JP2008031796A

JP2008031796A - コンクリート爆裂防止構造及びその施工方法

Info

Publication number: JP2008031796A
Application number: JP2006209124A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Okada; 和廣岡田; Kenji Otsuka; 健二大塚
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】長時間高温にさらされた場合であってもその形状保持性に優れるコンクリート爆
裂防止構造体及びその施工方法を提供すること。
【解決手段】
コンクリート構造体の表面が熱膨張性無機材料により被覆されてなるものであって、
前記熱膨張性無機材料は、無機繊維５５〜８５重量％、熱膨張性無機物５〜３０重量％
、無機質バインダー５〜２５重量％および有機質バインダー５〜１５重量％からなり、
前記熱膨張性無機材料に含まれる前記無機質バインダーは、融点が６５０〜１０００℃
の範囲である焼結性無機質材からなることを特徴とするコンクリート爆裂防止構造体。
【選択図】なし

Description

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。

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対策が採られ
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前記コンクリート構造
体が爆裂を起こし、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。

この様な問題に鑑み、前記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ことを目的として、熱可塑性
樹脂等を含有する熱膨張性樹脂材料により前記コンクリート構造体を被覆したコンクリー
ト爆裂防止構造体が提案されている（特許文献１）。

この一方、ロックウール５０〜９０重量％、熱膨張性無機粉末５〜２５重量％、焼結性
無機質材５〜１０重量％および有機質バインダー２〜１０重量％の組成物の水分スラリー
を湿式抄造して得られる熱膨張性無機質繊維フェルトがこれまでに提案されている。
この熱膨張性無機質繊維フェルトは火災等による熱を受ける前と受けた後ではその形状
が大きく変化する。このため火災等の熱により前記熱膨張性無機質繊維フェルトが膨張し
た後であっても、膨張後の前記熱膨張性無機質繊維フェルトが容易に崩れ落ちたりしない
様に、前記熱膨張性無機質繊維フェルトには焼結性無機質材が必須の構成要素とされてい
る。
この焼結性無機質材は、前記ロックウールと火災等の熱により焼結一体化する。この焼
結一体化により膨張後の前記熱膨張性無機質繊維フェルトが短時間の間に崩れ落ちたりす
ることを防止することができる。
このことから前記熱膨張性無機質繊維フェルトを、耐火性材料等に応用することができ
るとされる（特許文献２）。
特開２００２−１６６４９２号公報特開２０００−１９９１９４号公報

しかしながら上記に説明した熱可塑性樹脂等を含有する熱膨張性樹脂材料に替えて、単
に前記熱膨張性無機質繊維フェルトを使用すると問題が生じた。
すなわち、前記熱膨張性無機質繊維フェルトの場合の様に、融点が７５℃のホウ砂等や、あるいは融点が１３００℃を超えるセピオライト等の焼結性無機質材を前記熱膨張性無機質繊維フェルトに使用した場合には、火災等の熱により前記熱膨張性無機質材料が十分に膨張する前に前記焼結性無機質材と前記無機繊維とが焼結一体化してしまったり、逆に前記熱膨張性無機質材料が十分に膨張した後になっても、前記焼結性無機質材と前記無機繊維とが十分に焼結一体化しないことがあり、長時間高温にさらされた場合の形状保持性が未だ十分ではないとの問題があった。

本発明の目的は、長時間高温にさらされた場合であってもその形状保持性に優れるコン
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。

本発明者は前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、融点が６５０〜１０００℃
の範囲であるという、特定の融点を有する焼結性無機質材を含む下記の熱膨張性無機材料
に被覆されたコンクリート構造体が本発明の目的に適うことを見出し、本発明を完成する
に至った。

