JPH07206533A - 噴霧性耐火組成物 - Google Patents

噴霧性耐火組成物

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JPH07206533A
JPH07206533A JP6320168A JP32016894A JPH07206533A JP H07206533 A JPH07206533 A JP H07206533A JP 6320168 A JP6320168 A JP 6320168A JP 32016894 A JP32016894 A JP 32016894A JP H07206533 A JPH07206533 A JP H07206533A
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slurry
water
bauxite
hydration
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JP6320168A
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Philip L Berneburg
フイリツプ・エル・バーンバーグ
Antone J Freitas
アントン・ジエイ・フライタス
Ralph Pisaturo
ラルフ・ピサタロ
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WR Grace and Co Conn
WR Grace and Co
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WR Grace and Co Conn
WR Grace and Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼柱等の構造部材に用いる噴霧性耐火組成物
を提供する。 【構成】 スクリーン＃に対する累積保持率％として表
した場合に＋４０：最大１％；−４０，＋６０：０〜３
５％；−６０，＋１００：最大６５％；−１００，＋２
００：最少９５％の篩分析を有する水和水含有硬質骨材
としてのボーキサイトと、セメント性結合剤とを含む噴
霧性耐火組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は噴霧性耐火組成物に係
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】耐熱コ
ーティングを提供するために金属構造部材に水硬セメン
ト性スラリーを吹き付けることは周知である。参考資料
としてその開示内容を本明細書の一部とする米国特許第
３，７１９，５１３号及び３，８３９，０５９号は、石
膏結合剤以外に軽量無機骨材（例えばバーミキュル
石）、繊維状物質（例えばセルロース）及び空気連行剤
を含有する石膏をベースとする組成物を開示している。
このようなスラリーは一般に地表面で調製され、施工点
にポンプ給送され、施工点で支持体に吹き付けられる。
高層建築では施工点が２０又は３０階を越えることが多
い。従って、スラリーのポンプ給送性はその組成及び調
製における重要な基準である。従って、容易に高所へポ
ンプ給送できるように大量の水を含有できなければなら
ず、しかも成分の分離又は硬化を防止するために十分な
コンシステンシーを維持すると共に、所与の厚さで支持
体の十分な面積係数又は被覆面積を確保しなければなら
ない。コーティング混合物はスラリー化状態及び乾燥状
態の双方で支持体に接着しなければならない。また、混
合物は不当に膨張又は収縮すると、乾燥コーティングの
絶縁値を著しく悪化させる亀裂を形成する危険があるの
で、このような不当な膨張又は収縮なしに硬化しなけれ
ばならない。
【０００３】参考資料としてその開示内容を本明細書の
一部とする米国特許第４，７５１，０２４号は、耐火性
組成物中の軽量骨材として細断ポリスチレンを含む噴霧
性セメント性組成物を教示している。セメント性結合剤
は好ましくは石膏であるが、ポルトランドセメントでも
よい。実際に、ポルトランドセメントは石膏よりも強度
が高い傾向があるので、交通量の多い区域を含む用途で
結合剤として一般に使用されている。
【０００４】高密度（４０〜４２ｐｃｆ）且つ高耐久性
のセメントをベースとする構造用鋼耐火性組成物は産業
用及び／又は屋外用、即ち組成物の物理的破損を阻止す
ることが最も重要な用途で主に使用されている。従っ
て、高密度製品は典型的には、優れた現場及び施工性能
