JP2002166492A

JP2002166492A - コンクリート爆裂防止構造体及びその施工方法

Info

Publication number: JP2002166492A
Application number: JP2000368783A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Okada; 和廣岡田; Masaki Tono; 正樹戸野; Kenji Otsuka; 健二大塚
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリート構造体、特に水分含有量の少な
い高強度コンクリート構造体が火災時の高温によって爆
裂するのを防止するコンクリート爆裂防止構造体及びそ
の施工方法を提供する。【解決手段】本発明のコンクリート爆裂防止構造体
は、コンクリート構造体の表面が、加熱によって膨張し
て耐火断熱層を形成する熱膨張性材料で被覆されてなる
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートの爆
裂を防止するためのコンクリート爆裂防止構造体及びそ
の施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリート構造体は、耐火性が
優れるため耐火構造体として広く使用されてきた。この
ような構造体では、コンクリートの含水率を低くして、
強度を高める方法が行われている。しかしながら、含水
率を低くすると火災時の高温によって爆裂を起こし、建
築基準法で定める耐火性能を満足することができなくな
るという問題点があった。

【０００３】このような爆裂を防止するために、例え
ば、含水率を低くした高強度コンクリートの表面に、空
気を含有する有機系塗材料を塗布する方法が開示されて
いる（特開平１０−２９９１２７号公報）。この有機系
塗材料は、高温下で燃焼することにより炭化層を形成し
て、高強度コンクリートの温度上昇を遅らせることによ
り、コンクリートの爆裂を防止する。また、高強度コン
クリートの表面に、含水量を多くして爆裂の危険性のな
いコンクリートを被覆して、高強度コンクリートの温度
上昇を抑制し、爆裂を防止する方法が開示されている
（特開平９−１３５３１号公報）。

【０００４】しかしながら、有機系塗材料を使用する方
法では、空気を含有させながら塗料を調製するのが難し
いと共に、空気を含有させた状態で塗布することは、厚
みむらが生じたり、性能のばらつきを生じる可能性があ
った。また、爆裂の危険性のないコンクリートを被覆す
る方法は、その水分量を管理したり、十分に乾燥する必
要があるため、施工に手間がかかり、工期が長くなると
いう問題点があった。

【０００５】上記有機系塗材料以外に、例えば、トンネ
ルの爆裂を防止するために、トンネル表面に、一般の耐
火塗料を塗布する方法（特開平８−７４４９７号公報）
や珪酸カルシウム板等の耐火層を設ける方法（特開平１
１−２９４０９８号公報）が提案されている。しかしな
がら、耐火塗料を塗布する方法は、その塗布厚みを制御
することが難しく、多価アルコールが配合されているた
め、耐水性に問題があった。また、耐火層を設ける方法
は、吸音性が不足するという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
に鑑み、コンクリート構造体、特に水分含有量の少ない
高強度コンクリート構造体が火災時の高温によって爆裂
するのを防止するコンクリート爆裂防止構造体及びその
施工方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明（以
下、第１発明という）であるコンクリート爆裂防止構造
体は、コンクリート構造体の表面が、加熱によって膨張
して耐火断熱層を形成する熱膨張性材料で被覆されてな
ることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明（以下、第２発明とい
う）であるコンクリート爆裂防止構造体は、コンクリー
ト構造体の表面が、不燃性材料及び発泡体の１種以上
と、加熱によって膨張して耐火断熱層を形成する熱膨張
性材料で被覆されてなることを特徴とする。

【０００９】請求項１２記載の発明（以下、第３発明と
いう）であるコンクリート爆裂防止構造体の施工方法
は、コンクリートと接する型枠表面に、熱膨張性材料、
又は熱膨張性材料と不燃性材料及び発泡体の１種以上と
が積層された捨て型枠を使用してコンクリートを打設す
ることにより、硬化したコンクリート構造体表面に、熱
膨張性材料、又は熱膨張性材料と不燃性材料及び発泡体
の１種以上とを被覆することを特徴とする。

【００１０】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明のコンクリート爆裂防止構造体は、コンクリート構
造体の表面に熱膨張性材料が被覆されたものから形成さ
れる。上記コンクリート構造体としては、構造部材とし
て使用される柱、梁、壁、床等が挙げられる。また、ト
ンネル構造体であってもよい。

【００１１】上記熱膨張性材料としては、火災等の加熱
によって膨張して耐火断熱層を形成し耐火断熱性能を発
現するものであれば特に限定されないが、６００℃で１
０分間加熱したときの厚み方向の膨張倍率（膨張後の厚
みｄ₁/膨張前の厚みｄ₀)が１．２倍以上で、かつ加熱膨
張後に形成された耐火断熱層のかさ密度が０．５ｇ／ｃ
ｍ³以下であるものが好ましい。膨張倍率が１．２倍未
満になるか、又はかさ密度が０．５ｇ／ｃｍ³を超える
と、断熱性能が不充分となり、充分な耐火断熱性能を付
与することができなくなる。

【００１２】本発明において、耐火断熱性能を満足する
熱膨張性材料として、特に熱可塑性樹脂及び／又はゴム
物質、中和処理された熱膨張性黒鉛及び無機充填剤を含
有する樹脂組成物（Ｉ）、又は、エポキシ樹脂、中和処
理された熱膨張性黒鉛及び無機充填剤を含有する樹脂組
成物（II）からなるものを使用することが好ましい。

【００１３】以下、樹脂組成物（Ｉ）について説明す
る。上記樹脂組成物（Ｉ）としては、熱可塑性樹脂及び
／又はゴム物質、中和処理された熱膨張性黒鉛及び無機
充填剤からなるものが用いられる。