すなわち本発明は、
［１］コンクリート構造体の表面が熱膨張性無機材料により被覆されてなるものであって、
前記熱膨張性無機材料は、無機繊維５５〜８５重量％、熱膨張性無機物５〜３０重量％、無機質バインダー５〜２５重量％および有機質バインダー５〜１５重量％からなり、
前記熱膨張性無機材料に含まれる前記無機質バインダーは、融点が６５０〜１０００℃
の範囲である焼結性無機質材からなることを特徴とするコンクリート爆裂防止構造体を提
供するものであり、
［２］前記コンクリート構造体の表面が、前記熱膨張性無機材料に加えて、不燃性材料及
び発泡体の１種以上により被覆されてなることを特徴とする、上記［１］に記載のコンク
リート爆裂防止構造体を提供するものであり、
［３］前記熱膨張性無機材料に含まれる前記無機質バインダーが、二酸化ケイ素５０〜６
０重量％、酸化アルミニウム１０〜２０重量％、酸化カルシウム１０〜２０重量％、酸化
マグネシウム１〜１０重量％および酸化ホウ素８〜１３重量％を含有する焼結性無機質材
からなることを特徴とする、上記［１］または［２］に記載のコンクリート爆裂防止構造
体を提供するものであり、
［４］前記不燃性材料が、石膏ボードであることを特徴とする、上記［２］または［３］
に記載のコンクリート爆裂防止構造体を提供するものであり、
［５］前記コンクリート構造体が、柱構造体、梁構造体、壁構造体および床構造体からな
る群より選ばれる少なくとも一つであることことを特徴とする、上記［２］〜［３］のい
ずれかに記載のコンクリート爆裂防止構造体を提供するものであり、
［６］前記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、上記［１］〜［５］のいずれかに記載のコンクリート爆裂防止構造体を提供するものであり、
［７］コンクリートと接する型枠表面に、前記熱膨張性無機材料からなる捨て型枠、又は
前記熱膨張性無機材料に加えて前記不燃性材料及び前記発泡体の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、前記熱膨張性無機材料、又は前記熱膨張性無機材料に加えて前記不燃性材料及び前
記発泡体の１種以上とを被覆することを特徴とする、上記［１］〜［６］のいずれかに記
載のコンクリート爆裂防止構造体の施工方法を提供するものである。

本発明によれば、長時間高温にさらされた場合であってもその形状保持性に優れるコン
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ができる。

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無機材
料が被覆されてなるものである。
前記コンクリート構造体としては、例えば、構造部材として使用される柱、梁、壁、床
等の一種もしくは二種以上が挙げられる。また、前記コンクリート構造体はトンネル構造
体であってもよい。

この様な前記コンクリート爆裂防止構造体は前記熱膨張性無機材料を使用するものであ
るが、この熱膨張性無機材料は、無機繊維、熱膨張性無機物、無機質バインダーおよび有
機質バインダーからなるものである。
次に前記熱膨張性無機材料に使用する無機繊維について説明する。
本発明に使用する無機繊維としては、例えば、セラミック繊維等を挙げることができる。
この様なセラミック繊維としては、例えば、具体的にはシリカアルミナ繊維、アルミナ
繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維等が挙げられる。
かかるセラミック繊維は、耐熱性の観点から融点が１３００℃以上のものが好ましく、
１５００℃以上のものであればさらに好ましい。
なお本発明において融点という場合、純物質等の様にその融点を明確に示す物質につい
てはその融点を意味し、混合物等の様にその融点を明確に示さないものについては、ＪＩ
ＳＲ３１０３−１に準じて測定された軟化点を意味するものとする。

前記無機繊維は、一種もしくは二種以上を使用することができる。

本発明に使用する無機繊維の配合量は、前記熱膨張性無機材料の重量を基準として、５
５〜８５重量％の範囲である。
前記無機繊維の配合量が５５重量％未満の場合には断熱層の形状保持性が低下し、また
８５重量％を超える場合には前記熱膨張性無機材料の製造作業性が低下する。
本発明に使用する無機繊維の配合量は、６０〜８０重量％の範囲であれば好ましい。

