7月13日，日本帝人公司官網(wǎng)宣布其與株式會社熊谷組（以下簡稱“熊谷組”）聯(lián)合開發(fā)了用于耐火建筑物的高纖維纖維增強集成材料。該材料通過將帝人公司的高性能纖維增強材料“LIVELY WOOD?（Livelywood）”和熊谷組公司的木質(zhì)耐火構件“環(huán)保型λ-WOODⅡ”絕緣（覆蓋）層耐火技術相融合，來實現(xiàn)建筑物高耐火目標。
上述集成材料在建材試驗中心進行了梁的耐火試驗，結果顯示其性能滿足適用于需要2小時耐火的建筑物的標準。帝人與熊谷組兩家公司通過該集成材料，有力的促進了中大規(guī)模木制建筑物的普及，從而為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會的目標作出貢獻。
項目開發(fā)背景
近年來，從環(huán)保角度和日本國產(chǎn)材料高效利用等方面出發(fā)，獨棟住宅以外的住宅和非住宅也開始選擇使用木質(zhì)材料來制造。隨著對木質(zhì)結構的大跨度化和高層化等日益期待，對構成木質(zhì)結構建筑構件的性能要求也越來越高。另外，根據(jù)建筑基準法，一定規(guī)模以上的建筑物必須是耐火建筑物，必須使用具有規(guī)定耐火性能的木質(zhì)結構件。
帝人公司擁有“LIVELY WOOD?”的高性能纖維增強材料，這是一種通過使用碳纖維現(xiàn)有材料進行加固增強的集成材料，隨著碳纖維增強，使得集成材料的剛度和強度得以提升，從而有助于擴大木結構建筑物的用途。
由于碳纖維具有高剛度、低熱膨脹率、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異，擁有鐵的10倍強度，重量卻只有鐵的四分之一，實現(xiàn)了高強度和輕量性的兼顧。“LIVELY WOOD?”的特點是將碳纖維強化塑料（CFRP）夾在集成材之間，在保持木材所具有的輕量性、絕熱性等優(yōu)點的同時，實現(xiàn)高剛度和高強度的木質(zhì)復合材料。作為梁使用時，有助于木質(zhì)建筑的大跨度化等。另外，日本國內(nèi)雖然杉樹資源豐富，但由于強度低，作為建筑材料沒有得到充分的利用，CFRP增強后可有效改善該局面。另一方面，“LIVELY WOOD?”不具有耐火性能，不能用于需要耐火性能的木造建筑物。
熊谷組表示“環(huán)保型λ-WOODⅡ”具備該技術，它是一種將芯材作為木材，通過在其周圍添加耐火絕緣（覆蓋）層來確保耐火性能的木質(zhì)耐火部件技術，可以用木質(zhì)結構中獲得耐火建筑。“環(huán)保型λ-WOODⅡ”的特點則是以木材為芯材，在周圍施加由石膏板構成的耐火絕緣層的木質(zhì)耐火部件。而耐火絕緣層和芯材木質(zhì)結構的拆卸分離有助于建筑物拆卸時的產(chǎn)業(yè)廢棄物的降低和資源的再利用。但是“環(huán)保型λ-WOODⅡ”芯材所采用的木材是以現(xiàn)有的集成材料為基礎，在建造大跨度化建筑時木材的部件性能略顯不足。
基于上述背景，帝人與熊谷組兩者強強聯(lián)合，通過將帝人的「LIVELY WOOD?」和熊谷組的「環(huán)保型λ-WOODⅡ」相結合，彌補彼此之間的性能得失，著手開發(fā)了可用于耐火建筑物的新的高性能纖維增強集成材料。
耐火性能研究
在對材料進行耐火性能確認的試驗中，通過使用以“LIVELY WOOD?”為芯材的結構構件，采用“環(huán)保型λ-WOODⅡ”規(guī)格的耐火絕緣層為基礎，在建材試驗中心進行了梁的耐火試驗，確認了梁的2小時耐火性能。
耐火試驗時材料結構示意圖
梁的2小時耐火性能是指耐火建筑物頂層起10以上14以內(nèi)的層梁所要求的耐火性能。此次，一邊施加負荷一邊給予模擬了2小時的火災的加熱，確認了在火災自然滅火之前的期間，即使受到加熱也能確保構造安全性，負荷支撐部不會碳化等。
隨著熊谷組和帝人兩家公司專有的技術融合，開發(fā)出了耐火建筑物用高性能纖維增強材料，后續(xù)兩家公司將反復研究本集成材料的實用化，以采用該材料的實際物件并實現(xiàn)多種木制建筑物為目標。
