JP2005213892A

JP2005213892A - 耐火被覆材

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Publication number: JP2005213892A
Application number: JP2004022486A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kato; 圭一加藤; Hideki Yamauchi; 秀樹山内
Original assignee: Kikusui Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Kikusui Kagaku Kogyo KK
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】火災時の燃焼熱によって、その被覆厚を増大することなく、該燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材において、所定の耐火性能を得るための被覆厚が薄い耐火被覆材を提供する。
【解決手段】耐火被覆された鉄骨構造体が火災時の燃焼熱にさらされると、鉄骨構造体の温度が上昇し、該鉄骨構造体の温度が約１００℃に到達した段階で、耐火被覆材１の組成中、水酸化アルミニウムの結晶水が脱離することによって吸熱反応が生じ、温度上昇を抑制する。続いて約３５０℃になった段階でメラミンが分解して窒素ガスを発生する。該窒素ガスは耐火被覆材１の外表面に噴出して０．５〜５ｍｍの不燃性ガス層２を形成し、該不燃性ガスの噴出圧により、燃焼熱の伝導が抑制される。そのため耐火被覆された鉄骨構造体の温度上昇は抑制され、該鉄骨構造体が崩壊する温度である５００℃に達する時間を１時間以上とすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、火災時の燃焼熱によって、その被覆厚を増大することなく、該燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材に関するものである。

従来、火災時の燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材としては、ロックウール、軽量セメントモルタル等の吹付け、セラミックファイバーブランケット等の巻き付け、ＡＬＣ板、ケイ酸カルシウム板等の板部材による囲い込み等が行われてきた。しかし、これらの耐火被覆材は１時間の火災から鉄骨を保護するために必要な被覆厚が３０〜５０ｍｍと厚く、建築物の美観、施工性の向上、有効スペースの確保等の観点からより薄い被覆厚の耐火被覆材が求められてきた。

より被覆厚を薄くする技術として、水酸化アルミニウム等のように結晶水を有する吸熱物質と軽量骨材とをセメント、石膏等の水硬性材料により固化させた耐火被覆材がある（例えば、特許文献１参照。）。これらの耐火被覆材は１時間の火災から鉄骨構造体を保護するために必要な被覆厚が１５〜２０ｍｍ前後であり、被覆厚の薄さは十分とは言えない。

また、合成樹脂、リン系難燃剤、メラミン系化合物、多価アルコール系炭化層形成剤を含有し、火災時の燃焼熱により発泡、断熱層を形成する耐火塗料と呼ばれる耐火被覆材がある（例えば、特許文献２参照。）。これらの耐火被覆材は１時間の火災から鉄骨構造体を保護するために必要な被覆厚が１〜５ｍｍと薄膜である。

この他、（成分Ａ）無機質結合材、（成分Ｂ）一般式Ｍ_２Ｏ・ｎＴｉＯ_２（式中、Ｍはアルカリ金属を、ｎは４以上の正数を示す）で表されるチタン酸アルカリ金属塩から選ばれる少なくとも一種、（成分Ｄ）無機質高温溶融結合材及び焼結助剤とから選ばれる少なくとも一種及び（成分Ｃ）（ｃ−１）ジアミド窒化リン低重合体、（ｃ−２）メラミンホルムアルデヒドの共縮合物と無機繊維とからなる有機質及び無機質の複合体からなる加熱膨張材を配合してなる耐火被覆用組成物（１）、及びそれを用いた耐火被覆材がある（例えば、特許文献３参照。）。

しかし、これらの発泡形耐火被覆材は、火災時の燃焼熱によって発泡し、その被覆厚を増大させてしまうため、火災時の燃焼熱にさらされた耐火被覆材の形状保持性が低下し、例えば家財が倒壊して耐火被覆材に衝撃を与えた場合には、該耐火被覆材はその形状を保持することができず、欠損が生じてしまう。そのため、鉄骨構造体が火災時の燃焼熱に直接暴露されてしまい、ひいては鉄骨構造体の崩壊を招くおそれがあるという問題があった。
特公平２−２８５５５号公報（第２〜３頁）特開平９−７１７５２号公報（第２〜３頁）特開平７−１８８５９２号公報（第２〜３頁）

解決しようとする問題点は、火災時の燃焼熱によって、その被覆厚を増大することなく、該燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材において、所定の耐火性能を得るための被覆厚が厚い点である。

請求項１に記載の発明の耐火被覆材は、火災時の燃焼熱によって、その被覆厚を増大することなく、該燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材において、該耐火被覆材が不燃性ガス発生剤を含有することを最も主要な特徴とする。

