第 5 章 実大試験体による木造土壁の延焼防止性能評価5-1）,5-2）
5.1 はじめに
京町家の外壁として一般的な木造土壁は、建物の部位毎に、隣地や道路との関係や 意匠・機能といった観点から、土の裏返し塗りの有無や土壁表面の板張りの有無の違 いにより様々な仕様が使い分けられている。これらの仕様のうち、建物正面の壁に使 われる裏返し塗りをした土壁のみが、法令上、防火構造の例示仕様に認められている。
しかし、裏返し塗りがない場合や、その表面に板を張った仕様は、法令上、準防火地 域に建つ京町家の外周部材に必要とされる防火構造よりも下位の準防火性能に位置付 けられているし、裏返し塗りをしたとしてもその表面に板を張ると可燃物が外壁表面 に現れるため、建築確認上、防火構造と認められないこともある。
木造土壁に必要とされる防火性能は、第 1 章で述べたように、壁裏面に熱を伝えな い遮熱性、壁を火炎が貫通しない遮炎性、壁を構成する軸組が崩壊しない非損傷性で あったが、これらすべてを同時に検証するには、実大規模の試験体による載荷加熱実 験が必要である。本章では、第 3 章及び第 4 章で中間規模試験体により調べた個別性 能の検討結果を踏まえて、京町家で一般的な木造土壁仕様の実大規模の試験体を製作 し、その載荷加熱実験から延焼防止性能を総合的に検証することを目的とする。
本章の研究内容は、試験体寸法や実験方法等は同様であるが、試験体への防火補強 や改良の段階に応じて、２種類の実験から構成されている。一つは、京町家に見られ る様々な木造土壁に、柱のちりじゃくり等の若干の防火的な補強を行った５体の試験 体を製作し、柱に長期許容荷重を載荷して加熱実験を行ったもので、この一連の実験 を「実験Ⅰ」と呼ぶ。もう一方は、第 4 章の柱の圧縮耐力実験による載荷加熱試験結 果の予測可能性を検証するとともに、裏返し塗りのない土壁で防火構造を実現可能と 予想される仕様を解明するために、2 体の試験体を製作し、「実験Ⅰ」と同様に載荷加 熱実験を行ったもので、この実験を「実験Ⅱ」と呼ぶ。
5.2 京町家を想定した木造土壁の載荷加熱実験概要
実験Ⅰは、京町家の木造土壁として一般的に使われている仕様や土塗り厚、外部仕 上げを再現し、火炎貫通が起こりやすい軸組と土壁の取り合い部に、京町家では、あ まり一般的ではないものの防火的な補強方法として効果が確認されている5-3）“ちり じゃくり”を設けた約 3m 角の試験体を 5 体製作し、文献 5-4に従って、柱の長期許 容荷重を載荷して加熱を行った。これにより、木造土壁の延焼防止性能を総合的に検 証し、防火対策上の問題点の抽出と対応策の検討を図った。
実験Ⅱは、第 4 章で提案した柱圧縮試験による木造土壁の非損傷性の予測可能性を 検証するために、この手法で、30 分間の耐火加熱に耐えると予想された 2 仕様の裏 返し塗りのない土壁の試験体をそれぞれ 1 体、計 2 体製作し、実験Ⅰと同様に柱の長 期許容荷重を載荷して加熱を行った。この土壁仕様の決定に際しては、実験Ⅰにおい て、遮熱性・遮炎性に余裕があったにもかかわらず、非損傷性の問題で防火性能が決 定されたため、非損傷性に影響を与える柱の炭化を抑制・遅延する工夫を施すとともに、
遮熱性、遮炎性についても、第 3 章の小型試験体を用いた加熱実験から得られた成果 を反映し、遮熱性に関しては土塗り厚の確保、遮炎性に関しては柱と軸組の接合性を 高めるためののれん打ちを行った。
5.2.1 試験体の設計
試験体は、表 5-1に示すように、実験Ⅰが試験体 A ～ E の 5 体、実験Ⅱが試験体Ｆ
～ G の２体である。試験体の構成を写真 5-1、図 5-1に、試験体断面図を図 5-2に示 す。試験体寸法は文献 5-4に基づいて ､W=3000mm、H=3190mm とし、柱が土台・
桁と取り合う部分は柱勝ちとした。軸組及び下地は京都美山産のスギ（柱の背割りなし）
