北海道の雪氷 No.35（2016）
Copyright © 2016 公益社団法人日本雪氷学会北海道支部
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ア ス フ ァ ル ト シ ン グ ル 屋 根 材 の 滑 落 雪 性 状 Snow sliding properties of asphalt single roofing
伊 東 敏 幸 （ 北 海 道 科 学 大 学 ）， 米 内 仁 （ 伊 藤 忠 建 材 （ 株 ）） 苫 米 地 司 （ 北 海 道 科 学 大 学 ）
Toshiyuki Ito, Hitoshi Yonai, Tsukasa Tomabechi
１ ． は じ め に
札 幌 な ど の 住 宅 地 に お い て は ， 屋 根 雪 を 滑 落 さ せ な い 勾 配 屋 根 が 普 及 す る 現 状 に あ り ， 立 ち ハ ゼ を 横 葺 き と し た 塗 装 鋼 板 や 砂 付 き の 塗 装 鋼 板 が 屋 根 材 と し て 用 い ら れ て い る ． そ の よ う な 現 状 の な か ， 細 か い 石 粒 で 表 面 を 仕 上 げ た ア ス フ ァ ル ト シ ン グ ル を 屋 根 葺 材 に 用 い る 雪 止 め 屋 根 が 提 案 さ れ て い る
１ ）
．
本 研 究 で は ， フ ァ イ バ ー グ ラ ス を コ ア 材 と し た ア ス フ ァ ル ト シ ン グ ル 屋 根 材 の 雪 止 め 機 能 を 評 価 す る こ と を 目 的 と し ， ア ス フ ァ ル ト シ ン グ ル に お け る 屋 根 雪 と の 摩 擦 係 数 を 測 定 す る と 共 に ， 屋 内 に お け る 雪 止 め 機 能 評 価 試 験 お よ び 屋 外 暴 露 試 験 を 行 い ， ア ス フ ァ ル ト シ ン グ ル の 滑 落 雪 抑 止 機 能 を 評 価 し た ．
２ ． 研 究 の 方 法
ア ス フ ァ ル ト シ ン グ ル 屋 根 材 の 雪 止 め 機 能 は ， 雪 氷 体 と の 摩 擦 係 数 測 定 ， 雪 止 め 機 能 評 価 試 験 お よ び 屋 外 暴 露 試 験 の 3通 り の 試 験 に て 次 の よ う に 評 価 し た ．
2 - 1 動 摩 擦 係 数 の 測 定
試 験 に 用 い た 屋 根 材 は 図 1 に 示 す よ う な 色 の 異 な る 5 種 類 の 材 料 （ 石 粒 径 は 0.5～ 1.5 mm程 度 ） で あ り ， 試 験 体 の 大 き さ は 幅 20 cm× 長 さ 40 cm程 度 と し ，18 mm厚 の ラ ン バ ー コ ア 合 板 に シ ン グ ル 屋 根 材 を 桟
木 に て 固 定 し た も の を 実 験 に 供 し た ． 動 摩 擦 係 数 は 低 温 室 に て 平 板 状 の 屋 根 材 上 で し ま り 雪 ，ザ ラ メ 雪 及 び 氷 板 を 図2の よ う に 水 平 滑 動 さ せ て 測 定 し た ． 摩 擦 界 面 は-10℃ ，-2℃ 及 び+2℃ で の 融 雪 過 程4時 間 の 状 態 に つ い て 測 定 し た ．
2 - 2 雪 止 め 機 能 評 価 試 験
雪 止 め 機 能 評 価 試 験 に 供 し た 試 験 体 は ， 図 3 に 示 す よ う に ，材 料 A,B,Cと 材 料 D,Eと で は 葺 工 法 が 異 な る も の で あ る ． 雪 止 め 機 能 評 価 試 験 は ， 低 温 室 に て ザ ラ メ 雪 ま た は 氷 板 を 載 せ た 試 験 体 を 若 干 融 雪 さ せ ，-10℃ で 3時 間 凍 着 さ せ た 後 ，図 4の よ う に 所 定 勾 配 を 設 け ， 室 温+5℃ に て 数 日 間 放 置 し て 滑 落 雪 状 態 を 観 察 し た ． 試 験 体 は 幅 45 cm， 長 さ 120 cmの18 mm厚 ラ ン バ ー コ ア 合 板 上 に 釘 留 め し た も の で あ り ， 試 験 体
図1 摩 擦 係 数 測 定 の 試 験 体
図2 動摩 擦 係 数 の 測 定 方 法
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- 84 - に お け る シ ン グ ル 葺 板 の 段 差