請求項２に記載の発明の耐火被覆材は、請求項１に記載の発明において、前記不燃性ガス発生剤が熱分解により窒素ガスを発生することを最も主要な特徴とする。

請求項３に記載の発明の耐火被覆材は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記不燃性ガス発生剤がメラミンであることを最も主要な特徴とする。

請求項４に記載の発明の耐火被覆材は、請求項１〜請求項３に記載の発明において、前記耐火被覆材が含有する結合材がセメントであることを最も主要な特徴とする。

請求項１に記載の発明の耐火被覆材によれば、火災時の燃焼熱によって、その被覆厚を増大することなく、該燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材において、所定の耐火性能を得るための被覆厚が薄いという利点がある。

請求項２に記載の発明の耐火被覆材によれば、請求項１に記載の効果に加えて、鉄骨構造体の腐蝕が小さいという利点がある。

請求項３に記載の発明の耐火被覆材によれば、請求項１又は請求項２に記載の効果に加えて、耐火被覆材の被覆厚をより低減することができるという利点がある。

請求項４に記載の発明の耐火被覆材によれば、請求項１〜請求項３に記載の効果に加えて、火災時における耐火被覆材の形状保持性を向上させることができるという利点がある。

以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
本発明の耐火被覆材は不燃性ガス発生剤を含有することが必要であり、その組成は、例えば以下のようなものである。
耐火被覆材の組成例：不燃性ガス発生剤としてのメラミン１００重量部、結合材としての普通ポルトランドセメント１００重量部、軽量骨材としてのパーライト１００重量部、吸熱物質としての水酸化アルミニウム１００重量部、粉末樹脂５重量部、繊維としてのアクリル樹脂繊維１０重量部、増粘剤５重量部、充填材としての炭酸カルシウム１００重量部。

前記不燃性ガス発生剤とは、火災時の燃焼熱により分解し、不燃性の気体を発生する物質をいう。例えば、メラミン、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニルアセトンヒドラゾーン、ヒドラゾジカルボンアミド、尿素、ビステトラゾールジアンモニウム、ビステトラゾールピペラジン、ビステトラゾールジグアニジン、アゾビステトラゾールグアニジン、アゾビステトラゾールジアミノグアニジン、５−フェニールテトラゾール等の分子中に窒素原子を含有するもの、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素マグネシウム等の炭酸水素金属塩、塩化ベンゼンジアゾニウム、トリクロサン、塩化アンモニウム等の塩化物等が挙げられる。

前記不燃性ガス発生剤は火災時の燃焼熱により分解し、窒素ガス、炭酸ガス、一酸化炭素ガス、アンモニアガス、塩素ガス等の不燃性ガスを発生する。図１に示すように、不燃性ガスを発生することにより、火災にさらされた耐火被覆材１の外表面に０．５〜５ｍｍの不燃性ガス層２が形成され、燃焼熱の伝導を抑制することができる。不燃性ガスの発生によっても耐火被覆材１そのものの被覆厚は増大しないため、十分な形状保持性を保つことができる。

前記不燃性ガス発生剤の分解温度は好ましくは１００〜６００℃、より好ましくは１５０〜５００℃、最も好ましくは２００〜４５０℃である。この範囲にあるとき、火災時の燃焼熱を受けて結合材に含有する結晶水が脱離し、鉄骨構造体に被覆された耐火被覆材１中に空隙が生じた後、不燃性ガスが発生するため、該不燃性ガスの耐火被覆材１の外表面への噴出が妨げられず、火災時の燃焼熱にさらされた耐火被覆材１のひび割れを防止することができる。

前記不燃性ガス発生剤のうち、分解温度が１００〜６００℃にある不燃性ガス発生剤としては例えば、メラミン（分解温度：約３５０℃）、アゾジカルボンアミド（分解温度：約２１０℃）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（分解温度：約２００℃）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（分解温度：約１６０℃）、ヒドラゾジカルボンアミド（分解温度：約２５０℃）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド（分解温度：約１００℃）、ヒプリルグアジニン（分解温度：約３００℃）、尿素（分解温度：約２００℃）、硫酸バナジウムアンモニウム（分解温度：約３００℃）、塩化ウラニル（分解温度：約４５０℃）、塩化エチレン（分解温度：約４００℃）、塩化コバルト（分解温度：約５００℃）、塩化ジルコニウム（分解温度：約６００℃）等が挙げられる。