を使用し、土は荒壁土・中塗土ともに京都産の土を使用した。荒壁土は市販の袋詰の 土に、土塗り作業直前に稲藁（長さ 45 ～ 60mm）を混ぜ込んだものを使用し、中塗 り土は市販の袋詰の乾燥した土（2 分目のふるいにかけたもの）に砂（土：砂の割合≒ 7：
3 ～ 8：2）と藁スサと水を作業直前に混ぜたものを使用した。また、下地と柱配置は、
図 5-1のように実験Ⅰと実験Ⅱで異なる。実験Ⅰでは、下地は横貫 3 本を通し貫仕様 とし、中央に縦貫を 1 本配置して、割竹で木舞を編んだ。載荷する中央 2 本の柱の間 隔は、京町家で用いられる最大の柱間（柱の内々寸法で 6 尺 3 寸≒ 1910mm）とした。
一方、実験Ⅱは、試験体で想定している京町家の戸境壁では半間おきに柱が配置され
表 5-1 試験体仕様一覧
写真 5-1 試験体全景 (a) 軸組・下地組時（試験体 A)
(c) 裏返し塗りをした土壁（試験体Ｄ）
(b) 裏返し塗りのない土壁（試験体 B）
(d) 表面に板張りした土壁（試験体 E）
図 5-1 試験体の構成（加熱面よりみる ) (a) 実験Ⅰ
(b) 実験Ⅱ
○数字は、温度測定部位。各部位において図 5-2のように断面方向に 2 ～ 4 点測定。
×は、面外方向変形量測定位置
図 5-2 試験体断面詳細図（断面図下側が加熱面）
試験体 F 試験体Ｇ
試験体Ａ 試験体Ｂ
試験体Ｃ 試験体Ｄ
試験体Ｅ
●は熱電対による温度測定位置
（実験Ⅰは加熱面からみて左柱、実験Ⅱは中央柱を示す）
(b) 実験Ⅱ (a) 実験Ⅰ
るため、柱を約 1m おきに配置し、下地は横貫 3 本を通し貫仕様とし、割竹で木舞を 編んだ。なお、柱間隔を狭めても、個々の柱の載荷荷重は変化しないが、加熱時の土 壁の水平方向の変形総量が抑制されるため、柱と土壁の隙間も形成されにくくなり、
遮炎性が改善されると考えられる。
以下に試験体の土壁仕様を実験Ⅰ・Ⅱ毎に詳しく説明する。
【実験Ⅰ（試験体Ａ～Ｅ）】
○共通事項
試験体 A ～ E はそれぞれ、京町家の各部位（戸境壁、建物正面壁、建物側面壁等）
で一般的に施工されている仕様とし、軸組と土壁の取り合い部には、京町家では使用 されることは少ないが、防火補強に効果があることが明らかになっている“ちりじゃく� り”5-3）を軸組（柱・桁・土台）に施した。土塗りの工程は、大きく、荒壁塗りと中塗 りに分けられ、裏返し塗りをする土壁では、荒壁塗りをした直後に、荒壁の裏返し塗 りをし、その荒壁が乾燥した後に、中塗りをすることとした。
①試験体 A
土塗りを室内側からのみ行い、横貫の屋外面から室内面の仕上がりまでの塗り厚を 30mm とした。その屋外側に横胴縁を約 300mm 間隔で取り付け、その上に 12mm 厚、
働き巾約 150mm の杉板を相じゃくり加工で縦張りした。杉板の被覆は、土及び竹木 舞を雨から守るためであり、この仕様は、雨戸の戸袋部分や隣家との戸境壁で建設後 に外部からの作業が可能となった場合を想定している。
②試験体Ｂ
土塗りを室内側からのみ行い、横貫の屋外面から室内側の仕上がりまでの塗り厚を 30mm とした。この仕様は、隣家との戸境壁に多く見られる仕様で、加熱される屋外 側に、土塗り壁の下地となる貫や木舞が露出していることや、柱表面の露出面積が大 きいことなどから、京町家の土壁仕様の中では、防火上、最も脆弱な仕様と考えられる。
③試験体 C
土塗りの前に、柱間に真壁納まりとなるよう 12mm 厚、働き巾約 150mm の杉板 を相じゃくりで横張りした後に、室内側から、試験体 A、B と同様に横貫の屋外面か ら室内側の仕上がりまでの塗り厚が 30mm となるよう土塗りをした。この仕様は、建 物正面 1 階部分（道路に面する部分）の腰板張り部に用いられる仕様で、一般的には、
この腰板は高さ 1200 ～ 1500m 程度であり、上部は裏返し塗りをした土壁となるが、
土塗り厚が小さく、防火上危険側と考えられる裏返し塗りのない土壁に杉板を張った 仕様の防火性能を調べるために、試験体全体をこの仕様とした。
④試験体 D