前記無機繊維の直径は、通常０．０１〜１００μｍの範囲であり、好ましくは０．１〜
３０μｍの範囲である。また前記無機繊維はシランカップリング剤等の集束剤により複数
の繊維を一本にまとめたものを使用することができる。

前記無機繊維を得るための製造方法に限定はないが、例えば、この無機繊維の原料を軟
化させて線引きして得られた繊維を巻き取るロッド法、溶融させた前記原料をノズルから
排出し、得られた繊維を巻き取るポット法、有機溶剤に溶かした前記原料の前駆体を繊維
状にし、これをプレカーサーとして焼結して得られた繊維を巻き取る前駆ポリマー法等の
方法等を挙げることができる。これらの無機繊維として市販品を入手することができる。

本発明に使用する無機繊維は、例えば、直線状のセラミック繊維を切断して得られたも
の、直線状のセラミック繊維を粉砕して得られたもの等を挙げることができる。
上記の直線状のセラミック繊維を切断して得られたものはチョップド無機繊維として市
販品を入手することができ、上記の直線状のセラミック繊維を粉砕して得られたものはミ
ルド無機繊維として市販品を入手することができる。
これらの無機繊維は一種もしくは二種以上を使用することができる。

次に本発明に使用する熱膨張性無機物について説明する。
前記熱膨張性無機化合物としては、加熱時に膨張するものであれば特に限定はないが、
例えば、バーミキュライト、カオリン、マイカ、熱膨張性黒鉛等が挙げられる。これらの
中でも発泡開始温度が低いことから熱膨張性黒鉛が好ましい。

前記熱膨張性黒鉛とは、従来公知の物質であり、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してグラファイト層間化合物を生成させたもので、炭素の層状構造を維持したままの結晶化合物である。

上記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したものを使用するのが好ましい。

上記脂肪族低級アミンとしては、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。

上記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、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。

前記熱膨張性黒鉛の粒度は、２０〜２００メッシュの範囲のものが好ましい。粒度が２
００メッシュより小さくなると、黒鉛の膨張度が小さく、十分な耐火断熱層が得られない
ことがあり、また、粒度が２０メッシュより大きくなると、黒鉛の膨張度が大きいという
利点はあるが、前記熱膨張性無機材料に保持されにくくなることがある。

前記中和処理された熱膨張性黒鉛の市販品としては、例えば、ＵＣＡＲＣＡＲＢＯＮ
社製「ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ」、東ソー社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」等が挙げられる。

前記熱膨張性無機物は一種もしくは二種以上を使用することができる。

本発明に使用する熱膨張性無機物の配合量は、本発明に使用する前記熱膨張性無機材料
の重量を基準として、５〜３０重量％の範囲である。
前記熱膨張性無機物の配合量が５重量％未満の場合には燃焼後の膨張体積が少なく、十
分な耐火断熱層が得られない。また３０重量％を超える場合には膨張後の前記熱膨張性無
機材料の強度が低下する。
本発明に使用する熱膨張性無機物の配合量は、１０〜２５重量％の範囲であれば好まし
い。

次に本発明に使用する無機質バインダーについて説明する。
本発明に使用する無機質バインダーとしては、例えば、焼結性無機質材等を挙げること
ができる。
この焼結性無機質材の具体例としては、例えば、電気絶縁性ガラス等を例示することが
できる。

前記電気絶縁性ガラスとしては、具体的には二酸化ケイ素が５０〜６０重量％、酸化ア
ルミニウムが１０〜２０重量％、酸化カルシウムが１０〜２０重量％、酸化マグネシウム
が１〜１０重量％、酸化ホウ素が８〜１３重量％等の範囲で含まれるＥガラスと呼ばれる
もの等を挙げることができる。

本発明に使用する焼結性無機質材は、鉛金属塩およびアルカリ金属酸化物含有量が前記
焼結性無機質材の重量に対してそれぞれ１重量％未満のものであれば好ましい。
前記鉛金属塩としては、例えば、ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、Ｐｂ_３Ｏ_４等を挙げることができ
る。
また前記アルカリ金属酸化物としては、例えば、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等を挙げることがで
きる。
本発明に使用する焼結性無機質材の中でも前記Ｅガラスは、アルカリ金属酸化物含有量
が少なく、防・耐火パネルからなる防火戸等に対する影響が少ないことから好ましい。