は 葺 き 工 法 1で3 mm程 度 ， 葺 き 工 法 2で は 3～5 mmで あ る ． 実 験 は ザ ラ メ 雪 （25×60 cm， 厚 さ 25 cm） に て 勾 配 10/10と 8/10，氷 板 （10×20 cm， 厚 さ 5 cm） で は 勾 配 9/10と8/10と し た ．な お ，ザ ラ メ 雪 の 実 験 で は ，ふ る い を 用 い て 積 雪 さ せ た の で ， 試 験 体 表 面 の 継 ぎ 目 に
生 じ る 段 差 部 に も 空 洞 部 が 出 来 な い 状 態 で 積 雪 し て い る ．
2 - 3 屋 外 暴 露 試 験
屋 外 暴 露 試 験 に 供 し た シ ン グ ル は ， 材 料 Aと 材 料 Dと し ，材 料 Aは 葺 き 工 法 2，材 料Dは 葺 き 工 法 1 と し た ． 試 験 体 は 図 5 に 示 す よ う に ， 屋 根 勾 配 は 8/10（39° ） お よ び 6/10（31° ） の 2 通 り と し た ． 暴 露 し た 屋 根 試 験 体 の 大 き さ は 幅 1,800
× 長 さ 2,950 mmと し ， 下 葺 き は 12 mm合 板 に 直 貼 り （ ア ル ミ 釘 と 接 着 剤 に て 固 定 ） と し た ． 暴 露 場 所 は 札 幌 市 手 稲 区 に あ る 北 海 道 科 学 大 学 の 3 号 館 実 験 室 屋 上 （ 地 上 約 7 m） と し ， 屋 根 雪 の 積 雪 深 を 実 測 す る と 共 に ， 滑 落 雪 の 状 態 を 適 宜 カ メ ラ 撮 影 し た ．
３ ． 結 果 と 考 察
3 - 1 動 摩 擦 係 数 の 測 定 結 果
し ま り 雪 と の 動 摩 擦 係 数 は 図6左 の よ う に ， －10℃ の 乾 燥 状 態 で は 0.8～ 1.2 と 高 く 材 料 間 の バ ラ ツ キ が 見 ら れ る が ， －2℃ で は 0.5 程 度 に 低 下 し 材 料 の 差 異 は 殆 ど な い ．+2℃1～2 時 間 後 の 初 期 湿 潤 状 態 で は 0.6程 度 で あ り 材 料 別 の 差 異 は 殆 ど な く ，+2℃3～4 時 間 後 の 湿 潤 状 態 に な っ て も 同 様 の 値 と な り 材 料 別 の 差 異 は 殆 ど な い ．な お ，初 期 湿 潤 状 態 と 湿 潤 状 態 の 動 摩 擦 係 数 が 殆 ど 変 化 し な い 現 象 は ，石 粒 間
の 凹 凸 部 の 空 隙 に 融 雪 水 が 浸 透 す る た め ， 摩 擦 界 面 に 介 在 す る 融 雪 水 量 が 増 加 し な い た め と 考 え ら れ る ．ザ ラ メ 雪 と の 動 摩 擦 係 数 は ，図6右 の よ う に 乾 燥 状 態 で は 0.5程 度 で あ り ， 初 期 湿 潤 状 態 お よ び 湿 潤 状 態 と な っ て も 同 程 度 の 値 と な る ． 氷 板 と の 動 摩 擦 係 数 は ，乾 燥 状 態 で は 0.2程 度 と 小 さ い が ，初 期 湿 潤 状 態 で は 0.4程 度 に 上 昇 し ，湿 潤
図3 雪 止 め 機 能 評 価 試 験 の 試 験 体
図4 雪 止 め 機 能 評 価 試 験 の 実 験 方 法
図5 屋 外 暴 露 試 験 の 状 態
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状 態 に お い て も 同 程 度 の 値 と な る ． 以 上 の よ う に ， シ ン グ ル の 平 板 に お け る 雪 氷 体 と の 動 摩 擦 係 数 は ，摩 擦 界 面 が 湿 潤 状 態 に な っ た と き に お い て ，し ま り 雪 で 0.6程 度 ，ザ ラ メ 雪 で0.5程 度 ，氷 板 で は 0.4程 度 と な り ，こ れ ら の 値 は 色 の 違 い に よ る 差 異 は 殆 ど 生 じ な い ．
3 - 2 雪 止 め 機 能 評 価 試 験 の 結 果
表1に 示 す よ う に ，葺 き 工 法 1に お い て は ，ザ ラ メ 雪 の 勾 配10/10で 材 料DとEが4 時 間 後 に 滑 落 し ， 氷 板 の 勾 配 9/10 で は 材 料 Dが 15時 間 後 に 滑 落 し た が ， ザ ラ メ 雪 お よ び 氷 板 の 勾 配 8/10で は 96時 間 後 で も 滑 落 し な か っ た ．こ れ に 対 し ，葺 き 工 法 2は ザ
図 6 動 摩 擦 係 数 の 測 定 結 果
