説明

凍結融解試験方法

【課題】中空部を有する外壁材料の耐凍害性能を正確に評価できる凍結融解試験方法を提供すること。
【解決手段】中空部2を有する外壁材料に対して実施するJIS A 1435「建築用外壁材料の耐凍害性試験方法」に規定する凍結融解試験方法であって、試験片1の中空部2に発泡材3を予め設けておく。従って、発泡材3が中空部2内の空間を占めることで、中空部2への水の浸入量を少なくすることができ、水の凍結膨張によって中空部2内に亀裂が発生することを抑制できる。また、試験片1と発泡材3との隙間等に水が浸入しても、発泡材3が水の凍結による膨張力を緩和することができ、膨張力による中空部内の亀裂発生を防止することができる。このようにして、中空部2を有する試験片1であっても、JISに規定された試験方法によって、正確な評価を実施することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外壁材料の耐凍害性能を評価する凍結融解試験方法に関し、例えば、押出成形セメント板等のサイディング材の耐凍害性評価に利用することができる。
【背景技術】
【0002】
押出成形セメント板等の外壁材料(サイディング材)の性能として耐凍害性があり、耐凍害性の良好な外壁材料であれば、寒地においても耐久性の高い外壁を構成することができる。このような耐凍害性の評価方法として、例えば、サイディング材の試験片を凍結および融解させる凍結融解試験が知られており(特許文献1参照)、JIS A 1435「建築用外壁材料の耐凍害性試験方法」によっても規定されている。
【0003】
このJISに規定された凍結融解試験方法に基づいて、従来、次のような手順によってサイディング材の耐凍害性を評価していた。
まず、サイディング材を幅100mm×長さ400mmに切断して形成された試験片を48時間水中浸漬し、凍結融解試験前の強度を測定する。
次に、試験片を試験片容器に入れ、試験片容器内に注水し、試験片の全面を水で覆う。試験片容器ごと、試験片を冷却加熱する試験装置内にセットし、所定の冷熱サイクルを所定回数繰り返す。なお、この冷熱サイクルにおいて、冷却温度は−20℃とされ、融解温度は10℃とされる。
最後に、冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験片に発生する割れ、ひび割れ、膨れ、剥離等の有無およびその程度を目視観察して記録するとともに、試験片の強度を測定し、凍結融解試験前後の強度変化率を算出してサイディング材の耐凍害性を予め設定された判断基準に従って評価する。
また、特許文献1に記載の凍結融解試験方法では、試験片を所定時間水中浸漬した後、試験片を密閉袋に密閉状態で収納して凍結融解させている。
【0004】
【特許文献1】特開平10−253523号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、近年、軽量化のために押出成形の特性を利用して中空構造を有するサイディング材が多く用いられるようになり、このような中空部を有する外壁材料に対して前記JISおよび特許文献1に記載の凍結融解試験を実施すると、水中浸漬時に、中空部の内部に水が入り、その水が凍結時に膨張し、中空部の内部より試験片を破損してしまうという問題があり、その結果、本来の耐凍害性能を正確に評価できない場合があった。
【0006】
本発明の目的は、中空部を有する外壁材料の耐凍害性能を正確に評価できる凍結融解試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この目的を達成するために本発明の凍結融解試験方法は、以下の構成を備える。
すなわち、図面を参照して説明すると、本発明の凍結融解試験方法は、外壁材料からなる試験片1を所定時間水中浸漬した後、試験片1を試験片容器4に収納し、試験片容器4内に注水して冷却加熱し、試験片1を凍結、融解させる冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験前後の試験片1の状態を比較して外壁材料の耐凍害性能を評価するJIS A 1435で示す凍結融解試験方法であって、中空部2を有する外壁材料に対して実施するにあたり、中空部2に緩衝材を予め設けておくことを特徴とする。
【0008】
ここで、緩衝材としては、水の凍結時の膨張力を緩和できるものであればよく、例えば、中空のゴムチューブのようなものを採用できる。
