JPH09188577A - 耐火被覆材及び耐火被覆層の形成方法及び耐火被覆構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用する鋼材等の表面の温度上昇の鈍化を実
現することができる優れた耐火性能を有する耐火被覆材
及び耐火被覆層の形成方法及び耐火被覆構造体を提供す
ること。 【解決手段】 実施例７の耐火被覆材は、無機質結合材
としてポルトランドセメント１００重量部（８３．３３
容積部）、吸熱物質として水酸化アルミニウム４９重量
部（４０．８３容積部），無機質充填材としてフライア
ッシュ２６３重量部（２９２．２２容積部）、無機質軽
量骨材としてパーライト３６．５重量部（１８２．５容
積部）及び膨張バーミキュライト２７．５重量部（１８
３．３３容積部）、有機質軽量骨材として発泡スチレン
１６重量部（２３８．８１容積部）、その他粉末エマル
ション５重量部、水溶性樹脂１．５重量部、ガラス繊維
１．５重量部からなる耐火被覆材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鉄骨構造に
よる高層ビル，駐車場等を火災等から保護するための耐
火被覆材及び耐火被覆層の形成方法及び耐火被覆構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来において、鉄骨構造の高層ビル，駐
車場等の鉄骨等は、火災時高温により、軟化変形し、建
物が崩壊するのを防ぐため、鉄骨の温度が高くならない
ように、耐火被覆材で被覆することが規定されている。

【０００３】耐火被覆材として、単に断熱効果を奏する
材料、例えばロックウールを主体とする被覆材を用いた
場合には、定められた温度以下に鋼材を保つためには、
施工厚みを厚くせざるを得ないので、最近では高温で吸
熱分解する材料を併用して、施工厚みを薄くする方法が
検討されている。

【０００４】例えば、特開昭６１−７７６８７号公報に
は、水硬性セメント、軽量骨材及び水化度の大きい物質
を配合した耐火性組成物が開示されており、これは、水
と混合して吹付け耐火被覆材として使用されるものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
組成物では、１時間ないし３時間の耐火性能試験の中で
は、加熱温度曲線において問題はないものの、一層耐火
性能の向上が求められている。

【０００６】また、近年では、日本国内だけでなく、欧
米諸国の試験方法に合せた試験方法において合格する組
成物が望まれている。本発明は、使用する鋼材等の表面
の温度上昇の鈍化を実現することができる優れた耐火性
能を有する耐火被覆材及び耐火被覆層の形成方法及び耐
火被覆構造体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、少なくとも水硬性セメントを含む
無機質結合材１００重量部に対し、吸熱物質１５重量部
〜５００重量部，無機質軽量骨材と有機質軽量骨材を
２：１〜２０：１の割合により配合した軽量骨材１２重
量部〜２２０重量部からなり、かつ、前記無機質結合材
及び吸熱物質を合計した１００容積部に対し前記軽量骨
材が１００〜３００容積部であることを特徴とする耐火
被覆材を要旨とする。

【０００８】請求項２の発明は、少なくとも水硬性セメ
ントを含む無機質結合材１００重量部に対し、吸熱物質
１５重量部〜５００重量部，無機質軽量骨材と有機質軽
量骨材を２：１〜２０：１の割合により配合した軽量骨
材１２重量部〜２２０重量部，及び無機質充填材３００
重量部以下を加えるとともに、前記無機質結合材，吸熱
物質，及び無機質充填材を合計した１００容積部に対し
前記軽量骨材が１００〜３００容積部であることを特徴
とする耐火被覆材を要旨とする。

【０００９】請求項３の発明は、前記請求項１又は２記
載の組成物の耐火被覆材に水を添加して調整した硬化可
能なモルタル（例えばスラリー）を、吹付けあるいはコ
テ塗りにより、構造部材上に耐火被覆層として形成する
ことを特徴とする耐火被覆層の形成方法を要旨とする。

【００１０】請求項４の発明は、前記耐火被覆層の硬化
体の気乾比重が０．６〜１．５となることを特徴とする
前記請求項３記載の耐火被覆層の形成方法を要旨とす
る。請求項５の発明は、前記請求項１又は２記載の組成
物の耐火被覆材に水添硬化させた耐火被覆層を、スチー
ル構造部材表面に構築することを特徴とする耐火被覆構
造体を要旨とする。