本発明に使用する焼結性無機質材は、６５０〜１０００℃の範囲の融点を有するもので
ある。
これにより、本発明に使用する前記熱膨張性無機材料が火災等の熱により膨張した後で
あっても前記熱膨張性無機材料に含まれる無機繊維等を一体のまとまりのある形状に保つ
ことができることに加え、長時間高温にさらされた場合であってもその形状保持性が維持
される。

前記融点が６５０℃未満の場合には、火災等の熱により、前記熱膨張性無機材料が十分
に膨張する前に前記焼結性無機質材と前記無機繊維とが焼結一体化するため、長時間高温
にさらされた場合の形状保持性に劣る。また前記融点が１０００℃を超える場合には、前
記熱膨張性無機材料が十分に膨張した後になっても、前記焼結性無機質材と前記無機繊維
とが十分焼結一体化しないことがあり、同様に長時間高温にさらされた場合の形状保持性
に劣る。

前記融点の範囲は７００〜９００℃であれば好ましく、７５０〜８５０℃の範囲であれ
ばさらに好ましい。

所望の融点を有する前記焼結性無機質材は、前記焼結性無機質材に含まれる成分の調整
を行なうことにより得ることができる。
例えば、具体的には前記Ｅガラスの場合であれば、二酸化ケイ素が５５重量％、酸化ア
ルミニウムが１５重量％、酸化カルシウムが１５重量％、酸化マグネシウムが５重量％、
酸化ホウ素が１０重量％等含まれる場合、その融点は７００℃である。

このＥガラスに対し、その中に含まれる酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の量を増
加させることにより、このＥガラスに含まれる二酸化ケイ素等の共有結合の割合を減少さ
せることができることから、前記Ｅガラスの融点を７００℃以下に下げることができる。
逆に、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の量を減少させることにより、このＥガラ
スに含まれる二酸化ケイ素等の共有結合の割合を増加させることができることから、前記
Ｅガラスの融点を７００℃以上に上げることが可能となる。

本発明に使用する焼結性無機質材の配合量は、本発明に使用する前記熱膨張性無機材料
の重量を基準として、５〜２５重量％の範囲である。
前記焼結性無機質材の配合量が５重量％未満の場合または２５重量％を超える場合には、前記熱膨張性無機材料が長時間高温にさらされた場合、その形状保持性が低下する。
本発明に使用する焼結性無機質材の配合量は、１０〜１５重量％の範囲であれば好まし
い。

前記焼結性無機質材の形状には特に限定はないが、例えば、繊維形状体、繊維形状体が
絡み合ったウール形状体、粉体形状体等を挙げることができる。

前記焼結性無機質材として繊維形状体を使用する場合には、前記繊維の直径は、通常０．０１〜１００μｍの範囲であり、好ましくは０．１〜３０μｍの範囲である。この場合、前記繊維形状体はシランカップリング剤等の集束剤により複数の繊維を一本にまとめたものを使用することができる。

この様な繊維形状体を得る方法としては特に限定はないが、例えば、この焼結性無機質
材の原料を軟化させて線引きして得られた繊維を巻き取るロッド法、溶融させた前記原料
をノズルから排出し、得られた繊維を巻き取るポット法等の方法等を挙げることができる。これらの方法により得られたもの等を市販品として入手することができる。
また、前記焼結性無機質材として粉体形状体を使用する場合には、前記粉体状体の平均
粒径は、通常５〜５００μｍの範囲である。前記粉体状体は通常市販品として入手するこ
とができる。