前記不燃性ガスの分解温度が１００℃未満の場合には、耐火被覆材が含有する水分の揮発とともに発泡が終了してしまうため、不燃性ガスが水に吸収されてしまい、断熱効果が半減してしまう。逆に６００℃を超える場合には、鉄骨構造体の崩壊温度である５００〜６００℃を超えてしまい、鉄骨構造体が崩壊した後の発生となるため意味を成さない。分解温度が１５０〜５００℃の範囲にある場合には、水分の揮発が終了し、鉄骨構造体が崩壊し始める前に不燃性ガスが発生するため、より効果的である。さらに、分解温度が２００〜４５０℃の範囲にある場合には、水分の揮発が完全に終了し、鉄骨構造体が崩壊するかなり以前に不燃性ガスが発生するため、最も効果的である。

前記不燃性ガス発生剤１ｇ当たりの不燃性ガス発生量は２０℃、１気圧において好ましくは３０〜５００ｍｌ、より好ましくは５０〜４５０ｍｌ、最も好ましくは７０〜４００ｍｌである。この範囲にあるとき、耐火被覆材１から発生する不燃性ガスの発生量が最適なものとなる。不燃性ガス発生剤１ｇ当たりの不燃性ガス発生量が３０ｍｌ未満の場合には、不燃性ガスの発生量が少なすぎて、不燃性ガス層２の形成が十分でないため熱伝導を抑制することができない。逆に５００ｍｌを越える場合には、不燃性ガスの発生量が多すぎて、火災持の燃焼熱にさらされた場合に耐火被覆材１がひび割れてしまう。

前記不燃性ガス発生剤は、熱分解により窒素ガスを発生することが好ましい。熱分解によって窒素ガスを発生することにより、鉄骨構造体に対する腐蝕の度合いが小さいため、火災終了後にも構造体をそのまま再利用することができる。また、塩素ガス、炭酸ガス、一酸化炭素ガス等に比べて毒性が低いため、誤って吸引してしまった場合に、人体への影響が小さく、火災時の避難や消防活動を妨げない。

前記窒素ガスを発生する不燃性ガス発生剤はメラミンであることがより好ましい。メラミンを使用することにより、鉄骨構造体が軟化し始める温度とほぼ同じ約３５０℃で分解し、窒素ガスを発生するため、鉄骨構造体が軟化し始めると同時に、火災時の燃焼熱から保護することができる。従って、より効果的な保護が可能となり、耐火被覆材の被覆厚を低減することができる。

前記結合材は普通ポルトランドセメントに限定されず、固化して鉄骨構造体を被覆する際にその形状を維持できるものであれば任意に設定することができる。例えば、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、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、メーソンリーセメント、高硫酸塩スラグセメント等のセメント、水ガラス、珪酸カルシウム、石膏、消石灰、プラスター等が挙げられる。これらのうち、火災時の輻射熱を吸収しにくいことから、白色ポルトランドセメント、珪酸カルシウム、石膏、消石灰、プラスター等の白色結合材を用いることが好ましい。また、火災時の耐火被覆材の形状保持性を向上させるためには、セメントを用いることが好ましい。セメントを用いることにより、火災時の燃焼熱にさらされた後もその形状を保持するのに十分な形状保持性を有するため、例えば家財が倒壊して耐火被覆材に衝撃を与えた場合でも、該耐火被覆材はその形状を保持することができ、欠損が生じにくいことから、火災時の燃焼熱の鉄骨構造体に対する直接的な暴露を抑制することができる。

前記軽量骨材はパーライトに限定されず、多孔質の物質を任意に設定することができる。例えば、パーライト、バーミキュライト、シラスバルーン、等の無機軽量骨材、発泡ポリスチレン樹脂、発泡ポリプロピレン樹脂、等の有機軽量骨材等が挙げられる。これらのうち、無機軽量骨材を用いることが好ましい。無機軽量骨材を用いることにより、耐火被覆材１中の空隙が火災時の燃焼熱によっても維持される。空隙が維持されることで、発生する不燃性ガスの耐火被覆材１外表面への移動が妨げられず、耐火被覆材１のひび割れを抑制することができるため、鉄骨構造体の火災時の燃焼熱への直接的な曝露を抑制することができる。

前記吸熱物質は水酸化アルミニウムに限定されず、火災時の燃焼熱を受けて吸熱反応を生じる物質であれば特に限定されない。例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物等が挙げられる。これらのうち、水酸化アルミニウムを使用することが好ましい。水酸化アルミニウムを使用することにより、単位重量当たりの吸熱量が大きいため、耐火被覆材１の被覆厚を低減することができる。