【００１１】請求項６の発明は、前記耐火被覆層の硬化
体の気乾比重が０．６〜１．５となることを特徴とする
前記請求項５記載の耐火被覆構造体を要旨とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、上述したこの発明の各構成
要素について、詳しく説明する。 （１）上記無機質結合材としては、水及び／又は湿気に
より硬化する結合剤では、水硬性石灰，ポルトランドセ
メント，アルミナセメント，石灰混合セメント，混合ポ
ルトランドセメント，高硫酸塩スラグセメント等から選
択される水硬性セメントを必須成分とする。あるいは水
硬性セメントに加えて、石膏，ドロマイト，マグネシア
セメント等から選択される気硬性セメントを添加して利
用することができる。

【００１３】（２）吸熱物質とは、加熱された時、熱分
解が生じ水を発生する物質として定義される。例えば、
１００℃から６００℃へと加熱した時に、減量する物質
の例としては、水酸化アルミニウム，ギブザイトミネラ
ル，ボーマイト，ジアスポールなどの酸化アルミニウム
の水和物や、斜方沸石，ヒューランダイト，モルデナイ
トなどのゼオライト物質や、アロファン，ハロイサイ
ト，非発泡又は発泡ひる石などのシリカ−アルミナ物質
や、ブルサイト及びアタパルジャイトなどのマグネシア
物質や、サテンホワイト，エトリンジャイト，ドロマイ
ト及び硼酸などの他の物質が含まれる。

【００１４】水酸化アルミニウムが、吸熱物質として特
に適した物質であるのは、分子構造上の全分子量中のＯ
Ｈ基の割合が、他の物質に比較して大きいことや、生産
量が多く入手しやすく、又安全であると考えるからであ
る。 （３）この発明における軽量骨材とは、無機質軽量骨材
と有機質軽量骨材をいう。

【００１５】無機質軽量骨材とは、天然鉱物の発泡又
は膨張した物質である膨張バーミキュライト，パーライ
ト，膨張頁岩，軽石，シラスバルーン等の他、シリカゲ
ルを発泡させた物，各種のスラグを造粒して発泡させた
物，ガラス屑を造粒して発泡させた物，粘土粉体を造粒
して発泡させた物等のような人工軽量骨材を含む。これ
らの内、膨張又は発泡した物質が結晶的にみてさほど
「ガラス化」が進んでいないもので且つかさ比重の小さ
いものが好ましく、膨張バーミキュライト，パーライ
ト，軽石，シラスバルーンが望ましい。

【００１６】有機質軽量骨材とは、合成樹脂又はゴム
の発泡物等が利用され、その例としてはポリスチレン，
ポリエチレン，ポリエチレン−酢酸ビニル共重合物，ポ
リプロピレン，ポリウレタン，ポリ塩化ビニル，ポリ塩
化ビニリデン，天然ゴム，合成ゴム等などがある。ま
た、これらのうち、ポリスチレン，ポリエチレン，ポリ
エチレン−酢酸ビニル共重合物，ポリウレタン，ポリ塩
化ビニルが望ましく、その形状は、粒状物、発泡体など
が利用できる。尚、軽量であればよく、発泡物でなくと
も、例えば繊維状や不織布状の物質も採用できる。

【００１７】・また、これらの有機質軽量骨材は、粒径
範囲として０．１〜３．０ｍｍにあるものを用いる時、
より効果的となる。これは、この範囲にある有機質軽量
骨材を用いた時に、作業性や平滑性が良くなる為であ
る。この有機質軽量骨材が０．１ｍｍより小さい粒径の
ものである時、所定のフロー値を得るための水量が多く
なり作業性が低下する。逆に、３．０ｍｍより大きなも
のを用いた時には表面の平滑性が低下する。

【００１８】・これらの有機質軽量骨材を用いることに
より、鋼材温度が１００℃近傍の低温域での断熱効果に
優れ、またそれ以後の昇温の程度が緩やかになる。 （４）無機質充填材とは、耐火粘土，耐火性酸化物，珪
砂，石灰等の粉体から選択される物質であり、適宜配合
することにより吹付作業性やひび割れ性の改良や表面の
平滑性が得られる。

【００１９】（５）これらの必須構成成分の配合割合
は、次の通りである。 請求項１の発明 無機質結合材 １００重量部 吸熱物質 １５〜５００重量部 軽量骨材 １２〜２２０重量部 無機質軽量骨材と有機質軽量骨材の割合 ２：１〜２０：１ また、必須構成成分の容積部は、次の通りである。