本発明によれば、試験片の中空部に予め緩衝材が設けられているので、この緩衝材が中空部内の空間を占めることで、中空部への水の浸入量を少なくすることができ、水の凍結膨張によって中空部内に亀裂が発生することを抑制できる。また、試験片と緩衝材との隙間等に水が浸入しても、緩衝材が水の凍結による膨張力を緩和することができ、膨張力による中空部内の亀裂発生を防止することができる。このようにして、中空部を有する試験片であっても、JISに規定された試験方法によって、正確な評価を実施することができる。
【0009】
本発明の凍結融解試験方法では、緩衝材は発泡材3によって形成されていることが好ましい。
ここで、発泡材としては、発泡スチロールが採用でき、例えば、ビーズ法ポリスチレンフォーム(EPS)、ポリスチレンペーパー(PSP)、押出法ポリスチレンフォーム(XPS)、ポリエチレンフォーム(PE)、フェノールフォーム(PF)等を採用できる。
本発明によれば、耐水性が高く、浸透性のない発泡材が試験片の中空部に設けられているので、試験片と緩衝材との隙間等に侵入した水が凍結膨張した際に、発泡材内部の多数の気泡が圧縮されることによって、膨張力が吸収され、膨張力による中空部内の亀裂発生を確実に防止することができる。また、発泡材は加工性に優れているので、発泡材を試験片の中空部の形状に応じた形状に容易に加工できる。
【0010】
本発明の凍結融解試験方法では、発泡材3は、硬質ウレタンフォームによって形成されていることが好ましい。
本発明によれば、試験片の中空部に、現場発泡が可能な硬質ウレタンフォームが設けられているので、外壁材料の中空部が様々な形状であっても、その形状毎に発泡材を加工する必要がなく、個々の中空部の形状に応じて発泡材を充填することが容易にでき、試験をスムーズに実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態のJIS A 1435「建築用外壁材料の耐凍害性試験方法」によって規定されている凍結融解試験方法に用いられる試験片1を示す断面図である。図2は、試験片1の試験状態を説明する断面図である。
試験片1は、外壁材料となる厚さT0のサイディング材を幅W(約100mm)、長さL(約400mm)に切断したものである。ここで、サイディング材としては、例えば、セメント質原料を主原料として成型し養生・硬化された押出成型セメント板であり、図1に示すように、この押出成型セメント板は、幅方向に並設された複数の形状からなる複数の中空部2を有する中空構造となっている。
【0012】
試験片1を用いて耐凍害性を評価する際には、図2に示すように、中空部2には発泡材3が充填される。この発泡材3は、内部に複数の独立気泡を有した硬質ウレタンフォームによって形成されている。このような構成によって、中空部2と発泡材3との隙間に侵入した水が凍結した際に、発泡材3が水の膨張力を吸収する緩衝材として作用するようになっている。また、発泡材3が、現場発泡が可能な硬質ウレタンフォームで形成されているので、試験片1の中空部2が複数の異なる形状で構成されていても、個々の中空部2の形状に対応した発泡材3を直接形成できるようになっている。
【0013】
次に、本実施形態の凍結融解試験方法としての水中凍結・水中融解試験の具体的な手順について説明する。
まず、サイディング材を切断して形成された上述の試験片1の中空部2に、硬質ウレタンフォームを現場発泡させて充填し、発泡材3を形成する。この試験片1を48時間水中浸漬し、水中浸漬が完了した状態での試験片1の強度を測定する。
次に、試験片1を図2に示すゴム製の試験片容器4に収納して、試験片容器4内に注水し密封する。試験片容器4は、凍結融解中、試験片1を常に約3mm厚の水で全面が覆うことができるように構成されている。このようにして、試験片1の全面を水中に維持する。
【0014】
次に、試験片1を試験片容器4ごと冷却加熱する試験装置内にセットし、所定の冷熱サイクルを所定回数繰り返し、試験片1を凍結、融解させる。なお、この冷熱サイクルにおいて、冷却温度を−20℃とし、融解温度を10℃とし、1サイクルに要する時間は、3時間以上、5時間以内とし、融解に要する時間は1サイクルの25%以上とする。冷熱サイクルの回数は、試験対象材料ごとに定める。
次に、冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験片1に発生する割れ、ひび割れ、膨れ、剥離等の有無およびその程度を目視観察して記録する。ここで、試験片1を光学顕微鏡を用いて緻密な観察を行うことが好ましい。また、試験片1の強度を測定して凍結融解試験前後の強度変化率を算出する。これらの目視観察の結果および強度変化率を予め設定された判断基準と比較して、サイディング材の耐凍害性を評価する。
【0015】
以上のような本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