前記耐火被覆材１の組成に占める吸熱物質の含有量は、好ましくは３０〜９５重量％、より好ましくは４０〜９０重量％、最も好ましくは５０〜８５重量％である。この範囲にあるとき、耐火被覆材１が十分な形状保持性を保持することができるとともに、耐火被覆材１の被覆厚を低減することができる。水酸化アルミニウムの含有量が３０重量％未満の場合には、耐火性能が十分でない。逆に９５重量％を超える場合には、結合材の相対量が減少するため、施工後の耐火被覆材１の形状保持性が低下してしまう。水酸化アルミニウムの含有量が５０〜９０重量％の範囲にある場合には、燃焼熱により水酸化アルミニウムの結晶水が遊離し、揮発した後に生ずる空隙が十分に存在するため、後に発生する不燃性ガスの耐火被覆材１の外表面への噴出を容易にすることができ、火災時の燃焼熱にさらされ場合の耐火被覆材のひび割れを抑制することができる。

前記結合材として普通ポルトランドセメントを用い、吸熱物質として水酸化アルミニウムを用いた場合には、普通ポルトランドセメント１００重量部に対する水酸化アルミニウムの含有量は好ましくは４０〜９５０重量部、より好ましくは５０〜９００重量部、最も好ましくは６０〜８５０重量部である。この範囲にあるとき、火災時の燃焼熱から効率的に鉄骨構造体を断熱することができる。水酸化アルミニウムは加熱により、白色の酸化アルミニウムとなり、火災時の燃焼により生ずる輻射熱を反射する効果があるが、一方で普通ポルトランドセメントは灰色であるために反射効果が相殺されてしまう。普通ポルトランドセメント１００重量部に対する水酸化アルミニウムの含有量が４０重量部未満の場合には、この反射効果が十分でない。逆に９５０重量部を超える場合には、結合材の相対量が減少するため、火災時の燃焼熱にさらされた耐火被覆材１の形状保持性が低下してしまう。

前記粉末樹脂は合成樹脂エマルジョンを乾燥等により粉末化したものであり、水と混合して元のエマルジョンになるものであれば任意に設定することができる。例えば、アクリル酸エステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、バーサチック酸エステル樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。粉末樹脂を用いることにより、耐火被覆材１の鉄骨構造体への密着性を向上することができるとともに、水で混練することにより施工が可能となる。

前記繊維は耐火被覆材１のひび割れを抑制するために使用される。アクリル樹脂繊維に限らず、任意に設定することができる。例えばアクリル繊維、ビニロン樹脂繊維等の合成樹脂繊維、パルプ、綿、絹、羊毛等の天然繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、カーボン繊維等の無機繊維等が挙げられる。これらのうち、無機繊維を使用することにより、火災発生前のひび割れを抑制するとともに、熱によっても変性しないため、火災時の燃焼熱による耐火被覆材１のひび割れをも抑制することができる。

前記充填材は炭酸カルシウムに限らず、任意に設定することができる。例えば、珪砂、高炉スラグ、製鋼スラグ等が挙げられる。これらのうち、火災時の輻射熱を吸収しにくいことから、炭酸カルシウム等の白色充填材を用いることが好ましい。

前記耐火被覆材１は連通孔を有していることが好ましい。連通孔を有することにより、耐火被覆材１内部で発生した不燃性ガスの耐火被覆材１外表面への移動が妨げられず、耐火被覆材１のひび割れを抑制することができるため、鉄骨構造体の火災時の燃焼熱への直接的な曝露を抑制することができる。

不燃性ガスは耐火被覆材が有する連通孔を通過して耐火被覆材の外表面に噴出する。耐火被覆材が有する連通孔の多寡は耐火被覆材１の透水試験を行うことにより推定することができる。透水試験は耐火被覆材を水が通過するかどうかを判定できるため、燃焼熱により耐火被覆材が含有する水酸化アルミニウムの結晶水が遊離して、耐火被覆材の外表面に水蒸気となって噴出する際の水分子の通り易さをも推定することができる。

前記透水試験の方法は特に限定されないが、例えばＪＩＳＡ６９１６−２０００７．１５に規定されている透水試験を用いることができる。この試験は、以下のような手順で行われる。まず始めに、平滑な基板に離形紙を敷き、その上に内のり２００×２００×１０ｍｍの型枠（金属製又は合成樹脂製）を置き、該型枠に水で混練した耐火被覆材を金ゴテで塗り込む。次に該耐火被覆材を型枠の上縁でかき取って表面をならし、湿気養生室に２４時間静置する。その後、型枠から耐火被覆材を取り出し、一般養生室に材齢２８日まで静置する。続いてＪＩＳＲ６２５２に規定する１５０番研磨紙を用いて、成型時の下面を十分に研磨して試験体とする。試験の操作はまず、試験体を水平に保持し、研磨面の中央に透水試験器具をシリコーンシーリング材などによって止め付け、４８時間以上放置した後、試験体が水面下になるよう水盤に沈める。水盤に沈めてから２４時間経過後、試験体を引き上げて該試験体の下面が水盤の水面と一致するようにして固定する。次に、透水試験器具の中に２０±２℃の水を水面から高さ約２５０ｍｍまで入れる。そのまま１時間放置して水面からメスピペットの水頭までの高さを読みとり、水を入れた直後と１時間経過後の水面からメスピペットの水頭までの高さの差を求めることで耐火被覆材の１時間当たりの透水量が得られる。