【００２０】 無機質結合材と吸熱物質 １００容積部 軽量骨材 １００〜３００容積部 請求項２の発明 無機質結合材 １００重量部 吸熱物質 １５〜５００重量部 軽量骨材 １２〜２２０重量部 無機質充填材 ３００重量部以下 無機質軽量骨材と有機質軽量骨材の割合 ２：１〜２０：１ また、必須構成成分の容積部は、次の通りである。

【００２１】 無機質結合材と吸熱物質と無機質充填材 １００容積部 軽量骨材 １００〜３００容積部 ・ここで、前記無機質結合材１００重量部に対する吸熱
物質の配合量は、１５〜５００重量部の範囲において選
択されるが、１５重量部より少ない場合には、吸熱によ
る鋼材温度上昇の鈍化の程度が小さく耐火性に劣る。５
００重量部を越える時は相対的に結合材の配合量が少な
くなり、実用上必要となる強度が得られない。

【００２２】・同様にして軽量骨材の量は、１２〜２２
０重量部の範囲の中から選択されるが、１２重量部未満
の時は、作業性及び耐火性能が劣り、２２０重量部を越
える時は、モルタルの混練水量が多くなり、モルタル強
度が低下し、ひび割れ発生の原因となる。

【００２３】・請求項２では、無機質充填材の量は、３
００重量部以下から選択されるが、３００重量部を越え
るときは、相対的に結合材および吸熱材の配合量が少な
くなり、実用上必要となる強度が得られないとともに、
耐火性に劣る。 ・無機質軽量骨材と有機質軽量骨材の割合は、２：１〜
２０：１の範囲から選択されるが、２：１未満の時は、
１００℃近傍の低温域での断熱効果に優れるものの、多
量の有機質軽量骨材が燃焼するため発熱量が増大し、鋼
材温度が上昇する結果となり、２０：１を越えるときに
は、比較的低温部での断熱効果が期待できる。

【００２４】・無機質結合材と吸熱物質と（請求項２で
は）無機充填材とが１００容積部に対し、軽量骨材が１
００〜３００容積部の範囲において選択されるが、１０
０容積部より少ない場合は、断熱性，吹付け作業性，ひ
び割れ抵抗性に劣り、３００容積部を越えると、モルタ
ルの強度、耐火性能・平滑性に劣る。

【００２５】（６）上述した成分以外では、必要に応じ
て硬化体である耐火被覆層の亀裂防止や組成物の粘性調
整材として、ガラス繊維・岩綿繊維・パルプ繊維等の繊
維状物や界面活性剤など、組成物のタレ防止材や配合物
の分離防止材や粘度調整材として、セルロース系水可溶
性樹脂や液状の合成樹脂エマルションあるいは水に混ぜ
た時エマルションとなる合成樹脂粉末等も、耐火性能を
阻害せず、機械的強度や付着性に問題のない範囲におい
て適量配合できる。

【００２６】（７）前記発明の耐火被覆材を使用するに
際しては、適当量の水と混合し、塗装手段に合せたモル
タルを調整し、例えば吹付け（噴霧）あるいはコテ塗り
等の手段により被覆すべき対象下地に被覆すればよい。 （８）硬化体の気乾比重は、０．６〜１．５の範囲にお
いて選択されるが、０．６より小さい場合は、モルタル
の強度，耐火性能，平滑性に劣り、１．５を越える場合
は、断熱性，吹付け作業性，ひび割れ抵抗性に劣る。

【００２７】（９）また、前記発明の耐火被覆材からな
るモルタルを、スチール構造部材表面に吹付け等によっ
て塗布した後に硬化させることにより、スチール構造部
材表面に耐火被覆層を備えた、優れた耐火性能を有する
耐火被覆構造体を得ることができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。ここ
では、実施例による性能を確認するために下記の試験を
行い、それぞれの性能を求めた。

【００２９】（１）まず、その一に耐火試験として、Ｊ
ＩＳＡ１３０４の「建築構造部分の耐火試験方法」に準
じた耐火試験を行った。耐火試験では、ＪＩＳの加熱曲
線にならい加熱し、２時間で火を止め、試験体の変形，
剥離，脱落の有無を確認した。また、昇温時の鋼材温度
（図１〜図３参照）または加熱終了時の鋼材温度（表
５，表６参照）も併せて記録した。

