2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of higher seismic and fire-resistant timber slender frame structure using eco-friendly and sustainable materials

Research Project

Project/Area Number	21H01481
Research Institution	Osaka Metropolitan University
Principal Investigator	谷口与史也大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30254387)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	Sanjay PAREEK 日本大学, 工学部, 教授 (20287593) 荒木慶一名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50324653) 石山央樹大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90634436) 鈴木裕介大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90635400)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	木質構造 / 低環境負荷 / 高耐震 / 高耐火 / ジオポリマー
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、低環境負荷型かつ持続可能型材料を用いた新しい高耐震（安全性と修復性）・高耐火木質構造システムの開発し，実験による当架構の各種性能の明確化と評価法の確立を目指す。2022年度は、2021年度の研究で課題として挙げられた、木部材に対する耐震耐火被覆材であるジオポリマーの微細ひび割れの制御方法を考案した。また、同手法で作成したジオポリマーを用いた木質複合部材を製作し、構造性能及び耐火性能評価実験を実施した。具体的な成果は以下の様である。複合部材の施工方法：木材表面にフレッシュ状態のジオポリマーを流し込むといった当初と異なる新たな手法を提案した。同施工法を可能とするため、ジオポリマーの調合設計において、収縮低減剤及びAE減衰剤の添加量を検討した。並びに、木材表面に防水塗料を含侵させ、フレッシュ状態のジオポリマーから木材への水分移動の抑制について検討した。その結果、所望のスランプフローを満足し、かつジオポリマーが硬化した後も軽微なものも含めて損傷は見られず、2021年度の課題が改善されたことを確認した。・構造性能評価実験：木材表面にフレッシュ状態のジオポリマーを打設・硬化させた試験体を製作し静的曲げ載荷実験を実施した。具体的な実験パラメータは、木材表面の凹凸加工の有無、木材表面への防水塗料塗布の有無である。実験パラメータの違いに関わらず、木材に対するジオポリマーの補強効果が明確に表れ、強度及び剛性の著しい向上が確認された。・耐火性能評価試験：構造性能評価実験の試験体と同様の手順で作成したジオポリマー被覆木質複合試験体を製作し、準耐火部材を目標とした燃焼試験を実施した。加熱後の炭化層の測定、及び加熱前後の圧縮強度と軸方向変形量（縮み量）を調べた結果、木材単体と比較して著しい耐火性の向上が確認された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 提案複合部材の開発において、木材に対する耐震耐火被覆材であるジオポリマーの損傷を抑制するため、当初の手法と異なる施工方法の提案が必要となった。この新手法による施工法確に要する検討が必要となったため。
Strategy for Future Research Activity	提案する木質複合部材に対し、（高耐震高耐火を効果的に発揮するための）最適なジオポリマーの調合設計法の確立により注力し、各材料（フライアッシュ、NaOH水溶液、水ガラスなど）の質量比をパラメータとした、ジオポリマーモルタルの力学特性試験及び耐火性能試験を実施する。