前記透水試験による透水量は好ましくは５０ｍｍ／ｈ以上、より好ましくは１００ｍｍ／ｈ以上、最も好ましくは１５０ｍｍ／ｈ以上である。この範囲にあるとき、耐火被覆材１が十分な連通孔を有していると推定できる。透水量が５０ｍｍ／ｈ未満の場合には、耐火被覆材１が有する連通孔が十分ではなく、火災時の燃焼熱により発生した不燃性ガスによって、耐火被覆材１にひび割れが生じ、鉄骨構造体が火災時の燃焼熱に対して直接的に曝露されてしまう。透水量が１００ｍｍ／ｈ以上の場合には、火災時の燃焼熱により水酸化アルミニウムから遊離した水分子が、耐火被覆材１中に停滞する時間が短く、すぐに耐火被覆材１の外表面に噴出するため、耐火被覆材１中に残存する水分子が後に発生する不燃性ガスを吸収することによる不燃性ガス層の形成妨害を抑制することができる。

以上のように構成された耐火被覆材１は次のように施工される。まず始めに、施工現場において耐火被覆材１を混練水としての水と混合し、圧送機としてのモルタルポンプを用いて、鉄骨構造体としての角形鋼管３の外表面に被覆厚１０ｍｍで吹付け施工する。施工後、普通ポルトランドセメントの水和反応により、耐火被覆材１が硬化し、耐火被覆された鉄骨構造体を得る。

前記混練水量は耐火被覆材１００重量部に対して、好ましくは３０〜１５０重量部、より好ましくは５０〜１２０重量部、最も好ましくは６０〜１００重量部である。この範囲にあるとき、耐火被覆材１に適度な流動性を付与することができるとともに、水の界面張力によって鉄骨構造体への付着力を付与することができる。混練水量が３０重量部未満の場合には、耐火被覆材１は流動性に欠けるため吹付が困難になるとともに、付着力が低下する。逆に１５０重量部を超える場合には、流動性が過多となり、タレが生じて所定の被覆厚を形成するための吹付施工回数が増加する。

前記圧送機はモルタルポンプに限らず、耐火被覆材１を圧力により排出するものであれば任意に設定することができる。圧送機を使用することにより、施工速度を向上することができる。

前記被覆厚は耐火被覆材１の耐火性能、法律等で要求される耐火時間、鉄骨構造体の形状等に応じて異なる。従来の耐火被覆材が必要とする建築基準法の１時間耐火に相当する被覆厚が３０〜５０ｍｍであるのに対して、本実施形態の場合には１時間耐火に相当する被覆厚は１０ｍｍであり、２時間耐火に相当する被覆厚は２０ｍｍである。

前記施工は吹付けに限らず、コテ塗り、ハケ塗り等、建築仕上材の施工に用いられる通常の施工方法を用いることができる。また、耐火被覆材１を水と混練して板状に成形し、ビス等により鉄骨構造体に固定しても良い。

以上のように施工された耐火被覆材は、火災の発生により次に示すような過程を経る。耐火被覆された鉄骨構造体が火災時の燃焼熱にさらされると、鉄骨構造体の温度が上昇し、鉄骨構造体を被覆している耐火被覆材の内部温度が約２５０℃になった段階で、耐火被覆材１の組成中、水酸化アルミニウムの結晶水が脱離する。これによって吸熱反応が生じて温度上昇を抑制し、鉄骨構造体の温度は約１００℃で停滞する。水酸化アルミニウムの結晶水の脱離が終了すると鉄骨構造体の温度は再び上昇し、耐火被覆材の温度が約３５０℃になった段階でメラミンが分解して窒素ガスを発生する。この際に耐火被覆材１の被覆厚は増大しない。

前記窒素ガスの総発生量は耐火被覆材１リットル当たり、２０℃、１気圧で好ましくは０．５〜５０リットル、より好ましくは１〜３０リットル、最も好ましくは３〜２０リットルである。この範囲にあるとき、適度な不燃性ガス層が形成され、鉄骨構造体を保護することができる。窒素ガスの発生量が０．５リットル未満の場合には、発生する窒素ガスの量が少なすぎて断熱が十分でない。逆に５０リットルを超える場合には、窒素ガスの発生量が多すぎて耐火被覆材がひび割れてしまう恐れがある。