【００３０】（２）作業性試験では、壁用軽量セメント
を吹付け施工する時に使用される、スネーク式圧送機と
吹付けガンを使用し、吹付け作業を５時間行い、機械に
詰まり、過負荷がなく、問題なく使用できることを確認
した。 （３）平滑性の試験では、鋼材の上に４０ｍｍの厚さが
得られる広さ３０ｃｍ角の型枠を設置し、その中へフロ
ー値１６０±２０ｍｍに調整したモルタルを充填し、そ
の後金ごてにより表面を押さえ、うまく押さえられるか
どうか、硬化後の表面の状態を観察した。

【００３１】（４）ひび割れ性の試験では、平滑性を調
べた試験体を２０℃，６５％ＲＨ条件下の恒温室に入
れ、１週間養生した時、試験体表面におけるひび割れ発
生の有無を確認した。 （５）強度試験では、ＪＡＳＳ１５Ｍ−１０２に準じた
方法により試験体を作成し、圧縮試験を実施し、１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 以上を示すか確認した。

【００３２】下記表１及び表２に、実施例（実施例１〜
１０）となる耐火被覆材の配合を示す。尚、表中上段の
数値は重量部による配合割合を示し、下段の数値は、容
積部による配合割合を示す（但し容積比と気乾比重は除
く）。この容積部を算出するに当り、各成分のかさ比重
を、ポルトランドセメント；１．２、ドロマイトプラス
ター；０．７、水酸化アルミニウム；１．２、フライア
ッシュ；０．９、炭酸カルシウム；１．４９、パーライ
ト；０．２、膨張バーミキュライト；０．１５、発泡ス
チレン；：０．０６７として計算を行った。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】下記表３及び表４に、比較例（比較例１〜
７）となる耐火被覆材の配合を示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】また、前記表１〜４において、無機質結合
材をＡ成分、吸熱成分をＢ成分、無機質軽量骨材をＣ成
分、有機質軽量骨材をＤ成分とすると、前記実施例１〜
１０及び比較例１〜７の成分の特徴は下記の通りであ
る。 ・実施例１；Ｃ，Ｄ成分やや多め ・実施例２；Ｃ，Ｄ成分中位 ・実施例３；Ｂ，Ｄ成分やや多め、Ｃ成分少なめ ・実施例４；Ｂ成分やや多め ・実施例５ ・実施例６；Ａ成分少なめ ・実施例７；Ｂ成分やや少なめ ・実施例８；Ｄ成分少なめ ・実施例９；Ｄ成分やや多め ・実施例１０；Ｃ成分やや少なめ、粉末エマルションな
し ・比較例１；Ｄ成分なし ・比較例２；Ｃ成分なし、容積比が３倍を上回る ・比較例３；Ｄ成分なし ・比較例４；Ｂ成分やや多め、Ｄ成分なし ・比較例５；Ｄ成分少な過ぎ ・比較例６；Ｃ成分やや少なめ、Ｄ成分多過ぎ ・比較例７；Ｂ成分やや多め、Ｄ成分なし、容積比が１
倍未満 以下、表５及び表６に、実施例と比較例の諸性能結果を
示すが、その判定の評価基準は、次の様にした。

【００３９】作業性試験の評価 ○ 詰まり、過重荷なく施工できる × 詰まり又は過重荷があり施工に問題がある 平滑性試験の評価 ○ 平滑に押さえられない × 平滑に押さえられる ひび割れ性の評価 ○ ひび割れなし △ ヘアクラックが発生する × ひび割れが発生する 強度の評価 ○ 圧縮強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ²以上 × 圧縮強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ²以上

【００４０】

【表５】

【００４１】

【表６】

【００４２】この表５及び表６から明らかな様に、本実
施例の組成のものは、作業性、平滑性、ひび割れ性、圧
縮強度の全ての点で優れており、好適であった。それに
対して比較例の組成のものは、作業性、平滑性、ひび割
れ性、圧縮強度のいずれかにおいて劣っており、好まし
くない。

