JPH0480173B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は鉄骨構造建築物などの建設に使用さ
れる鉄骨に関する。 〔従来の技術〕 鉄骨構造建築の建設にあたつては、鉄骨工場に
て所定の形状および所定の寸法に加工された柱、
梁等の鉄骨を製作し、この鉄骨を工事現場に搬入
し、現場にてこれを組み立ててゆく。ついで、組
み立てられた鉄骨表面に規定の耐火基準に応じ
て、湿式吹付岩綿や半湿式吹付岩綿などの耐火被
覆材を形成して耐火被覆を設けるのが一般的であ
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、この耐火被覆の形成の際、岩綿を吹
き付けるため、施工時大量の岩綿の粉塵が発生
し、その作業環境が劣悪であり、その改善が切望
されている。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、この発明では、優れた特性を有する耐
火物被覆材によつて予め耐火被覆を形成した鉄骨
を用意し、これを組み立てることによつて上記問
題点を解決するようにした。 この発明の鉄骨は、他の鉄骨との接合部を除い
て優れた特性を有する耐火被覆材で予め被覆した
ものである。 この発明において使用される鉄骨としては、Ｈ
形鋼やパイプなどの鋼材を、所定の寸法および形
状に加工した柱、梁などの部材を云う。 そして、この鉄骨には、他の鉄骨との接合部を
除いて耐火被覆が形成される。ここで使用される
耐火被覆材としては耐火性は勿論であるが、特に
機械的強度の高いものが用いられ、具体的には、
低温度伝導性無機材料、高吸熱性無機材料、膨張
性無機材料、耐熱向上性無機材料、常温粘結材料
および高温粘結材料を後述する特定量比で混合し
てなるものが使用される。 この被覆材を構成する低温度伝導性無機材料と
しては、次式で定義される温度伝導率(a)が0.001
m²／hr以下のものが用いられ、具体的には、粘
土、石膏、膨張真珠岩、膨張ひる石、岩綿、ケイ
ソウ土などが用いられる。 ａ＝λ／cρ ａ；温度伝導率（m²／hr） λ；熱伝導率（Kal／ｍ・hr・℃） ρ；密度（Kg／m³） ｃ；比熱（Kal／Kg・℃） この材料は熱伝導量が小さく、火炎で加熱され
たとき、鉄骨等に熱が伝わる時間を引き延ばし、
結果的に耐火性を発揮する。この材料の配合量
は、耐火被覆材に対して10〜20重量％とされる。
10重量％未満では、遮熱性が不十分で鉄骨の温度
上昇が大となつて、不都合であり、20重量％を越
えると、造粒形状のものが多いためボソボソ状に
なりモルタルの圧送性や塗付け性が悪くなつて不
都合である。 また、高吸熱性無機材料としては、吸熱量が
50cal／ｇ以上の材料が用いられ、具体的には、
主に結合水や吸蔵水を多く含むグラフアイト、ハ
イジライト、塩化マグネシウム、硼砂、ひる石原
鉱石などが用いられる。この材料は、熱を受けた
際、これら結合水、吸蔵水が蒸発し、この蒸発潜
熱によつて熱を奪い、結果的に耐火性を示すもの
である。この高吸熱性無機材料の配合量は10〜30
重量％とされる。10重量％未満では、吸熱量が小
となり温度上昇が大きくなつて不都合であり、30
重量％を越えると、この成分は以下に述べる膨張
成分と重なる所があり、膨張量が過大となり安定
した形状を保つことが難しくなりやはり不都合で
ある。 また、張膨性無機材料としては、加熱される
と、それ自体が膨張して多孔質化し、高い断熱性
を発揮して耐火性を示すもので、例えばグラフア
イト、ひる石原鉱石、水ガラスなどの膨張率が50
％以上のものが用いられる。この材料の配合量は
全体５〜25重量％とされる。５重量％未満では膨
張量が不足し耐火性がえられず不都合であり、25
重量を越えると、膨張量が過大となり、安定した
形状を保つことが難しくなり不都合である。 耐熱向上無機材料は、上記種々の材料が長く高
温に曝されると、徐々に劣化して保形性を失い、