前記窒素ガスの発生速度は耐火被覆材１ｍ^２当たり、好ましくは０．０１〜１．００リットル／分、より好ましくは０．０２〜０．５０リットル／分、最も好ましくは０．０６〜０．３２リットル／分である。この範囲にあるとき、適度な不燃性ガス層が形成され、鉄骨構造体を保護することができる。窒素ガスの発生速度が０．０１リットル／分未満の場合には、発生する窒素ガスの量が少なすぎて断熱が十分でない。逆に１．００リットル／分を超える場合には、窒素ガスの発生量が多すぎて耐火被覆材がひび割れてしまう恐れがある。

前記メラミンの分解は、図３（ａ）に示すように、火災時の燃焼熱に直接さらされている耐火被覆材１の外表面６から、鉄骨面７に向けて生じていく。まず始めに、耐火被覆材１の外表面６が火災時の燃焼熱にさらされて約３５０℃に到達した時点で、該耐火被覆材１の外表面６に存在していたメラミンが分解し窒素ガスを発生し、該メラミンが存在していた空間は穴８となる。続いて、耐火被覆材内部の温度が上昇してメラミンの分解温度に達すると、図３（ｂ）に示すように、耐火被覆材内部でもメラミンが分解し、窒素ガスを発生させる。図３（ｃ）に示すように、発生した窒素ガスにより穴８と穴８とが結合して連通穴９が形成される。これが繰り返されることにより図３（ｄ）に示すような連通孔１０が形成される。耐火被覆材１の温度は外表面６から鉄骨面７に向けて徐々に伝導していくため、このようにして耐火被覆材１の外表面６から鉄骨面７に向けて連続的なメラミンの分解・窒素ガスの発生が生じ、耐火被覆材１に連通孔１０が形成される。

続いて、前記窒素ガスは耐火被覆材１の外表面に噴出して０．５〜５ｍｍの不燃性ガス層２を形成し、該不燃性ガスの噴出圧により、燃焼熱の伝導が抑制される。そのため耐火被覆された鉄骨構造体の温度上昇は抑制され、該鉄骨構造体が崩壊する温度である５００℃に達する時間を１時間以上とすることができる。従って、鉄骨構造体が崩壊するまでの時間を同じに設定した場合には、耐火被覆材の被覆厚を低減することができる。

本実施形態は以下に示す効果を発揮することができる。
・前記耐火被覆材１が不燃性ガス発生剤を含有することにより、火災時の燃焼熱により不燃性ガス発生剤が分解し、窒素ガス、炭酸ガス、一酸化炭素ガス、アンモニアガス、塩素ガス等の不燃性ガスを発生する。該不燃性ガスの発生により、火災にさらされた耐火被覆材１の外表面に０．５〜５ｍｍの不燃性ガス層２が形成され、燃焼熱の伝導を抑制することができる。

・前記不燃性ガス発生剤の分解温度が好ましくは１５０〜５００℃、より好ましくは２００〜４５０℃、最も好ましくは２５０〜４００℃であることにより、火災時の燃焼熱を受けて結合材に含有する結晶水が脱離し、耐火被覆材１中に空隙が生ずる。その後に不燃性ガスが発生するため、該不燃性ガスの耐火被覆材１の外表面への噴出が妨げられず、耐火被覆材１のひび割れを防止することができる。

・前記不燃性ガス発生剤１ｇ当たりの不燃性ガス発生量が好ましくは２０℃、１気圧において３０〜５００ｍｌ、より好ましくは５０〜４５０ｍｌ、最も好ましくは７０〜４００ｍｌであることにより、耐火被覆材１から発生する不燃性ガスの発生量が最適なものとなり、十分な不燃性ガス層２を形成することができるとともに、耐火被覆材１のひび割れを抑制することができる。

・前記不燃性ガス発生剤が熱分解により窒素ガスを発生することにより、塩素ガス、炭酸ガス、一酸化炭素ガス等に比べて毒性が低いため、誤って吸引してしまった場合に、人体への影響が小さく、火災時の避難や消防活動を妨げない。

・前記窒素ガスを発生する不燃性ガス発生剤がメラミンであることにより、鉄骨構造体が軟化し始める温度とほぼ同じ約３５０℃で分解し、窒素ガスを発生するため、鉄骨構造体が軟化し始めると同時に、火災時の燃焼熱から保護することができる。