前記焼結性無機質材は一種もしくは二種以上を使用することができる。

次に本発明に使用する有機質バインダーについて説明する。
本発明に使用する有機質バインダーに特に限定はないが、例えば、具体的にはポリプロ
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、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹
脂、エチレン−プロピレン樹脂、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等の熱可塑性樹脂類、
天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、１，２−ポリ
ブタジエンゴム（１，２−ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレン
ゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン
ゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（
ＡＣＭ、ＡＮＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、多加硫ゴム（Ｔ）、シリ
コーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＺ）、ウレタンゴム（Ｕ）等のゴム類、
ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、ポリイソシアヌレート樹脂、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂類、
上記熱可塑性樹脂類、ゴム類等のラテックス類、
上記熱可塑性樹脂類、ゴム類等のエマルション類等を挙げることができる。

中でも取り扱い性の面等から、ゴム類のラテックス類、エチレン−酢酸ビニル樹脂、ア
クリル系樹脂エマルション等が好ましい。

前記有機質バインダーは一種もしくは二種以上を使用することができる。

本発明に使用する有機質バインダーの配合量は、本発明に使用する前記熱膨張性無機材
料の重量を基準として、５〜１５重量％の範囲である。
有機質バインダーの配合量が５重量％未満の場合、前記熱膨張性無機材料を製造する作
業性が低下する。また１５重量％を超える場合には、前記熱膨張性無機材料が長時間高温
にさらされた場合、その形状保持性が低下する。
本発明に使用する有機質バインダーの配合量は、５〜１０重量％の範囲であれば好まし
い。

また前記熱膨張性無機材料に対しては、本発明の目的を損なわない範囲で、着色剤、酸
化防止剤、難燃剤、無機充填材、粘着剤等の各種添加剤を使用することができる。

次に本発明に使用する前記熱膨張性無機材料を製造する方法について説明する。
前記熱膨張性無機材料の製造方法については特に限定はないが、例えば、前記熱膨張性
無機材料の各成分を抄造法により板状形状、シート状形状とする方法、前記熱膨張性無機
材料の各成分と有機溶剤との混合物を成形した後、有機溶剤を除去することにより板状形
状、シート形状とする方法等が挙げられる。

中でも、均質な前記熱膨張性無機材料を製造する観点から、抄造法による製造方法が好
ましく、この抄造法による製造方法の中でも吸着成形法による製造方法がさらに好ましい。

代表的な抄造法による前記熱膨張性無機材料の製造方法としては、例えば、次の工程に
よる製造方法を挙げることができる。
（１）先に説明した本発明に使用する前記熱膨張性無機材料の各成分を、ミキサーやミル
等の装置を用いて溶剤に分散し、前記各成分の溶剤スラリーを調製する。
（２）前記溶剤スラリーをロートフォーマー等の抄造機により抄造し、所望の形状に成形
する。
（３）必要に応じて前記溶剤スラリーを吸引、圧縮、遠心、加熱、送風等の手段により溶
剤分を除去する。
以上の工程により、本発明に使用する前記熱膨張性無機材料を得ることができる。

次に吸着成形法による前記熱膨張性無機材料の製造方法について説明する。
この吸着成形法の一実施態様について、図１７を参照しつつ具体的な工程を挙げて例示
すると次の通りである。
（１）例えば、前記熱膨張性無機材料の各構成成分を溶解しない溶剤を準備しておき、か
かる溶剤中に前記熱膨張性無機材料の各構成成分を懸濁させたスラリー７を準備しておく。
（２）前記スラリー７を吸入するための枠体吸入口８と、前記枠体吸引口８の一方の側に
備えられた前記スラリー７から前記熱膨張性無機材料の各構成成分を分離するための濾過
部材９と、前記濾過部材９を通して前記スラリー７から前記溶剤を回収するための吸引装
置１０とを備えた吸着成形装置１１により前記スラリーを吸引する。
（３）前記吸着成形装置１１の前記枠体吸入口２から前記濾過手段３との間には、例えば、スラリー７に含まれる無機繊維を一方向に配向させるための仕切りを設けることができる（図示せず。）。この仕切りは各区画の一辺が他辺に比べて十分に長く設けられているため、吸引成形装置１１の内部においてこの長い辺の方向に沿って無機繊維１２が順次前記濾過部材９側から堆積する。
なお説明の便宜上、図１７においては無機繊維の長さは実際よりも長く描かれている。
前記仕切りは吸引操作終了後、もしくは吸引操作を行いながら前記枠体吸引口８から抜
き取ることにより、前記吸着成形装置５の内部には前記無機繊維が一定方向に略配向した
濾過物が形成される。
（４）吸引後、得られた濾過物に含まれる溶剤を吸引、圧縮、遠心、加熱、送風等の手段
により除去する。
（５）続いて切断等の手段を用いて、所望の形状に成形することができる。
以上の工程により、本発明に使用する前記熱膨張性無機材料を得ることができる。

