| Project/Area Number |
23K13442
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
鷹野 敦 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (70778092)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | 直交集成板 / 耐火性能 / 断熱性能 / 多機能化 / CLT / 耐火部材 / 木質部材 / 多機能CLT / 耐火構造 / 高断熱 / 準木質部材 |
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| Outline of Research at the Start |
CLT（直交集成板）の積層構造を利用した革新的な「多機能CLT」を開発する。
今回は、これまでの研究成果をもとに、引き続き「耐火性能」と「断熱性能」の向上に焦点を当て、異なる樹種や改質・加工を加えたラミナ（挽板）を組み合わせることで、純木質の高耐火・高断熱の外壁用CLTパネルの開発に取り組む研究を申請する。耐火性能としては1時間耐火構造の外壁の性能評価試験の合格、断熱性能としては省エネ基準で定める外壁の熱貫流率の基準値（0.35W/m2K）を目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度から引き続き、木質部材の最大の課題である「耐火性能」と利点である「断熱性能」の向上に焦点を当て、不燃木小片（異種・加工ラミナ）と無機系材料（異種ラミナ）を用いた場合の燃焼特性と熱伝導率の把握を目的に、小型試験体による加熱試験と伝熱試験を実施した。
不燃小片木ラミナを用いた試験では、木小片の充填率（25・40・62.5%）と燃焼特性および熱伝導率の関係を定量的に把握した。加熱試験では、共通して450℃付近での長時間の温度停滞という特徴的な現象が確認されたが、充填率62.5%の場合、脱炉時（加熱終了後4時間）に構造層表面の炭化は見られなかった。他方、充填率が増すと熱伝導率も高まり、充填率25・40・62.5%でそれぞれ0.068・0.072・0.083W/m2Kという結果を得た。細かな空隙を含む木小片ラミナは、断熱性能を向上させ、火災時の構造層への入熱も緩和しながら、ゆっくりと燃焼するという、一般的な燃え止まりの機構とは異なる「遅燃断熱型」のラミナとしての可能性を確認した。
無機系の材料として、①再生クラッシャラン（粒度28mm以下）、②砂（粒度0.5mm程度）、③再生クラッシャラン+砂を充填したラミナを用いて試験を行った。加熱試験では、全ての試験体で燃え止まりが確認でき、構造層の炭化も見られなかった。高い蓄熱性により急激な温度推移を抑え、不燃性により燃え止まったと考えられる。また、再生クラッシャランの場合、450℃に達した時点で約50℃の急激な温度低下が確認された。これは、コンクリートの主成分であるCa(OH)2の分解熱および熱分解時に発生した水の蒸発熱による作用と考えられる。熱伝導率は①-③でそれぞれ0.195・0.219・0.324W/m2Kと木よりも高い値を示したが、蓄熱性を考慮した動的な評価を踏まえてその性能を判断する必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2024年度の前半（4-8月）に、小型試験体による加熱および熱伝導実験を集中的に行い、上記の成果を得た。2023年度までの成果を含め、これまでに検証した各異種・加工ラミナの性能や特徴は概ね把握することが出来た。一方、後半は申請者が在外研究に取り組んだため、予定していた中型試験体での加熱試験は延期とした。結果として、2024年度までの進捗には若干の遅れがあるが、今年度、予定通り中型・実大での加熱試験を実施することで、研究全体の目標の達成は可能だと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
中型・実大試験体での実験について、試験体の製作は地元のCLTメーカーの協力のもと行い、実験は共同の実績がある北海道立総合研究機構林産試験場および北方建築総合研究所で行う事で、スムーズな試験の実施体制を整える。
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