(1)水中浸漬された試験片1の中空部2に、耐水性が高く浸透性のない発泡材3が予め充填されているので、この発泡材3が中空部2内の空間を占めることで、中空部2への水の浸入量を少なくすることができ、水の凍結膨張によって中空部2内に亀裂が発生することを抑制できる。従って、試験片1に中空部2が形成されていても、中空部2の無い試験片と同様の条件、すなわち、試験片1を水中に維持した状態で、冷熱サイクルを繰り返しても、中空部2内において亀裂が発生するのを抑止することができ、JIS A 1435に規定された凍結融解試験方法による外壁材料の耐凍害性の評価を正確に行うことができる。
【0016】
(2)試験片1と発泡材3との隙間等に水が浸入して凍結膨張しても、発泡材3内部の多数の独立気泡が圧縮されることによって、膨張力が吸収され、膨張力による中空部2内の亀裂発生を防止することができ、耐凍害性の評価をより正確に行うことができる。
【0017】
(3)発泡材3が現場発泡の可能な硬質ウレタンフォームで形成されているので、外壁材料の中空部が様々な形状であっても、その形状毎に発泡材3を加工する必要がなく、個々の中空部2の形状に応じて現場発泡して発泡材3を容易に形成することができ、性能試験をスムーズに実施することができる。
【0018】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、凍結融解試験の前後における目視観察および強度変化率によって耐凍害性を評価する方法を説明したが、本発明では、これに限らず、試験片1の厚さ寸法T0の変化(厚さ変化率)を特性値として耐凍害性を評価してもよく、または、質量変化率や長さ変化率、体積変化率によって評価してもよい。
【0019】
また、前記実施形態では、硬質ウレタンフォームからなる発泡材3を中空部2に現場発泡させて形成する説明をしたが、本発明では、中空部の形状に合わせて加工された硬質ウレタンフォームを中空部に挿入させてもよい。また、発泡材3として、硬質ウレタンフォームに限らず、発泡スチロールでもよく、例えば、ビーズ法ポリスチレンフォーム(EPS)、ポリスチレンペーパー(PSP)、押出法ポリスチレンフォーム(XPS)、ポリエチレンフォーム(PE)、フェノールフォーム(PF)等でもよい。
さらに、中空部2に設置するものとしては発泡材3に限らず、中空のゴムチューブのような緩衝材であってもよく、少なくとも、水の凍結時の膨張力を緩和できるものであればよい。
【0020】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質等を限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質等の限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【0021】
本発明は、押出成形セメント板に限らず、セメント質系、セラミック質系、金属系等の各種サイディング材の性能評価に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の第1実施形態に係る凍結融解試験方法に用いる試験片を示す断面図である。
【図2】前記試験片の試験状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【0023】
1…試験片
2…中空部
3…発泡材(緩衝材)
4…試験片容器。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
外壁材料からなる試験片を所定時間水中浸漬した後、当該試験片を試験片容器に収納し、この試験片容器内に注水して冷却加熱し、当該試験片を凍結、融解させる冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験前後の前記試験片の状態を比較して前記外壁材料の耐凍害性能を評価するJIS A 1435で示す凍結融解試験方法であって、
中空部を有する外壁材料に対して実施するにあたり、前記中空部に緩衝材を予め設けておくことを特徴とする凍結融解試験方法。
【請求項2】
請求項1に記載の凍結融解試験方法において、
前記緩衝材は発泡材によって形成されていることを特徴とする凍結融解試験方法。
【請求項3】
請求項2に記載の凍結融解試験方法において、
前記発泡材は、硬質ウレタンフォームによって形成されていることを特徴とする凍結融解試験方法。

【図1】
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【図2】
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