前記濾過部材としては、例えば、濾紙、濾布、フィルター、金属メッシュ等を有するも
の等を挙げることができる。
前記濾過部材は一種もしくは二種以上を使用することができる。

前記枠体吸入口の形状を適宜選択することにより、所望の形状の前記熱膨張性無機材料
を得ることができる。

なお前記溶剤は、前記熱膨張性無機材料の各種成分を溶解しないものが好ましく、例え
ば、水、メタノール等を挙げることができる。これらの中でも取り扱い性の面から、前記
溶剤は水であることが好ましい。

上記の操作により前記スラリーを吸引する際に、吸引方向に無機繊維の配向方向を揃え
ることができ、前記熱膨張性無機材料中に含まれる無機繊維を、前記熱膨張性無機材料の
表面に対する法線方向に略配向させることができる。

前記無機繊維が前記熱膨張性無機材料の表面に対する法線方向に略配向することにより、前記熱膨張性無機材料は、前記熱膨張性無機材料の厚み方向に比べて、前記熱膨張性無機材料の表面方向に大きく膨張する。

これにより、前記熱膨張性無機材料の一部に開口部や、前記コンクリート構造体の一部
分に前記熱膨張性無機材料により覆われていない箇所があったとしても、これらの開口部
や覆われていない箇所を火災等の熱に基づく膨張により閉塞させることができる。

また、前記有機溶剤との混合物を成形する方法の具体例としては、例えば、有機質バイ
ンダーが溶解する有機溶剤に、無機繊維、熱膨張性無機物、焼結性無機質材および有機質
バインダーを混合してパテ状混合物を作製し、成形機にて各種形状に成形した後、有機溶
剤を除去する方法が挙げられる。この方法によっても前記熱膨張性無機材料を得ることが
できる。

この様にして得られた前記熱膨張性無機材料の厚さは０．３〜１０ｍｍが好ましい。

前記熱膨張性無機材料の一方の面または両方の面には基材が積層されていてもよい。
この様な基材としては、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。

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
／ｍ^２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／ｍ^２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。

本発明のコンクリート爆裂防止構造体では、耐熱性能をより一層向上させるために、上
記熱膨張性無機材料に不燃性材料及び発泡体の１種以上を積層することができる。
前記不燃性材料としては無機質系板材及び無機質系繊維材等が挙げられ、具体的には無
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。

前記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。

前記発泡体としては、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。
前記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。
前記熱膨張性無機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。

前記熱膨張性無機材料と前記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前記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。
前記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。

前記積層体において、前記熱膨張性無機材料の厚さは０．３〜１０ｍｍ、前記無機質系
板材の厚さは０．２〜２５ｍｍ、前記無機質系繊維材料の厚さは３〜５０ｍｍ、前記発泡
体の厚さは３〜１００ｍｍがそれぞれ好ましい。

前記積層体をコンクリート構造体へ施工する場合は、それぞれの材料を予め積層したパ
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。

前記熱膨張性無機材料または積層体とした熱膨張性無機材料をコンクリート構造体へ施
工する方法としては、例えば、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等が挙げられる。
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。