崩壊するのを防止し、より高度の耐火性を確保す
るためのもので、具体的には、アモルフアスシリ
カ、消石灰のうち一種あるいは二種が使用され
る。この材料の配合量は５〜15重量％とされる。
５重量％未満では耐火安定性が劣り不都合であ
り、15重量％を越えると耐火断熱性が低下し不都
合である。 また、常温粘結材料は、上記各材料を相互に固
結して耐火被覆材として一体に固めるもので、特
に被覆施工時および被覆施工後の平常時に固結作
用を発現するもので、石膏や各種セメントなどの
水硬性材料が使用される。この常温粘結材の配合
量は全体の５〜20重量％とされる。５重量％未満
では強度的に不足し、欠けやいたみが生じ易く不
都合であり、20重量％を越えると強度が大きくな
り過ぎ膨張反応が抑制されてしまうことになつて
不都合である。 さらに、高温粘結材料は、特に加熱された際に
固結作用を発揮し、高温下での保形性を確保し、
耐火性を向上せしめるものである。この高温粘結
材料としては粒状水ガラスが用いられ、特に耐水
性向上含浸被覆および耐炭酸化被覆が形成された
粒径２〜５mmの粒状ガラスが好適に用いられる。
この粒状水ガラスは常温では何んら固結作用を示
さないが、加熱されると、約200〜300℃で溶融し
はじめるとともに発泡し、各材料を固結するもの
で、約800℃まで固結作用が維持される。特に、
耐火性向上含浸被覆と耐炭酸化被覆とで被覆され
た粒状水ガラスを用いれば、施工中での水かかり
によつて水ガラス溶解することが防止され、かつ
施工後の空気中の炭酸ガスによる水ガラスの炭酸
化が防止され、これにより長期にわたつて粒状水
ガラスの発泡性が保たれ、結果的に高温粘結材料
としての耐久性が向上する。 上記耐水被覆としては、ステアリン酸、ステア
リン酸カルシウムなどの撥水剤を浸透させたもの
が、また耐炭酸化被覆としてはクロロプレンなど
のゴムやアクリル樹脂などの樹脂等の高分子材を
厚さ0.5〜１mmに被覆したものが使用される。被
覆構成は、粒状水ガラス表面にまず耐水性向上含
浸被覆が設けられ、この上に耐炭酸化被覆が設け
られる。 この高温粘結材料の配合量は、全体の15〜40重
量％とされる。15重量％未満であれば膨張層をう
まく保持できなくなり不都合であり、また40重量
％を越えるとコスト面で採算が合わなくなるなど
の不都合を来す。 このような配合の耐火被覆材は水と混練されて
モルタル状の混練物とされる。水の配合量は耐火
被覆材100重量部に対して40〜50重量部とされる。
混練には通常のモルタルミキサーなどが使用され
る。 つぎに、このモルタル状の混練物は、第１図に
示すように所定形状および所定寸法に加工された
鉄骨１（図面ではＨ形鋼よりなる梁）に吹き付け
られており耐火被覆２とされる。吹き付けには通
常のモルタル吹付機などの吹付装置が使用でき
る。また、コテ塗りも採用できる。吹き付けられ
た混練物は通常１日で硬化し、強固な耐火被覆２
となる。吹き付けにあつては、第１図に示すよう
に当然鉄骨１のジヨイント部１ａは除かれる。ま
た、梁となるＨ形鋼では、上側の床が載るフラン
ジ面も除かれる。さらに、第２図に示すような柱
梁合成部分３に対しても梁とのジヨイント部分３
ａ…を除いて予め耐火被覆２を形成しておくこと
ができる。このような耐火被覆２の施工は、鉄骨
加工工場で行つてもよいし、工事現場内に仮設作
業場を設けて一旦搬入した鉄骨に耐火被覆を施し
てもよい。 このようにして、予め耐火被覆２が形成された
鉄骨１、３は常法によつて組み立てられる。つい
で、耐火被覆２が施されずにそのまま残つている
ジヨイント部分等に現場で上記混練物を吹き付
け、組み立てた鉄骨の所要面全体に耐火被覆２を
形成する。 〔作用〕 このような鉄骨にあつては、耐火被覆に上記配
合組成の耐火被覆材を用いているので、機械的強
度が著るしく高く、付着力もよいため、鉄骨搬入
時や鉄骨組立時においても耐火被覆が欠落した
り、損傷したりすることがない。第１表は、この