表 1 雪 止 め 機 能 評 価 試 験 の 結 果
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- 86 - ラ メ 雪 の 勾 配 10/10 お よ び 氷 板 の 勾 配 9/10 に お い て 滑 落 は な か っ た が 雪 ブ ロ ッ ク が 十 数 cm 移 動 し た ． 一 方 ， ザ ラ メ 雪 お よ び 氷 板 の 勾 配 8/10で は 96時 間 で も 滑 落 せ ず ， 雪 ブ ロ ッ ク や 氷 板 の 下 方 移 動 も 10 cm未 満 に 留 ま っ た ． こ れ ら の 実 験 結 果 よ り ，勾 配 8/10以 下 な ら ば ザ ラ メ 雪 お よ び 氷 板 に 対 す る 滑 落 雪 の 抑 止 機 能 が 期 待 で き る と 言 え る ． な お ， 葺 き 工 法 2 は 葺 板 表 面 の 凹 凸 が 大 き
い こ と か ら ，葺 き 工 法 1よ り も 雪 止 め 機 能 が 高 く な っ た ． 3 - 3 屋 外 暴 露 試 験 の 結 果
暴 露 試 験 を 行 っ た 札 幌 市 手 稲 区 に お け る 2015年 度 冬 期 の 累 計 降 雪 深 は 過 去 5 年 間 平 均 値 の 71％ ， 最 大 積 雪 深 は 過 去 5 年 間 平 均 値 の 80％ 程 度 に 留 ま る 状 況 で あ り ，降 雪 は 1 月 中 旬 ～2月 下 旬 ま で に 多 く ，3月 以 降 の 降 雪 は 殆 ど な い 状 況 で あ っ た ．
暴 露 期 間 に お け る 試 験 体 屋 根 上 の 積 雪 深（ 屋 根 面 鉛 直 方 向 の 積 雪 深(cm)）は ，図 7
お よ び 図8 に 示 す よ う に ， 新 雪 状 態 で15 cm程 度 積 雪 し た 2015/11/25の 屋 根 雪 は 翌 々 日 に 圧 密 し ， 数 日 後 に 融 雪 に て 消 雪 す る ま で 滑 落 雪 し な か っ た ． ま た ， 期 間 最 大 積 雪 深 と な っ た 2016/1/27に お い て も 全 て の 試 験 体 に お い て 屋 根 雪 の 滑 落 雪 は 発 生 せ ず ，そ の 後 ，屋 根 雪 下 層 が ザ ラ メ 化 し た 状 態 に な っ て も 屋 根 雪 の 滑 落 雪 は 発 生 せ ず ，2016/3/7 に 全 て の 屋 根 雪 が 融 雪 に て 消 雪 し た ． 暴 露 試 験 体 の 軒 先 状 態 は ， 図 9の よ う に 長 さ 10
～15 cm程 の 小 さ な ツ ラ ラ が 夜 間 に 形 成 さ れ る も の の ，昼 間 の プ ラ ス 温 度 に て 落 下 す る こ と か ら ， こ の 程 度 の 規 模 の ツ ラ ラ 形 成 は 落 下 に よ る 危 険 性 が 低 い も の と 考 え る ．
４ ． ま と め
ア ス フ ァ ル ト シ ン グ ル 屋 根 材 の 滑 落 雪 性 状 に つ い て 実 験 的 に 評 価 し た 結 果 ， 葺 板 表 面 の 凹 凸 お よ び 継 ぎ 目 の 段 差 形 状 が 影 響 し て 所 定 の 雪 止 め 機 能 を 有 す る こ と が 分 か っ た ． 多 量 積 雪 時 に お け る 滑 落 雪 発 生 の 危 険 性 を 考 慮 す る と ， 葺 き 工 法 1 で は 勾 配 6/10 以 下 ， 葺 き 工 法 2で は 勾 配8/10以 下 に す る こ と が 雪 止 め 機 能 上 望 ま し い と 言 え る ．
【 参 考 ・ 引 用 文 献 】
1)高 倉 正 寛 ， 他 2 名 ，2014： 粗 面 の 屋 根 葺 材 に お け る 屋 根 雪 と の 摩 擦 係 数 ， 雪 氷 研 究 大 会 （2014八 戸 ） 講 演 要 旨 集 ，101
2 0 1 6 / 1 / 2 7 ( 最 大 積 雪 深 ) 積 雪 深 2 4 , 3 1 , 2 6 , 3 0 c m
22, 24, 22, 23cm
2 0 1 6 / 2 / 9
積 雪 深 1 4 , 2 2 , 1 7 , 2 1 c m
図8 屋 外 暴 露 屋 根 の 積 雪 状 態 図7 屋 外 暴 露 屋 根 の 積 雪 深
図9 屋 外 暴 露 屋 根 の ツ ラ ラ 形 成
2016/1/15 葺 き 工 法 １ 2016/1/15 葺 き 工 法 ２