以下、実施例により本発明の実施態様をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。
・参考例１〜３
表１に示した配合比のセラミック繊維（新日化サーマルセラミックス社製「ＳＣバルク
」）、熱膨張性黒鉛（東ソー社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」）、ガラス繊維（旭ファイバーグラ
ス社製「グラスロンチョップドストランド」、Ｅガラス長繊維、繊維径：約１０μｍ、繊
維長：約３ｍｍ）、ガラスウール（旭ファイバーグラス社製「グラスロンウール」、繊維
径：約４〜７μｍ）、アクリル樹脂系ラテックス（日本ゼオン社製「ＬＸ８７４」）の水
分散液を調整し、抄造法にて表１に記載のかさ密度、厚みを有する熱膨張性無機材料を作
製した。
作製した前記熱膨張性無機材料について、下記の性能評価を行った。参考例２および３
についても、表１に示した配合比にて実施例１の場合と同様に実施した。結果を表１にま
とめた。

［膨張倍率・破断点応力の測定］
参考例１〜３により得られたサンプルを用いて、電気炉にて１０００℃の温度により一
時間加熱し、膨張倍率を加熱後の厚みの、加熱前の厚みに対する比（加熱後の厚み／加熱
前の厚み）としてそれぞれ算出した。

また加熱膨張後の前記熱膨張性無機材料の形状保持性の指標として、加熱後のサンプル
を圧縮試験機（カトーテック社製「フィンガーフィーリングテスター」）を用いて、０．
２５ｃｍ^２の圧子で０．１ｃｍ／ｓの圧縮速度にて破断点応力を測定した。
結果を表１に示す。

なお、前記サンプルの破断点応力が、０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であると、垂直に保
持させた状態において耐火試験を行ったとしても、加熱膨張後の前記熱膨張性無機材料の
形状が崩れることなく耐火性能を十分に発揮することができる。

・参考例４〜５
熱膨張性材料の作製
セラミック繊維（新日化サーマルセラミックス社製「ＳＣバルク」）、熱膨張性黒鉛（
東ソー社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」）、ガラス繊維（旭ファイバーグラス社製「グラスロンチ
ョップドストランド」、Ｅガラス長繊維、繊維径：約１０μｍ、繊維長：約３ｍｍ）、ガ
ラスウール（旭ファイバーグラス社製「グラスロンウール」、繊維径：約４〜７μｍ）、
アクリル樹脂系ラテックス（日本ゼオン社製「ＬＸ８７４」）を、表２に示した配合比に
て水に分散させスラリーを調製した。幅３００ｍｍ×長さ４５０ｍｍ×厚み３０ｍｍの金
型を用い、抄造法にて厚み方向から吸引(吸着成形法)して、無機繊維が略一定方向に配向
した所定のかさ密度の前記熱膨張性無機材料を作製した後、無機繊維の配向方法と垂直方
向にスライスして、所定厚みの前記熱膨張性無機材料を得た。

［得られたサンプルの評価］
作製した前記熱膨張性無機材料について、体積膨張倍率の評価を行った。
５０ｍｍ角の前記熱膨張性無機材料を電気炉にて１０００℃の温度にて一時間加熱し、
幅・長さ・厚みを測定して、体積膨張倍率を加熱後の体積の、加熱前の体積に対する比（
加熱後の体積／加熱前の体積）として算出した。

加熱後のサンプルは、主として繊維方向と平行になる方向に優先的に膨張するが、繊維
方向、すなわち厚み方向にも膨張が見られた。

上記に説明した参考例１により得られた熱膨張性無機材料を、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ることができる。
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コンクリート爆裂防止構造
体を作製することができる。

参考例２により得られた前記熱膨張性無機材料を、サイズ３００ｍｍ×３００ｍｍ×３
０００ｍｍ（高さ）の高強度コンクリート柱の周囲に巻き付けた後、その外側から金網を
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前記熱膨張性無機材料
が被覆されたコンクリート爆裂防止構造体を作製することができる。

