Development of multifunctional CLT: an improvement of fire resistance and thermal insulation

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K13870
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 鷹野 敦 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (70778092)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: CLT / 断熱性能 / 耐火性能 / 多機能化

Outline of Annual Research Achievements

1)加工ラミナ（全てスギ）による断熱性能の改善の定量化: 表面加工ラミナ、極乾燥加工ラミナ、ラミナ全体に加工を施した加工ラミナによる断熱性能の向上可能性を検証した。有孔加工・スリット加工については、昨年度の結果も含め、加工寸法と断熱性能の変化についてモデル化を行なった。孔やスリット内で空気の対流作用が起こる明確な境界（限界寸法）の把握はできなかったが、一定の範囲内（有孔: 孔径3-18φ,孔深さ6-30mm、スリット: 幅5-25mm, 深さ3-9mm）では、現象を精度良く再現することができた。
2)加工ラミナの耐火性能の検証: 1)の結果を踏まえ、特に有孔加工とスリット加工を施したラミナの燃焼特性を検証した。小型試験体（170mm角）を電気マッフル炉で加熱し、ラミナ間の温度変化を観察し、燃焼状況を検証した。有孔加工の場合、ラミナの体積減少が25%程度までは耐火性能への影響は小さいが、25-30%になると、ラミナの燃焼速度が0.1mm/分早まることがわかった。スリット加工の場合、体積減少が35%程度でラミナの燃焼速度が急激に上昇する（0.4mm分程度）ことがわかった。
3)高断熱・準耐火CLT外壁の性能検証: これまでの成果を総合し、所定の断熱性能（0.53 or 0.35W/m2K）と準耐火性能（45 or 60分）を満たすラミナ構成を設定し（4パターン）、中型試験体（1200mm角）を用いた加熱試験により性能の確認を行なった。非裁荷試験のため、燃焼と変位の関係やラミナの剥離による影響等は確認できなかったが、CLT内部の温度変化や燃焼状況からは、全てのパターンが60分準耐火性能を満たす可能性があることが確認できた。
後半2年間はコロナ禍の影響で研究が滞ることもあり、実験実施を優先し一定の成果の担保に努めた。その為、これまで十分に行えなかった成果の発表は、今後、順次行なっていく。