５１ｂが脆くなるのを抑制でき、この柱状試験体保持具５を繰り返し使用することが容易になる。

【0027】

柱状試験体保持具５が取付部材５２を２セット以上備えていると、１つの柱状試験体保持具５に、互いに耐火仕様が異なる複数の柱状試験体Ａを装着することができる。この実施形態では、壁炉１内に１個の柱状試験体保持具５を配置したが、これに限らず、２個以上の柱状試験体保持具５を配置してもよく、これによれば、さらに多くの互いに耐火仕様が異なる複数の柱状試験体Ａを同時に模擬耐火試験することができる。

【0028】

なお、この発明の簡易耐火試験方法は、上記柱状試験体保持具５を用いることに限定されず、この柱状試験体保持具５とは異なる構造の保持具で柱状試験体Ａを保持してもよい。

【0029】

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

【符号の説明】

【0030】

１ ：壁炉
５ ：柱状試験体保持具
１１ ：本体部
１１ａ ：熱原面
１２ ：可動蓋部
１２ａ ：耐火面
５１ ：ベース部
５１ａ ：方形状枠
５１ｂ ：耐火面材
５１ｃ ：耐火材
５１ｄ ：耐火面材
５１ｅ ：石膏ボード
５２ ：取付部材
５２ａ ：Ｌアングル材
Ａ ：柱状試験体
Ｇ ：隙間

【図1】

【図2】