土塗りを室内外から行い、合計の塗り厚を 60mm とした。この仕様は、防火構造告 示の例示仕様に認められている「土塗り真壁造で裏返し塗りをしたもの」に相当する 仕様である。これまで、実大規模の試験体を用いて盛期火災を想定した ISO834 標準 加熱曲線に準じた加熱に対してどの程度の防火性能があるか、調べられたことはなく、
今後、木造土壁で準耐火構造を実現していくための問題点の抽出をするためにもこの 仕様で加熱実験をすることにした。また、この土壁仕様は、京町家の建物正面壁や戸 境壁で裏返し塗りができる場合に多く見られる仕様である。第 3 章の小型試験体を用 いた加熱実験により、木造土壁に必要とされる 3 種類の防火性能のうち非損傷性を除 く、遮熱性・遮炎性について 60 分以上の燃え抜け防止性能があることが確認されてい る。
⑤試験体 E
土塗りを室内外から行い、合計の塗り厚を 50mm（屋外側は中塗りはせず、荒壁塗 りのみ）とし、その屋外側に横胴縁を約 300mm 間隔で取り付け、その上に 12mm 厚、
働き巾約 150mm の杉板を相じゃくり加工で縦張りした。この仕様は、試験体Ｄの防 火構造告示に認められている裏返し塗りをした土壁の表面に板を張った仕様である。
土壁表面に板を張った場合に、その板の燃焼が裏返し塗りをした土壁の防火性能に与 える影響を検証した。この土壁仕様は、京町家の妻壁で裏返し塗りが可能な場合に多 く見られる仕様で、試験体 D 同様、第３章の検討において、遮熱性・遮炎性については、
60 分以上の燃え抜け防止性能があることが確認されている。
【実験Ⅱ（試験体Ｆ，Ｇ）】
○共通事項
試験体Ｆ～Ｇは、木造土壁のうち、防火上もっとも脆弱な裏返し塗りをしない土壁 で防火構造に相当する仕様を明確にするために、試験体Ｂの仕様に、遮熱性・遮炎性・
非損傷性について、それぞれ防火的な補強を加えたものである。土塗りは、片側（室内側）
からのみ行い、荒壁を塗った後、乾燥養生後に同面に中塗りを行った。
⑥試験体Ｆ
木造土壁の非損傷性に関する防火的な工夫として、柱に対する土壁位置を試験体Ｂ よりも屋外側に移動させて、柱のチリ寸法（柱側面の露出寸法）を 15mm とした。こ れにより、柱が直接加熱を受ける面積を減少させて、柱の燃焼を遅延させた。あわせて、
遮炎性に関して、柱と土壁の取り合い部に荒壁施工後にのれん打ちをし、中塗り時（ち り廻り時）にのれんを一緒に伏せ込み、柱と土壁の接合性を高めた。また、遮熱性に 関して、第 3 章の小型試験体による加熱実験の結果を考慮して、横貫の屋外面から室 内側の仕上がりまでの土塗り厚を 40mm とした。
⑦試験体Ｇ
木造土壁の非損傷性に関する防火的な工夫として、試験体Ｂの仕様の柱の表面に 15mm 厚の杉板を釘止めし、この防火被覆材が燃焼により脱落するまでは、構造体で ある柱が直接加熱を受けないようにし、柱の着火時間を遅延した。あわせて、遮炎性 に関して、柱にちりじゃくりを設けるとともに、柱と土壁の取り合い部に荒壁施工後 にのれん打ちをし、中塗り時（ちり廻り時）にのれんを一緒に伏せ込み、柱と土壁の 接合性を高めた。さらに、試験体Ｆと同様に遮熱性に関して、横貫の屋外面から室内 側の仕上がりまでの土塗り厚を 40mm とした。
5.2.2 試験体の製作
�試験体の製作（実験Ⅰ：2002 年 4 月～ 7 月、実験Ⅱ：2002 年 10 月～ 12 月）は、
軸組の製作及び下地組を京都府建築工業協同組合が、また、土塗りを京都左官協同組 合が行い、軸組組立→竹木舞下地組→荒壁塗り・荒壁裏返し塗り→貫伏せ・ちり廻り・
付け送り（荒壁施工後、約 4 週間）→中塗り（荒壁施工後、約 5 週間）→表面板張り
（荒壁施工後、約 8 週間）の順に施工し（ただし、荒壁裏返し塗りと表面板張りは試験 体仕様によっては行っていない）、風通しの良い室内で乾燥養生したのち、（財）日本 建築総合試験所内の大型耐火炉にて実験を行った。
5.2.3 実験方法
5.2.3.1 軸組の載荷方法