【００１４】熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質としては
特に限定されず、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリ
エチレン系樹脂、ポリ（１−）ブテン系樹脂、ポリペン
テン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン系
樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル
系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化
ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹
脂、ポリブテン、ポリクロロプレン、ポリブタジエン、
ポリイソブチレン、ブチルゴム、ニトリルゴム等が挙げ
られ、これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併
用されてもよい。

【００１５】熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質は単独で
用いてもよく、２種以上を併用してもよい。樹脂の溶融
粘度、柔軟性、粘着性等の調整のため、２種以上の樹脂
をブレンドしたものをベース樹脂として用いてもよい。

【００１６】熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質には、更
に、耐火性材料の耐火性能を阻害しない範囲で、架橋や
変性が施されてもよい。熱可塑性樹脂及び／又はゴム物
質の架橋方法については特に限定されず、熱可塑性樹脂
やゴム物質について通常行われる架橋方法、例えば、各
種架橋剤や過酸化物等を使用する架橋方法、電子線照射
による架橋方法などが挙げられる。

【００１７】上記中和処理された熱膨張性黒鉛（以下、
「熱膨張性中和黒鉛」という）とは、従来公知の物質で
ある熱膨張性黒鉛を中和処理したものである。上記熱膨
張性黒鉛は、天然鱗状グラファイト、熱分解グラファイ
ト、キッシュグラファイト等の粉末を、濃硫酸、硝酸、
セレン酸等の無機酸と濃硝酸、過塩素酸、過塩素酸塩、
過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素等の強酸化
剤とで処理することにより生成するグラファイト層間化
合物であり、炭素の層状構造を維持したままの結晶化合
物である。

【００１８】上述のように酸処理して得られた熱膨張性
黒鉛は、更にアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ
金属化合物、アルカリ土類金属化合物等で中和すること
により、熱膨張性中和黒鉛とされる。

【００１９】上記脂肪族低級アミンとしては、特に限定
されず、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、
トリメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブ
チルアミン等が挙げられる。アルカリ金属化合物及びア
ルカリ土類金属化合物としては、特に限定されず、例え
ば、カリウム、ナトリウム、カルシウム、バリウム、マ
グネシウム等の水酸化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、有
機酸塩等が挙げられる。

【００２０】熱膨張性中和黒鉛の粒度は２０〜２００メ
ッシュが好ましい。粒度が２００メッシュより小さくな
ると熱膨張性中和黒鉛の膨張度が小さく、所定の耐火断
熱層が得られず、粒度が２０メッシュより大きくなると
熱膨張性中和黒鉛の膨張度が大きいという利点はある
が、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質と混練する際に分
散性が悪くなり、物性の低下が避けられない。

【００２１】熱膨張性中和黒鉛の市販品としては、例え
ば、東ソー社製「フレームカットＧＲＥＰ−ＥＧ」、Ｕ
ＣＡＲＣａｒｂｏｎ社製「ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ」等が
挙げられる。

【００２２】前記無機充填剤としては特に限定されず、
例えば、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシ
ウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチ
モン、フェライト類等の金属酸化物；水酸化カルシウ
ム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイド
ロタルサイト等の含水無機物；塩基性炭酸マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭
酸ストロンチウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩；硫酸
カルシウム、石膏繊維、ケイ酸カルシウム等のカルシウ
ム塩；シリカ、珪藻土、ドーソナイト、硫酸バリウム、
タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナ
イト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサ
イト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒
化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化けい素、カーボンブ
ラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルン、木炭粉
末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム
「ＭＯＳ」（商品名）、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミ
ニウムボレート、硫化モリブデン、炭化ケイ素、ステン
レス繊維、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、スラグ繊維、フラ
イアッシュ、脱水汚泥などが挙げられる。これらは単独
で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

【００２３】無機充填剤としては、特に含水無機物と金
属炭酸塩との併用が好ましい。含水無機物及び金属炭酸
塩は、骨材的な働きをすることから、加熱残渣によって
形成される耐火断熱層の強度向上や熱容量増大に寄与す
ると考えられる。

【００２４】さらに、含水無機物は加熱時の脱水反応に
よって生成した水により吸熱が起こり、温度上昇が抑制
されて高い耐熱性が得られる点、及び、加熱残渣として
酸化物が残存し、これが骨材となって働くことにより残
渣強度が向上する点で特に好ましい。中でも、水酸化マ
グネシウムと水酸化アルミニウムは、脱水効果を発揮す
る温度領域が異なるため、併用すると脱水効果を発揮す
る温度領域が広くなり、より優れた温度上昇抑制効果が
得られることから併用することが好ましい。

【００２５】さらに、上記炭酸カルシウム、炭酸亜鉛等
の金属炭酸塩は、後述するリン化合物が併用されるとリ
ン化合物との反応で膨張を促すと考えられ、特に、リン
化合物としてポリリン酸アンモニウムを使用した場合に
高い膨張効果が得られる。また、金属炭酸塩は有効な骨
材として働き、燃焼後に形状保持性の高い加熱残渣を形
成する。

【００２６】無機充填剤の粒径としては、０．５〜１０
０μｍが好ましく、より好ましくは約１〜５０μｍであ
る。また、無機充填剤は粒径の大きいものと粒径の小さ
いものを組み合わせて使用することがより好ましく、組
み合わせて用いることによって、樹脂組成物（Ｉ）の力
学的性能を維持したまま、高充填化することが可能とな
る。