・前記耐火被覆材１が連通孔を有していることにより、耐火被覆材１内部で発生した不燃性ガスの耐火被覆材１外表面への移動が妨げられず、耐火被覆材１のひび割れを抑制することができるため、鉄骨構造体の火災時の燃焼熱への直接的な曝露を抑制することができる。

・前記耐火被覆材１のＪＩＳＡ６９１６−２０００に規定されている透水試験による透水量が好ましくは５０ｍｍ／ｈ以上、より好ましくは１００ｍｍ／ｈ以上、最も好ましくは１５０ｍｍ／ｈ以上であることにより、耐火被覆材１が十分な連通孔を有していると推定され、耐火被覆材１内部で発生した不燃性ガスの耐火被覆材１外表面への移動が妨げられず、耐火被覆材１のひび割れを抑制することができるため、鉄骨構造体の火災時の燃焼熱への直接的な曝露を抑制することができる。

・前記混練水量が耐火被覆材１００重量部に対して、好ましくは３０〜１５０重量部、より好ましくは５０〜１２０重量部、最も好ましくは６０〜１００重量部であることにより、耐火被覆材１に適度な流動性を付与することができるとともに、水の界面張力によって鉄骨構造体への付着力を付与することができる。

なお、本発明の前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・前期実施形態においては圧送機を使用したが、使用しなくても良い。

・耐火被覆材１の組成中、粉末樹脂ではなく液体の合成樹脂エマルジョンを用いても良い。また、いずれも用いなくとも良い。

・前期実施形態においては角形鋼管３の外表面に耐火被覆材１を施工したが、これに限らず、Ｈ形鋼、丸形鋼管、等辺山形鋼等、任意の形状の鉄骨構造体に施工しても良い。

・前記鉄骨構造体が鋼管の場合には、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、鋼管の内表面に施工しても良い。
このように構成した場合、鋼管の熱容量が増加するため、外表面に被覆しなくとも火災時の燃焼熱による鋼管の温度上昇を抑止することができる。

・前記鉄骨構造体がＨ形鋼４の場合には、図２（ｃ）に示すように、Ｈ形鋼４のフランジの一端同士をラス網５等を溶接等により固定し、その上に施工しても良い。
このように構成した場合、耐火被覆材の使用量を低減することができる。

次に、前記実施形態から把握される請求項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効果と共に記載する。
（１）火災時の燃焼熱によって、その被覆厚を増大することなく前記燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材において、該耐火被覆材が不燃性ガスを発生することを特徴とする耐火被覆材。
このように構成した場合、耐火被覆された鉄骨構造体への燃焼熱の伝導を抑制することができる。

（２）前記不燃性ガス発生剤の分解温度が１５０〜５００℃であることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の耐火被覆材。
このように構成した場合、火災時の燃焼熱を受けて結合材に含有する結晶水が脱離し、鉄骨構造体に被覆された耐火被覆材中に空隙が生じた後、不燃性ガスが発生するため、該不燃性ガスの耐火被覆材の外表面への噴出が妨げられず、耐火被覆材のひび割れを防止することができる。

（３）前記不燃性ガス発生剤１ｇ当たりの不燃性ガス発生量が３０〜５００ｍｌであることを特徴とする請求項１〜請求項３及び上記（２）に耐火被覆材。
このように構成した場合、耐火被覆材から発生する不燃性ガスの発生量が最適なものとなる。

（４）連通孔を有していることを特徴とする請求項１〜請求項３及び上記（２）又は（３）に記載の耐火被覆材。
このように構成した場合、耐火被覆材内部で発生した不燃性ガスの耐火被覆材外表面への移動が妨げられず、耐火被覆材のひび割れを抑制することができるため、鉄骨構造体の火災時の燃焼熱への直接的な曝露を抑制することができる。

加熱試験は実施例及び比較例の耐火被覆材１００重量部を混練水量５０重量部により混練し、３００ｍｍ×３００ｍｍ×９ｍｍ、長さ１０００ｍｍの角形鋼管に吹付けによって施工し、常温で含水率が恒量となるまで放置して試験体とした。この際の被覆厚は１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍとした。その後、ＪＩＳＡ１３０４−１９９４に規定されている標準加熱曲線により加熱して、試験体の裏面温度を５００℃以下に保持できる時間が１時間以上である最低の被覆厚を決定した。

透水試験は実施例及び比較例の耐火被覆材を２００ｍｍ×２００ｍｍ×１０ｍｍの型枠に詰めて２３℃、６５ＲＨ％の恒温室内に４８時間静置した後脱形し、常温で含水率が恒量となるまで放置して試験体とした。その後、ＪＩＳＡ６９１６−２０００に規定されている透水試験によって水を入れた直後と１時間経過後の水面からメスピペットの水頭までの高さの差を求めることで透水量を測定することにより行った。