【００４３】また、昇温時の温度変化を図１〜３に示し
た。図１に示す様に、実施例７の組成のものは、温度上
昇が緩やかであり、１２０分後にも３５０℃に達せず好
適であった。尚、この図１にて、１００℃近傍で長時間
温度上昇が停止しているのは、添加した有機軽量骨材が
溶融等の変質する際に、外部から多くの熱量を吸収する
ためと思われる。それによって、以後の温度上昇も押さ
えられると判断される。

【００４４】図２に示す様に、比較例３の有機軽量骨材
を含まないものは、温度上昇が急であり、１２０分後に
３５０℃を上回り好ましくない。図３に示す様に、比較
例６の有機軽量骨材を過度に含むものは、加熱初期は温
度上昇が緩やかであるが、その後急激な温度上昇に変化
し、１２０分後に３５０℃を上回るので好ましくない。
尚、この図３にて、１００℃近傍である程度温度上昇が
停止しているのは、添加した有機軽量骨材が溶融等の変
質する際に、外部から多くの熱量を吸収するためと思わ
れ、その後温度上昇が急変するのは、多量の有機軽量骨
材の燃焼によって、発熱量が増大するからと思われる。

【００４５】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１〜６の発明
は、使用する鋼材の表面の温度上昇が鈍化するという顕
著な効果を奏する。例えば、鋼材温度の比較的低温部で
の断熱性に優れる。また、欧米諸国の試験方法に合せた
試験方法において合格することができる

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例７の実験結果を示すグラフである。

【図２】 比較例３の実験結果を示すグラフである。

【図３】 比較例６の実験結果を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000251277 スズカファイン株式会社 三重県四日市市塩浜町１番地 (71)出願人 592067395 日本化成株式会社 東京都新宿区西新宿７丁目21番１号 (71)出願人 390025612 富士川建材工業株式会社 神奈川県横浜市金沢区鳥浜町13番地 (72)発明者 高尾 善博 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 株式会 社小野田開発研究所内 (72)発明者 井上 照郷 東京都大田区北桃谷一丁目９番13号 恒和 化学工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 渡邊 一雄 岐阜県各務原市松本町二丁目457番地 菊 水化学工業株式会社技術開発部内 (72)発明者 矢田 武美 三重県四日市市塩浜町一番地 スズカファ イン株式会社技術本部内 (72)発明者 森脇 貴志 埼玉県比企郡滑川町大字都25番11号 日本 化成株式会社中央研究所内 (72)発明者 原田 進 神奈川県横浜市金沢区鳥浜町13番地 富士 川建材工業株式会社技術部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも水硬性セメントを含む無機質
   結合材１００重量部に対し、吸熱物質１５重量部〜５０
   ０重量部，無機質軽量骨材と有機質軽量骨材を２：１〜
   ２０：１の割合により配合した軽量骨材１２重量部〜２
   ２０重量部からなり、かつ、前記無機質結合材及び吸熱
   物質を合計した１００容積部に対し前記軽量骨材が１０
   ０〜３００容積部であることを特徴とする耐火被覆材。
2. 【請求項２】 少なくとも水硬性セメントを含む無機質
   結合材１００重量部に対し、吸熱物質１５重量部〜５０
   ０重量部，無機質軽量骨材と有機質軽量骨材を２：１〜
   ２０：１の割合により配合した軽量骨材１２重量部〜２
   ２０重量部，及び無機質充填材３００重量部以下を加え
   るとともに、前記無機質結合材，吸熱物質，及び無機質
   充填材を合計した１００容積部に対し前記軽量骨材が１
   ００〜３００容積部であることを特徴とする耐火被覆
   材。
3. 【請求項３】 前記請求項１又は２記載の組成物の耐火
   被覆材に水を添加して調整した硬化可能なモルタルを、
   吹付けあるいはコテ塗りにより、構造部材上に耐火被覆
   層として形成することを特徴とする耐火被覆層の形成方
   法。
4. 【請求項４】 前記耐火被覆層の硬化体の気乾比重が
   ０．６〜１．５となることを特徴とする前記請求項３記
   載の耐火被覆層の形成方法。
5. 【請求項５】 前記請求項１又は２記載の組成物の耐火
   被覆材に水添硬化させた耐火被覆層を、スチール構造部
   材表面に構築することを特徴とする耐火被覆構造体。
6. 【請求項６】 前記耐火被覆層の硬化体の気乾比重が
   ０．６〜１．５となることを特徴とする前記請求項５記
   載の耐火被覆構造体。