発明で用いられる耐火被覆と従来の湿式、半湿式
岩綿との曲げ強度および圧縮強度を示したもので
ある。

【表】 この第１表のデータより、この耐火被覆は、従
来の吹付け岩綿に比して格段に機械的強度が高
く、耐火被覆の先付け工法が何んら問題なく実施
できることが理解できる。 また、この発明に用いられる耐火被覆材は、前
記各種の材料をバランスよく配合しているので、
耐火被覆の厚さを従来の吹付け岩綿によるものに
比べて約1/2とすることができる。従来の岩綿耐
火被覆の場合は、１時間耐火で30mm、２時間耐火
で45mm、３時間耐火で60mm程度であるのに対し、
この耐火被覆材にあつては実験の結果、１時間耐
火で15mm、２時間耐火で25mm、３時間耐火で30mm
でよく、約半分でよい。このため、建物全体とし
ての耐火被覆材料が半減し、施工時間の短縮等が
図られる。また、被覆厚さが薄いので、柱や梁の
仕上り寸法が小さくて済み、内装仕上材の下地が
耐火被覆に当り、これを削り落すなどの施工上の
欠陥が防止できる。 さらに、耐火被覆材を構成する高温粘結材料に
耐水性向上含浸被覆と耐炭酸化被覆とを有する粒
状水ガラスを用いているので水ガラスの高温での
固結作用が長期（10年以上）にわたつて保持され
る。すなわち、通常の水ガラスでは施工中の水か
かりによつて水ガラスが溶解流出したり、あるい
は施工後空気中の炭酸ガスと反応して次式のよう
に水ガラスが炭酸化して発泡性が低下したりする
が、 Na₂SiO₃＋CO₂→Na₂CO₃＋SiO₂ この発明において用いられる粒状水ガラスは耐
水性向上含浸被覆と耐炭酸化被覆が施されている
ので、このような不都合を来すことがない。 また、吹き付けに際しては、混練物がモルタル
状であるので吹付け岩綿のように粉塵が飛散する
ことが少なく、良好な作業環境で作業を実施する
ことができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明の鉄骨によれ
ば、以下の優れた効果を奏する。 (イ) 他の鉄骨との接合部を除いて耐火物被覆材で
予め被覆したので、この鉄骨を用いることによ
つて、高能率で施工安全性も確保できる先付け
工法を採用することができる。 (ロ) 前記組成からなる耐火物被覆材が予め被覆さ
れており、該耐火物被覆材は機械強度が著しく
高く付着力もよいため、作業中の耐火被覆の脱
落、損傷などがなくなり、作業も容易となる。
よつて、現場作業量が軽減でき、工期の短縮化
が図れ、コアのまわりなどの施工に危険性を伴
う現場作業を避けることもできる。 (ハ) 前記組成からなることによつて耐火性被覆材
は耐火性に優れたものとなり、したがつてその
被覆厚さを従来の吹付け岩綿等の厚さに比べ薄
くすることができる。 (ニ) 耐火被覆材混練物がモルタル状であるので、
その吹き付けの際に粉塵の発生がなく、したが
つて現場環境が良好になる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はいずれもこの発明の鉄骨
の例を示す概略斜視図である。 １……鉄骨、２……耐火被覆。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 他の鉄骨との接合部を除いて耐火物被覆材で
   予め被覆してなる鉄骨であつて、上記耐火物被覆
   材が、 温度伝導率が0.001m²／hr以下の低温度伝導性
   無機材料を10〜20重量％、 吸熱量が50cal／ｇ以上の高吸熱性無機材料を
   10〜30重量％、 膨張率が50％以上の膨張性無機材料を５〜25重
   量％、 アモルフアスシリカ、消石灰のうち一種あるい
   は二種からなる耐熱向上無機材料を５〜15重量
   ％、 石膏、セメントなどの水硬性材料からなる常温
   粘結材料を５〜20重量％、 粒状水ガラスからなる高温粘結材料を15〜40重
   量％有してなることを特徴とする鉄骨。