（実施例１）
実施例１の耐火被覆材の組成は、メラミン２０重量部、普通ポルトランドセメント１００重量部、パーライト１００重量部、水酸化アルミニウム１００重量部、粉末樹脂５重量部、アクリル樹脂繊維１０重量部、増粘剤５重量部、炭酸カルシウム１００重量部である。
試験の結果、この耐火被覆材の前記加熱試験による最低の被覆厚は１０ｍｍ、ＪＩＳＡ６９１６−２０００に規定されている透水試験による透水量は２５０ｍｍ／ｈであった。

（実施例２）
実施例２の耐火被覆材の組成は、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン１００重量部、二水石膏１００重量部、パーライト１００重量部、水酸化アルミニウム１００重量部、粉末樹脂５重量部、アクリル樹脂繊維１０重量部、増粘剤５重量部である。
試験の結果、この耐火被覆材の前記加熱試験による最低の被覆厚は１０ｍｍ、前記透水試験による透水量は１４７ｍｍ／ｈであった。

（実施例３）
実施例３の耐火被覆材の組成は、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）５０重量部、ドロマイトプラスター１００重量部、パーライト５０重量部、水酸化アルミニウム１００重量部、粉末樹脂１５重量部、アクリル樹脂繊維１０重量部、増粘剤５重量部である。
試験の結果、この耐火被覆材の前記加熱試験による最低の被覆厚は１５ｍｍ、前記透水試験による透水量は５２ｍｍ／ｈであった。

（比較例１）
比較例１の耐火被覆材の組成は、普通ポルトランドセメント１００重量部、パーライト１００重量部、水酸化アルミニウム１００重量部、粉末樹脂５重量部、アクリル樹脂繊維１０重量部、増粘剤５重量部、炭酸カルシウム１００重量部である。
試験の結果、この耐火被覆材の前記加熱試験による最低の被覆厚は２５ｍｍ、前記透水試験による透水量は２３１ｍｍ／ｈであった。

（比較例２）
比較例２の耐火被覆材の組成は、二水石膏１００重量部、パーライト１００重量部、水酸化アルミニウム１００重量部、粉末樹脂５重量部、アクリル樹脂繊維１０重量部、増粘剤５重量部である。
試験の結果、この耐火被覆材の前記加熱試験による最低の被覆厚は２０ｍｍ、前記透水試験による透水量は１５３ｍｍ／ｈであった。

（比較例３）
比較例３の耐火被覆材の組成は、ドロマイトプラスター１００重量部、パーライト５０重量部、水酸化アルミニウム１００重量部、粉末樹脂１５重量部、アクリル樹脂繊維１０重量部、増粘剤５重量部である。
試験の結果、この耐火被覆材の前記加熱試験による最低の被覆厚は２５ｍｍ、前記透水試験による透水量は６０ｍｍ／ｈであった。

なお、本明細書に記載されている技術的思想は以下に示す発明者により創作された。
請求項１〜請求項３、段落番号［０００１］〜［００３２］、［００３４］〜［００６２］、［００６４］〜［００７１］に記載された技術的思想は加藤圭一が単独で創作し、段落番号［００３３］及び［００６３］は加藤圭一と山内秀樹との共同で創作した。また、本出願の願書に添付した特許請求の範囲、明細書及び図面の著作者は加藤圭一である。

角形鋼管の外表面に施工された耐火被覆材が不燃性ガス層を形成した状態を示した断面図である。（ａ）〜（ｃ）は鉄骨構造体に耐火被覆材を施工した状態の別例を示した断面図である。（ａ）〜（ｄ）は耐火被覆材に連通孔が形成される過程を模式的に示した部分拡大断面図である。

符号の説明

１耐火被覆材
２不燃性ガス層
３鉄骨構造体としての角形鋼管
４鉄骨構造体としてのＨ形鋼
５ラス網
６耐火被覆材の外表面
７鉄骨面
８穴
９連通穴
１０連通孔

Claims

火災時の燃焼熱によって、その被覆厚を増大することなく、該燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材において、該耐火被覆材が不燃性ガス発生剤を含有することを特徴とする耐火被覆材。
前記不燃性ガス発生剤が熱分解により窒素ガスを発生することを特徴とする請求項１に記載の耐火被覆材。
前記不燃性ガス発生剤がメラミンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐火被覆材。
前記耐火被覆材が含有する結合材がセメントであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の耐火被覆材。