試験体中央の柱 ( ２または 3 本 ) に長期許容荷重が生じるように ､ 油圧ジャッキを 用いて均等に載荷した ｡ この荷重は ､ 平成 12 年建設省告示第 1452 号に規定されたス ギ ( 一級 ) 材の基準強度 Fc=21.6N/ mm2、材長 L=3190 mmを用い、柱両端ともピン接合で 座屈（有効細長比）を考慮した値を採用した。この際、横貫の影響は考慮していない。
表 5-1に試験体毎の載荷荷重を示す。
5.2.3.2 加熱方法
ISO834 に規定する標準加熱曲線に準拠した加熱を行った。この加熱曲線は、次式 で表され、詳細は第２章の図 2-4に示す。
T=345log10(8t+1)+20 ここで、T は平均炉内温度（℃）、t は経過時間（分）
土壁表面にスギ板張りをした試験体 A・C・Ｅでは、加熱開始後 10 分程度は、この スギ板が着火と消炎を繰り返すため、炉内温度の制御が困難となるが、加熱装置の燃 料供給量を調整する等して、できる限り炉内温度を標準加熱曲線に一致させるよう試 みた。耐火炉の概要を写真 5-2に示す。
5.2.3.3 測定項目
試験体各部の温度変化を図 5-1に示す 12 ～ 13 部位について、図 5-2のように断面 方向に２～ 4 点ずつ埋め込んだφ 0.68mm の K-type 熱電対で、30 秒間隔で測定し た（試験体仕様により合計 39 ～ 52 点）。また、壁の軸方向収縮量を柱直下の耐火炉 下部に 3 カ所設置した変位計で、面外方向変形量を図 5-1に示すように、実験Ⅰでは、
中央 2 本の柱とその中間の土壁部、実験Ⅱでは、中央 3 本の柱に 3 カ所ずつ設置（す べて試験体高さの約 1/2 の位置）した変位計で 30 秒間隔で測定した。これらのデー タはすべてデータロガーを介してコンピュータに記録した。さらに、木造土壁におけ る防火上の弱点となりやすい部位を視覚的に把握するために、加熱中の試験体非加熱 面の温度分布を赤外線サーモグラフィ装置（TVS-600、測定範囲 -20 ～ 1200℃、日 本アビオニクス株式会社製）を使用して測定した。
その他、試験体加熱・非加熱面の表面観察、試験体非加熱面のビデオ・カメラ映像記録、
耐火炉内の温度及び圧力の測定を行った。この耐火炉内温度は均等に配列した（3 列、
4 段）12 点で測定した。
実験終了後は、直ちに試験体を注水消火し、木造土壁の非損傷性に影響する載荷し た柱について、桁下端から 600mm の位置を切断し、炭化深さをそれぞれ測定した。
また、木造土壁の防火性能には、土及び軸組木材の含水率が影響するので、仕様ごと にサンプルを作成し、試験体と同条件で乾燥養生したのち、絶乾法で含水率の測定を 行った。
5.2.4 防耐火性能の評価
写真 5-2 試験装置全景
(a) 耐火炉 ( 左 ) と試験体 ( 右 ) (a) 試験体装着後の耐火炉全景
外壁の防耐火性能（①非損傷性、②遮熱性、③遮炎性）の評価は、文献 5-4に従い、
下記のように行った。
①非損傷性については、
・軸方向最大収縮量 (mm) が h/100（31.9mm）
・最大軸方向収縮速度 (mm/ 分 ) が 3h/1000（9.57mm/ 分）
を超えないこと。ここで、h は試験体初期高さ 3190mm とした。
②遮熱性については、
・試験体非加熱面平均温度が初期温度 +140℃
・試験体非加熱面最高温度が初期温度 +180℃
を超えないこと。本実験では、試験体初期温度が 20 ～ 35℃であったが、危険側とす るために初期温度を 20℃と設定し、平均温度の判定値を 160℃、最高温度の判定値を 200℃とした。
③遮炎性については、非加熱面側からの目視により火炎の貫通の有無を判断した。
これらは、国土交通大臣指定性能評価機関における性能評価試験時の防耐火性能の 評価基準であるが、本実験は木造土壁で達成可能な防火性能を把握することを最終的 な目標としているため、①～③までの評価値を超えた場合でも、問題点の抽出と今後 の仕様改良の検討につなげるために、安全管理上、問題がない限り、加熱を継続する こととした。