【００２７】含水無機物の市販品としては、例えば、水
酸化アルミニウムとして、粒径１μｍの「ハイジライト
Ｈ−４２Ｍ」（昭和電工社製）、粒径１８μｍの「ハイ
ジライトＨ−３１」（昭和電工社製）が挙げられる。

【００２８】炭酸カルシウムの市販品としては、例え
ば、粒径１．８μｍの「ホワイトンＳＢ赤」（白石カル
シウム社製）、粒径８μｍの「ホワイトンＢＦ３００」
（備北粉化社製）等が挙げられる。

【００２９】上記樹脂組成物（Ｉ）には、さらに必要に
応じてリン化合物が配合されてもよい。リン化合物とし
ては特に限定されず、例えば、赤リン；トリフェニルホ
スフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニ
ルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キ
シレニルジフェニルホスフェート等の各種リン酸エステ
ル；リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸マグネ
シウム等のリン酸金属塩；ポリリン酸アンモニウム類；
下記一般式（１）で表される化合物等が挙げられる。こ
れらのうち、耐火性能の観点から、赤リン、ポリリン酸
アンモニウム類、及び、下記一般式（１）で表される化
合物が好ましく、性能、安全性、費用等の点においてポ
リリン酸アンモニウム類がより好ましい。

【００３０】

【化１】

【００３１】式中、Ｒ¹及びＲ³は、水素、炭素数１〜
１６の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は、炭素
数６〜１６のアリール基を表す。Ｒ²は、水酸基、炭素
数１〜１６の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素
数１〜１６の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基、
炭素数６〜１６のアリール基、又は、炭素数６〜１６の
アリールオキシ基を表す。

【００３２】上記赤リンは少量の添加で難燃効果が向上
する。赤リンとしては市販の赤リンを用いることができ
るが、耐湿性、混練時に自然発火しない等の安全性の点
から、赤リン粒子の表面を樹脂でコーティングしたもの
等が好適に用いられる。

【００３３】上記ポリリン酸アンモニウム類としては、
特に限定されず、例えば、ポリリン酸アンモニウム、メ
ラミン変性ポリリン酸アンモニウム等が挙げられるが、
取扱い性等の点からポリリン酸アンモニウムが好適に用
いられる。市販品としては、例えば、クラリアント社製
「ＥＸＯＬＩＴＡＰ４２２」、「ＥＸＯＬＩＴＡＰ
４６２」、住友化学工業社製「スミセーフＰ」、チッソ
社製「テラージュＣ６０」、「テラージュＣ７０」、
「テラージュＣ８０」等が挙げられる。

【００３４】上記一般式（１）で表される化合物として
は特に限定されず、例えば、メチルホスホン酸、メチル
ホスホン酸ジメチル、メチルホスホン酸ジエチル、エチ
ルホスホン酸、プロピルホスホン酸、ブチルホスホン
酸、２−メチルプロピルホスホン酸、ｔ−ブチルホスホ
ン酸、２，３−ジメチル−ブチルホスホン酸、オクチル
ホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジオクチルフェニル
ホスホネート、ジメチルホスフィン酸、メチルエチルホ
スフィン酸、メチルプロピルホスフィン酸、ジエチルホ
スフィン酸、ジオクチルホスフィン酸、フェニルホスフ
ィン酸、ジエチルフェニルホスフィン酸、ジフェニルホ
スフィン酸、ビス（４−メトキシフェニル）ホスフィン
酸等が挙げられる。中でも、ｔ−ブチルホスホン酸は高
価ではあるが、高難燃性の点において好ましい。上記リ
ン化合物は単独で用いてもよく、２種以上を併用しても
よい。

【００３５】樹脂組成物（Ｉ）における熱膨張性中和黒
鉛の配合量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００
重量部に対して１０〜３５０重量部が好ましい。熱膨張
性中和黒鉛の配合量が１０重量部より少なくなると充分
な熱膨張性が得られず、３５０重量部を超えると均一な
分散が困難となるため、均一な厚みに成形することが困
難となる。

【００３６】樹脂組成物（Ｉ）における無機充填剤の配
合量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００重量部
に対して５０〜５００重量部が好ましい。配合量が５０
重量部未満では充分な耐火性能を有する樹脂組成物が得
られず、５００重量部を超えると樹脂組成物の機械的物
性が低下する。

【００３７】樹脂組成物（Ｉ）におけるリン化合物の配
合量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００重量部
に対して５０〜２００重量部が好ましい。配合量が５０
重量部未満では充分な耐火性能を有する樹脂組成物が得
られず、２００重量部を超えると樹脂組成物の機械的物
性が低下する。

【００３８】樹脂組成物（Ｉ）において、熱膨張性中和
黒鉛と無機充填剤の合計量は、熱可塑性樹脂及び／又は
ゴム物質１００重量部に対して２００〜６００重量部が
好ましい。また、熱膨張性中和黒鉛、無機充填剤及びリ
ン化合物の合計量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質
１００重量部に対して２００〜６００重量部が好まし
い。

【００３９】樹脂組成物（Ｉ）において、熱膨張性中和
黒鉛は、加熱により膨張して耐火断熱層を形成し、火炎
や熱の伝達を阻止する。リン化合物は、加熱により脱
水、発泡すると共に炭化触媒として作用する。無機充填
剤は、その際に熱容量の増大に寄与し、また、リン化合
物は耐火断熱層に形状保持能力を付与する。

【００４０】次に、前記樹脂組成物（II）について説明
する。樹脂組成物（II）としては、エポキシ樹脂、熱膨
張性中和黒鉛及び無機充填剤を含有するものが用いられ
る。