を可能にする砂を硬質骨材として含む。しかしながら、
砂は製品の熱特性に寄与しないので、その結果、砂骨材
を含まない製品と同一の一定した耐火保護を得るために
はより高粘度のコーティングが必要である。換言するな
らば、砂骨材は製品に物理的強度を与えるが、熱的には
寄与しない。
【０００５】図１は、硬質骨材として砂を含むセメント
性耐火組成物を使用した場合の熱性能の損失を示す。組
成物Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは砂を含む高密度（夫々４３．８
ｐｃｆ，４２．２ｐｃｆ，５４．７ｐｃｆ及び４８．５
ｐｃｆ）組成物である。組成物ＥはＲＰＭ社のＣａｒｂ
ｏｌｉｎｅ Ｆｉｒｅｐｒｏｏｆｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃ
ｔｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから市販されているＣａｒｂｏ
ｌｉｎｅ ２４１である。Ｃａｒｂｏｌｉｎｅ ２４１
は白雲母（３５重量％）及び水酸化アルミニウム（１５
重量％）を主成分として含有するポルトランドセメント
（３５重量％）をベースとする製品である。この製品は
砂を含有せず、４９．４ｐｃｆの密度を有する。図１の
グラフから明らかなように、組成物Ｅは硬質骨材として
砂を使用する組成物に比較して優れた熱性能を示す。
【０００６】従って、その施工及び物理的特性を実質的
に悪化させることなく上記及び他の噴霧性セメント性組
成物の熱性能を改善できることが望ましい。本発明はこ
のような改善を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従来技術の問題は、改善
された熱性能を示す噴霧性耐火材料を提供する本発明に
より解決された。一般に、水和水を含有する骨材をセメ
ント性組成物に加えると、典型的な骨材の機能を果たす
のみならず、組成物の熱性能も強化することができる。
高密度セメント性耐火組成物においては、砂骨材の一部
又は全体を水和水含有骨材に置き換える。
【０００８】方法の態様において、本発明は構造用鋼部
材のような支持体に本発明のセメント性組成物を吹き付
ける方法に係る。
【０００９】本発明によると、石膏（非水和及び水和焼
石膏）、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び
ポゾランセメント等の任意の適切な水硬セメント結合剤
を使用することができる。好適結合剤は石膏及びポルト
ランドセメントである。好ましくは、結合剤の使用量は
約１０〜約６０重量％、より好ましくは約４０〜約５０
重量％である。
【００１０】本発明の耐火組成物は好ましくは軟質又は
軽量骨材として細断発泡ポリスチレンを含有する。発泡
ポリスチレンの「細断度」は（参考資料としてその開示
内容を本明細書の一部とする）米国特許第４，９８９，
４６４号に記載の方法に従って決定した場合に好ましく
は、標準＃１２篩（孔径０．０６６１インチ）に保持さ
れる粒子の量と、標準＃３０篩を通過し且つ＃３２５篩
に保持される粒子の量として表した特定粒度分布に合致
する。重量％として表した＃１２篩に保持される粒子の
適切な量は約０〜約２０％、好ましくは約０〜約１０
％、特に好ましくは約８％未満である。＃３０篩（孔径
０．０２３４インチ）を通過し且つ＃３２５篩（孔径
０．００１７インチ）に保持される粒子の適切な量は約
４０重量％未満、好ましくは約３０％未満、特に好まし
くは約１４〜２０％である。＃１２篩により保持される
粒子の所望量は＃３０篩を通過し且つ＃３２５篩により
保持される粒子の量に一部依存する。＃１２篩により保
持される粒子の量が約８重量％未満である場合には、＃
３０篩を通過し且つ＃３２５篩により保持される粒子の
量は約３０重量％未満であることが好ましい。本発明の
セメント性組成物中に存在するポリスチレンの量は約
０．５〜約３．５％、好ましくは約１．０％である。
【００１１】本発明の耐火組成物は典型的には乾燥混合
物として工事現場に輸送され、適量の水の添加後にスラ
リーを形成するので、調合及び施工工程は長時間に及
び、従って、混合物の硬化時間は許容可能な現場ポット
ライフを提供するには一般に著しく遅延する。ミキサー
におけるこの遅延は噴霧後に必要な迅速な硬化時間に相
反し、遅延と促進の微妙な均衡に達することは困難であ
る。当然のことながら、混合物がホッパ内で実質的に硬
化したならば、ポンプ給送できなくなり、従って、所期