参考例３により得られた前記熱膨張性無機材料の一方の面に、アルミガラスクロスを積
層して、積層体を得た。
次に５ｍｍ厚のスレート板に、１０ｍｍ厚のガラス繊維マット及び前記積層体をこの順
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コンクリート爆裂防止構造体を作
製することができる。

図１〜図４は参考例３で得たシート状の熱膨張性無機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、参考例で得た熱膨張性無機材料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柱に熱膨張性無
機材料２を被覆し、コンクリート爆裂防止構造体を作製することができる。

図５〜図８は他の施工例を示す平面図である。
参考例３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。これによりコンクリート爆裂
防止構造体を作製することができる。

図９〜図１２は更に他の施工例を示す平面図であり、熱膨張性無機材料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。これによりコンクリート爆裂防止構造体を作製することができる。

図１３〜図１６に示すように、発泡体としてスチレンボード５、熱膨張性無機材料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。これによりコンクリート爆裂
防止構造体を作製することができる。

上記実施例１〜７のコンクリート爆裂防止構造体につき、ＩＳＯ８３４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い。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。

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。

熱膨張性無機材料を捨て型枠に取り付けた状態を示す平面図である。図１に示す捨て型枠を組み合わせた状態を示す平面図である。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である。図３で捨て型枠を外した状態を示す平面図である。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である。図５に示す捨て型枠を組み合わせた状態を示す平面図である。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である。図７で捨て型枠を外した状態を示す平面図である。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である。図９に示す捨て型枠を組み合わせた状態を示す平面図である。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である。図１１で捨て型枠を外した状態を示す平面図である。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である。図１３に示す捨て型枠を組み合わせた状態を示す平面図である。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である。図１４で捨て型枠を外した状態を示す平面図である。吸着成形法による熱膨張性無機耐火材を製造するための装置の概略を示す模式要部断面図である。

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
７スラリー
８枠体吸引口
９濾過部材
１０吸引装置
１１吸着成形装置
１２無機繊維
１３配管
１４スラリー槽

Claims

コンクリート構造体の表面が熱膨張性無機材料により被覆されてなるものであって、
前記熱膨張性無機材料は、無機繊維５５〜８５重量％、熱膨張性無機物５〜３０重量％
、無機質バインダー５〜２５重量％および有機質バインダー５〜１５重量％からなり、
前記熱膨張性無機材料に含まれる前記無機質バインダーは、融点が６５０〜１０００℃
の範囲である焼結性無機質材からなることを特徴とするコンクリート爆裂防止構造体。
前記コンクリート構造体の表面が、前記熱膨張性無機材料に加えて、不燃性材料及び発
泡体の１種以上により被覆されてなることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート
爆裂防止構造体。
前記熱膨張性無機材料に含まれる前記無機質バインダーが、二酸化ケイ素５０〜６０重
量％、酸化アルミニウム１０〜２０重量％、酸化カルシウム１０〜２０重量％、酸化マグ
ネシウム１〜１０重量％および酸化ホウ素８〜１３重量％を含有する焼結性無機質材から
なることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリート爆裂防止構造体。
前記不燃性材料が、石膏ボードであることを特徴とする、請求項２または３に記載のコ
ンクリート爆裂防止構造体。
前記コンクリート構造体が、柱構造体、梁構造体、壁構造体および床構造体からなる群
より選ばれる少なくとも一つであることことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記
載のコンクリート爆裂防止構造体。
前記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〜
５のいずれかに記載のコンクリート爆裂防止構造体。
コンクリートと接する型枠表面に、前記熱膨張性無機材料からなる捨て型枠、又は前記
熱膨張性無機材料に加えて前記不燃性材料及び前記発泡体の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
、前記熱膨張性無機材料、又は前記熱膨張性無機材料に加えて前記不燃性材料及び前記発
泡体の１種以上とを被覆することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のコンク
リート爆裂防止構造体の施工方法。