【００４１】エポキシ樹脂は特に限定されないが、基本
的にはエポキシ基をもつモノマーと硬化剤とを反応させ
ることにより得られる。エポキシ基をもつモノマーとし
ては、例えば、２官能のグリシジルエーテル型、グリシ
ジルエステル型、多官能のグリシジルエーテル型等のモ
ノマーが例示される。

【００４２】２官能のグリシジルエーテル型のモノマー
としては、例えば、ポリエチレングリコール型、ポリプ
ロピレングリコール型、ネオペンチルグリコール型、
１、６−ヘキサンジオール型、トリメチロールプロパン
型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、プロピ
レンオキサイド−ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノ
ールＡ型等のモノマーが例示される。

【００４３】グリシジルエステル型のモノマーとして
は、例えば、ヘキサヒドロ無水フタル酸型、テトラヒド
ロ無水フタル酸型、ダイマー酸型、ｐ−オキシ安息香酸
型等のモノマーが例示される。

【００４４】多官能のグリシジルエーテル型のモノマー
としては、例えば、フェノールノボラック型、オルソク
レゾールノボラック型、ＤＰＰノボラック型、ジシクロ
ペンタジエン・フェノール型等のモノマーが例示され
る。

【００４５】これらのエポキシ基をもつモノマーは、単
独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

【００４６】上記硬化剤としては、重付加型又は触媒型
のものが用いられる。重付加型の硬化剤としては、例え
ば、アミン類、酸無水物、ポリフェノール、ポリメルカ
プタン等が例示される。また、触媒型の硬化剤として
は、例えば、３級アミン、イミダゾール類、ルイス酸錯
体等が例示される。

【００４７】エポキシ樹脂の硬化方法は特に限定され
ず、公知の方法によって行うことができる。

【００４８】樹脂組成物（II）において使用される熱膨
張性中和黒鉛及び無機充填剤としては、樹脂組成物
（Ｉ）で使用されるものと同様のものが用いられる。

【００４９】樹脂組成物（II）において、熱膨張性中和
黒鉛の配合量は、樹脂組成物（Ｉ）と同様の理由でエポ
キシ樹脂１００重量部に対して１０〜３５０重量部が好
ましい。また、無機充填剤の配合量は、樹脂組成物
（Ｉ）と同様の理由で、エポキシ樹脂１００重量部に対
して５０〜５００重量部が好ましい。

【００５０】樹脂組成物（II）には、樹脂組成物（Ｉ）
で使用されるものと同様のリン化合物が配合されてもよ
い。リン化合物の配合量は、樹脂組成物（Ｉ）と同様の
理由で、エポキシ樹脂１００重量部に対して５０〜２０
０重量部が好ましい。

【００５１】樹脂組成物（II）において、熱膨張性中和
黒鉛と無機充填剤の合計量は、エポキシ樹脂１００重量
部に対して２００〜６００重量部が好ましい。また、熱
膨張性中和黒鉛、無機充填剤及びリン化合物の合計量
は、エポキシ樹脂１００重量部に対して２００〜６００
重量部が好ましい。

【００５２】樹脂組成物（II）では、樹脂としてエポキ
シ樹脂を使用することによって樹脂自身が燃焼時にチャ
ー（炭化）層を形成し、形状を保持するのに充分強固な
耐火断熱層を形成する。

【００５３】樹脂組成物（Ｉ）及び（II）において、熱
膨張性中和黒鉛は加熱により膨張して耐火断熱層を形成
し、火炎や熱の伝達を阻止する。リン化合物は加熱によ
り脱水、発泡すると共に炭化触媒として作用する。無機
充填剤は、加熱の際に熱容量の増大に寄与し、また、リ
ン化合物は耐火断熱層に形状保持能力を付与する。

【００５４】上記樹脂組成物（Ｉ）及び（II）には、そ
の物性を損なわない範囲で、フェノール系、アミン系、
イオウ系等の酸化防止剤の他、金属害防止剤、帯電防止
剤、安定剤、架橋剤、滑剤、軟化剤、顔料などが添加さ
れてもよい。

【００５５】樹脂組成物（Ｉ）及び（II）は、それぞれ
の各成分をバンバリーミキサー、ニーダーミキサー、二
本ロール等公知の混練装置を用いて混練することにより
得ることができる。上記熱膨張性材料は、コンクリート
構造体への施工性を考慮するとシート状成形体として使
用することが好ましく、得られた樹脂組成物（Ｉ）及び
（II）を、例えば、プレス成形、押出成形、カレンダー
成形等の従来公知の成形方法によりシート状成形体に成
形することができる。

【００５６】上記シート状成形体の厚さは０．３〜１０
ｍｍが好ましい。

【００５７】シート状成形体である熱膨張性材料に含有
される熱膨張性中和黒鉛は、シート状成形体の平面に対
して、平行から±１０度の範囲内で配向するものの比率
（配向率）が６０％以上であることが好ましい。この配
向率が６０％以上であると、配合された熱膨張性中和黒
鉛が効率よくシート状成形体の厚み方向へ膨張するた
め、耐火性材料としてより良好な断熱性を付与すること
ができる。配向率が６０％以下であると、同じ量の熱膨
張性中和黒鉛を配合しても断熱性が低下する。