用途には役立たなくなる。そこで、スラリー又は吹き付
け対象である支持体に悪影響を与えずにスラリーの遅延
を十分に解決し得る硬化促進剤を使用する。有用な促進
剤の例としては、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウ
ム、硝酸第２鉄、硫酸第２鉄、硫酸カリウム、硫酸、炭
酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム及び酢酸が挙げられ、
ミョウバンが特に好適である。好ましくは、硫酸アルミ
ニウム硬化促進剤を３７％溶液として使用し、３％まで
の濃度で噴霧ノズルでスラリーに注入する。
【００１２】本発明はポルトランドセメントタイプ１〜
５に適用可能であるが、タイプ１が特に好適である。中
密度製品の場合、このような組成物の乾燥混合物は１０
〜１８ｐｃｆ、好ましくは１２〜１５ｐｃｆの嵩密度を
有しており、製品の最終乾燥密度は１５〜３０ｐｃｆ、
好ましくは２２〜２６ｐｃｆである。乾燥材料を１．
３：１〜１．６：１（水：固形分）の比で水と混合す
る。高密度製品では、最終密度は好ましくは約４０〜４
２ｐｃｆである。他の任意の添加剤及び成分を添加して
もよく、例えば収縮を抑制するために約０．５〜２．５
％、好ましくは約１．０％のグラスファイバー（チョッ
プトファイバーグラス）；約２〜約５％、好ましくは約
２．１％のメチルセルロース又は当業者に公知の他の適
切なシックナー；約０．１〜約３％のヒドロキシプロピ
ルメチルセルロース（ＴＨＥＭ）等の空気安定剤；約
０．１〜約３％のアルコール硫酸ナトリウム塩等の空気
連行剤；０〜約５％のポリビニルアセテート；約３〜約
６％のクレー；及び細菌形成を阻止するための殺菌剤等
を添加できる。
【００１３】本発明は更に、石膏がセメント性結合剤で
ある軽量耐火組成物（１６〜１８ｐｃｆ）にも適用可能
である。このような用途では、水和水を有する低密度骨
材が好適である。
【００１４】本発明の好適態様によると、４０〜４２ｐ
ｃｆの密度を有するセメント性耐火組成物で水和水を有
する骨材を使用する。
【００１５】水和水を有する適切な骨材としては、粗石
膏、ボーキサイト、セメントクリンカー、ブルーサイ
ト、顆粒状水酸化アルミニウムが挙げられる。熱効果が
すぐれているという理由でボーキサイトが好適である。
骨材は単独で使用してもよいし、組み合わせて使用して
もよい。骨材は火と鋼の間の絶縁遮蔽として作用する能
力を強化し、吸熱反応によりエネルギーを吸収すること
により、構造用鋼耐火の効力を増進する。骨材内の化学
的に結合した水が加熱中に排出されると、吸熱反応が生
じる。骨材の使用量は約１０〜約６０重量％、好ましく
は約４０重量％とすべきであり、スクリーン＃に対する
累積保持率％として表した場合に＋４０：最大１％；−
４０，＋６０：０〜３５％；−６０，＋１００：最大６
５％；−１００，＋２００：最少９５％の篩分析を有す
るべきである。
【００１６】骨材は、砂骨材の一部又は全部及び／又は
セメント性結合剤の一部に置き換えることができる。
【００１７】
【実施例】以下の実施例では構造用鋼耐火材で使用した
場合に水和水を含有する骨材の効力を以下の方法により
測定した。耐火組成物を水と混合し、ポンプ給送し、現
場に典型的な装置を用いて立方体型枠内に直接噴霧し
た。硬化後、立方体１０を型枠から取り出し、一定重量
が得られるまで１２０°Ｆでオーブン乾燥した。
【００１８】次に図４に示すように立方体１０を１’×
２’オーブン内に吊るした。材料の熱伝達を測定するた
めに、立方体の中心に熱電対１２を配置した。オーブン
温度をモニターするために、オーブン内の立方体１０の
両側に２つの付加熱電対１３，１４を配置した。
【００１９】次に標準ＡＳＴＭ Ｅ−１１９時間温度曲
線を使用してオーブンを加熱した。立方体の内側の熱電
対１２が１０００°Ｆになるまで試験を続けた。標準電
子データ収集装置を使用して３個の熱電対からの出力を
記録した。
【００２０】実施例で試験した本発明の耐火組成物は以
下の組成：骨材３５〜４５％、ポルトランドセメント４
０〜５０％、細断ポリスチレン０．５〜１．５％、チョ
ップトファイバーグラスストランド１〜３％、微粉砕セ
ルロース１．５〜３％、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロース０．１〜０．５％、アルコール硫酸ナトリウム塩
０．１〜０．５％、ポリビニルアセテート１．５〜３
％、アタパルジャイト／セピオライトクレー３〜６％を
有していた。
【００２１】図１は、砂骨材を有する高密度耐火組成物