【００５８】混練後にプレス成形すれば配向率を６０％
以上とすることが可能であり、混練後にカレンダー成形
すれば配向率が９０％以上のシートを得ることができ
る。

【００５９】本発明で使用する熱膨張性材料は、５０ｋ
Ｗ／ｃｍ²の加熱条件下で３０分間加熱することにより
体積膨張させた後の燃焼残査を０．１ｃｍ／ｓで圧縮し
た際に、破断点が存在し、且つ、破断点加重が０．０５
ｇ／ｃｍ²以上である樹脂組成物からなるシート状成形
体であることが好ましい。

【００６０】破断点とは、５０ｋＷ／ｃｍ²の加熱条件
下で３０分間体積膨張させた後の燃焼残査を０．１ｃｍ
／ｓで圧縮した際に、変位に対してかかる荷重の最大点
を意味する。破断点が存在しないか、又は存在しても、
破断点荷重が０．０５ｇ／ｃｍ²未満であると、火災時
に燃焼残査が形状を保持できずに脱落するため、断熱層
としての機能を早期に失うことになる。

【００６１】本発明では、熱膨張性材料が、初期厚みは
０．５〜２０ｍｍであって、１８０℃以下において１５
〜４０Ｎ／ｍ幅の荷重に対し３０分以上保持することが
できる粘着保持力を有する樹脂組成物であることが好ま
しい。初期厚みとは２５℃における加熱膨張前の熱膨張
性材料であるシート状成形体の厚みであり、初期厚みが
０．５ｍｍ未満であると加熱後に形成される耐火断熱層
の厚みが薄くなり、充分な耐火性能を発揮することがで
きない。また、２０ｍｍを超えるとシート状成形体の重
量が大きくなりすぎて、大面積の熱膨張性材料の貼り付
けや巻き付け作業等が困難となり作業性が低下する。更
に、専有体積が大きくて室内の有効空間が狭くなる。よ
り好ましい初期厚みは１〜１０ｍｍである。

【００６２】また、熱膨張性材料であるシート状成形体
は、初期厚みｔ（ｍｍ）と、一方の面を５００℃で１時
間加熱したときの加熱表面の温度と裏面の温度の差ΔＴ
（℃）との関係が、 ΔＴ≧０．０１５ｔ⁴−０．２９８ｔ³＋１．５６６ｔ
²＋３０．１５ｔであり、且つ、２５℃における初期のかさ密度が０．８
〜２．０ｇ／ｃｍ³、５００℃で１時間加熱したときの
かさ密度が０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ³であることが好
ましい。上記式により、加熱膨張時に生じる燃焼残査に
よる断熱性が数式化され、上記式及びかさ密度を満足す
ることにより断熱性、耐火性能を損なわず、しかも作業
性に優れた熱膨張性材料を得ることができる。

【００６３】２５℃における初期のかさ密度が０．８ｇ
／ｃｍ³未満であると、樹脂組成物中に充分な量の膨張
剤、炭化剤、不燃性充填剤等を添加することができず、
加熱後の膨張倍率、残査量が不充分となり、耐火断熱層
を形成することができない。一方、２５℃における初期
のかさ密度が２．０ｇ／ｃｍ³を超えると、シート状成
形体の重量が大きくなりすぎるために、大面積のシート
成形体の貼り付け、巻き付け等の作業性が低下する。好
ましい初期のかさ密度は１．０〜１．８ｇ／ｃｍ³であ
る。

【００６４】また、上記シート状成形体は、５００℃で
１時間加熱したときのかさ密度が０．０５〜０．５ｇ／
ｃｍ³であることが好ましい。かさ密度が０．０５ｇ／
ｃｍ ³未満であると、隙間が多すぎるため膨張時に崩れ
て耐火断熱層を形成することができない。逆に０．５ｇ
／ｃｍ³を超えると膨張倍率が不充分となり、耐火断熱
層が形成されず耐火性能が充分に発揮されない。このと
きの好ましいかさ密度は０．１〜０．３ｇ／ｃｍ³であ
る。

【００６５】上記シート状成形体は、１８０℃以下にお
いて１５〜４０Ｎ／ｍ幅の荷重に対し３０分以上保持し
得る粘着保持力を有することが好ましい。上記粘着保持
力を有することにより、加熱されて膨張する前にシート
状成形体の自重に耐えず破断落下するということがな
く、膨張断熱層を形成する高温度に至るまでコンクリー
ト面に保持され、耐火性を発揮することができる。

【００６６】上記熱膨張性材料には基材が積層されてい
てもよい。基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラ
フロロエチレン、ポリイソブチレン等の熱可塑性樹脂フ
ィルム；織布、不織布、割布、紙、アルミ箔等の金属
箔、アルミガラスクロス、アルミクラフト紙などが挙げ
られる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上の
積層体として使用されてもよい。中でも、アルミ箔と、
ガラスクロス、ガラスマット、炭素繊維などを積層した
材料はアルミの熱反射性に優れる点から耐火上有利であ
り、ガラスクロス、ガラスマット炭素繊維の耐熱性によ
り、熱膨張性材料を保護することができ、特に好適であ
る。

【００６７】上記アルミガラスクロスのアルミ箔の厚み
は、取扱い性を考慮すると５μｍ以上が好ましい。ま
た、ガラスクロス、ガラスマット、炭素繊維などは単位
面積当たりの重量が５ｇ／ｍ²未満であると熱膨張性材
料の保護性が劣るので、単位面積当たりの重量は５ｇ／
ｍ²以上が好ましい。上記アルミ箔と、ガラスクロス、
ガラスマット、炭素繊維はポリエチレンなどで熱ラミネ
ートするか、不燃性のアクリル系接着剤等の接着剤を用
いて積層される。

【００６８】第２発明では、耐熱性能をより一層向上さ
せるために、上記熱膨張性材料に不燃性材料及び発泡体
の１種以上を積層する。不燃性材料とは無機質系板材及
び無機質系繊維材であり、無機質系板材としては、例え
ば、ステンレス板、アルミニウム板、アルミニウム箔、
亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム・亜鉛合金メッキ鋼板等
の金属板；珪酸カルシウム板、繊維混入珪酸カルシウム
板、炭酸カルシウム板、石膏ボード、強化石膏ボード、
パーライトセメント板、繊維強化セメント板、木片セメ
ント板、木粉セメント板、スラグ石膏板、スレート板、
ＡＬＣ板、窯業系板、モルタル、ＰＣ板、ガラス繊維強
化コンクリート板、金網、ラスなどが挙げられる。

【００６９】無機質系繊維材としては、ロックウール保
温板、セラミックブランケット、アルミナシリカ繊維フ
ェルト等が挙げられる。これらは単独で使用してもよ
く、複数枚貼り合わせて使用してもよい。

【００７０】発泡体としては、フェノール、ウレタン、
ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン系などの発泡
樹脂や、無機質系の発泡体が挙げられる。発泡体の中に
はガラス繊維や無機充填材等の添加剤が混合されてもよ
い。熱膨張性材料を上記の積層体とすることにより、火
災時の耐火性能と同時に吸音性能を付与することができ
る。

【００７１】熱膨張性材料と不燃性材料とを併用する場
合は、その積層順序は特に限定されないが、施工性等を
考慮すると、不燃性材料を外側に配置することが好まし
い。特に、外側から石膏ボード、金属板、熱膨張性材料
の順に配置した構成であれば、耐火被覆の施工とともに
内装下地の施工が同時にできるので好適である。発泡体
はコンクリートに接する側に配置するのが好ましい。ま
た、両者を予め積層したパネル状態で施工してもよく、
積層せずに順次施工してもよい。

【００７２】上記積層体において、熱膨張性材料の厚さ
は０．３〜１０ｍｍ、無機質系板材の厚さは０．２〜２
５ｍｍ、無機質系繊維材料の厚さは３〜５０ｍｍ、発泡
体の厚さは３〜１００ｍｍがそれぞれ好ましい。

【００７３】上記積層体をコンクリート構造体へ施工す
る場合は、３者を予め積層したパネル状態で施工しても
よく、積層せずに順次施工してもよい。

【００７４】熱膨張性材料または積層体とした熱膨張性
材料をコンクリート構造体へ施工する方法としては、既
存のコンクリート構造体の場合は、ビス留め、ねじ留
め、釘打ち等によって固定する方法が挙げられる。ま
た、新設のコンクリート構造体の場合は、ビス留め、ね
じ留め、釘打ち等によって固定する方法以外に、コンク
リート型枠の内側に予め釘打ち等によって取り付けてお
き、コンクリート打設によって固定する方法が挙げられ
る。また、コンクリート構造体に取付けられた下地材
（スタッド、ランナー等）を介して施工してもよい。

【００７５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
説明する。

【００７６】（実施例１）ブチルゴム（エクソン社製
「ブチルゴム０６５」）４２重量部、ポリブテン（出光
石油化学社製「ポリブテン１００Ｒ」）５０重量部、水
添石油樹脂（トーネックス社製「エスコレッツ５３２
０」）８重量部、熱膨張性中和黒鉛（東ソー社製「フレ
ームカットＧＲＥＰ−ＥＧ」）８０重量部、炭酸カルシ
ウム（備北粉化社製「ホワイトンＢＦ３００」）２００
重量部、及び、ポリリン酸アンモニウム（クラリアント
社製「ＥＸＯＬＩＴＡＰ４２２」）１００重量部から
なる樹脂組成物を二本ロールで溶融混練した後、加熱プ
レス機にて３ｍｍ厚のシート状に成形した熱膨張性材料
を得た。

【００７７】上記熱膨張性材料を、端部をはぜ折り加工
した断面Ｌ字状の亜鉛メッキ鋼板（０．３ｍｍ厚）に貼
合わせて積層体を得た。この積層体を、５０ｍｍ厚の高
強度コンクリート壁にはぜ折り加工部を介して装着する
ことにより、高強度コンクリート壁面に熱膨張性材料を
被覆した耐火試験体を作製した。

【００７８】（実施例２）エポキシ樹脂（油化シェル化
学社製「Ｅ８０７」）４０重量部、ジアミン系硬化剤
（油化シェル化学社製「ＥＫＦＬ０５２」）６０重量
部、熱膨張性中和黒鉛（東ソー社製「フレームカットＧ
ＲＥＰ−ＥＧ」５０重量部、水酸化アルミニウム（昭和
電工社製「ハイジライトＨ−３１」）５０重量部、炭酸
カルシウム（備北粉化社製「ホワイトンＢＦ３００」）
１００重量部、及び、ポリリン酸アンモニウム（クラリ
アント社製「ＥＸＯＬＩＴＡＰ４２２」）１００重量
部からなる樹脂組成物を遊星撹拌機で撹拌した後、加熱
プレス機にて金網と複合させ、加熱硬化させることによ
り、３ｍｍ厚のシート状に成形した熱膨張性材料を得
た。

【００７９】上記熱膨張性材料を、サイズ３００ｍｍ×
３００ｍｍ×３０００ｍｍ（高さ）の高強度コンクリー
ト柱の周囲に巻き付けた後、端部の金網を絡み合わせて
固定することにより、高強度コンクリート柱の周囲に熱
膨張性材料が被覆された耐火試験体を作製した。