Ａ〜Ｄ（夫々密度４３．８、４２．２、４８．５及び５
４．７ｐｃｆ）と、砂骨材（Ｅ）を含まない密度４９．
４ｐｃｆのＣａｒｂｏｌｉｎｅ ２４１をベースとする
耐火組成物の熱性能の比較を示す。グラフは、硬質骨材
として砂を使用しなかった場合に熱性能を改善できるこ
とを示している。
【００２２】図２は、本発明の耐火性組成物（Ｆ〜Ｊ）
と、砂骨材も水和水を有する骨材も含まないＣａｒｂｏ
ｌｉｎｅ ２４１をベースとする耐火性組成物（Ｋ）の
熱性能の比較である。特定骨材及び組成物の密度を図に
示す。組成物Ｇ及びＨの熱性能は組成物Ｋよりも優れて
いたが、組成物Ｆ及びＩは組成物Ｋと同等であった。
【００２３】図３は水和水を有する骨材を含む種々の耐
火組成物と、単一硬質骨材として砂を有する従来技術の
組成物（Ｏ）の比較を示すグラフである。組成物Ｍ、Ｎ
及びＰは良〜秀の熱性能を示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】種々のセメント性組成物の熱性能を示すグラフ
である。
【図２】種々のセメント性組成物の熱性能を示すグラフ
である。
【図３】種々のセメント性組成物の熱性能を示すグラフ
である。
【図４】上記実施例の実施に使用した実験装置を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントン・ジエイ・フライタス アメリカ合衆国、マサチユーセツツ・ 02169、クインシー、ハリソン・ストリー ト・54 (72)発明者 ラルフ・ピサタロ アメリカ合衆国、マサチユーセツツ・ 01880、ウエイクフイールド、コート・ス トリート・６

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スクリーン＃に対する累積保持率％とし
    て表した場合に＋４０：最大１％；−４０，＋６０：０
    〜３５％；−６０，＋１００：最大６５％；−１００，
    ＋２００：最少９５％の篩分析を有する水和水含有硬質
    骨材としてのボーキサイトと、セメント性結合剤とを含
    む噴霧性耐火組成物。
  2. 【請求項２】 細断ポリスチレンを更に含む請求項１に
    記載の噴霧性耐火組成物。
  3. 【請求項３】 スクリーン＃に対する累積保持率％とし
    て表した場合に＋４０：最大１％；−４０，＋６０：０
    〜３５％；−６０，＋１００：最大６５％；−１００，
    ＋２００：最少９５％の篩分析を有する水和水含有硬質
    骨材としてのボーキサイトと、水硬セメント性結合剤と
    を含む乾燥組成物であって、水の添加後に鋼支持体に吹
    き付け可能な硬化性スラリーを提供し、吹き付け後には
    スラリー化状態及び硬化後状態で前記支持体に接着性と
    なる乾燥組成物。
  4. 【請求項４】 細断ポリスチレン骨材を更に含む請求項
    ３に記載の乾燥組成物。
  5. 【請求項５】 スクリーン＃に対する累積保持率％とし
    て表した場合に＋４０：最大１％；−４０，＋６０：０
    〜３５％；−６０，＋１００：最大６５％；−１００，
    ＋２００：最少９５％の篩分析を有する水和水含有硬質
    骨材としてのボーキサイトと、水硬セメント性結合剤と
    を含む混合物をドライブレンドし、水を加えて噴霧性ス
    ラリーを形成し、該スラリーを噴霧ノズルに輸送し、該
    ノズルのすぐ近傍で前記スラリーに硬化促進剤を導入
    し、前記スラリーを前記支持体に噴霧することからな
    る、鋼支持体への噴霧性耐火組成物の吹き付け方法。
JP6320168A 1993-12-23 1994-12-22 噴霧性耐火組成物 Pending JPH07206533A (ja)

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CN (1) CN1052032C (ja)
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AU (1) AU680313B2 (ja)
CA (1) CA2137032C (ja)
DE (1) DE69423451T2 (ja)
ES (1) ES2143533T3 (ja)
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NZ (1) NZ270023A (ja)
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