【００８０】（実施例３）実施例１と同様の樹脂組成物
を二本ロールで溶融混練した後、加熱プレス機にて２ｍ
ｍ厚のシート状に成形した熱膨張性材料を得た。この熱
膨張性材料の片面に、紙／アルミ箔ラミネートフィルム
を積層して、積層体を得た。

【００８１】５ｍｍ厚のスレート板に、１０ｍｍ厚のガ
ラス繊維マット及び上記積層体をこの順序で配置したも
のを、５０ｍｍ厚のスタッドを介して５０ｍｍ厚の高強
度コンクリート壁に装着することにより、壁面に熱膨張
性材料を被覆した耐火試験体を作製した。

【００８２】（実施例４）図１乃至図４は実施例１で得
たシート状の熱膨張性材料をコンクリート柱の周囲に被
覆する施工順序を示す平面図である。図１に示すよう
に、実施例１で得た熱膨張性材料２を４枚の捨て型枠１
のコンクリートに接する面に貼り付けた。図２は４枚の
捨て型枠１を組み合わせた状態、図３はコンクリート６
を注入した状態である。図４はコンクリート６が硬化し
た後、捨て型枠を外し、コンクリート６柱に熱膨張性材
料２を被覆した。

【００８３】（実施例５）図５乃至図８は他の施工例を
示す平面図で、実施例１で得たシート状の熱膨張性材料
２と厚み１２．５ｍｍの石膏ボード３の積層体を用い
て、石膏ボード３側を捨て型枠１に貼り付けた他は、実
施例４と同様にしてコンクリート６柱に熱膨張性材料２
及び石膏ボード３を被覆した。

【００８４】（実施例６）図９乃至図１２は更に他の施
工例を示す平面図であり、熱膨張性材料２に積層された
石膏ボード３面に亜鉛鋼板（厚み０．５ｍｍ）４を積層
したものを用いたこと以外は実施例５と同様にしてコン
クリート６柱に熱膨張性材料２、石膏ボード３、亜鉛鋼
板４の積層体を被覆した。

【００８５】（実施例７）図１３乃至図１６に示すよう
に、発泡体としてスチレンボード５、熱膨張性材料２、
石膏ボード３の積層体を用いて、石膏ボード３面を捨て
型枠１に貼り付けたこと以外は実施例５と同様にしてコ
ンクリート６柱に積層体を被覆した。

【００８６】上記実施例１〜７の耐火試験体につき、Ｊ
ＩＳＡ１３０４に準拠して、１時間耐火試験を行っ
たところ、いずれもコンクリート表面温度は３５０℃以
下であり、コンクリートの爆裂は認められなかった。
尚、高強度コンクリートの爆裂温度は、含水率、水／セ
メント比等により異なるが、３５０℃以下であれば爆裂
は起こらないといわれている。

【００８７】また、実施例３の熱膨張性材料の片面に紙
／アルミ箔ラミネートフィルムを積層した積層体につい
て、残響室法吸音率測定方法により、空室とこの積層体
を入れたときの残響時間を測定し、Ｓａｈｍｅの式を基
に吸音率を測定した結果、吸音率は０．５０であった。

【００８８】

【発明の効果】本発明のコンクリート爆裂防止構造体
は、上述の構成であり、火災時の高温によって熱膨張性
材料が膨張して耐火断熱層を形成し、コンクリート構造
体の温度上昇を抑制するため、コンクリート構造体の爆
裂を防止する。また、熱膨張性材料に、不燃性材料及び
発泡体の１種以上を積層して積層体とすることにより、
爆裂を防止する効果と共に優れた吸音性能を発現する。
更に、本発明のコンクリート爆裂防止構造体の施工方法
によると、捨て型枠に熱膨張性材料、又は、熱膨張性材
料と不燃材料、発泡体などの積層体を取り付けるという
簡単な工程だけで、爆裂防止構造体を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱膨張性材料を捨て型枠に取り付けた状態を示
す平面図。

【図２】図１に示す捨て型枠を組み合わせた状態を示す
平面図。

【図３】図２に示す捨て型枠にコンクリートを注入した
状態を示す平面図。

【図４】図３で捨て型枠を外した状態を示す平面図。

【図５】熱膨張性材料と石膏ボードを捨て型枠に取り付
けた状態を示す平面図。

【図６】図５に示す捨て型枠を組み合わせた状態を示す
平面図。

【図７】図６に示す捨て型枠にコンクリートを注入した
状態を示す平面図。

【図８】図７で捨て型枠を外した状態を示す平面図。

【図９】熱膨張性材料、石膏ボード、亜鉛鋼板の積層体
を捨て型枠に取り付けた状態を示す平面図。

【図１０】図９に示す捨て型枠を組み合わせた状態を示
す平面図。

【図１１】図１０に示す捨て型枠にコンクリートを注入
した状態を示す平面図。

【図１２】図１１で捨て型枠を外した状態を示す平面
図。

【図１３】石膏ボード、熱膨張性材料、発泡体の積層体
を捨て型枠に取り付けた状態を示す平面図。

【図１４】図１３に示す捨て型枠を組み合わせた状態を
示す平面図。

【図１５】図１４に示す捨て型枠にコンクリートを注入
した状態を示す平面図。

【図１６】図１４で捨て型枠を外した状態を示す平面
図。

【符号の説明】

１：捨て型枠２：熱膨張性材料３：石膏ボード４：亜鉛鋼板５：発泡体６：コンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｄ 201/00 Ｃ０９Ｄ 201/00 Ｅ０４Ｂ 1/92 Ｅ０４Ｂ 1/92 // Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｋ 3/00 9/00 9/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｆターム(参考） 2E001 DE01 DH39 EA02 FA01 FA02 FA03 FA11 FA30 HA01 HA02 HA03 HA06 HA07 HA21 HA22 HB03 HB04 HB07 HD02 HD03 HD08 HD09 HD13 HD14 HE01 KA01 LA01 LA12 4F071 AA02 AA10 AA42 AB03 AF18Y AF58Y AF62 AH19 BC02 BC11 BC12 4F100 AA02C AA04 AA08 AC10A AD11C AE06A AE11D AK01C AK02 AK08 AK09 AK53C AN02 AN02C AR00A AR00B AR00C AT00C BA04 BA07 BA10A DJ04B GB07 JA02C JA13C JA20C JB16C JJ01C JJ03C JJ07A JJ10 JL13C YY00C 4J002 AC021 AC071 AC091 BB031 BB121 BB171 BB181 BC031 BD031 BG051 BN151 CC031 CD011 CD051 CD061 CD101 CG011 CH071 CK021 CL001 DA017 DA026 DA037 DC007 DE077 DE087 DE097 DE107 DE117 DE127 DE137 DE147 DE187 DE237 DE247 DE257 DE287 DG047 DG057 DJ007 DJ017 DK007 DL007 FB086 FD017 FD130 GL00 4J038 CA001 CB021 CB081 CB121 CC021 CD021 CG001 CP081 DA061 DB001 DE001 DF051 DG001 DH001 EA011 HA026 HA036 HA186 HA216 HA286 HA436 HA446 HA526 HA536 KA08 KA15 NA11 NA15 PB05 PC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート構造体の表面が、加熱によ
り膨張して耐火断熱層を形成する熱膨張性材料で被覆さ
れてなることを特徴とするコンクリート爆裂防止構造
体。
【請求項２】コンクリート構造体の表面が、不燃性材
料及び発泡体の１種以上と、加熱により膨張して耐火断
熱層を形成する熱膨張性材料により被覆されてなること
を特徴とするコンクリート爆裂防止構造体。
【請求項３】熱膨張性材料が、中和処理された熱膨張
性黒鉛を含有するシート状成形体であり、シート状成形
体の任意の垂直断面において存在する上記熱膨張性黒鉛
が、シート状成形体面に対して平行から±１０度の範囲
内で配向しているものの比率（配向率）が６０％以上で
ある耐火性樹脂組成物からなることを特徴とする請求項
１、２のいずれか１項に記載のコンクリート爆裂防止構
造体。
【請求項４】熱膨張性材料が、初期厚みｔ（ｍｍ）
と、一方の面を５００℃で１時間加熱したときの加熱表
面の温度と裏面の温度の差ΔＴ（℃）との関係が、 ΔＴ≧０．０１５ｔ⁴−０．２９８ｔ³＋１．５６６ｔ
²＋３０．１５ｔであり、２５℃での初期のかさ密度が０．８〜２．０ｇ
／ｃｍ³であって、且つ、５００℃で１時間加熱したと
きのかさ密度が０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ³である樹脂
組成物からなるシート状成形体であることを特徴とする
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンクリート爆
裂防止構造体。
【請求項５】熱膨張性材料が、初期厚みは０．５〜２
０ｍｍであって、１８０℃以下において１５〜４０Ｎ／
ｍ幅の荷重に対し３０分以上保持することができる粘着
保持力を有する樹脂組成物からなるシート状成形体であ
ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記
載のコンクリート爆裂防止構造体。
【請求項６】熱膨張性材料が、５０ｋＷ／ｃｍ²の加
熱条件下で３０分加熱することにより体積膨張させた後
の燃焼残査を０．１ｃｍ／ｓで圧縮した際に、破断点が
存在し、且つ、破断点加重が０．０５ｇ／ｃｍ²以上で
ある樹脂組成物からなるシート状成形体であることを特
徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコンク
リート爆裂防止構造体。
【請求項７】熱膨張性材料が、熱可塑性樹脂及び／又
はゴム物質、中和処理された熱膨張性黒鉛及び無機充填
剤を含有する樹脂組成物（Ｉ）からなることを特徴とす
る請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコンクリート
爆裂防止構造体。
【請求項８】熱膨張性材料が、エポキシ樹脂、中和処
理された熱膨張性黒鉛及び無機充填剤を含有する樹脂組
成物（II）からなることを特徴とする請求項１乃至６の
いずれか１項に記載のコンクリート爆裂防止構造体。
【請求項９】不燃性材料が石膏ボードであることを特
徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載のコンク
リート爆裂防止構造体。
【請求項１０】コンクリート構造体が、柱構造体、梁
構造体、壁構造体又は床構造体であることことを特徴と
する請求項１乃至９のいずれか１項に記載のコンクリー
ト爆裂防止構造体。
【請求項１１】コンクリート構造体が、トンネル構造
体であることことを特徴とする請求項１乃至９のいずれ
か１項に記載のコンクリート爆裂防止構造体。
【請求項１２】コンクリートと接する型枠表面に、熱
膨張性材料、又は熱膨張性材料と不燃性材料及び発泡体
の１種以上とが積層された捨て型枠を使用してコンクリ
ートを打設することにより、硬化したコンクリート構造
体表面に、熱膨張性材料、又は熱膨張性材料と不燃性材
料及び発泡体の１種以上とを被覆することを特徴とする
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のコンクリート
爆裂防止構造体の施工方法。